CN106431144A - 一种道路混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种道路混凝土，该混凝土包括以下质量份的组分：硅酸盐水泥50‑80份、镍铁渣微粉20‑40份、矿渣粉10‑24份、粉煤灰5‑10份、钢渣微粉5‑10份、细集料40‑300份、粗集料300‑400份、外加剂1.2‑1.5份、激发剂0.8‑2份、水50‑80份。本发明的道路混凝土通过在搅拌机中将各组分搅拌混合制得，制备方法简单，对技术要求不高。本发明道路混凝土中添加镍铁渣微粉和矿渣粉为主要掺合料，发挥各掺合组分间的“叠加效应”，优势互补，避免单掺某一种组分所带来的性能缺陷；通过添加激发剂，可显著提高镍铁渣微粉的利用率，降低生产成本，同时使镍铁渣微粉、矿渣粉、粉煤灰和钢渣微粉的活性充分发挥出来，极大地提高了道路混凝土的抗折强度和抗压强度。

Description

一种道路混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于混凝土材料的技术领域，具体涉及一种以镍铁渣微粉为主要掺和料的道路混凝土及其制备方法。
背景技术
随着我国社会经济的快速发展，道路运输业在其中发挥着越来越重要的作用。国家预计在30年间，将投入两万亿建立“7918”国家交通公路网。因混凝土是道路施工必不可少的原材料，具有造价低、耐压程度高以及不易被自然环境所破坏的等优点，混凝土在道路施工中得到广泛的应用。但是，随着道路尤其是高速公路建设的迅猛发展，对混凝土的需求量也日益增大，而制备混凝土所需的胶凝材料主要是水泥。众所周知，水泥行业是我国主要的高能耗、高排放产业，高污染的行业，加大节能减排力度，已成为水泥行业面临的一项艰巨而紧迫的任务。
近年来，大面积道路过早破坏的问题也非常突出。许多新建或新近大修的国道、省道都出现过严重的早期破坏，与设计使用年限相差甚远。究其原因，最主要的因素还是巨大的载重和交通量必然对路面结构造成极为严重的损坏。抗折强度是影响混凝土路面结构性破坏最直接的力学指标，因此，提高混凝土的抗折强度，才能满足社会经济发展对混凝土道路的高要求。
镍铁渣是红土镍矿在提炼金属镍或是在镍铁合金冶炼过程中产生的废渣。据统计，到2015年镍铁渣的总排放量将接近一亿吨，超过铜渣、锰渣等冶金渣的排放总量，约占到冶金渣总排放量的五分之一。目前，我国对镍铁渣的综合利用率不足10％，其处理方式多以露天堆存或填埋，这不仅浪费资源，而且占用大量的土地，破坏周边的生态环境。
面对资源、能源和环境的多重压力，在可持续发展的道路上，节能减排和资源的循环利用无疑是正确的选择之一。研究一种节能减排、绿色环保型的混凝土已成为重中之重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以镍铁渣微粉为主要掺和料的混凝土及其制备方法，镍铁渣的利用率提高，从而解决了冶金工业固废排放难题和环境污染问题，而且也为制备道路混凝土提供了一种原料来源，降低了生产成本。
本发明提供了一种道路混凝土，该混凝土包括以下质量份的组分：硅酸盐水泥50-80份、镍铁渣微粉20-40份、矿渣粉10-24份、粉煤灰5-10份、钢渣微粉5-10份、细集料40-300份、粗集料300-400份、外加剂1.2-1.5份、激发剂0.8-2份、水50-80份。
本发明的道路混凝土中添加有镍铁渣微粉和矿渣粉，发挥各掺合组分间的“叠加效应”，优势互补，避免单掺某一种组分所带来的性能缺陷；通过掺加激发剂，可显著提高镍铁渣微粉的利用率，降低生产成本。
进一步的，硅酸盐水泥为P.O 42.5级，比表面积为350-600m2/kg。
进一步的，镍铁渣微粉的比表面积为400-550m2/kg；矿渣粉的比表面积为380-500m2/kg；粉煤灰比表面积为450-580m2/kg；钢渣微粉的比表面积为430-550m2/kg。
进一步的，细集料采用连续级配，细集料粒径控制在0.15-4.75mm，细度模数为3.2；粗集料粒径控制在4.75-26.5mm。
进一步的，外加剂为聚羧酸高效减水剂。
进一步的，激发剂为水玻璃、椰油醇硫酸酯钠、聚丙乙烯酰胺、二乙醇单异丙醇胺中的一种或多种。
本发明还提供了上述道路混凝土的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将50-80份硅酸盐水泥、20-40份镍铁渣微粉、10-24份矿渣粉、5-10份粉煤灰、5-10份钢渣微粉、40-300份细集料、300-400份粗集料，倒入搅拌机中，搅拌混合；
(2)将1.2-1.5份外加剂、0.8-2份激发剂加入到50-80份水中，混合均匀后，将其一并加入到上述搅拌机中，搅拌混合后，获得所述道路混凝土。
本发明的道路混凝土通过在搅拌机中添加主要的掺和组分，然后添加另外的外加剂和激发剂，搅拌混合制得，制备方法简单，对技术要求不高。
进一步的，步骤(1)中，搅拌混合1-2min。
进一步的，步骤(2)中，搅拌混合2-3min。
本发明的有益效果：
1)本发明道路混凝土中添加镍铁渣微粉和矿渣粉为主要掺合组分，发挥各掺合组分间的“叠加效应”，优势互补，避免单掺某一种组分所带来的性能缺陷；
2)本发明道路混凝土中添加激发剂，可显著提高镍铁渣微粉的利用率，降低生产成本，同时使镍铁渣微粉、矿渣粉、粉煤灰和钢渣微粉的活性充分发挥出来，加速与水泥产物发生二次水化反应，消除结晶较大的氢氧化钙，增大混泥土的密实度，极大地提高了道路混凝土的抗折强度，具有显著的经济效益和社会效益；
3)本发明道路混凝土的制备方法简单，对技术的要求不高。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细地解释说明。
实施例1
本发明提供了一种道路混凝土，该混凝土的各组分为：硅酸盐水泥7.5kg、镍铁渣微粉2.1kg、矿渣粉1.5kg、粉煤灰0.6kg、钢渣微粉0.5kg、细集料24.9kg、粗集料30.6kg、外加剂120g、激发剂150g、水5.1kg；所述硅酸盐水泥为P.O 42.5级，比表面积为350-600m2/kg；镍铁渣微粉的比表面积为400-550m2/kg；矿渣粉的比表面积为380-500m2/kg；粉煤灰的比表面积为450-580m2/kg；钢渣微粉的比表面积为430-550m2/kg；外加剂为聚羧酸高效减水剂；激发剂包括椰油醇硫酸酯钠80g和聚丙乙烯酰胺70g；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。
本发明还提供了该道路混凝土的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将上述质量的硅酸盐水泥、镍铁渣微粉、矿渣粉、粉煤灰、钢渣微粉、细集料、粗集料倒入搅拌机中，搅拌1min；
(2)将上述质量的外加剂、激发剂加入到称量好的水中，混合均匀，然后连同拌合水一并加入上述搅拌机中，搅拌2min，制得所述道路混凝土。
实施例2
本发明提供了一种道路混凝土，该混凝土的各组分为：硅酸盐水泥6.0kg、镍铁渣微粉2.7kg、矿渣粉2.5kg、粉煤灰0.5kg、钢渣微粉0.8g、细集料4.3kg、粗集料30.9kg、外加剂126g、激发剂95g、水4.8kg；所述硅酸盐水泥为P.O 42.5级，比表面积为350-600m2/kg；镍铁渣微粉的比表面积为400-550m2/kg；矿渣粉的比表面积为380-500m2/kg；粉煤灰的比表面积为450-580m2/kg；钢渣微粉的比表面积为430-550m2/kg；外加剂为聚羧酸高效减水剂；激发剂包括水玻璃45g和二乙醇单异丙醇胺50g；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。
本发明还提供了该道路混凝土的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将上述质量的硅酸盐水泥、镍铁渣微粉、矿渣粉、粉煤灰、钢渣微粉、细集料、粗集料倒入搅拌机中，搅拌1.5min；
(2)将上述质量的外加剂、激发剂加入到称量好的水中，混合均匀，然后连同拌合水一并加入上述搅拌机中，搅拌2.5min，制得所述道路混凝土。
实施例3
本发明提供了一种道路混凝土，该混凝土的各组分为：硅酸盐水泥8.0kg、镍铁渣微粉2.5kg、矿渣粉1.1kg、粉煤灰0.8kg、钢渣微粉0.7kg、细集料23.8kg、粗集料29.3kg、外加剂124g、激发剂200g、水5.4kg；所述硅酸盐水泥为P.O 42.5级，比表面积为350-600m2/kg；镍铁渣微粉的比表面积为400-550m2/kg；矿渣粉的比表面积为380-500m2/kg；粉煤灰的比表面积为450-580m2/kg；钢渣微粉的比表面积为430-550m2/kg；外加剂为聚羧酸高效减水剂；激发剂为椰油醇硫酸酯钠200g；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。
本发明还提供了该道路混凝土的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将上述质量的硅酸盐水泥、镍铁渣微粉、矿渣粉、粉煤灰、钢渣微粉、细集料、粗集料倒入搅拌机中，搅拌2min；
(2)将上述质量的外加剂、激发剂加入到称量好的水中，混合均匀，然后连同拌合水一并加入上述搅拌机中，搅拌3min，制得所述道路混凝土。
实施例4
本发明提供了一种道路混凝土，该混凝土的各组分为：硅酸盐水泥5.0kg、镍铁渣微粉4.0kg、矿渣粉1kg、粉煤灰1kg、钢渣微粉1kg、细集料30kg、粗集料40kg、外加剂150g、激发剂80g、水8kg；所述硅酸盐水泥为P.O 42.5级，比表面积为350-600m2/kg；镍铁渣微粉的比表面积为400-550m2/kg；矿渣粉的比表面积为380-500m2/kg；粉煤灰的比表面积为450-580m2/kg；钢渣微粉的比表面积为430-550m2/kg；外加剂为聚羧酸高效减水剂；激发剂包括椰油醇硫酸酯钠80g；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。
本发明还提供了该道路混凝土的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将上述质量的硅酸盐水泥、镍铁渣微粉、矿渣粉、粉煤灰、钢渣微粉、细集料、粗集料倒入搅拌机中，搅拌2min；
(2)将上述质量的外加剂、激发剂加入到称量好的水中，混合均匀，然后连同拌合水一并加入上述搅拌机中，搅拌3min，制得所述道路混凝土。
对比例
该混凝土的各组分为：硅酸盐水泥6.0kg、镍铁渣微粉2.7kg、矿渣粉2.5kg、粉煤灰0.5kg、钢渣微粉0.8g、细集料4.3kg、粗集料30.9kg、外加剂126g、水4.8kg；所述硅酸盐水泥为P.O 42.5级，比表面积为350-600m2/kg；镍铁渣微粉的比表面积为400-550m2/kg；矿渣粉的比表面积为380-500m2/kg；粉煤灰的比表面积为450-580m2/kg；钢渣微粉的比表面积为430-550m2/kg；外加剂为聚羧酸高效减水剂；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。该混凝土中的各组分与本发明实施例2大部分相同，除了没有添加激发剂。
该道路混凝土的制备方法包括以下步骤：
(1)将上述质量的硅酸盐水泥、镍铁渣微粉、矿渣粉、粉煤灰、钢渣微粉、细集料、粗集料倒入搅拌机中，搅拌1.5min；
(2)将上述质量的外加剂加入到称量好的水中，混合均匀，然后连同拌合水一并加入上述搅拌机中，搅拌2.5min，制得所述道路混凝土。
测定本发明实施例和对比例中道路混凝土的初始坍落度，然后将混凝土装入尺寸为150mm×150mm×550mm的抗折试模和尺寸为150mm×150mm×150mm的抗压试模中，标准养护28d，测定混凝土的抗折及抗压强度，测定的结果见表1。由表1的结果可知，本发明实施例中道路混凝土的初始坍落度为210-225mm，28d抗折强度为7.1-7.8MPa，28d抗压强度为42.5-45.8MPa；与未添加激发剂的对比例相比，初始坍落度较低，28d抗折强度和抗压强度较强。
表1本发明实施例和对比例中道路混凝土的性能
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种道路混凝土，其特征在于，该混凝土包括以下质量份的组分：硅酸盐水泥50-80份、镍铁渣微粉20-40份、矿渣粉10-25份、粉煤灰5-10份、钢渣微粉5-10份、细集料40-300份、粗集料300-400份、外加剂1.2-1.5份、激发剂0.8-2份、水50-80份。
2.根据权利要求1所述的道路混凝土，其特征在于，硅酸盐水泥为P.O 42.5级，比表面积为350-600m2/kg。
3.根据权利要求1所述的道路混凝土，其特征在于，镍铁渣微粉的比表面积为400-550m2/kg；矿渣粉的比表面积为380-500m2/kg；粉煤灰比表面积为450-580m2/kg；钢渣微粉的比表面积为430-550m2/kg。
4.根据权利要求1所述的道路混凝土，其特征在于，细集料采用连续级配，细集料粒径控制在0.15-4.75mm，细度模数为3.2；粗集料粒径控制在4.75-26.5mm。
5.根据权利要求1所述的道路混凝土，其特征在于，外加剂为聚羧酸高效减水剂。
6.根据权利要求1所述的道路混凝土，其特征在于，激发剂为水玻璃、椰油醇硫酸酯钠、聚丙乙烯酰胺、二乙醇单异丙醇胺中的一种或多种。
7.一种制备权利要求1所述的道路混凝土的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将50-80份硅酸盐水泥、20-40份镍铁渣微粉、10-24份矿渣粉、5-10份粉煤灰、5-10份钢渣微粉、40-300份细集料、300-400份粗集料，倒入搅拌机中，搅拌混合；
(2)将1.2-1.5份外加剂、0.8-2份激发剂加入到50-80份水中，混合均匀后，将其一并加入到上述搅拌机中，搅拌混合后，获得所述道路混凝土。
8.根据权利要求4所述的道路混凝土的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，搅拌混合1-2min。
9.根据权利要求4所述的道路混凝土的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，搅拌混合2-3min。
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