CN103570308A - 一种加速凝结硬化的大掺量粉煤灰绿色高性能混凝土 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种加速凝结硬化的大掺量粉煤灰绿色高性能混凝土，包含有凝胶体系，所述凝胶体系按以下体积分数的材料组成：硅酸盐水泥45～60份，粉煤灰35～50份，石灰石粉5～10份。发明有益的效果是：在基本不影响混凝土其他性质的前提下，通过掺入适量的磨细石灰石粉，使HVFAGHPC的胶凝体系由二元复合成三元，充分利用石灰石微粉的化学活性和物理成核效应，加快水泥和粉煤灰体系的水化反应，从而有效缩短HVFAGHPC的凝结时间，使之更适合于工程应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型混凝土材料技术应用领域，尤其是一种加速凝结硬化的大掺量粉煤灰绿色高性能混凝土。
背景技术
大掺量粉煤灰绿色高性能混凝土（以下简称为HVFAGHPC）作为一种全新的绿色节能型建筑材料，在土木工程中的应用可谓方兴未艾。与传统混凝土相比，HVFAGHPC的最大特点在于以体积取代率为35%～60%的工业废料粉煤灰替代生产过程被公认为高能耗低能效重污染的水泥作为胶凝材料。这一创新性做法的直接优点是既节省了水泥又改善了混凝土的性能（特别是体积稳定性和耐久性），潜在价值则在于既节约了自然资源和生产能耗又减少了温室气体的排放和生态环境的破坏。
然而由于粉煤灰的活性低、对水泥产生稀释及不兼容效应且以碱性环境作为其二次水化激发条件，导致HVFAGHPC存在水化进程缓慢、凝结硬化严重滞后和3天龄期内强度偏低等早龄期性能缺陷和不足，进而严重阻碍了HVFAGHPC的工程应用。为了克服粉煤灰的上述缺陷，进一步推广HVFAGHPC在土木建筑工程中的应用，曾有研究者提出通过掺入氢氧化钙或快硬水泥对HVFAGHPC的早期性能加以改善，但收效并不理想。
发明内容
本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种加速凝结硬化的大掺量粉煤灰绿色高性能混凝土。
本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种加速凝结硬化的大掺量粉煤灰绿色高性能混凝土，包含有凝胶体系，所述凝胶体系按以下体积分数的材料组成：硅酸盐水泥45～60份，粉煤灰35～50份，石灰石粉5～10份。
作为优选，所述硅酸盐水泥采用的等级强度为42.5和52.5。
作为优选，所述粉煤灰采用Ⅰ、Ⅱ级灰；更为优选，粉煤灰采用F类Ⅰ级灰。
作为优选，所述石灰石粉中的碳酸钙含量不低于90%，其颗粒公称中值粒径不超过5μm；更为优选，所述石灰石粉采用纳米级碳酸钙，其公称粒径范围为30～110nm。
发明有益的效果是：在基本不影响混凝土其他性质的前提下，通过掺入适量的磨细石灰石粉，使HVFAGHPC的胶凝体系由二元复合成三元，充分利用石灰石微粉的化学活性和物理成核效应，加快水泥和粉煤灰体系的水化反应，从而有效缩短HVFAGHPC的凝结时间，使之更适合于工程应用。
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明：
以体积分数为5%～10%的石灰石微粉等体积取代粉煤灰掺入HVFAGHPC的胶凝体系，利用石灰石微粉的化学活性和物理成核效应加快粉煤灰的二次水化，补偿HVFAGHPC早龄期性能的不足。
混凝土拌合前将石灰石微粉和必要的减水剂均匀分散于拌合用水中形成悬浊混合液，待水泥和粉煤灰干拌均匀后，将悬浊混合液倒入其中并搅拌均匀，最后加入砂石骨料拌合均匀即可。鉴于混凝土的凝结时间取决于其胶凝体系的水化硬化进程，因此实施例以胶凝体系作为对象呈现本发明的效果。
实施例1：
原材料：水泥是强度等级为42.5的硅酸盐水泥，粉煤灰属于C类Ⅰ级灰，石灰石粉①为纳米级碳酸钙，其公称粒径范围为40～110nm；石灰石粉②的碳酸钙质量分数为96%，其公称中值粒径为4.4μm；高效减水剂为聚羧酸盐系产品，其减水率不低于20%。
配合比：按照胶凝材料总体积、体积水胶比（W/B=0.30）和流动度等同的原则设计配合比，如表1所述。为了形成参照和对比，分别设置了不掺粉煤灰和不掺石灰石粉的两个对照组A-1、B-1。
凝结时间：对胶凝体系的初凝、终凝时间按照维卡仪法进行测定，并列于表1中。与不掺石灰石粉的情况（B-1组）相比，掺石灰石粉的胶凝体系（C-1组、D-1组）的凝结时间大大提前，几乎等同于不掺粉煤灰的纯水泥浆（A-1组）。尽管后者的石灰石粉掺量更高，掺纳米级石灰石粉（C-1组）对凝结硬化的加速作用较掺微米级石灰石粉的情况（D-1组）更为显著。
实施例2：
原材料：水泥是强度等级为52.5的硅酸盐水泥；粉煤灰属于F类Ⅰ级灰；石灰石粉①的碳酸钙质量分数为92%，其公称中值粒径为3.0μm；石灰石粉②为纳米级碳酸钙，其公称粒径范围为30～90nm；高效减水剂为聚羧酸盐系产品，其减水率不低于20%。
表1 胶凝体系的配合比与凝结时间（实施例1）
配合比：按照胶凝材料总体积、体积水胶比（W/B=0.35）和流动度等同的原则设计配合比，如表2所述。为了形成参照和对比，分别设置了不掺粉煤灰和不掺石灰石粉的两个对照组A-2、B-2。
表2 胶凝体系的配合比与凝结时间（实施例2）
凝结时间：对胶凝体系的初凝、终凝时间按照维卡仪法进行测定，并列于表2中。与不掺石灰石粉的情况（B-2组）相比，掺石灰石粉的胶凝体系（C-2组和D-2组）的凝结时间大大提前，几乎等同于不掺粉煤灰的纯水泥浆（A-2组）；掺纳米级石灰石粉（D-2组）对凝结硬化的加速作用较掺微米级石灰石粉的情况（C-2组）更为显著；对比实施例1和实施2发现，由于矿物组成的区别，F类粉煤灰对凝结时间的延滞作用较C类粉煤灰小。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种加速凝结硬化的大掺量粉煤灰绿色高性能混凝土，包含有凝胶体系，其特征是：所述凝胶体系按以下体积分数的材料组成：硅酸盐水泥45～60份，粉煤灰35～50份，石灰石粉5～10份。
2.根据权利要求1所述的加速凝结硬化的大掺量粉煤灰绿色高性能混凝土，其特征是：所述硅酸盐水泥采用的等级强度为42.5和52.5。
3.根据权利要求1所述的加速凝结硬化的大掺量粉煤灰绿色高性能混凝土，其特征是：所述粉煤灰采用Ⅰ、Ⅱ级灰。
4.根据权利要求3所述的加速凝结硬化的大掺量粉煤灰绿色高性能混凝土，其特征是：所述粉煤灰采用F类Ⅰ级灰。
5.根据权利要求1所述的加速凝结硬化的大掺量粉煤灰绿色高性能混凝土，其特征是：所述石灰石粉中的碳酸钙含量不低于90%，其颗粒公称中值粒径不超过5μm。
6.根据权利要求5所述的加速凝结硬化的大掺量粉煤灰绿色高性能混凝土，其特征是：所述石灰石粉采用纳米级碳酸钙，其公称粒径范围为30～110nm。
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|---|---|---|---|---|
| CN110615648A (zh) * | 2018-06-20 | 2019-12-27 | 尧柏特种水泥技术研发有限公司 | 一种装饰水泥 |
| CN113636794A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-11-12 | 贵州工程应用技术学院 | 一种大掺量粉煤灰混凝土及其制备方法 |
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Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 孟涛等: "纳米碳酸钙颗粒对水泥水化性能和界面性质的影响", 《稀有金属材料与工程》, vol. 37, 31 May 2008 (2008-05-31), pages 667 - 669 * |
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| CN113636794A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-11-12 | 贵州工程应用技术学院 | 一种大掺量粉煤灰混凝土及其制备方法 |
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