CN105601208A - 掺粉煤灰的混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种掺粉煤灰的混凝土及其制备方法，掺粉煤灰的混凝土包括以下重量份数的原料：硅酸盐水泥100～150份、粉煤灰60～120份、河砂50～100份、砂质高岭土20～30份、辉绿岩700～1000份、亚硫酸纸浆废液10～20份以及水50～100份，其中，粉煤灰中Ⅱ级复合灰和Ⅱ级高钙灰的重量比为3:2。本发明还提供了一种掺粉煤灰的混凝土的制备方法，先将硅酸盐水泥、粉煤灰、河砂、辉绿岩以及砂质高岭土混合搅拌，然后加入亚硫酸纸浆废液和水，本发明的掺粉煤灰的混凝土能充分满足混凝土的抗压强度要求且使掺粉煤灰的混凝土具有良好的耐热性。

Description

掺粉煤灰的混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料领域。更具体地说，本发明涉及一种掺粉煤灰的混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。这些特点使其使用范围十分广泛，不仅在各种土木工程中使用，就是造船业，机械工业，海洋的开发，地热工程等，混凝土也是重要的材料。
粉煤灰作为建筑工业的常用添加剂，混凝土中掺入粉煤灰提高了结合态的氧化钙含量，能提高其自硬性，对提高混凝土的早期强度很有帮助随着混凝土组成材料的不断发展。人们对混凝土的性能要求不仅仅局限于抗压强度，而是在立足强度的基础上，更加注重混凝土的综合性能以及降低成本等综合指标的平衡和协调。
建筑的抗火性能不仅仅与结构设计有关，与建筑材料的抗火性能也密不可分。因此人们对混凝土的耐热性能也提出了更高的要求，对能长时期在250℃～900℃状态下使用，且能保持所需的物理力学性能和体积稳定性的耐热混凝土进行了更多的研究。因此，亟需寻找一种能充分满足混凝土的抗压强度要求且有具有良好耐热性的掺粉煤灰的混凝土。
发明内容
本发明的一个目的是解决上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种掺粉煤灰的混凝土，以硅酸盐水泥、粉煤灰、河砂、砂质高岭土、辉绿岩、亚硫酸纸浆废液以及水作为主要组分，能充分满足混凝土的抗压强度要求且使掺粉煤灰的混凝土具有良好的耐热性。
本发明还有一个目的是提供一种掺粉煤灰的混凝土的制备方法，先将硅酸盐水泥、粉煤灰、河砂、辉绿岩以及砂质高岭土混合搅拌，然后加入亚硫酸纸浆废液和水，制备出的掺粉煤灰的混凝土耐热性好，强度等级高。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种掺粉煤灰的混凝土，包括以下重量份数的原料：
硅酸盐水泥100～150份、粉煤灰60～120份、河砂50～100份、砂质高岭土20～30份、辉绿岩700～1000份、亚硫酸纸浆废液10～20份以及水50～100份，其中，所述粉煤灰中Ⅱ级复合灰和Ⅱ级高钙灰的重量比为3:2。
优选的是，原料中所述辉绿岩的粒径为10～25mm。
优选的是，所述粉煤灰使用前经过预处理：将所述粉煤灰、生石灰、滑石粉以及水按照重量比为50:4:1:2混合均匀后，在压力50～80KPa，50～70℃下加热20～40min，干燥，然后粉碎，预处理后的所述粉煤灰的45μm方孔筛筛余量为13～18％。
优选的是，原料中所述硅酸盐水泥的制备方法为：
1)按重量份数计，取泥灰岩70～85份、粉砂岩10～15份、铁矿粉5～10份、低碳石墨粉3～5份以及水30～40份，粉磨后搅匀得到料浆，将所述料浆在90～150℃下烘干至含水量为2～4％的生料粉；
2)生料粉在旋风预热器中预热分解后进入回转窑中在1300～1600℃下煅烧成熟料后，将所述熟料、脱硫石膏以及碱性矿渣粉按重量比为8:1:1混合均匀后，粉磨，得到所述硅酸盐水泥。
本发明可以进一步的由掺粉煤灰的混凝土的制备方法来实现，包括以下步骤：
S1、将上述重量份的硅酸盐水泥、粉煤灰、河砂、辉绿岩以及砂质高岭土混合并搅拌5～10min，然后加入上述重量份数的亚硫酸纸浆废液和水，继续搅拌2～4min得到混合料；
S2、将所述混合料分层浇注，每层浇注厚度为15～25cm，然后振捣，在15～25℃的环境中养护5～10d。
优选的是，S1中硅酸盐水泥、粉煤灰、河砂、辉绿岩以及砂质高岭土混合并搅拌5～10min的具体方法为：混合前将上述重量份数的砂质高岭土平均分为两份后，将其中一份砂质高岭土与上述重量份数的硅酸盐水泥、粉煤灰以及河砂混合均匀后开始搅拌，3～5min后，边继续搅拌边加入另一份砂质高岭土和辉绿岩。
本发明至少包括以下有益效果：
1、本发明的掺粉煤灰的混凝土中，加入了粉煤灰，提高了结合态的氧化钙含量，能提高混凝土的自硬性，对提高掺粉煤灰的混凝土的抗压强度很有帮助，高钙灰中氧化钙含量高于低钙灰，与复合灰合用降低了成本也保证了使用效果。砂质高岭土具有良好的可塑性和耐火性等理化性质，既提高了本发明的混凝土的耐热性且与其他成分融合良好，不影响混凝土的抗压强度等其他优良性能。亚硫酸纸浆废液中含有的木质素磺酸盐一方面能提高混凝土的抗压强度，另一方面使其耐热性能更好，使各种原料结合后形成的掺粉煤灰的混凝土具有更好的密实性与耐磨性能。
2、常见的粉煤灰中微珠含量不高，大部分是海绵状玻璃体，颗粒分布极不均匀。粉煤灰使用前将粉煤灰与生石灰通过滑石粉为润滑媒介一起在低压下加热，在水热条件下可使粉煤灰的硅铝玻璃体在碱性环境下收到侵蚀，粉煤灰表面产生缺陷从而有利于粉煤灰活性的发挥，而在50～80KPa的低压条件下，这一过程能更快完成，从而提高了粉煤灰的活性。
3、本发明中的硅酸盐水泥运用湿磨干烧的熟料制备工艺，在生料粉磨方面较干法工艺能够更加快速的调节生料，避免生料波动，生料各组分均化效好，进一步对窑烧阶段起到稳定熟料重量的作用，保证了熟料的重量稳定性，间接保证了产品的重量稳定性；同时，碱性矿渣粉、脱硫石膏与熟料混合制备水泥，水泥的颗粒级混配更加合理，水泥重量稳定性好，并提高了原料利用率，制备方法简单易行，便于工业实施。
4、本发明的制备方法中先将硅酸盐水泥、粉煤灰、河砂、辉绿岩以及砂质高岭土混合搅拌，然后加入亚硫酸纸浆废液和水，保证制得的混凝土的和易性、黏聚性良好，制备出的混凝土耐热度为800～1400℃，强度等级为C25～C30，高温强度为5～25Mpa，可泵送施工，适用于温度较高的工程。
5、本发明的制备方法中将砂质高岭土平均分为两份加入，第一份砂质高岭土与硅酸盐水泥、粉煤灰等充分结合，层状硅酸盐晶体结构与硅酸盐水泥等充分结合能增强硅酸盐水泥的抗压强度，第二份砂质高岭土与辉绿岩一起加入后再次搅拌，保证形成的掺粉煤灰的混凝土既有足够的抗压强度，同时增加了混凝土的耐久性，延长了混凝土的使用寿命，从而提高了掺粉煤灰的混凝土的整体性能。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
实施例1
S1、按重量份数计，将硅酸盐水泥100份、粉煤灰60份、河砂50份、砂质高岭土20份以及辉绿岩700份混合并搅拌5min，其中，所述粉煤灰中Ⅱ级复合灰和Ⅱ级高钙灰的重量比为3:2，然后加入10～20份的亚硫酸纸浆废液以及50份水，继续搅拌2min得到混合料。
S2、将所述混合料分层浇注，每层浇注厚度为15cm，然后振捣，在15℃的环境中养护5d。
实施例2
S1、按重量份数计，将硅酸盐水泥150份、粉煤灰120份、河砂100份、砂质高岭土30份以及辉绿岩1000份混合并搅拌10min，其中，所述粉煤灰中Ⅱ级复合灰和Ⅱ级高钙灰的重量比为3:2，然后加入20份的亚硫酸纸浆废液以及100份水，继续搅拌4min得到混合料。
S2、将所述混合料分层浇注，每层浇注厚度为25cm，然后振捣，在25℃的环境中养护10d。
实施例3
S1、按重量份数计，将硅酸盐水泥120份、粉煤灰100份、河砂80份、砂质高岭土25份以及辉绿岩800份混合并搅拌8min，其中，所述粉煤灰中Ⅱ级复合灰和Ⅱ级高钙灰的重量比为3:2，然后加入15份的亚硫酸纸浆废液以及80份水，继续搅拌3min得到混合料。
S2、将所述混合料分层浇注，每层浇注厚度为20cm，然后振捣，在20℃的环境中养护8d。
实施例4
S1、按重量份数计，将20份砂质高岭土平均分为两份后，将其中一份砂质高岭土与硅酸盐水泥100份、粉煤灰60份、河砂50份以及粒径为10mm的辉绿岩700份混合均匀后开始搅拌，3min后，边继续搅拌边加入另一份砂质高岭土和辉绿岩，保证一共搅拌5min，其中，所述粉煤灰中Ⅱ级复合灰和Ⅱ级高钙灰的重量比为3:2，然后加入10份的亚硫酸纸浆废液以及50份水，继续搅拌2min得到混合料。
原料中所述硅酸盐水泥的制备方法为：
1)按重量份数计，取泥灰岩70份、粉砂岩10份、铁矿粉5份、低碳石墨粉3份以及水30份，粉磨后搅匀得到料浆，将所述料浆在90℃下烘干至含水量为2％的生料粉；
2)生料粉在旋风预热器中预热分解后进入回转窑中在1300℃下煅烧成熟料后，将所述熟料、脱硫石膏以及碱性矿渣粉按重量比为8:1:1混合均匀后，粉磨，得到所述硅酸盐水泥。
所述粉煤灰使用前经过预处理：将所述粉煤灰、生石灰、滑石粉以及水按照重量比为50:4:1:2混合均匀后，在压力50KPa，50～70℃下加热20～40min，干燥，然后粉碎，预处理后的所述粉煤灰的45μm方孔筛筛余量为13％。
S2、将所述混合料分层浇注，每层浇注厚度为15cm，然后振捣，在15℃的环境中养护5d。
实施例5
S1、按重量份数计，将30份砂质高岭土平均分为两份后，将其中一份砂质高岭土与硅酸盐水泥150份、粉煤灰120份、河砂100份以及粒径为25mm的辉绿岩1000份混合均匀后开始搅拌，5min后，边继续搅拌边加入另一份砂质高岭土和辉绿岩，保证一共搅拌10min，其中，所述粉煤灰中Ⅱ级复合灰和Ⅱ级高钙灰的重量比为3:2，然后加入20份的亚硫酸纸浆废液以及100份水，继续搅拌4min得到混合料。
原料中所述硅酸盐水泥的制备方法为：
1)按重量份数计，取泥灰岩85份、粉砂岩15份、铁矿粉10份、低碳石墨粉5份以及水40份，粉磨后搅匀得到料浆，将所述料浆在150℃下烘干至含水量为4％的生料粉；
2)生料粉在旋风预热器中预热分解后进入回转窑中在1600℃下煅烧成熟料后，将所述熟料、脱硫石膏以及碱性矿渣粉按重量比为8:1:1混合均匀后，粉磨，得到所述硅酸盐水泥。
所述粉煤灰使用前经过预处理：将所述粉煤灰、生石灰、滑石粉以及水按照重量比为50:4:1:2混合均匀后，在压力80KPa，70℃下加热40min，干燥，然后粉碎，预处理后的所述粉煤灰的45μm方孔筛筛余量为18％。
S2、将所述混合料分层浇注，每层浇注厚度为25cm，然后振捣，在25℃的环境中养护10d。
实施例6
S1、按重量份数计，将25份砂质高岭土平均分为两份后，将其中一份砂质高岭土与硅酸盐水泥120份、粉煤灰100份、河砂80份以及粒径为20mm的辉绿岩800份混合均匀后开始搅拌，4min后，边继续搅拌边加入另一份砂质高岭土和辉绿岩，保证一共搅拌8min，其中，所述粉煤灰中Ⅱ级复合灰和Ⅱ级高钙灰的重量比为3:2，然后加入15份的亚硫酸纸浆废液以及80份水，继续搅拌3min得到混合料。
原料中所述硅酸盐水泥的制备方法为：
1)按重量份数计，取泥灰岩80份、粉砂岩12份、铁矿粉8份、低碳石墨粉4份以及水35份，粉磨后搅匀得到料浆，将所述料浆在120℃下烘干至含水量为3％的生料粉；
2)生料粉在旋风预热器中预热分解后进入回转窑中在1500℃下煅烧成熟料后，将所述熟料、脱硫石膏以及碱性矿渣粉按重量比为8:1:1混合均匀后，粉磨，得到所述硅酸盐水泥。
所述粉煤灰使用前经过预处理：将所述粉煤灰、生石灰、滑石粉以及水按照重量比为50:4:1:2混合均匀后，在压力60KPa，60℃下加热30min，干燥，然后粉碎，预处理后的所述粉煤灰的45μm方孔筛筛余量为15％。
S2、将所述混合料分层浇注，每层浇注厚度为20cm，然后振捣，在20℃的环境中养护8d。
为了说明本发明的效果，发明人以实施例3的掺粉煤灰的混凝土的制备方法制得的混凝土作为1组，2组中混凝土的制备过程中，未加入砂质高岭土，其余均与实施例3的掺粉煤灰的混凝土的制备方法相同，3组中混凝土的制备过程中，未加入砂质高岭土，且粉煤灰为Ⅰ级低钙灰，其余均与实施例3的掺粉煤灰的混凝土的制备方法相同，将1～3组得到的混凝土在一个月后对其性能进行了测定，检测结果如表1：
表1混凝土性能测定
由表1中可以看出，1组与2组相比，本发明的实施例3的掺粉煤灰的混凝土的制备过程中，由于原料中加入了砂质高岭土，使制备的混凝土具有良好的耐热性，2组与3组对比可知，采用Ⅱ级复合灰和Ⅱ级高钙灰的重量比为3:2比普通的Ⅰ级低钙灰能明显增强混凝土的抗压强度。结合1～3组可知，采用本发明的实施例3的掺粉煤灰的混凝土的制备方法制备的混凝土还能一定程度上增强混凝土的耐磨性能，同时本发明的实施例3的掺粉煤灰的混凝土达到了《普通砼力学性能试验方法标准》GB/T50081-2002中混凝土的耐热性能测定要求。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (6)

1.一种掺粉煤灰的混凝土，其特征在于，包括以下重量份数的原料：
硅酸盐水泥100～150份、粉煤灰60～120份、河砂50～100份、砂质高岭土20～30份、辉绿岩700～1000份、亚硫酸纸浆废液10～20份以及水50～100份，其中，所述粉煤灰中Ⅱ级复合灰和Ⅱ级高钙灰的重量比为3:2。
2.如权利要求1所述的掺粉煤灰的混凝土，其特征在于，原料中所述辉绿岩的粒径为10～25mm。
3.如权利要求1所述的掺粉煤灰的混凝土，其特征在于，所述粉煤灰使用前经过预处理：将所述粉煤灰、生石灰、滑石粉以及水按照重量比为50:4:1:2混合均匀后，在压力50～80KPa，50～70℃下加热20～40min，干燥，然后粉碎，预处理后的所述粉煤灰的45μm方孔筛筛余量为13～18％。
4.如权利要求1所述的掺粉煤灰的混凝土，其特征在于，原料中所述硅酸盐水泥的制备方法为：
1)按重量份数计，取泥灰岩70～85份、粉砂岩10～15份、铁矿粉5～10份、低碳石墨粉3～5份以及水30～40份，粉磨后搅匀得到料浆，将所述料浆在90～150℃下烘干至含水量为2～4％的生料粉；
2)生料粉在旋风预热器中预热分解后进入回转窑中在1300～1600℃下煅烧成熟料后，将所述熟料、脱硫石膏以及碱性矿渣粉按重量比为8:1:1混合均匀后，粉磨，得到所述硅酸盐水泥。
5.一种如权利要求1所述的掺粉煤灰的混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将上述重量份的硅酸盐水泥、粉煤灰、河砂、辉绿岩以及砂质高岭土混合并搅拌5～10min，然后加入上述重量份数的亚硫酸纸浆废液和水，继续搅拌2～4min得到混合料；
S2、将所述混合料分层浇注，每层浇注厚度为15～25cm，然后振捣，在15～25℃的环境中养护5～10d。
6.一种如权利要求5所述的掺粉煤灰的混凝土的制备方法，其特征在于，S1中硅酸盐水泥、粉煤灰、河砂、辉绿岩以及砂质高岭土混合并搅拌5～10min的具体方法为：混合前将上述重量份数的砂质高岭土平均分为两份，将其中一份砂质高岭土与上述重量份数的硅酸盐水泥、粉煤灰以及河砂混合均匀后开始搅拌，3～5min后，边继续搅拌边加入另一份砂质高岭土和辉绿岩。
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