CN103539397A

CN103539397A - 一种改善孔结构提高强度的复合轻质混凝土及其制备方法

Info

Publication number: CN103539397A
Application number: CN201210239850.8A
Authority: CN
Inventors: 陈柯柯; 徐亚玲
Original assignee: SHANGHAI URBAN CONSTRUCTION MATERIALS CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI URBAN CONSTRUCTION MATERIALS CO Ltd
Priority date: 2012-07-12
Filing date: 2012-07-12
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2032-07-12
Also published as: CN103539397B

Abstract

本发明属建筑材料技术领域，具体涉及一种改善孔结构提高强度的复合轻质混凝土及其制备方法，该复合轻质混凝土由硅酸盐水泥、粉煤灰、矿渣粉、钢渣粉、脱硫石膏、十二烷基磺酸钠、聚羧酸系减水剂、页岩陶粒、淤泥陶粒、页岩陶砂、石英砂、松香族引气剂、三乙醇胺和水组成。其制备方法为先将硅酸盐水泥、粉煤灰、矿渣粉、钢渣粉、脱硫石膏、十二烷基磺酸钠、聚羧酸系减水剂、页岩陶砂、石英砂、松香族引气剂、三乙醇胺和水搅拌均匀，再放入页岩陶粒、淤泥陶粒搅拌均匀即可。使用本发明可有效改善陶粒混凝土的孔结构，并有助于提高复合轻质混凝土的力学强度和抗渗性，抗碳化性和抗Cl^-渗透性等耐久性，具有成本低廉，绿色化程度高，降低碳排放等突出优点。本发明适用于室内外垫层、屋面保温隔热、非承重墙体或隧道、基坑填充等多孔现浇混凝土及其制品。

Description

一种改善孔结构提高强度的复合轻质混凝土及其制备方法

技术领域

本发明属建筑材料技术领域，具体涉及一种改善孔结构提高强度的复合轻质混凝土及其制备方法。

背景技术

轻质混凝土的应用已有近百年的历史，可根据具体要求配置成具有轻质、保温、隔热、高强、高耐久性、抗震性好、耐火性好、无碱骨料反应等一系列优点的可泵送的现浇混凝土或混凝土制品。工程中使用轻质混凝土能减轻建筑物的自重，降低基础处理费用，缩小结构断面，增加使用面积，能降低工程造价5%~10%，因而具有显著的综合经济效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改善孔结构提高强度的复合轻质混凝土及其制备方法，该复合轻质混凝土由硅酸盐水泥、粉煤灰、矿渣粉、钢渣粉、脱硫石膏、十二烷基磺酸钠、聚羧酸系减水剂、页岩陶粒、淤泥陶粒、页岩陶砂、石英砂、松香族引气剂、三乙醇胺和水组成。其制备方法为先将硅酸盐水泥、粉煤灰、矿渣粉、钢渣粉、脱硫石膏、十二烷基磺酸钠、聚羧酸系减水剂、页岩陶砂、石英砂、松香族引气剂、三乙醇胺和水搅拌均匀，再放入页岩陶粒、淤泥陶粒搅拌均匀即可。使用本发明可有效改善陶粒混凝土的孔结构，并有助于提高复合轻质混凝土的力学强度和抗渗性，抗碳化性和抗Cl^-渗透性等耐久性，具有成本低廉，绿色化程度高，降低碳排放等突出优点。

本发明提出的一种改善孔结构提高强度的复合轻质混凝土及其制备方法，其特征在于所述轻质混凝土由硅酸盐水泥、粉煤灰、矿渣粉、钢渣粉、脱硫石膏、十二烷基磺酸钠、聚羧酸系减水剂、页岩陶粒、淤泥陶粒、页岩陶砂、石英砂、松香族引气剂、三乙醇胺和水组成，各组份的重量比如下：

硅酸盐水泥 100

粉煤灰 0-25

矿渣粉 0-25

钢渣粉 0-25

脱硫石膏 0-5

十二烷基磺酸钠 0.02-0.10

聚羧酸系减水剂 0.1-1.0

页岩陶粒 50-250

淤泥陶粒 50-250

页岩陶砂 10-50

石英砂 50-200

松香族引气剂 0.01-0.15

三乙醇胺 0.01-0.05

水 30-45。

各组份较佳的重量比为：

硅酸盐水泥 100

粉煤灰 5-25

矿渣粉 5-25

钢渣粉 5-25

脱硫石膏 1-5

十二烷基磺酸钠 0.05-0.10

聚羧酸系减水剂 0.15-1.0

页岩陶粒 100-200

淤泥陶粒 100-200

页岩陶砂 20-50

石英砂 50-150

松香族引气剂 0.02-0.10

三乙醇胺 0.02-0.05

水 35-40。

本发明中，所述硅酸盐水泥为Ⅰ级硅酸盐水泥或Ⅱ级硅酸盐水泥中的一种，28d胶砂强度大于等于58MPa。

本发明中，所述粉煤灰为Ⅰ级C类粉煤灰或Ⅱ级C类粉煤灰中的一种，需水量比小于等于110%。

本发明中，所述矿渣粉为S95矿渣粉或S105矿渣粉中的一种，28d活性指数大于等于95%。

本发明中，所述钢渣粉为钢渣磨细至比表面积大于350m²/Kg的粉体。

本发明中，所述脱硫石膏，其主要组分为CaSO₄.2H₂O，且SO₃重量含量大于等于40%。

本发明中，所述十二烷基磺酸钠为比表面积大于350m²/Kg的粉体。

本发明中，所述聚羧酸系减水剂为混凝土减水率大于等于25%的粉体或液体。

本发明中，所述页岩陶粒为密度小于等于900kg/m³的颗粒。

本发明中，所述淤泥陶粒为密度小于等于900kg/m³的颗粒。

本发明中，所述页岩陶砂为密度小于等于900kg/m³的颗粒。

本发明中，所述石英砂，其主要组分为SiO₂，且细度模数为2.6-3.0。

本发明中，所述松香族引气剂为比表面积大于350m²/Kg的粉体。

本发明中，所述三乙醇胺，其主要组分为C₆H₁₅NO₃，且无色黏稠液体。

本发明提出的一种改善孔结构提高强度的复合轻质混凝土及其制备方法，其具体步骤如下：

(1)按重量比称取原料；

(2)将称量好的硅酸盐水泥、粉煤灰、矿渣粉、钢渣粉、脱硫石膏、十二烷基磺酸钠、聚羧酸系减水剂、页岩陶砂、石英砂、松香族引气剂、三乙醇胺和水预先搅拌混合120s至均匀状态，再放入称量好的页岩陶粒、淤泥陶粒搅拌均匀即可。

以上步骤都是在常温和常压下进行的。

本发明所得的复合轻质混凝土，可通过机械化运输至施工现场进行机械泵送或在预制构件单位进行施工。

本发明中，硅酸盐水泥、粉煤灰、矿渣粉、钢渣粉共同组成多元化胶凝材料体系，从而促进混凝土中水泥的水化进程，水泥中包含四大矿物C₃S，C₂S，C₃A，C₄AF和调凝剂石膏，水泥从加水开始，先是C₃A与调凝剂石膏发生反应形成钙矾石，阻止了C₃A的快速水化，使水泥的水化能在较长时间处于“停滞”状态，大约2小时后，C₃S开始大量水化，形成CSH凝胶和氢氧化钙，相互搭接、穿插，出现凝结和硬化。粉煤灰、矿渣粉、钢渣粉都为辅助性胶凝材料，由于含有较多具有火山灰活性的SiO₂，Al₂O₃，SiO₂能与水泥水化形成的Ca(OH)₂进一步结合形成CSH凝胶，AlO₃能与水泥水化形成的Ca(OH)₂和液相中残存的石膏进一步结合形成钙矾石，增加水化产物的数量，密实浆体结构。而未参加反应的粉煤灰、矿渣粉、钢渣粉颗粒将作为填充料存在，有助于提高硬化浆体的强度。由于粉煤灰、矿渣粉、钢渣粉中的CaO含量均较低，掺入混凝土中发生二次火山灰反应后会大幅度降低浆体液相中Ca(OH)₂浓度，不利于水化速度的加快，本发明特别引入少量熟石灰来补充液相中的Ca(OH)₂，由于它的引入量较小，不至于影响浆体的强度。本发明中，所用粉煤灰选用C类粉煤灰(高钙粉煤灰)，而非普通粉煤灰(F类粉煤灰)，目的也是在于增加体系中的Ca(OH)₂含量，从而加速辅助性胶凝材料的水化。众所周知，石膏和石灰是粉煤灰、矿渣粉、钢渣粉等辅助性胶凝材料的活性激发剂，只有在这两种激发剂同时存在情况下，这几种火山灰活性矿物掺合料才能较好的参与水化。本发明在引入部分Ca(OH)₂的前提下，通过计算并通过实验验证，引入了较佳比例的脱硫石膏，其主要组分为二水石膏(CaSO₄.2H₂O)。脱硫石膏中的二水石膏与天然二水石膏的溶解速率相当，可以在混凝土加水搅拌后3d-14d内缓慢溶解，溶解出的SO₄ ^2-不断地与本发明中三种活性矿物掺合料结合，形成钙矾石晶体，穿插在凝胶体系中，有助于增加混凝土的抗压强度和韧性。

使用本发明可有效改善陶粒混凝土的孔结构，并有助于提高复合轻质混凝土的力学强度和抗渗性，抗碳化性和抗Cl^-渗透性等耐久性，具有成本低廉，绿色化程度高，降低碳排放等突出优点。

具体实施方式

下面的实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。

实施例1

一种改善孔结构提高强度的复合轻质混凝土及其制备方法，按重量份数计，硅酸盐水泥100粉煤灰5矿渣粉5钢渣粉5脱硫石膏3十二烷基磺酸钠0.08聚羧酸系减水剂0.80页岩陶粒100淤泥陶粒150页岩陶砂20石英砂150松香族引气剂0.05三乙醇胺0.05水38。利用其配制的复合型轻质混凝土1d抗压强度为3.0 MPa，3d抗压强度为10.0MPa，7d抗压强度为14.0MPa，28d抗压强度为20.0MPa，干密度为1250kg/m³。

实施例2

一种改善孔结构提高强度的复合轻质混凝土及其制备方法，按重量份数计，硅酸盐水泥100粉煤灰15矿渣粉15钢渣粉15脱硫石膏5十二烷基磺酸钠0.08聚羧酸系减水剂0.10页岩陶粒100淤泥陶粒150页岩陶砂20石英砂150松香族引气剂0.05三乙醇胺0.05水35。利用其配制的复合型轻质混凝土1d抗压强度为5.0 MPa，3d抗压强度为15.0MPa，7d抗压强度为20.0MPa，28d抗压强度为30.0MPa，干密度为1400kg/m³。

实施例3

一种改善孔结构提高强度的复合轻质混凝土及其制备方法，按重量份数计，硅酸盐水泥100粉煤灰5矿渣粉5钢渣粉5脱硫石膏3十二烷基磺酸钠0.08聚羧酸系减水剂0.10页岩陶粒150淤泥陶粒150页岩陶砂50石英砂50松香族引气剂0.08三乙醇胺0.05水36。利用其配制的复合型轻质混凝土1d抗压强度为1.0 MPa ，3d抗压强度为3.0MPa，7d抗压强度为10.0MPa，28d抗压强度为15.0MPa，干密度为1050kg/m³。

Claims

1.一种改善孔结构提高强度的复合轻质混凝土及其制备方法，其特征在于所述复合轻质混凝土由硅酸盐水泥、粉煤灰、矿渣粉、钢渣粉、脱硫石膏、十二烷基磺酸钠、聚羧酸系减水剂、页岩陶粒、淤泥陶粒、页岩陶砂、石英砂、松香族引气剂、三乙醇胺和水组成，各组分的重量比如下：

硅酸盐水泥 100

粉煤灰 0-25

矿渣粉 0-25

钢渣粉 0-25

脱硫石膏 0-5

十二烷基磺酸钠 0.02-0.10

聚羧酸系减水剂 0.1-1.0

页岩陶粒 50-250

淤泥陶粒 50-250

页岩陶砂 10-50

石英砂 50-200

松香族引气剂 0.01-0.15

三乙醇胺 0.01-0.05

水 30-45。

2.根据权利要求1所述的复合轻质混凝土，其特征在于所述各组份的重量比为：

硅酸盐水泥 100

粉煤灰 5-25

矿渣粉 5-25

钢渣粉 5-25

脱硫石膏 1-5

十二烷基磺酸钠 0.05-0.10

聚羧酸系减水剂 0.15-1.0

页岩陶粒 100-200

淤泥陶粒 100-200

页岩陶砂 20-50

石英砂 50-150

松香族引气剂 0.02-0.10

三乙醇胺 0.02-0.05

水 35-40。

3.根据权利要求1或2所述的复合轻质混凝土，其特征在于所述硅酸盐水泥为Ⅰ级硅酸盐水泥或Ⅱ级硅酸盐水泥中的一种，28d胶砂强度大于等于58MPa。

4.根据权利要求1或2所述的复合轻质混凝土，其特征在于所述粉煤灰为Ⅰ级C类粉煤灰或Ⅱ级C类粉煤灰中的一种，需水量比小于等于110%。

5.根据权利要求1或2所述的复合轻质混凝土，其特征在于所述矿渣粉为S95矿渣粉或S105矿渣粉中的一种，28d活性指数大于等于95%。

6.根据权利要求1或2所述的复合轻质混凝土，其特征在于所述钢渣粉为钢渣磨细至比表面积大于350m²/Kg的粉体。

7.根据权利要求1或2所述的复合轻质混凝土，其特征在于所述脱硫石膏，其主要组分为CaSO4.2H₂O，且SO₃重量含量大于等于40%。

8.根据权利要求1或2所述的复合轻质混凝土，其特征在于所述十二烷基磺酸钠为比表面积大于350m²/Kg的粉体。

9.根据权利要求1或2所述的复合轻质混凝土，其特征在于所述聚羧酸系减水剂为混凝土减水率大于等于25%的粉体或液体。

10.根据权利要求1或2所述的复合轻质混凝土，其特征在于所述页岩陶粒为密度小于等于900kg/m³的颗粒。

11.根据权利要求1或2所述的复合轻质混凝土，其特征在于所述淤泥陶粒为密度小于等于900kg/m³的颗粒。

12.根据权利要求1或2所述的复合轻质混凝土，其特征在于所述页岩陶砂为密度小于等于900kg/m³的颗粒。

13.根据权利要求1或2所述的复合轻质混凝土，其特征在于所述石英砂，其主要组分为SiO₂，且细度模数为2.6-3.0。

14.根据权利要求1或2所述的复合轻质混凝土，其特征在于所述松香族引气剂为比表面积大于350m²/Kg的粉体。

15.根据权利要求1或2所述的复合轻质混凝土，其特征在于所述三乙醇胺，其主要组分为C₆H₁₅NO₃，且无色黏稠液体。