CN103708754B

CN103708754B - 一种预拌混凝土掺合料及其制备方法

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Publication number: CN103708754B
Application number: CN201310698530.3A
Authority: CN
Inventors: 张磊
Original assignee: Ordos vocational college
Current assignee: Ordos vocational college
Priority date: 2013-12-09
Filing date: 2013-12-09
Publication date: 2015-08-19
Anticipated expiration: 2033-12-09
Also published as: CN103708754A

Abstract

本发明公开了一种预拌混凝土掺合料及其制备方法，一种预拌混凝土掺合料由如下质量百分含量的组分构成，煤渣25％-35％，硼砂0.4％-0.8％，黄土2％-6％，粉煤灰60％-70％，石膏1％-3％，食盐0.5％-1.5％，上述各组分的质量百分含量之和为百分之百。一种预拌混凝土掺合料的制备方法包括如下步骤：(1)称取原材料；(2)煤渣与硼砂的粉磨；(3)添加黄土、粉煤灰、石膏和食盐粉磨。本发明制备方法可以有效的减少掺入料的粒径(即降低商砼中掺入料的颗粒度)，在大量掺入本发明掺合料的前提下，依然可以保证混凝土的使用强度，保证混凝土具有较好的流动性、和易性和可泵性，大大降低混凝土的原料成本。

Description

一种预拌混凝土掺合料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种掺合料及其制备方法，特别是涉及一种预拌混凝土掺合料及其制备方法。

背景技术

目前，商砼企业在制备混凝土时可以做到较好的按照国家相关标准完成商业混凝土的制备、运输等工序。但是普遍对添加各种掺合料来拓展混凝土性能、降低产品成本的意愿不足。

关于混凝土掺合料的一些内容大到国家层面已经有了诸如中华人民共和国住房和城乡建设部颁布的《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55；小到各种各样的书籍论文都在研究掺合料的相关性能，诸如会提到粉煤灰、矿渣等等各种物料在混凝土的结构中承担何种作用等方面研究。但是关于具体到如何制备掺合料的工艺流程等可行性的实施技术的研究和方案几乎没有。

目前，预制混凝土企业在商砼生产过程中，将掺合料不经粉磨直接加到混凝土产品中，这样做虽然减少了粉磨的程序，但是为了保证混凝土的强度，掺合料的掺入量是很有限的，生产混凝土的原料成本较高。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种预拌混凝土掺合料。

本发明的第二个目的在于提供一种预拌混凝土掺合料的制备方法。

本发明的第一个目的由如下技术方案实施，一种预拌混凝土掺合料，其由如下质量百分含量的组分构成，煤渣25％-35％，硼砂0.4％-0.8％，黄土2％-6％，粉煤灰60％-70％，石膏1％-3％，食盐0.5％-1.5％，上述各组分的质量百分含量之和为百分之百。

本发明的第二个目的由如下技术方案实施，一种预拌混凝土掺合料的制备方法，其包括如下步骤：(1)称取原材料；(2)煤渣与硼砂的粉磨；(3)添加黄土、粉煤灰、石膏和食盐粉磨；其中，

(1)称取原材料：首先按照如下质量百分含量称取各组分，其中煤渣25％-35％，硼砂0.4％-0.8％，黄土2％-6％，粉煤灰60％-70％，石膏1％-3％，食盐0.5％-1.5％；

(2)煤渣与硼砂的粉磨：将称取的煤渣和硼砂加入到球磨机中，粉磨20～30分钟，根据粉磨设备的不同，时间相应调整；

(3)添加黄土、粉煤灰、石膏和食盐粉磨：向球磨机中继续添加黄土、粉煤灰、石膏和食盐粉磨30～50分钟后即可出料，完成制备过程，制得的成品经45μm方孔筛负压筛余量不大于45％。

所述球磨机滚桶内，按体积百分含量记，钢球占所述球磨机滚桶体积的40％-50％，待磨物料占所述球磨机滚桶体积的30％-35％，余量为空气，其中所述钢球按如下钢球个数百分比添加：直径为100mm-120mm的所述钢球占8％-12％，直径为80mm的所述钢球占38％-42％，直径为40mm-60mm的所述钢球占48％-52％。

一、理论分析：

首先，分析球磨机的粉磨钢球选择。钢球的充填率主要考虑的是如果钢球添加的过多，导致待磨物料添加量有限则会影响球磨机处理物料的生产效率；如果钢球添加的过少而待磨物料添加过多会造成粉磨时间过长同样影响生产效率。在不断实践的基础上本发明方案采用的40％～50％的钢球的填充率，30％～35％的物料填充率和15％～30％的空余率(即桶内40％～50％的钢球；30％～35％的物料；15％～30％的空气)可以较好的满足粉磨要求又可以保证粉磨时间适中。确定钢球的配比率。添加过多的大直径钢球容易加剧待磨物料粒度的不均匀化程度，另外会加大设备受到冲击破坏强度减少设备使用寿命；钢球直径过小对物料的冲击破坏力不足，增加粉磨时间。因此本方案确定的待磨物料适合的钢球配比直径为100mm-120mm的钢球占8％-12％，直径为80mm的钢球占38％-42％，直径为40mm-60mm的钢球占48％-52％。可以达到满意的粉磨效果和较短的粉磨时间。

其次，分析煤渣中的煤(碳)含量较高，将其粉磨后可以为其它材料的粉磨起到助磨剂的功能。由于杨克锐等在“延缓硫铝酸盐水泥凝结的研究”文献中提到，掺合料中添加0.6％硼砂，会在微观条件下阻碍混凝土骨料周围钙矾石的生成，从而提高水泥宏观强度；蔺喜强等在文献“硫酸盐类及氯盐类激发剂对粉煤灰活性的影响”中提及石灰不但为粉煤灰活性激发提供了碱性环境，即提供了破解粉煤灰玻璃体中的Si-O、Al-O键的OH^-，而且还提供了使粉煤灰活性得到激发，水化生成水硬胶凝性产物所需的Ca²⁺，同时促进水化生成物转化成更稳定、强度更高的水化物，是激发粉煤灰活性的必要条件。而硫酸盐主要是加快粉煤灰活性激发速度和促进粉煤灰活性激发程度，是粉煤灰活性激发的充分条件。激发后的粉煤灰，生成了具有胶凝性的水化产物(CSH、CAH、AFt)等。而黄土中含有较高的碳酸钙，其与石膏及食盐形成了激发粉煤灰潜在活性的碱激发环境。实践证明少量上述材料经过粉磨后添加到混凝土中可以提高混凝土的强度性能。

二、性能检测：

首先，强度要求。将混凝土的配比设计为：胶凝材料∶砂∶石=1∶2.4∶4和水灰比=0.6，其中，以65％基准水泥配合35％本发明掺合料作为胶凝材料，经搅拌制备的混凝土依然可以达到C20强度；以75％基准水泥配合25％本发明掺合料作为胶凝材料，经搅拌制备的混凝土依然可以达到C30强度。还可以依据构筑物对强度的要求来调整配合比以满足使用的要求。

其次，依据国家标准《混凝土拌合物性能试验方法》GB／T50080的规定。按照混凝土拌合物的性能要求来分别确定本发明掺合料的性能达标：第一，混凝土拌合物的稠度应以坍落度、维勃稠度和扩展度表示，坍落度检验适用于坍落度不小于10mm的混凝土拌合物，维勃稠度检验适用于维勃稠度5s～30s的混凝土拌合物，扩展度适用于泵送高强混凝土和自密实混凝土。混凝土拌合物坍落度、维勃稠度和扩展度的允许偏差符合下表一的规定。第二，混凝土拌合物在满足施工要求的前提下，应尽可能采用较小的坍落度；泵送混凝土拌合物坍落度不宜大于180mm。第三，混凝土拌合物应具有良好的和易性，并不得离析或泌水。

表一混凝土拌合物稠度允许偏差

依据《混凝土拌合物性能试验方法》GB／T50080的规定的适用条件，我们不选择维勃稠度和扩展度方法而选择测试塌落度法来测试掺合物的稠度性能。在实验室测得本发明掺合料的塌落度可达到124mm±20mm，具有较好的流动性、和易性和可泵性，并未出现明显的离析或泌水现象，满足预拌混凝土掺合料的各项性能要求。

三、经济效益分析

为了即节约成本又可以保证使用安全，我们以85％的普通硅酸盐水泥(42.5级水泥)配合15％本发明掺合料作为计算经济效益的依据。水泥售价大约为500元每吨；实验室条件下加工一吨掺合料需大约消耗电费83元；原材料费29.6元(3％石膏3.6元、1.5％食盐3元、0.8％硼砂3.5元和65％粉煤灰19.5元。另外的黄土和煤渣就地取材不计入成本)；人工费加上设备折旧费按总价的40％计算为75元。合计生产一吨掺合料的价格为188元。较购买一顿水泥节约成本312元。因此，仅以鄂尔多斯为例，在2011年水泥产量的938万吨作为参考，其中将15％的掺合料(大约140万吨)加入到预制混凝土中每年就可以为预拌混凝土企业节约生产成本4.3亿元。

本发明的优点在于，(1)本发明掺合料基本都是利用工业废弃固体材料，无需增加其他原料的投入，原料来源广泛、技术可行、经济合理；(2)传统粉磨工艺需要额外增加助磨剂，以改良粉磨效果，本发明制备方法将热力公司的煤渣优先粉磨作为天然的助磨剂，节约了添加助磨剂而产生的成本；(3)本发明制备方法可以有效的减少掺入料的粒径(即降低商砼中掺入料的颗粒度)，在大量掺入本发明掺合料的前提下，依然可以保证混凝土的使用强度，保证混凝土具有较好的流动性、和易性和可泵性，大大降低混凝土的原料成本。

具体实施方式：

实施例1：一种预拌混凝土掺合料，其由如下质量百分含量的组分构成，煤渣25％，硼砂0.4％，黄土3.1％，粉煤灰70％，石膏1％，食盐0.5％，上述各组分的质量百分含量之和为百分之百。

实施例2：一种预拌混凝土掺合料的制备方法，其包括如下步骤：(1)称取原材料；(2)煤渣与硼砂的粉磨；(3)添加黄土、粉煤灰、石膏和食盐粉磨；其中，

(1)称取原材料：首先按照如下质量百分含量称取各组分，其中煤渣25％，硼砂0.4％，黄土3.1％，粉煤灰70％，石膏1％，食盐0.5％；

(2)煤渣与硼砂的粉磨：将称取的煤渣和硼砂加入到球磨机中，粉磨20分钟；根据粉磨设备的不同，时间相应调整；

(3)添加黄土、粉煤灰、石膏和食盐粉磨：向球磨机中继续添加黄土、粉煤灰、石膏和食盐粉磨30分钟后即可出料，完成制备过程，制得的成品经45μm方孔筛负压筛余量不大于45％。

球磨机滚桶内，按体积百分含量记，钢球占球磨机滚桶体积的40％，待磨物料占球磨机滚桶体积的30％，余量为空气，其中钢球按如下钢球个数百分比添加：直径为100mm的钢球占12％，直径为80mm的钢球占38％，直径为40mm的钢球占50％。

实施例3：一种预拌混凝土掺合料，其由如下质量百分含量的组分构成，煤渣33.7％，硼砂0.8％，黄土2％，粉煤灰60％，石膏2％，食盐1.5％，上述各组分的质量百分含量之和为百分之百。

实施例4：一种预拌混凝土掺合料的制备方法，其包括如下步骤：(1)称取原材料；(2)煤渣与硼砂的粉磨；(3)添加黄土、粉煤灰、石膏和食盐粉磨；其中，

(1)称取原材料：首先按照如下质量百分含量称取各组分，其中煤渣33.7％，硼砂0.8％，黄土2％，粉煤灰60％，石膏2％，食盐1.5％；

(2)煤渣与硼砂的粉磨：将称取的煤渣和硼砂加入到球磨机中，粉磨30分钟；根据粉磨设备的不同，时间相应调整；

(3)添加黄土、粉煤灰、石膏和食盐粉磨：向球磨机中继续添加黄土、粉煤灰、石膏和食盐粉磨50分钟后即可出料，完成制备过程，制得的成品经45μm方孔筛负压筛余量不大于45％。

球磨机滚桶内，按体积百分含量记，钢球占球磨机滚桶体积的50％，待磨物料占球磨机滚桶体积的35%，余量为空气，其中钢球按如下钢球个数百分比添加：直径为120mm的所述钢球占8％，直径为80mm的所述钢球占40％，直径为60mm的钢球占52％。

实施例5：一种预拌混凝土掺合料，其由如下质量百分含量的组分构成，煤渣28％，硼砂0.6％，黄土3.4％，粉煤灰65％，石膏2％，食盐1％，上述各组分的质量百分含量之和为百分之百。

实施例6：一种预拌混凝土掺合料的制备方法，其包括如下步骤：(1)称取原材料；(2)煤渣与硼砂的粉磨；(3)添加黄土、粉煤灰、石膏和食盐粉磨；其中，

(1)称取原材料：首先按照如下质量百分含量称取各组分，其中煤渣28％，硼砂0.6％，黄土3.4％，粉煤灰65％，石膏2％，食盐1％；

(2)煤渣与硼砂的粉磨：将称取的煤渣和硼砂加入到球磨机中，粉磨25分钟，根据粉磨设备的不同，时间相应调整；

(3)添加黄土、粉煤灰、石膏和食盐粉磨：向球磨机中继续添加黄土、粉煤灰、石膏和食盐粉磨40分钟后即可出料，完成制备过程，制得的成品经45μm方孔筛负压筛余量不大于45％。

球磨机滚桶内，按体积百分含量记，钢球占球磨机滚桶体积的45％，待磨物料占球磨机滚桶体积的33％，余量为空气，其中钢球按如下钢球个数百分比添加：直径为110mm的钢球占10％，直径为80mm的钢球占38％，直径为50mm的钢球占52％。

实施例7：在实施例1、实施例3与实施例5的原材料中，粉煤灰均选用的是鄂尔多斯准格尔旗酸刺沟煤矿坑口矸石电厂的粉煤灰；煤渣选用的是鄂尔多斯康巴什新区的通惠热力公司的供热产生的煤渣；黄土选用鄂尔多斯康巴什辖区内的黄土高原的天然黄土，另外还添加少量的硼砂。各种原材料的化学成分分布情况见表二。

表二制备掺合料原料的成分比例

Claims

1.一种预拌混凝土掺合料，其特征在于，其由如下质量百分含量的组分构成，煤渣28％，硼砂0.6％，黄土3.4％，粉煤灰65％，石膏2％，食盐1％，上述各组分的质量百分含量之和为百分之百。

2.一种预拌混凝土掺合料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：(1)称取原材料；(2)煤渣与硼砂的粉磨；(3)添加黄土、粉煤灰、石膏和食盐粉磨；其中，

(2)煤渣与硼砂的粉磨：将称取的煤渣和硼砂加入到球磨机中，粉磨20-30分钟；

(3)添加黄土、粉煤灰、石膏和食盐粉磨：向球磨机中继续添加黄土、粉煤灰、石膏和食盐粉磨30-50分钟后即可出料，完成制备过程，制得的成品经45μm方孔筛负压筛余量不大于45％。

3.根据权利要求2所述的一种预拌混凝土掺合料的制备方法，其特征在于，所述球磨机滚桶内，按体积百分含量记，钢球占所述球磨机滚桶体积的40％-50％，待磨物料占所述球磨机滚桶体积的30％-35％，余量为空气，其中所述钢球按如下钢球个数百分比添加：直径为100mm-120mm的所述钢球占8％-12％，直径为80mm的所述钢球占38％-42％，直径为40mm-60mm的所述钢球占48％-52％。