CN105801036A - 强度等级不大于c40的石灰石超细粉混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑材料中的混凝土技术领域,公开了强度等级不大于C40的石灰石超细粉混凝土,所述的石灰石超细粉混凝土由粗骨料、细骨料、胶凝材料、水和外加剂制备而成,所述的粗骨料为碎石,所述的细骨料包括河砂和机制砂,所述的胶凝材料包括水泥、矿渣粉、粉煤灰和石灰石超细粉,所述的外加剂为减水剂。本发明用石灰石超细粉作为部分胶凝材料代替一定量的水泥,制备出的石灰石超细粉混凝土,工作性能、抗压强度、弹性模量和耐久性能等方面均优于传统混凝土,而且能够节约水泥,降低混凝土的生产成本,减少水泥生产过程中消耗的能源和CO2的排放量,能够做到绿色、节能、环保相结合。

Description

强度等级不大于C40的石灰石超细粉混凝土
技术领域
本发明属于建筑材料中的混凝土技术领域,涉及一种石灰石超细粉混凝土,尤其指一种以一定比例的石灰石超细粉作为掺合料替代传统混凝土中的水泥而制备出的强度等级不大于C40的混凝土。
背景技术
我国大量混凝土结构、砖混结构等建筑物、道路、桥梁的建设,使混凝土成为了土木工程中用量最大的建筑材料,从而使得混凝土的原料粉煤灰、矿渣粉等掺合料和水泥的需求量巨大,粉煤灰供不应求,矿渣粉价格越来越高,水泥的生产造成资源严重浪费、环境严重恶化。
由于我国石灰石储量大、容易开采,将石灰石机械加工成比表面积大于350m2/kg或颗粒粒径的小于75μm的超细粉来代替部分水泥或作为掺合料制备混凝土,可以减小混凝土的水灰比,提高混凝土的强度和耐久性(如抗冻性、抗渗性等),还可以减少水泥的用量,从而减少水泥生产过程中消耗的能源和CO2的排放量,而且石灰石超细粉的生产成本约为水泥的30%,降低了混凝土的生产成本,符合节能、环保、绿色、可持续发展的新型掺合料的要求,具有良好的社会效益、环境效益和经济效益,值得推广。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供强度等级不大于C40的石灰石超细粉混凝土,该混凝土在工作性能、抗压强度、弹性模量和耐久性等方面都优于传统混凝土,而且可以降低混凝土的生产成本,节约资源,保护环境。
(二)采取的技术方案
为解决上述技术问题,发明人通过大量实验研究和理论分析,最终得出了如下技术方案。本发明提供了强度等级不大于C40的石灰石超细粉混凝土,其中所述的石灰石超细粉混凝土由粗骨料、细骨料、胶凝材料、水和外加剂制备而成,所述的粗骨料为碎石,所述的细骨料包括河砂和机制砂,所述的胶凝材料包括水泥、矿渣粉、粉煤灰和石灰石超细粉,所述的外加剂为减水剂。
根据上述的强度等级不大于C40的石灰石超细粉混凝土,优化后:
当强度等级为C20时,所述的石灰石超细粉混凝土按以下重量(单位:kg/m3)制备:碎石:河砂:机制砂:水泥:矿渣粉:粉煤灰:石灰石超细粉:水:减水剂=1009:566:289:(142~154):73:70:(0~12):(173.7~180):2.97;
当强度等级为C30时,所述的石灰石超细粉混凝土按以下重量(单位:kg/m3)制备:碎石:河砂:机制砂:水泥:矿渣粉:粉煤灰:石灰石超细粉:水:减水剂=1031:505:275:(184~204):82:73:(0~20):(164.6~173):3.59;
当强度等级为C40时,所述的石灰石超细粉混凝土按以下重量(单位:kg/m3)制备:碎石:河砂:机制砂:水泥:矿渣粉:粉煤灰:石灰石超细粉:水:减水剂=1039:465:260:(253~273):94:76:(0~20):(158.7~165):4.87。
根据上述的强度等级不大于C40的石灰石超细粉混凝土,进一步优化后:
当强度等级为C20时,所述的石灰石超细粉混凝土按以下重量(单位:kg/m3)制备:碎石:河砂:机制砂:水泥:矿渣粉:粉煤灰:石灰石超细粉:水:减水剂=1009:566:289:146:73:70:8:175.8:2.97;
当强度等级为C30时,所述的石灰石超细粉混凝土按以下重量(单位:kg/m3)制备:碎石:河砂:机制砂:水泥:矿渣粉:粉煤灰:石灰石超细粉:水:减水剂=1031:505:275:189:82:73:15:166.7:3.59;
当强度等级为C40时,所述的石灰石超细粉混凝土按以下重量(单位:kg/m3)制备:碎石:河砂:机制砂:水泥:矿渣粉:粉煤灰:石灰石超细粉:水:减水剂=1039:465:260:259:94:76:14:160.8:4.87。
本发明所述的强度等级不大于C40的石灰石超细粉混凝土,其中:所述的碎石为5~25mm连续级配石灰石碎石;所述的河砂为II区中砂;所述的机制砂为0.1~4.75mm连续级配机制砂;所述的水泥为强度等级42.5级的普通硅酸盐水泥;所述的矿渣粉为S95级矿渣粉;所述的粉煤灰为I级粉煤灰;所述的石灰石超细粉为比表面积大于350m2/kg的石灰石超细粉;所述的减水剂为高效聚羧酸减水剂。
(三)本发明专利的优点
本发明将石灰石超细粉掺入混凝土中代替部分水泥制备出的强度等级不大于C40等级的石灰石超细粉混凝土,可以看作是不同粒径大小的颗粒堆积在一起,石子颗粒之间的间隙由较细的砂子颗粒来填充,砂子颗粒之间的间隙由较细的水泥、矿渣粉、粉煤灰颗粒来填充,水泥、矿渣粉、粉煤灰颗粒之间的间隙由更细的石灰石超细粉颗粒来填充,一部分石灰石超细粉颗粒可以起到微集料填充骨架的作用,使得混凝土的级配更加合理,进而可以改善混凝土的工作性能、力学性能和耐久性能;石灰石超细粉颗粒表面光滑,形貌效应较好,球形颗粒在水泥颗粒间可以起到“滚珠”的作用,增加了混凝土拌合物的流动性,因此在满足同样的混凝土工作性能前提下可减少用水量,从而提高混凝土的强度;适当掺量的石灰石超细粉能充当水化硅酸钙(calciumsilicatehydrate,CSH)的成核基体,降低成核位垒,加速水泥水化,有利于混凝土早期强度的提高;石灰石超细粉和水泥中的铝相反应生成具有一定胶凝能力的碳铝酸盐复合物,对混凝土的后期强度有贡献。基于石灰石超细粉的微观结构和对混凝土的作用机理,利用本发明制备出的石灰石超细粉混凝土,在工作性能、抗压强度、弹性模量和耐久性能等方面都有所改善,而且可以降低混凝土的生产成本,节约资源,保护环境,符合我国可持续发展战略,具有良好的社会效益、环境效益和经济效益,值得推广。
具体实施方式
下面结合具体的实施例子,对本发明的具体实施方式做出详细描述。以下实施例子只是用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
实施例子一
以强度等级为C20的石灰石超细粉混凝土为例,所述的石灰石超细粉混凝土按以下重量(单位:kg/m3)制备:碎石:河砂:机制砂:水泥:矿渣粉:粉煤灰:石灰石超细粉:水:减水剂=1009:566:289:(142~154):73:70:(0~12):(173.7~180):2.97。石灰石超细粉用量为0~12kg/m3(指的是:每立方米的混凝土中石灰石超细粉的重量)之间的任意一个值,该混凝土中水泥用量为142~154kg/m3(指的是:每立方米的混凝土中水泥的重量)之间的任意一个值,该混凝土中水用量为173.7~180kg/m3(指的是:每立方米的混凝土中水泥的重量)之间的任意一个值。因为用石灰石超细粉等质量代替部分水泥,所以石灰石超细粉和水泥的总用量不变,因为用石灰石超细粉等质量代替部分水泥,石灰石超细粉的吸水率比水泥小,所以用水量随着石灰石超细粉掺量的增加而按线性比例减少。
具体地,本实施例子的混凝土(C20)的石灰石超细粉用量为0~12kg/m3之间的任意一个值,优化后选取4、8、12kg/m3,其中8kg/m3为最佳用量。
具体地,本实施例子的混凝土(C20)的水泥用量为142~154kg/m3之间的任意一个值,因为用石灰石超细粉等质量代替部分水泥,石灰石超细粉和水泥的总用量不变,优化后相应地选取142、146、150kg/m3,其中146kg/m3为最佳用量。
具体地,本实施例子的混凝土(C20)的水用量为173.7~180kg/m3之间的任意一个值,因为用石灰石超细粉等质量代替部分水泥,石灰石超细粉的吸水率比水泥小,所以用水量随着石灰石超细粉掺量的增加而按线性比例减少,优化后相应地选取173.7、175.8、177.9kg/m3,其中175.8kg/m3为最佳用量。
具体地,本实施例子的混凝土(C20)按以下重量(单位:kg/m3)制备:碎石:河砂:机制砂:水泥:矿渣粉:粉煤灰:石灰石超细粉:水:减水剂=1009:566:289:146:73:70:8:175.8:2.97。
实施例子二
以强度等级为C30的石灰石超细粉混凝土为例,所述的石灰石超细粉混凝土按以下重量(单位:kg/m3)制备:碎石:河砂:机制砂:水泥:矿渣粉:粉煤灰:石灰石超细粉:水:减水剂=1031:505:275:(184~204):82:73:(0~20):(164.6~173):3.59。石灰石超细粉用量为0~20kg/m3(指的是:每立方米的混凝土中石灰石超细粉的重量)之间的任意一个值,该混凝土中水泥用量为184~204kg/m3(指的是:每立方米的混凝土中水泥的重量)之间的任意一个值,该混凝土中水用量为164.6~173kg/m3(指的是:每立方米的混凝土中水泥的重量)之间的任意一个值。因为用石灰石超细粉等质量代替部分水泥,所以石灰石超细粉和水泥的总用量不变,因为用石灰石超细粉等质量代替部分水泥,石灰石超细粉的吸水率比水泥小,所以用水量随着石灰石超细粉掺量的增加而按线性比例减少。
具体地,本实施例子的混凝土(C30)的石灰石超细粉用量为0~20kg/m3之间的任意一个值,优化后选取5、10、15、20kg/m3,其中15kg/m3为最佳用量。
具体地,本实施例子的混凝土(C30)的水泥用量为184~204kg/m3之间的任意一个值,因为用石灰石超细粉等质量代替部分水泥,石灰石超细粉和水泥的总用量不变,优化后相应地选取199、194、189、184kg/m3,其中189kg/m3为最佳用量。
具体地,本实施例子的混凝土(C30)的水用量为164.6~173kg/m3之间的任意一个值,因为用石灰石超细粉等质量代替部分水泥,石灰石超细粉的吸水率比水泥小,所以用水量随着石灰石超细粉掺量的增加而按线性比例减少,优化后相应地选取170.9、168.8、166.7、164.6kg/m3,其中166.7kg/m3为最佳用量。
具体地,本实施例子的混凝土(C30)按以下重量(单位:kg/m3)制备:碎石:河砂:机制砂:水泥:矿渣粉:粉煤灰:石灰石超细粉:水:减水剂=1031:505:275:189:82:73:15:166.7:3.59。
实施例子三
以强度等级为C40的石灰石超细粉混凝土为例,所述的石灰石超细粉混凝土按以下重量(单位:kg/m3)制备:碎石:河砂:机制砂:水泥:矿渣粉:粉煤灰:石灰石超细粉:水:减水剂=1039:465:260:(253~273):94:76:(0~20):(158.7~165):4.87。石灰石超细粉用量为0~20kg/m3(指的是:每立方米的混凝土中石灰石超细粉的重量)之间的任意一个值,该混凝土中水泥用量为253~273kg/m3(指的是:每立方米的混凝土中水泥的重量)之间的任意一个值,该混凝土中水用量为158.7~165kg/m3(指的是:每立方米的混凝土中水泥的重量)之间的任意一个值。因为用石灰石超细粉等质量代替部分水泥,所以石灰石超细粉和水泥的总用量不变,因为用石灰石超细粉等质量代替部分水泥,石灰石超细粉的吸水率比水泥小,所以用水量随着石灰石超细粉掺量的增加而按线性比例减少。
具体地,本实施例子的混凝土(C40)的石灰石超细粉用量为0~20kg/m3之间的任意一个值,优化后选取7、14、20kg/m3,其中14kg/m3为最佳用量。
具体地,本实施例子的混凝土(C40)的水泥用量为253~273kg/m3之间的任意一个值,因为用石灰石超细粉等质量代替部分水泥,石灰石超细粉和水泥的总用量不变,优化后相应地选取253、259、266kg/m3,其中259kg/m3为最佳用量。
具体地,本实施例子的混凝土(C40)的水用量为158.7~165kg/m3之间的任意一个值,因为用石灰石超细粉等质量代替部分水泥,石灰石超细粉的吸水率比水泥小,所以用水量随着石灰石超细粉掺量的增加而按线性比例减少,优化后相应地选取158.7、160.8、162.9kg/m3,其中160.8kg/m3为最佳用量。
具体地,本实施例子的混凝土(C40)按以下重量(单位:kg/m3)制备:碎石:河砂:机制砂:水泥:矿渣粉:粉煤灰:石灰石超细粉:水:减水剂=1039:465:260:259:94:76:14:160.8:4.87。
以上所述仅是本发明优化后选取的具体实施方式,由于混凝土材料的地方性、差异性、离散型和原材料品质的差别,在本技术领域内不脱离本发明技术原理的前提下,还可以对强度等级不大于C40等级(C15、C20、C25、C30、C35、C40)的石灰石超细粉混凝土做适当调整,这些调整也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.强度等级不大于C40的石灰石超细粉混凝土,由粗骨料、细骨料、胶凝材料、水和外加剂制备而成,其特征是:所述的粗骨料为碎石,所述的细骨料包括河砂和机制砂,所述的胶凝材料包括水泥、矿渣粉、粉煤灰和石灰石超细粉,所述的外加剂为减水剂。
2.根据权利要求1所述的强度等级不大于C40的石灰石超细粉混凝土,其特征是:
当强度等级为C20时,所述的石灰石超细粉混凝土按以下重量(单位:kg/m3)制备:碎石:河砂:机制砂:水泥:矿渣粉:粉煤灰:石灰石超细粉:水:减水剂=1009:566:289:(142~154):73:70:(0~12):(173.7~180):2.97;
当强度等级为C30时,所述的石灰石超细粉混凝土按以下重量(单位:kg/m3)制备:碎石:河砂:机制砂:水泥:矿渣粉:粉煤灰:石灰石超细粉:水:减水剂=1031:505:275:(184~204):82:73:(0~20):(164.6~173):3.59;
当强度等级为C40时,所述的石灰石超细粉混凝土按以下重量(单位:kg/m3)制备:碎石:河砂:机制砂:水泥:矿渣粉:粉煤灰:石灰石超细粉:水:减水剂=1039:465:260:(253~273):94:76:(0~20):(158.7~165):4.87。
3.根据权利要求2所述的强度等级不大于C40的石灰石超细粉混凝土,其特征是:
当强度等级为C20时,所述的石灰石超细粉混凝土按以下重量(单位:kg/m3)制备:碎石:河砂:机制砂:水泥:矿渣粉:粉煤灰:石灰石超细粉:水:减水剂=1009:566:289:146:73:70:8:175.8:2.97;
当强度等级为C30时,所述的石灰石超细粉混凝土按以下重量(单位:kg/m3)制备:碎石:河砂:机制砂:水泥:矿渣粉:粉煤灰:石灰石超细粉:水:减水剂=1031:505:275:189:82:73:15:166.7:3.59;
当强度等级为C40时,所述的石灰石超细粉混凝土按以下重量(单位:kg/m3)制备:碎石:河砂:机制砂:水泥:矿渣粉:粉煤灰:石灰石超细粉:水:减水剂=1039:465:260:259:94:76:14:160.8:4.87。
4.根据权利要求1-3任一项所述的强度等级不大于C40的石灰石超细粉混凝土,其特征是:所述的碎石为5~25mm连续级配石灰石碎石。
5.根据权利要求1-3任一项所述的强度等级不大于C40的石灰石超细粉混凝土,其特征是:所述的河砂为II区中砂。
6.根据权利要求1-3任一项所述的强度等级不大于C40的石灰石超细粉混凝土,其特征是:所述的机制砂为0.1~4.75mm连续级配机制砂。
7.根据权利要求1-3任一项所述的强度等级不大于C40的石灰石超细粉混凝土,其特征是:所述的水泥为强度等级42.5级的普通硅酸盐水泥。
8.根据权利要求1-3任一项所述的强度等级不大于C40的石灰石超细粉混凝土,其特征是:所述的矿渣粉为S95级矿渣粉。
9.根据权利要求1-3任一项所述的强度等级不大于C40的石灰石超细粉混凝土,其特征是:所述的粉煤灰为I级粉煤灰。
10.根据权利要求1-3任一项所述的强度等级不大于C40的石灰石超细粉混凝土,其特征是:所述的石灰石超细粉为比表面积大于350m2/kg的石灰石超细粉。
11.根据权利要求1-3任一项所述的强度等级不大于C40的石灰石超细粉混凝土,其特征是:所述的减水剂为高效聚羧酸减水剂。
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