CN105645804B - 一种用于水泥混凝土的复合粉 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种用于水泥混凝土的复合粉。所述复合粉的各组分按重量份数计为：30～50份烧结粘土复合砖粉；5～15份偏高岭土；10～30份玻璃微珠；5～20份锂渣粉；10～30份改性磷石膏。本发明提供的复合粉是一种可以应用于水凝混凝土的高活性掺合料，所述复合粉以工业废渣(废弃烧结粘土砖粉、磷石膏)为主要原料，一方面给予工业废渣新的利用价值，另一方面作为一种的高活性掺合料，可以有效缓解现有掺合料(如粉煤灰、矿粉等)资源稀缺的问题。本发明复合粉可单独掺入或者与其他掺合料复掺掺入到水泥混凝土中，在保证混凝土的性能的前提下，可以大大的降低水泥混凝土成本，提高工业废渣的利用价值。

Description

一种用于水泥混凝土的复合粉
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种用于水泥混凝土的复合粉。
背景技术
水泥混凝土是最大宗的人造材料，为了其可持续发展，现代水泥混凝土材料在节约能源、保护环境、废物利用方面都有大幅度地改善和提高，甚至具有一些环保性。活性掺合料作为水泥基复合材料的重要组成部分，其对于能源和环境的贡献不可忽略。目前国内外普遍使用的水泥混凝土掺合料主要是矿渣、粉煤灰、硅灰等。由于这类掺合料对水泥、混凝土的性能特别是力学性能、耐久性能的贡献逐步被认识，其作为高活性掺合料在各种工程结构中得到了广泛的应用，并正日益成为一种稀缺的资源。
因此，在保证水泥混凝土物理、力学性能及耐久性的同时，寻求一种活性较好的、以现有大量堆积的工业废渣——废弃烧结粘土砖粉、磷石膏等为主的复合粉作为水泥混凝土专用掺合料，对于水泥混凝土的绿色化、可持续发展将具有更为重要的意义。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种用于水泥混凝土的复合粉。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
一种用于水泥混凝土的复合粉，各组分按重量份数计为：30～50份烧结粘土复合砖粉；5～20份偏高岭土；10～30份玻璃微珠；5～20份锂渣粉；10～30份改性磷石膏。
上述方案中，所述各组分按重量份数计为：40～50份烧结粘土复合砖粉；5～15份偏高岭土；10～20份玻璃微珠；10～15份锂渣粉；15～20份改性磷石膏。
上述方案中，所述烧结粘土复合砖粉由两种不同细度的烧结粘土砖粉按重量比1:1复合而成，所述两种不同细度的烧结粘土砖粉为：比表面积为400～600kg/m3的烧结粘土砖粉和比表面积为800～1200kg/m3的烧结粘土砖粉。
上述方案中，所述偏高岭土中Al2O3的含量在35％以上，所述偏高岭土的比表面积为400～600kg/m3。
上述方案中，所述玻璃微珠的比表面积在800kg/m3以上。
上述方案中，所述锂渣粉的比表面积在800kg/m3以上。
上述方案中，所述改性磷石膏的比表面积在200kg/m3以上。
上述方案中，所述改性磷石膏为原样磷石膏在500℃～800℃煅烧改性而成、或者原样磷石膏经石灰中和改性而成。
本发明所述用于水泥混凝土的复合粉的制备方法可以是现有的制备复合粉的常用方法，即将烧结粘土砖粉磨成比表面积400～600kg/m3和比表面积800～1200kg/m3两种不同细度的砖粉，按重量比1:1复合而成烧结粘土复合砖粉，偏高岭土粉磨成比表面积400～600kg/m3之间，玻璃微珠和锂渣粉粉磨成比表面积800kg/m3以上，改性磷石膏为原样磷石膏通过500℃～800℃煅烧1小时、或者通过石灰中和方式改性而成，并粉磨至比表面积200kg/m3以上，将各组分按重量份计混合而成复合粉。本发明所述用于水泥混凝土的复合粉在使用时，其占水泥的质量分数可以是10～30％。
本发明中，所述烧结粘土砖极易粉磨，粉磨后得到的烧结粘土砖粉的比表面积大，庞大的比表面积使得处于表面的原子数越来越多，键态严重失配，同时表面能迅速增加，使这些表面原子具有高的活性，出现许多活性中心，极不稳定，很容易与其他原子结合，活性高，适量掺入水泥中，有利于胶凝体系强度的发展，同时本发明将两种不同细度的烧结粘土砖粉复合使用，有利于实现不同粒径大小的颗粒之间达到最紧密堆积的状态，减少胶凝体系的孔隙率，因而提高强度发展；所述锂渣是一种具有较大内表面积的多孔结构掺合料，能够有效地缩短水泥混凝土凝结时间；所述磷石膏是生产磷肥过程产生的建筑垃圾，本身具有明显的缓凝作用，经过处理的改性磷石膏缓凝效果得到明显改善，掺入到水泥中对胶凝体系可以起到硫酸盐激发的效果，并调节水泥混凝土的凝结时间；所述偏高岭土是一种高铝掺合料，有利于水泥混凝土水化产物钙矾石的形成；所述微珠是一种亚微米级球状颗粒的粉体，掺入到水泥混凝土中能够明显缓解烧结粘土砖粉和锂渣粉对胶凝体系用水量增加的需求，同时通过本发明人的充分研究发现，适量微珠掺入到水泥混凝土中能够促进水泥混凝土的凝结硬化；本发明中通过控制烧结粘土砖粉、锂渣、改性磷石膏、偏高岭土和玻璃微珠的比表面积，有利于各组分发挥协同促进的作用：比表面积为800～1200kg/m3的烧结粘土砖粉和比表面积在800kg/m3以上的玻璃微珠、锂渣粉作为复合粉体系的细颗粒组分，主要填充胶凝体系的微纳米组分，降低孔隙率；比表面积在200kg/m3以上的改性磷石膏作为复合粉中的较大颗粒，一方面减少对体系的缓凝作用，一方面可以填充胶凝材料的大孔部分，有利于复合粉活性的提高。
本发明的有益效果：本发明提供的复合粉是一种可以应用于水凝混凝土的高活性掺合料，所述复合粉以工业废渣(废弃烧结粘土砖粉、磷石膏)为主要原料，一方面给予工业废渣新的利用价值，另一方面作为一种的高活性掺合料，可以有效缓解现有掺合料(如粉煤灰、矿粉等)资源稀缺的问题。本发明复合粉可单独掺入或者与其他掺合料复掺掺入到水泥混凝土中，在保证混凝土的性能的前提下，可以大大的降低水泥混凝土成本，提高工业废渣的利用价值。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
将烧结粘土砖粉粉磨成比表面积为430kg/m3和比表面积为880kg/m3的两种不同细度，按照重量比1:1复合而成烧结粘土复合砖粉，将偏高岭土粉磨成比表面积480kg/m3，玻璃微珠和锂渣分别粉磨成比表面积1020kg/m3和910kg/m3，改性磷石膏比表面积210kg/m3。
一种用于水泥混凝土的复合粉，各组分按重量份数计为：30份烧结粘土复合砖粉；5份偏高岭土；30份玻璃微珠；5份锂渣粉；30份改性磷石膏。
上述改性磷石膏为原样磷石膏通过石灰中和改性而成。
本实施例制得的复合粉掺量占水泥混凝土的质量分数为10％。
实施例2
将烧结粘土砖粉粉磨成比表面积为470kg/m3和比表面积为910kg/m3的两种不同细度，按照重量比1:1复合而成烧结粘土复合砖粉，将偏高岭土粉磨成比表面积580kg/m3，玻璃微珠和锂渣分别粉磨成比表面积1050kg/m3和860kg/m3，改性磷石膏比表面积256kg/m3。
一种用于水泥混凝土的复合粉，各组分按重量份数计为：40份烧结粘土复合砖粉；5份偏高岭土；20份玻璃微珠；15份锂渣粉；20份改性磷石膏。
上述改性磷石膏为为原样磷石膏通过500℃～800℃煅烧1小时改性而成。
本实施例制得的复合粉掺量占水泥混凝土的质量分数为20％。
实施例3
将烧结粘土砖粉粉磨成比表面积为590kg/m3和比表面积为820kg/m3的两种不同细度，按照重量比1:1复合而成烧结粘土复合砖粉，将偏高岭土粉磨成比表面积460kg/m3，玻璃微珠和锂渣分别粉磨成比表面积940kg/m3和1010kg/m3，改性磷石膏比表面积247kg/m3。
一种用于水泥混凝土的复合粉，各组分按重量份数计为：35份烧结粘土复合砖粉；15份偏高岭土；25份玻璃微珠；20份锂渣粉；5份改性磷石膏。
上述改性磷石膏为为原样磷石膏通过500℃～800℃煅烧1小时改性而成。
本实施例制得的复合粉掺量占水泥混凝土的质量分数为30％。
实施例4
将烧结粘土砖粉粉磨成比表面积为590kg/m3和比表面积为820kg/m3的两种不同细度，按照重量比1:1复合而成烧结粘土复合砖粉，将偏高岭土粉磨成比表面积460kg/m3，玻璃微珠和锂渣分别粉磨成比表面积940kg/m3和1010kg/m3，改性磷石膏比表面积232kg/m3。
一种用于水泥混凝土的复合粉，各组分按重量份数计为：50份烧结粘土复合砖粉；20份偏高岭土；10份玻璃微珠；10份锂渣粉；10份改性磷石膏。
上述改性磷石膏为为原样磷石膏通过石灰石中和改性而成。
本实施例制得的复合粉掺量占水泥混凝土的质量分数为25％。
实施例5
将烧结粘土砖粉粉磨成比表面积为510kg/m3和比表面积为987kg/m3的两种不同细度，按照重量比1:1复合而成烧结粘土复合砖粉，将偏高岭土粉磨成比表面积560kg/m3，玻璃微珠和锂渣分别粉磨成比表面积860kg/m3和1040kg/m3，改性磷石膏比表面积237kg/m3。
一种用于水泥混凝土的复合粉，各组分按重量份数计为：40份烧结粘土复合砖粉；20份偏高岭土；10份玻璃微珠；15份锂渣粉；15份改性磷石膏。
上述改性磷石膏为为原样磷石膏通过500℃～800℃煅烧1小时改性而成。
本实施例制得的复合粉掺量占水泥混凝土的质量分数为20％。
将上述实施例1～5制备所得复合粉按比例掺入到水泥混凝土中，采用GB/T175-2007《通用硅酸盐水泥》对其进行凝结时间及强度试验。以基准样1.1(P·O42.5R)、1.2(P·O42.5R+烧结粘土砖粉)、1.3(P·O42.5R+改性磷石膏)为对照，分别监测各实施例及对照组水泥混凝土的初凝时间和终凝时间以及其3天和28天强度，所得结果列于表1中。
表1的结果说明了：在水泥混凝土中单掺烧结粘土砖粉(基准样1.2)或改性磷石膏(基准样1.3)，相对于不掺外加剂的混凝土试样(基准样1.1)，用水量明显增加，单掺10％烧结粘土砖粉时，混凝土强度明显受到影响，尤其是早期强度下降较多；单掺10％改性磷石膏时，混凝土的初凝、终凝时间明显延长，而且早期强度降低一半以上，后期强度也降低近10MPa。而在水泥混凝土掺入本发明实施例1～5制备的复合粉(掺量10％～30％)，对混凝土的需水量、凝结时间、强度影响均不明显，说明了本发明所述复合粉有效地解决了单掺烧结粘土砖粉或单掺改性磷石膏的缺陷，可以作为一种高活性掺合料应用于水凝混凝土。本发明所述复合粉以工业废渣(废弃烧结粘土砖粉、磷石膏)为主要原料，一方面给予工业废渣新的利用价值，另一方面作为一种的高活性掺合料，可以有效缓解现有掺合料(粉煤灰、矿粉等)资源匮乏的问题。将本发明所述复合粉掺入到水泥混凝土中，在保证混凝土的性能的前提下，还可以大大的降低水泥混凝土成本，提高工业废渣的利用价值。
表1混凝土性能测试结果
进一步地，将上述实施例1～5制备所得复合粉按比例掺入到掺杂有10％粉煤灰、20％矿粉的水泥混凝土中，采用GB/T175-2007《通用硅酸盐水泥》对其进行凝结时间及强度试验。以基准样2.1(P·O42.5R+10％粉煤灰+20％矿粉)、2.2(基准样2.1+烧结粘土砖粉)、2.3(基准样2.1+改性磷石膏)为对照，分别监测各实施例及对照组水泥混凝土的初凝时间和终凝时间以及其3天和28天强度，所得结果列于表2中。
表2的结果说明了：在掺杂了10％粉煤灰和20％矿粉的水泥混凝土中，再掺入烧结粘土砖粉(基准样2.2)或再掺入改性磷石膏(基准样2.3)，相比较基准样2.1试样，其用水量明显增加，掺入10％烧结粘土砖粉时，混凝土强度明显受到影响，尤其是早期强度下降较多；掺入10％改性磷石膏时，混凝土的初凝、终凝时间明显延长，而且早期强度降低一半以上，后期强度也降低近10MPa。而在基准样2.1试样中掺入本发明实施例1～5制备的复合粉(掺量10％～30％)，对混凝土的需水量、凝结时间、强度影响均不明显，说明了本发明所述复合粉可以与粉煤灰、矿粉等其他掺合料进行复掺，在保证混凝土性能的前提下，复掺复合粉可以有效缓解现有掺合料(粉煤灰、矿粉等)资源匮乏的问题，大大地降低水泥混凝土成本。
表2混凝土性能测试结果
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于水泥混凝土的复合粉，其特征在于，各组分按重量份数计为：30~50
份烧结粘土复合砖粉；5~20份偏高岭土；10~30份玻璃微珠；5~20份锂渣粉；10~30份改性磷石膏；所述烧结粘土复合砖粉由两种不同细度的烧结粘土砖粉按重量比1:1复合而成，所述两种不同细度的烧结粘土砖粉为：比表面积为400~600kg/m3的烧结粘土砖粉和比表面积为800~1200kg/m3烧结粘土砖粉。
2.根据权利要求1所述的复合粉，其特征在于，所述各组分按重量份数计为：
40~50份烧结粘土复合砖粉；5~15份偏高岭土；10~20份玻璃微珠；10~15份锂渣粉；15~20份改性磷石膏。
3.根据权利要求1所述的复合粉，其特征在于，所述偏高岭土中Al2O3的含量在
35%以上，所述偏高岭土的比表面积为400~600kg/m3。
4.根据权利要求1所述的复合粉，其特征在于，所述玻璃微珠的比表面积在
800kg/m3以上。
5.根据权利要求1所述的复合粉，其特征在于，所述锂渣粉的比表面积在
800kg/m3以上。
6.根据权利要求1所述的复合粉，其特征在于，所述改性磷石膏的比表面积在
200kg/m3以上。
7.根据权利要求1所述的复合粉，其特征在于，所述改性磷石膏为磷石膏通过
500℃~800℃煅烧改性而成、或者磷石膏通过石灰中和方式改性而成。
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