CN104961413A

CN104961413A - 一种利用钢渣微粉、矿渣微粉、粉煤灰做掺合料制备道路混凝土的方法

Info

Publication number: CN104961413A
Application number: CN201510382344.8A
Authority: CN
Inventors: 刘福田; 宋凯强
Original assignee: University of Jinan
Current assignee: University of Jinan
Priority date: 2015-07-03
Filing date: 2015-07-03
Publication date: 2015-10-07

Abstract

本发明公开了一种利用钢渣微粉、矿渣微粉、粉煤灰做掺合料制备道路混凝土的方法。道路混凝土主要由胶凝材料、拌合水、粗细集料、外加剂组成；胶凝材料由水泥、钢渣微粉、矿渣微粉、粉煤灰复合而成，其各组分质量百分比：水泥40%～80%，钢渣微粉5%～20%，矿渣微粉5%～20%，粉煤灰5%～20%；水胶比控制在0.35～0.45；粗、细集料均采用连续级配；砂率控制在31%～41%，外加剂为聚羧酸高效减水剂、植物蛋白引气剂，掺量分别为胶凝材料质量的1.5%～2.5%和0.5%～1.5%。本发明工艺方法简单，可制备抗折强度在4.7～7.6MPa的道路混凝土，具有较高的工作性能、力学性能，以及较优的耐久性，并能显著增大钢渣微粉、矿渣微粉、粉煤灰的利用率，具有显著的经济效益和社会效益。

Description

一种利用钢渣微粉、矿渣微粉、粉煤灰做掺合料制备道路混凝土的方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，特别涉及一种利用钢渣微粉、矿渣微粉、粉煤灰做掺合料制备道路混凝土的方法。

背景技术

公路建设是国家经济建设的基础，随着国家经济建设的发展，道路交通量增大，超载现象严重，大面积的道路出现早期破坏，与设计使用年限相差甚远。由于道路混凝土长期暴露于自然环境中，致使混凝土路面承受外界环境和车辆动载双重作用的影响，如温度变化、干湿循环、冻融循环、水和其它有害物质的侵蚀等以及车辆的超载现象，使得道路混凝土的工作环境条件要比其他一些混凝土更为复杂和严重。因此，对道路混凝土的性能要求也越来越高，除了要求较高的混凝土强度外，还要求有足够的耐久性。

目前，我国钢铁、能源、有色金属、矿山等行业每年会产生大量的钢渣、矿渣、粉煤灰、煤矸石等工业废弃物，大量的工业废弃物未能得到有效利用，弃置堆积的工业废弃物污染环境，并且造成不可再生资源的严重浪费。如何实现工业固体废弃物的无害化、减量化、资源化已经成为发展经济和保护环境的关键。

水泥混凝土对工业固体废弃物有着吸纳量大、适应性强的巨大优势，在水泥混凝土中掺入矿物掺合料，如钢渣微粉、磨细矿渣粉、粉煤灰等，可节约水泥用量，降低工程造价，并可减少环境污染，符合可持续发展的思路，更重要一点是它可以改善混凝土的许多性能，如：降低混凝土的温升，改善混凝土的工作性能，优化混凝土内部的微结构，增大混凝土的密实性，提高混凝土的抗侵蚀能力，增加混凝土的后期强度，符合现代混凝土工程的设计理念，并可大幅度延长混凝土工程的服务年限。

目前，还没有将钢渣微粉、矿渣微粉、粉煤灰一同配合，用做掺合料制备道路混凝土的相关研究报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用钢渣微粉、矿渣微粉、粉煤灰做掺合料制备道路混凝土的方法，由水泥、掺合料（钢渣微粉、矿渣微粉、粉煤灰）复合制备成的胶凝材料，与粗、细集料、拌合水、聚羧酸高效减水剂、引气剂通过强制式搅拌机制备成道路混凝土，配制的道路混凝土，能显著增大钢渣微粉、矿渣微粉、粉煤灰的利用率，并且具有较高的工作性能、力学性能，以及较优的耐久性。

本发明的技术方案为：

（1）一种利用钢渣微粉、矿渣微粉、粉煤灰做掺合料制备的道路混凝土，其特征在于，主要由胶凝材料、拌合水、粗、细集料、外加剂组成；胶凝材料由掺合料（钢渣微粉、矿渣微粉、粉煤灰）、水泥复合而成；胶凝材料各组分质量百分比：水泥40%～80%，钢渣微粉5%～20%，矿渣微粉5%～20%，粉煤灰5%～20%；水胶比控制在0.35～0.45；粗细集料均采用连续级配，细集料粒径控制在0.15～4.75mm，粗集料粒径控制在4.75～26.5mm，粗集料各粒径区间质量百分比：4.75～9.5mm为15%～25%，9.5～16mm为25%～35%，16～26.5mm为40%～60%；砂率控制在31%～41%；外加剂为聚羧酸高效减水剂，掺量为胶凝材料质量的1.5%～2.5%；植物蛋白引气剂，掺量为胶凝材料质量的0.5～1.5%；

（2）所述的水泥标号为42.5及以上的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥；

（3）所述的钢渣微粉、矿渣微粉、粉煤灰的比表面积分别控制在400～600m²/kg；

（4）将步骤(2)中的水泥与步骤(3)中的钢渣微粉、矿渣微粉、粉煤灰按步骤(1)中的配比混合均匀，制备成复合胶凝材料；

（5）所述的细集料坚固性＜8%，含泥量＜1%，表观密度＞2500 kg/m³，细度模数为2.5～3.2；所述的粗集料坚固性＜8%，针片状含量＜15%，含泥量＜1%，表观密度＞2500kg/m³；

（6）所述的外加剂为聚羧酸高效减水剂、植物蛋白引气剂；聚羧酸高效减水剂的掺量为胶凝材料质量的1.5%～2.5%，植物蛋白引气剂的掺量为胶凝材料质量的0.5%～1.5%；

所述的道路混凝土的拌合流程：

（7）将步骤（5）中的粗、细集料及步骤（4）中的胶凝材料，按步骤（1）中的配比倒入强制式搅拌机，开动搅拌机转动1.5～3.0min，混合均匀；

（8）将步骤（6）中的外加剂按步骤（1）中的配比，先加入到称量好的拌合水中，之后连同拌合水一并加入搅拌机，搅拌3.0～4.5min，混合均匀；

（9）关闭搅拌机，出料。

本发明的有益效果是：

（1）钢渣微粉、矿渣微粉、粉煤灰复掺作为混凝土掺合料能发挥各掺合料间的“叠加效应”，优势互补，避免单掺某一种掺合料所带来的性能缺陷；

（2）将钢渣微粉、矿渣微粉、粉煤灰取代水泥，可明显降低混凝土生产成本，同时充分利用了工业废弃物，减少了环境污染，节约了资源；

（3）与传统的道路混凝土相比，本方案配制的道路混凝土，能显著增大钢渣微粉、矿渣微粉、粉煤灰的利用率，并且具有较高的工作性能、力学性能，以及较优的耐久性。

具体实施方式

最佳例

（1）胶凝材料、拌合水、粗、细集料各质量百分比分别为17%、6%、46%、31%；其中胶凝材料中各组分质量百分比：水泥70%，钢渣微粉10%，矿渣微粉10%，粉煤灰10%；水胶比控制在0.35；细集料采用连续级配，细集料粒径控制在0.15～4.75mm，细度模数3.2，粗集料粒径控制在4.75～26.5mm，粗集料各粒径区间质量百分比：4.75～9.5mm为25%，9.5～16mm为35%，16～26.5mm为40%；砂率控制在41%；外加剂为聚羧酸高效减水剂，植物蛋白引气剂，掺量分别为 2.0%、1.0%；

（2）将P·O42.5水泥、钢渣微粉、矿渣微粉、粉煤灰，按步骤（1）中的配比混合均匀，制得胶凝材料；

（3）将粗、细集料、胶凝材料按步骤（1）中的配比加入到强制式搅拌机，开动搅拌机转动1.5min，混合均匀；

（4）将外加剂按步骤（1）中的配比，先加入到称量水中，一并加入到强制式搅拌机，开动搅拌机转动3min，混合均匀；

（5）关闭搅拌机，出料。按国标JTG E30-2005要求，测其工作性能，并制备成型，标准养护，测其28d抗折强度。其初始塌落度为20.2cm，28d抗折强度为7.6MPa。

实施例2

（1）胶凝材料、拌合水、粗、细集料各质量百分比分别为18%、7%、45%、30%；其中胶凝材料中各组分质量百分比：水泥60%，钢渣微粉10%，矿渣微粉15%，粉煤灰15%；水胶比控制在0.39；细集料采用连续级配，细集料粒径控制在0.15～4.75mm，细度模数3.2，粗集料粒径控制在4.75～26.5mm，粗集料各粒径区间质量百分比：4.75～9.5mm为15%，9.5～16mm为25%，16～26.5mm为60%；砂率控制在40%；外加剂为聚羧酸高效减水剂，植物蛋白引气剂，掺量分别为 1.5%、1.0%；

（5）关闭搅拌机，出料。测其工作性能，并按国标JTG E30-2005要求，制备成型，标准养护，测其28d抗折强度。其初始塌落度为21.1cm，28d抗折强度为6.68MPa。

实施例3

（1）胶凝材料、拌合水、粗、细集料各质量百分比分别为17%、7%、49%、27%；其中胶凝材料中各组分质量百分比：水泥70%，钢渣微粉5%，矿渣微粉15%，粉煤灰10%；水胶比控制在0.41；细集料采用连续级配，细集料粒径控制在0.15～4.75mm，细度模数2.8，粗集料粒径控制在4.75～26.5mm，粗集料各粒径区间质量百分比：4.75～9.5mm为25%，9.5～16mm为30%，16～26.5mm为45%；砂率控制在36%；外加剂为聚羧酸高效减水剂，植物蛋白引气剂，掺量分别为 1.5%、1.0%；

（5）关闭搅拌机，出料。测其工作性能，并按国标JTG E30-2005要求，制备成型，标准养护，测其28d抗折强度。其初始塌落度为21.4cm，28d抗折强度为6.42MPa。

实施例4

（1）胶凝材料、拌合水、粗、细集料各质量百分比分别为17%、6%、46%、31%；其中胶凝材料中各组分质量百分比：水泥45%，钢渣微粉15%，矿渣微粉20%，粉煤灰20%；水胶比控制在0.35；细集料采用连续级配，细集料粒径控制在0.15～4.75mm，细度模数3.0，粗集料粒径控制在4.75～26.5mm，粗集料各粒径区间质量百分比：4.75～9.5mm为25%，9.5～16mm为35%，16～26.5mm为40%；砂率控制在41%；外加剂为聚羧酸高效减水剂，植物蛋白引气剂，掺量分别为 2.0%、1.0%；

（5）关闭搅拌机，出料。按国标JTG E30-2005要求，测其工作性能，并制备成型，标准养护，测其28d抗折强度。其初始塌落度为21.6cm，28d抗折强度为5.1MPa。

实施例5

（1）胶凝材料、拌合水、粗、细集料各质量百分比分别为17%、7%、49%、27%；其中胶凝材料中各组分质量百分比：水泥40%，钢渣微粉20%，矿渣微粉20%，粉煤灰20%；水胶比控制在0.41；细集料采用连续级配，细集料粒径控制在0.15～4.75mm，细度模数2.8，粗集料粒径控制在4.75～26.5mm，粗集料各粒径区间质量百分比：4.75～9.5mm为25%，9.5～16mm为30%，16～26.5mm为45%；砂率控制在36%；外加剂为聚羧酸高效减水剂，植物蛋白引气剂，掺量分别为 1.5%、1.0%；

（5）关闭搅拌机，出料。测其工作性能，并按国标JTG E30-2005要求，制备成型，标准养护，测其28d抗折强度。其初始塌落度为22.4cm，28d抗折强度为4.7MPa。

Claims

1.一种利用钢渣微粉、矿渣微粉、粉煤灰做掺合料制备的道路混凝土，其特征在于，主要由胶凝材料、拌合水、粗细集料、外加剂组成；胶凝材料由水泥、掺合料（钢渣微粉、矿渣微粉、粉煤灰）复合而成。

2.根据权利要求1，其特征在于，所述的水泥标号为42.5及以上的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥。

3. 根据权利要求1，其特征在于，所述的胶凝材料由水泥、钢渣微粉、矿渣微粉、粉煤灰复合而成，各组分质量百分比：水泥40%～80%，钢渣微粉5%～20%，矿渣微粉5%～20%，粉煤灰5%～20%；钢渣微粉、矿渣微粉、粉煤灰的比表面积分别控制在400～600 m²/kg。

4.根据权利要求1，其特征在于，所述的细集料坚固性＜8%，含泥量＜1%，表观密度＞2500kg/m³，采用连续级配，粒径控制在0.15～4.75mm，细度模数为2.5～3.2；所述的粗集料坚固性＜8%，针片状含量＜15%，含泥量＜1%，表观密度＞2500 kg/m³，为连续级配，粒径控制在4.75～26.5mm，其各粒径区间质量百分比：4.75～9.5mm为15%～25%，9.5～16mm为25%～35%，16～26.5mm为40%～60%；砂率控制在31%～41%。

5.根据权利要求1，其特征在于，所述的道路混凝土的水胶比控制在0.35～0.45。

6.根据权利要求1，其特征在于，所述的外加剂为聚羧酸高效减水剂、植物蛋白引气剂，聚羧酸高效减水剂的掺量为胶凝材料质量的1.5%～2.5%，植物蛋白引气剂的掺量为胶凝材料质量的0.5%～1.5%。

7.根据权利要求1，其特征在于，所述的道路混凝土的拌合流程：

（1）先将上述粗细集料按设计配合比称量，倒入强制式搅拌机，再加入上述胶凝材料，开动搅拌机转动1.5～3.0min，混合均匀;

（2）将上述外加剂按设计配合比称量，先加入到称量好的拌合水中，之后连同拌合水一并加入搅拌机，搅拌3.0～4.5min，混合均匀;

（3）关闭搅拌机，出料。