CN104844081A - 一种以花岗岩石粉为主要矿物掺合料的混凝土 - Google Patents
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Abstract
本发明属于混凝土的制备领域，具体涉及一种能作为主要矿物掺合料制备混凝土的花岗岩石粉。以花岗岩石粉或粉煤灰替代混凝土中的天然砂或水泥，其中花岗岩石粉的替代率为5-17.5wt%，粉煤灰的替代率为0-17.5wt%，能明显改善新拌混凝土的和易性、泌水性能，对使用的外加剂相容性好，有利于商品混凝土的施工。
Description
技术领域
本发明属于混凝土的制备领域，具体涉及一种以花岗岩石粉为主要矿物掺合料的混凝土。
背景技术
商品混凝土应用矿物掺合料是近年来混凝土发展的新趋势。粒化高炉矿渣、粉煤灰及硅灰等是常用的矿物掺合料，但尚有许多工业废渣料长期以来未能得到充分利用，造成了环境污染和资源浪费，如南安石材产业的切割花岗岩石粉。泉州南安市是全国最大的石材生产基地，世界上83%石材在泉州南安加工再出口。石材加工厂在这里随处可见，也随处可见白色的粉尘四处飘荡。每年近260万吨的石材加工废弃物——石粉，遍地肆意堆放，造成大量土地板结，水质严重恶化，环境污染紧紧扼住发展的咽喉。如何处理如此大量的切割花岗岩石粉，是南安石材企业面临的一个亟待解决的问题。由此可见，对南安切割花岗岩石粉进行研究和探讨，变废为宝，对降低材料成本、减少环境污染等将具有重大的现实意义和社会环境效益。
发明内容
本发明的目的在于针对花岗岩石粉利用率低的问题，提供一种以花岗岩石粉为主要矿物掺合料的混凝土。以花岗岩石粉作为主要矿物掺和料，能明显改善新拌混凝土的和易性、泌水性能，对使用的外加剂相容性好，有利于商品混凝土的施工。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种以花岗岩石粉为主要矿物掺合料的混凝土，以花岗岩石粉或粉煤灰替代混凝土中的天然砂或水泥，其中花岗岩石粉的替代率为5-17.5wt%，粉煤灰的替代率为0-30wt%。
所述的以花岗岩石粉为主要矿物掺合料的混凝土：花岗岩石粉按5-10wt%替代混凝土中的天然砂；所述的混凝土其原料配比为：水130~200重量份，水泥330重量份，天然砂608重量份，碎石1216~1261重量份，花岗岩石粉32-67.5重量份，外加剂0~6.6重量份。
所述的以花岗岩石粉为主要矿物掺合料的混凝土：花岗岩石粉、粉煤灰分别按5-17.5wt%、17.5-30wt%替代混凝土中的水泥；所述的混凝土其原料配比为：水161~215重量份，水泥234重量份，天然砂730~752重量份，碎石1095~1127重量份，花岗岩石粉18-63重量份，粉煤灰108-63重量份，外加剂0~3.6重量份；花岗岩石粉和粉煤灰的总重量份为126份。
所述的花岗岩石粉含有SiO2、MgO、Fe2O3、Al2O3和CaO，其中SiO2含量大于60%，Al2O3含量大于10%；比表面积为350-450m2/kg。
花岗岩石粉按7wt%替代混凝土中的砂；所述的混凝土其原料配比为：
水 200重量份，水泥 330重量份，天然砂 608重量份，碎石1216重量份，花岗岩石粉46重量份。
花岗岩石粉与粉煤灰各按17.5%替代水泥作为混凝土的矿物掺和料；所述混凝土其原料配比为：水215重量份，水泥234重量份，天然砂730重量份，碎石1095重量份，花岗岩石粉63重量份，粉煤灰63重量份。
本发明的有益效果在于：
（1）在混凝土中掺一定量花岗岩石粉能明显改善新拌混凝土的和易性，特别是混凝土的泌水性能，有利于商品混凝土的施工；并且对使用的外加剂相容性好；
（2）花岗岩石粉与粉煤灰按一定量共同掺入，能产生协同作用，在一定程度上提高了混凝土试块抗压强度。
附图说明
图1花岗岩石粉的掺入对混凝土工作性能的影响；
图2混凝土试块7d与28d抗压强度值；
图3混凝土试块7d与60d抗压强度值；
图4粉煤灰单掺28d扫描电镜组织结构；
图5石粉单掺28d扫描电镜组织结构；
图6石粉和粉煤灰复掺28d扫描电镜组织结构；
图7混凝土试块7d与28d抗压强度值；
图8混凝土试块7d与28d抗压强度值。
具体实施方式
本发明用下列实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于下列实施例。
实施例1
花岗岩石粉在天然砂中的掺入对混凝土性能的影响
1、试验材料
试验用水泥为P.O42.5 级炼石水泥 ，采用天然河砂，粒径31.5的碎石，花岗岩石粉为石材厂生产过程中的产生的，外加剂为霞浦鑫磊新型建材生产的高效泵送剂。
表1水泥的物理性能
表2花岗岩石粉的物理性能
表3花岗岩石粉的成份
表4天然砂的物理性能
表5碎石的物理性能
表6高效泵送剂的性能
2、试验方法
分别按照GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》和 GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》测定混凝土的工作性能和力学性能，试模尺寸为100mm ×100mm ×100mm。
试验配合比
表7试验组配合比及其材料用量 kg/m3
试验组A为空白对照组配合比及原料用量；
试验组B为花岗岩石粉按7wt%替代砂掺配合比及原料用量；
试验组C为花岗岩石粉替代砂掺对外加剂适应性配合比及原料用量。
试验组A、B、C配合比及其材料用量见表7。
3、试验结果与讨论
花岗岩石粉对混凝土拌合物工作性能的影响
表8花岗岩石粉替代砂掺对混凝土工作性的影响
试验结果见表8，随着花岗岩石粉的增加，混凝土拌合物和易性改善，流动度增大，泌水率减少。同时，花岗岩石粉按7 wt %替代砂掺入不影响高效泵送剂的工作性能。
花岗岩石粉对混凝土试块力学性能的影响
试验结果见表9、图1，按花岗岩石粉按7.56 wt %替代天然砂掺入，能一定程度上提高混凝土试块抗压强度，同时对高效泵送剂适应性好。
表9花岗岩石粉对混凝土试块力学性能的影响
结果表明，花岗岩石粉按7%左右替代砂的掺入，引起细骨料（天然砂）模数及最终对混凝土颗粒群级配的优化，对混凝土有一定的微集料填充效应，提高了混凝土拌和物的和易性，增加了混凝土拌合物中浆体含量减少混凝土拌合物泌水，一定程度上增大了混凝土试块的抗压强度值，使混凝土工作性和力学性能得到改善；而且对外加剂（高效泵送剂）的适应性很好，具有实际应用价值。
实施例2
表10花岗岩石粉和粉煤灰的物理性能
表11高性能缓凝减水剂的性能
1、试验方法
分别按照GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》和 GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》测定混凝土的工作性能和力学性能，试模尺寸为100mm ×100mm ×100mm。
试验配合比
表12试验组配合比及其材料用量 kg/m3
试验组A为粉煤灰按35%替代水泥；
试验组B为花岗岩石粉与粉煤灰各按17.5%替代水泥；
试验组C为添加外加剂时花岗岩石粉与粉煤灰的复掺；
2、试验结果与讨论
表13 花岗岩石粉的掺入对混凝土试块力学性能的影响
混凝土试块力学性能的影响试验结果见表13和图2，当拌制混凝土时水泥被掺合料替代，会在一定程度上降低其抗压强度。由于花岗岩石粉活性的有限性，且试验使用的堆料场的废弃石粉未经过细化，在细度上有很大的制约性，并不能很好的发挥花岗岩石粉在混凝土中的“正效应”。由图2可知花岗岩石粉与粉煤灰各按17.5%替代水泥时，混凝土试块抗压强度略低于粉煤灰按35%替代水泥的，同时其对外加剂适应性好。
结果表明：
(1)掺一定量石粉能明显改善新拌混凝土的和易性，特别是混凝土的泌水性能，有利于商品混凝土的施工；
(2)掺一定量石粉，对现阶段使用的外加剂相容性好；
(3)石粉按27%左右等量替代粉煤灰，与粉煤灰单掺混凝土28d抗压强度相差不大，可以满足一般的工程需求并节约成本；
(4)掺一定量石粉对混凝土耐久性能有一定影响，但是仍能满足建筑工程耐久性能的强度要求。
实施例3
花岗岩石粉与粉煤灰复掺对混凝土后期强度影响试验
分别按照GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》和 GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》测定混凝土的工作性能和力学性能，试模尺寸为100mm ×100mm ×100mm。
试验配合比
表14 试验组配合比及其材料用量 kg/m3
试验组A2为粉煤灰按25%替代水泥；
试验组B2为花岗岩石粉与粉煤灰各按12.5%替代水泥；
试验组C2为花岗岩石粉与粉煤灰分别按7.5%与17.5%替代水泥。
试验结果与讨论
表15花岗岩石粉与粉煤灰复掺对混凝土工作性的影响
试验结果见表15，随着花岗岩石粉的掺入，混凝土拌合物的工作性能得到改善。花岗岩石粉具有填充效应，使颗粒间的空隙减少,空隙水量降低,自由水量增加,进而使混凝土拌和物浆体的流变性能增大。由于石粉会增加浆体的粘滞性,使混凝土拌和物的粘聚性增加,因此石粉的引入减少机制砂混凝土的离析泌水。
花岗岩石粉对混凝土试块力学性能的影响
试验结果见图3，花岗岩石粉的掺入，与粉煤灰产生协同作用，在一定程度上提高了混凝土试块抗压强度，如表16所示。
表16 花岗岩石粉与粉煤灰复掺对混凝土抗压强度的影响
花岗岩石粉与粉煤灰复掺扫描电镜分析试验
图4、图5和图6为三组混凝土水化产物扫描电镜试验图片，其中图4为粉煤灰按35%单掺试验组，28d后水化形成大量细小纤维状Aft，粉煤灰球状颗粒被包埋在C-S-H凝胶之中，Aft与C-S-H凝胶互相交织网络，具有一定的致密性，增加了混凝土的密实性。
图5为花岗岩石粉按35%单掺试验组，28d后具有晶核效应的细小石粉颗粒，使水化产物颗粒也比较细小，同时石粉细微粒径对混凝土内部孔隙能够进行填充，其粗糙表对与水泥浆体很好的结合，致使结构比较致密。
图6为花岗岩石粉和粉煤灰各按17.5%复掺试验组，28d后出现了粗大的Aft,其与C-S-H凝胶很好的结合到一起，水化的比较完全，在其表面长出大量细小晶须及形成大片致密性很高的组织结构，有助于提高混凝土性能。
花岗岩石粉与粉煤灰复掺的较优替代掺量比
试验方法
分别按照GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》和 GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》测定混凝土的工作性能和力学性能，试模尺寸为100mm ×100mm ×100mm。
2.2.4.3试验配合比
表17试验组配合比及其材料用量 kg/m3
试验组A3为花岗岩石粉按10%替代粉煤灰进行复掺；
试验组B3为花岗岩石粉按20%替代粉煤灰进行复掺；
试验组C3为花岗岩石粉按30%替代粉煤灰进行复掺；
试验组D3为花岗岩石粉按50%替代粉煤灰进行复掺；
试验组E3为花岗岩石粉按60%替代粉煤灰进行复掺；
试验组F3为花岗岩石粉按70%替代粉煤灰进行复掺；
试验组G3为纯粉煤灰进行内掺。
试验结果与讨论
表18 花岗岩石粉与粉煤灰复掺对混凝土抗压强度的影响
混凝土试块力学性能的影响试验结果见图7，随着石粉替代粉煤灰比例不断增大，混凝土试块28d抗压强度先渐渐增大，石粉在混凝土中表现为“正效应”，当石粉掺量大到一定限度，其“负效应”便开始起作用。当掺量为50%~60%为较优掺量。
花岗岩石粉与粉煤灰复掺混凝土的抗渗性能
试验方法
分别按照GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》和 JGJ/T193-2009《混凝土耐久性检验评定标准》测定混凝土的抗渗性能。
表19 试验组配合比及其材料用量 kg/m3
试验组A4为纯水泥空白对照组；
试验组B4为粉煤灰按35%内掺；
试验组C4为石粉按50%替代粉煤灰进行复掺；
试验组D4为石粉按35%内掺。
试验结果与讨论
表20各试验组工作性能
表21各试验组力学性能
表22各试验组在2.5MPa的渗透高度值
由表19、图8可知，随着石粉替代粉煤灰比例不断增大，混凝土试块抗渗性能逐渐减弱，这一现象在李北星等采用石粉取代部分砂的方法设计混凝土配合比中也有发生，但是其仍能满足一般工程抗渗强度要求。
小结
综上试验结果和对试验结果的分析，可以得出以下主要结论：
(1)掺一定量石粉能明显改善新拌混凝土的和易性，特别是混凝土的泌水性能，有利于商品混凝土的施工；
(2)掺一定量石粉，对现阶段使用的外加剂相容性好；
(3)石粉按50%左右等量替代粉煤灰，与粉煤灰单掺混凝土28d抗压强度相差不大，可以满足一般的工程需求并节约成本；
(4)掺一定量石粉对混凝土耐久性能有一定影响，但是仍能满足建筑工程耐久性能的强度要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (8)
1.一种以花岗岩石粉为主要矿物掺合料的混凝土，其特征在于：以花岗岩石粉或粉煤灰替代混凝土中的天然砂或水泥，其中花岗岩石粉的替代率为5-17.5wt%，粉煤灰的替代率为0-30wt%。
2.根据权利要求1所述的以花岗岩石粉为主要矿物掺合料的混凝土，其特征在于：花岗岩石粉按5-10wt%替代混凝土中的天然砂。
3.根据权利要求1所述的以花岗岩石粉为主要矿物掺合料的混凝土，其特征在于：花岗岩石粉、粉煤灰分别按5-17.5wt%、17.5-30wt%替代混凝土中的水泥。
4.根据权利要求1所述的以花岗岩石粉为主要矿物掺合料的混凝土，其特征在于：所述的花岗岩石粉含有SiO2、MgO、Fe2O3、Al2O3和CaO，其中SiO2含量大于60%，Al2O3含量大于10%；比表面积为350-450m2/kg。
5.根据权利要求2所述的以花岗岩石粉为主要矿物掺合料的混凝土，其特征在于：所述的混凝土其原料配比为：水130~200重量份，水泥330重量份，天然砂608重量份，碎石1216~1261重量份，花岗岩石粉32-67.5重量份，外加剂0~6.6重量份。
6.根据权利要求5所述的以花岗岩石粉为主要矿物掺合料的混凝土，其特征在于：花岗岩石粉按7wt%替代混凝土中的砂；所述的混凝土其原料配比为：
水 200重量份，水泥 330重量份，天然砂 608重量份，碎石1216重量份，花岗岩石粉46重量份。
7.根据权利要求3所述的以花岗岩石粉为主要矿物掺合料的混凝土，其特征在于：所述的混凝土其原料配比为：水161~215重量份，水泥234重量份，天然砂730~752重量份，碎石1095~1127重量份，花岗岩石粉18-63重量份，粉煤灰108-63重量份，外加剂0~3.6重量份；花岗岩石粉和粉煤灰的总重量份为126份。
8.根据权利要求7所述的以花岗岩石粉为主要矿物掺合料的混凝土，其特征在于：花岗岩石粉与粉煤灰各按17.5%替代水泥作为混凝土的矿物掺和料；所述混凝土其原料配比为：水215重量份，水泥234重量份，天然砂730重量份，碎石1095重量份，花岗岩石粉63重量份，粉煤灰63重量份。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150819 |