CN104177003A - 一种磨细烧煤矸石粉混凝土及其制备应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磨细烧煤矸石粉混凝土及其制备应用方法，包括：水泥150-450份，磨细烧煤矸石粉30-130份，砂子630-800份，石子1000-1270份，水150-210份，减水剂3-12份；该磨细烧煤矸石粉混凝土的制备方法将水泥150-450份，磨细烧煤矸石粉30-130份，砂子630-800份，石子1000-1270份，水150-210份，减水剂3-12份混合搅拌均匀既得。本发明研究某磨细烧煤矸石粉的化学成分、粒度分布和微观形貌，参照《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T 1596-2005检验其性能；以C20-C60混凝土为研究对象，在混凝土中掺入20％-30％磨细烧煤矸石粉，研究磨细烧煤矸石粉混凝土的和易性、强度、耐久性(含抗渗性、抗冻性、碳化、抗硫酸盐侵蚀、氯离子渗透性和收缩比)。
Description
技术领域
本发明属于混凝土技术领域，尤其涉及一种磨细烧煤矸石粉混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土(砂浆)掺合料是指在混凝土搅拌前或在搅拌过程中，与混凝土(砂浆)其他组分一起，直接加入的人造或天然的矿物材料以及工业废料，掺量一般大于水泥重量的5％。其目的是为了改善混凝土性能、调节混凝土强度等级和节约水泥用量等。土木工程中常用掺合料有粉煤灰、硅灰、磨细矿渣粉、磨细自燃煤矸石以及其他工业废渣。粉煤灰是目前用量最大，使用范围最广的掺合料。
烧煤矸石粉具有一定火山灰活性，作为混凝土掺合料使用，掺量适当时可改善混凝土的和易性和耐久性，对混凝土早期强度影响不大。但相关研究尚不系统不深入，因而也没有相应的产品标准，目前我国用烧煤矸石粉直接作为混凝土掺合料使用的工程实例很少，至今未能推广到混凝土生产中去。
煤矸石是煤矿建井和生产过程中排出来的一种岩石，占煤炭开采量的10％～25％。煤矸石已经成为我国积存量和年产量最大、占用堆积场地最多的一种工业废物，我国煤矸石的堆放已形成1500座以上矸石山，全国贮存的矸石共计约有50亿t以上、占地近30万亩以上。煤矸石一般露天堆放，经日晒、雨淋、风化、分解，产生大量的酸性水或携带重金属的离子水，下渗损害地下水质，外流导致地表水的污染。近1/3的煤矸石由于硫铁矿和含碳物质的存在发生自燃，产生有害有毒气体，严重污染环境。煤矸石堆放不仅对矿区的自然景观造成一定的影响，有时还会产生滑坡和泥石流现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磨细烧煤矸石粉混凝土及其制备方法，旨在研究煅烧煤矸石粉掺入后对水泥和混凝土性能的影响，推动烧煤矸石粉在水泥和混凝土中的应用。
本发明是这样实现的，一种磨细烧煤矸石粉作掺合料的混凝土包括：
研究某磨细烧煤矸石粉的化学成分、粒度分布和微观形貌，参照《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T 1596-2005检验其性能；
以C20-C60混凝土为研究对象，在混凝土中掺入20％-30％磨细烧煤矸石粉，研究磨细烧煤矸石粉混凝土的和易性、强度、耐久性(含抗渗性、抗冻性、碳化、抗硫酸盐侵蚀、氯离子渗透性和收缩比)。
一种磨细烧煤矸石粉混凝土，其特征在于由以下组分组成。水泥150-450份，磨细烧煤矸石粉30-130份，砂子630-800份，石子1000-1270份，水150-210份，减水剂3-12份。
所述水泥为符合《通用硅酸盐水泥》(GB 175)要求的水泥。
所述磨细烧煤矸石粉为达到《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T1596)的I级或II级粉煤灰性能的磨细烧煤矸石粉。
所述粉煤灰为符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T 1596)要求的I级或II级粉煤灰。
所述矿渣粉符合《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》(GB/T18046)要求的磨细矿渣粉。
所述砂子为符合《建设用砂》(GB/T 14684)要求的建设用砂。
所述石子为符合《建设用卵石、碎石》(GB/T 14685)要求的建设用石子。
所述水为符合《混凝土用水标准》(JGJ 63)要求的水。
所述减水剂选自符合《混凝土外加剂》(GB 8076)要求的萘系高效减水剂或聚羧酸高效减水剂。
所述的磨细烧煤矸石粉混凝土的制备方法，其特征在于将上述材料混合均匀既得，其计量、投料、搅拌、运输、浇筑、振捣、养护和性能检测等环节的操作和质量控制方法与普通混凝土相同。
所述的一种磨细烧煤矸石粉混凝土，依据《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》(GB/T 50080)、《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081)和《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》(GB/T 50082)进行检测，其特征在于强度等级C20-C60，混凝土拌合物坍落度0-230mm，抗冻等级(快冻法)≥F50，抗冻等级(慢冻法)≥D50，抗渗等级≥P4，抗硫酸盐等级≥KS30，抗氯离子渗透性能等级(RCM法)≥RCM-I，抗氯离子渗透性能等级(电通量法)≥Q-I，抗碳化等级≥T-I，混凝土早期抗裂等级≥L-I。
本发明将煤矸石经过700-900℃煅烧，并对煅烧产生的有害有毒气体进行处理，避免了煤矸石自燃的不可控性和所产生的污染环境。
磨细煤矸石经过高温煅烧后，原来的结晶被分解破坏，变成无定型的非晶体，经细磨后具有火山灰质活性，能作为混凝土掺合料使用。但我国尚未有《用于水泥和混凝土中的磨细自燃煤矸石粉和磨细煅烧煤矸石粉》技术标准，将磨细烧煤矸石粉用作混凝土掺合料的工程应用很少。
本发明制备的磨细烧煤矸石粉混凝土，其性能能满足普通混凝土工程所需的和易性、强度和耐久性等要求。磨细烧煤矸石粉代替水泥配制的混凝土，其流动性有所改善，抗冻性、抗渗性、抗硫酸盐侵蚀性、抗氯离子渗透性等会增强，抗碳化性能、早期抗裂性能和收缩比等完全满足混凝土工程应用需要。磨细烧煤矸石粉取代水泥率小于20％时混凝土强度下降幅度很小，本发明最佳取代率为20％-25％，用磨细自燃煤矸石取代20％-25％水泥加适量减水剂能配制C60高强混凝土。
本发明通过系统地研究磨细烧煤矸石粉混凝土性能，尽快制定《用于水泥和混凝土中的磨细自燃煤矸石粉和磨细煅烧煤矸石粉》技术标准，为磨细烧煤矸石粉用于普通混凝土工程打下坚实基础。
本发明所制得的磨细烧煤矸石粉混凝土，其生产与养护方法与普通混凝土相同，简单实用。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明中，所涉及到的组分均是质量百分比。
本发明是这样实现的，一种磨细烧煤矸石粉混凝土包括：
研究某磨细烧煤矸石粉的化学成分、粒度分布和微观形貌，参照《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T 1596-2005检验其性能；
以C20-C60混凝土为研究对象，在混凝土中掺入20％-30％磨细烧煤矸石粉，研究磨细烧煤矸石粉混凝土的和易性、强度、耐久性(含抗渗性、抗冻性、碳化、抗硫酸盐侵蚀、氯离子渗透性和收缩比)。
本发明提供的磨细烧煤矸石粉混凝土由以下组分组成。水泥150-450份，磨细烧煤矸石粉30-130份，砂子630-800份，石子1000-1270份，水150-210份，减水剂3-12份。
水泥为符合《通用硅酸盐水泥》(GB 175)要求的水泥。
磨细烧煤矸石粉为达到《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T 1596)的I级或II级粉煤灰性能的磨细烧煤矸石粉。
粉煤灰为符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T 1596)要求的I级或II级粉煤灰。
矿渣粉符合《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》(GB/T 18046)要求的磨细矿渣粉。
砂子为符合《建设用砂》(GB/T 14684)要求的建设用砂。
石子为符合《建设用卵石、碎石》(GB/T 14685)要求的建设用石子。
水为符合《混凝土用水标准》(JGJ 63)要求的水。
减水剂选自符合《混凝土外加剂》(GB 8076)要求的萘系高效减水剂或聚羧酸高效减水剂。
磨细烧煤矸石粉混凝土的制备方法，将上述材料混合均匀既得。
本发明提供的磨细烧煤矸石粉混凝土，依据《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》(GB/T 50080)、《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081)和《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》(GB/T 50082)进行检测，其特征在于强度等级C20-C60，混凝土拌合物坍落度0-230mm，抗冻等级(快冻法)≥F50，抗冻等级(慢冻法)≥D50，抗渗等级≥P4，抗硫酸盐等级≥KS30，抗氯离子渗透性能等级(RCM法)≥RCM-I，抗氯离子渗透性能等级(电通量法)≥Q-I，抗碳化等级≥T-I，混凝土早期抗裂等级≥L-I。
本发明所制得的磨细烧煤矸石粉混凝土，其生产方法、养护方法和应用范围与普通混凝土相同，简单实用。
表1磨细烧煤矸石粉卵石混凝土典型配合比(单位：kg)
注：水泥强度等级为42.5级，磨细烧煤矸石粉取代胶凝材料20％-25％，减水剂掺量为胶凝材料总重量1.0％-2.3％，砂率为38％-40％，混凝土拌合物坍落度160-180mm。
表2磨细烧煤矸石粉碎石混凝土典型配合比(单位：kg)
注：①C20-C45采用42.5级水泥，C50-C60采用52.5级水泥；
②烧煤矸石粉取代胶凝材料20％-25％，减水剂掺量为胶凝材料总重量1.0％-2.3％，砂率为38％-40％，混凝土拌合物坍落度160-180mm。
应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (4)
1.一种磨细烧煤矸石粉混凝土，其特征在于，该磨细烧煤矸石粉混凝土包括：水泥150-450份，磨细烧煤矸石粉30-130份，砂子630-800份，石子1000-1270份，水150-210份，减水剂3-12份。
2.一种磨细烧煤矸石粉混凝土的制备方法，其特征在于，该磨细烧煤矸石粉混凝土的制备方法将水泥150-450份，磨细烧煤矸石粉30-130份，砂子630-800份，石子1000-1270份，水150-210份，减水剂3-12份，混合搅拌均匀既得。
3.如权利要求2所述的磨细烧煤矸石粉混凝土的制备方法，其特征在于，该磨细烧煤矸石粉混凝土的强度等级C20-C60，混凝土拌合物坍落度0-230mm，抗冻等级≥F50，抗冻等级≥D50，抗渗等级≥P4，抗硫酸盐等级≥KS30，抗氯离子渗透性能等级≥RCM-I，抗氯离子渗透性能等级≥Q-I，抗碳化等级≥T-I，混凝土早期抗裂等级≥L-I。
4.如权利要求1所述的磨细烧煤矸石粉混凝土，其应用范围与普通混凝土相同，可用于各类土木工程，如建筑工程、岩土工程、道路桥梁工程、铁路工程和地下工程。
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