CN108395169B - 一种用于护坡砌块的混凝土及护坡砌块的制备方法 - Google Patents

一种用于护坡砌块的混凝土及护坡砌块的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及堤岸护坡工程技术领域，具体涉及一种用于护坡砌块的混凝土及护坡砌块的制备方法。本发明所述用于护坡砌块的混凝土由钢渣、粉煤灰、水泥、水、减水剂、碎石以及砂按比例制成；将所述钢渣筛分为钢渣石、钢渣砂和钢渣粉三部分。本发明混凝土制成的护坡砌块力学性能得到了显著改善，尤其是抗压性能与抗折性能。本发明混凝土制成的砌块与普通的混凝土砌块相比耐久性能得到提高，其中抗碳化能力以及抗水渗透的能力得到明显提高。

Description

一种用于护坡砌块的混凝土及护坡砌块的制备方法
技术领域
本发明涉及堤岸护坡工程技术领域，具体涉及一种用于护坡砌块的混凝土及护坡砌块的制备方法。
背景技术
坝岸的稳定性直接影响河道行洪稳定性要求，传统石块护坡形式不经济且严重破坏生态环境。由于石材是不可再生资源,选用石材作为护坡材料成本较高，同时也会造成资源浪费，石块资源日益短缺，研究险工坝坡加固新材料已迫在眉睫。为此，近年来人们开始研制不同类型的混凝土砌块来代替天然石块，但是这些产品存在生产工序复杂、成本高、难以规模化生产等缺点，有些产品的耐冲刷性、抗冻融性等存在一定问题,因而很难推广应用。
钢渣，是冶金工业中产生的废渣，中国每年的钢渣生产量巨大且钢渣产生量随着钢铁工业的快速发展而迅速递增。钢渣在我国建材领域的利用率低，大量钢渣与农争地，污染环境，破坏生态，造成资源浪费，因此，钢铁企业废渣的处理和资源化利用问题也越来越受到重视。钢渣本身具有良好的力学性能，作为骨料配制混凝土，成本低廉，性价比高，使用寿命长。
粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废物。随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，成为我国当前排量较大的工业废渣之一。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气。若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。粉煤灰粉煤灰属火山灰质材料,具有一定的活性。它在混凝土中的作用，一方面能与胶凝材料产生化学反应对混凝土起增强作用外，在混凝土的用水量不变的条件下，可改善混凝土拌合物和易性。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种用于护坡砌块的混凝土，该混凝土制成的护坡砌块力学性能得到了显著改善，尤其是抗压性能与抗折性能。本发明混凝土制成的砌块与普通的混凝土砌块相比耐久性能得到提高，其中抗碳化能力以及抗水渗透的能力得到明显提高。
为了实现上述目的，本发明技术方案如下：
本发明第一个方面，提供一种用于制备护坡砌块的混凝土，由钢渣、粉煤灰、水泥、水、减水剂、碎石以及砂按比例制成；将所述钢渣筛分为钢渣石、钢渣砂和钢渣粉三部分。
在本发明优选方案中，所述钢渣石粒径在20mm以下，为5-20mm连续级配；钢渣砂粒径1-5mm，钢渣粉的粒径在1.18mm以下。
在本发明优选方案中，所述碎石最大粒径在40mm以内。
在本发明优选方案中，所述砂为中砂。
在本发明优选方案中，减水剂为萘系减水剂。
在本发明优选方案中，所述用于制备护坡砌块的混凝土由以下成分及配比组成：水泥：水：碎石：砂：减水剂：粉煤灰：钢渣石：钢渣砂：钢渣粉＝0.5～1.0：0.35～0.45:2.0～2.5：0.85～0.12:0.005～0.015:0.05～0.15:0.55～0.60:0.15～0.35:0.1～0.4。
在本发明优选的方案在，所述用于制备护坡砌块的混凝土由以下成分及配比组成：水泥：水：碎石：砂：减水剂：粉煤灰：钢渣石：钢渣砂：钢渣粉＝0.7：0.42:2.3:0.98:0.01:0.1:0.58:0.25:0.2。
本发明第二个方面，提供一种护坡砌块的制备方法，包括以下步骤：
1)筛选上述混凝土原材料，测定钢渣以及砂石本身所含有的水的质量，将各原材料混合搅拌均匀制成混凝土拌合物；粉煤灰为较常见的Ⅱ级粉煤灰，水泥为较常见的P.O42.5水泥；所述混凝土由以下成分及配比组成：水泥：水：碎石：砂：减水剂：粉煤灰：钢渣石：钢渣砂：钢渣粉＝0.7:0.42:2.3:0.98:0.01:0.1:0.58:0.25:0.2；
2)对制备的混凝土拌合物进行坍落度试验，确保混凝土具有良好的流动性、粘聚性以及保水性；混凝土的坍落度可按照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》(GB/T50080-2002)坍落度法测量进行检测；
3)混凝土拌合物装入模具内后放在振捣台上，然后一次性震动将试件振捣成型；
4)对振捣成型的的放在室内阴凉干燥处养护24小时，之后再拆模，将成型的砌块放入养护箱内养护28天；
5)对砌块进行质量检测，检测的内容应包括但不局限于抗压强度、抗折强度、抗碳化、抗渗性以及抗冻融等方面与混凝土砌块对比。抗压强度试验检测可按照规范《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB50081-2002)中的抗压强度试验进行检测；抗折强度试验检测可按照规范《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB50081-2002)中的抗折强度试验进行检测；抗碳化试验检测可按照规范《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GBT50082-2009)中的碳化试验进行检测；抗渗性试验检测可按照规范《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GBT50082-2009)中抗水渗透试验的逐级加压法进行检测；抗冻融试验检测可按照规范《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GBT50082-2009)中抗冻性能试验的快冻法进行检测。
在本发明优选的方案中，步骤1)测定方法为：用天平称取钢渣石、钢渣砂、碎石和砂各500克，然放入烘箱中烘烤2小时，烘箱温度控制在105～110摄氏度；然后用天平称出烘干后的质量，即可算出含水率：
Figure BDA0001557516960000031
在本发明优选的方案中，步骤4)养护箱养护的温度应控制在20℃。
与现有技术相比，本发明将钢渣替代部分砂石以及水泥，粉煤灰替代部分水泥按照一定比例制成一种钢渣粉煤灰混凝土砌块，相对混凝土砌块具有如下优势：
1.取材便利，价格低廉。该砌块材料都是生活中常见的材料，钢渣是冶金工业中产生的废渣是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物，容易获得。价格低的钢渣与粉煤灰替代了部分价格高的砂石水泥，降低了成本。
2.力学性能改善。该砌块材料用钢渣与粉煤灰替代部分砂石水泥作为骨架之后力学性能提高，尤其是抗压性能与抗折性能得到改善。
3.使用寿命长。与普通的混凝土砌块相比耐久性能得到提高，其中抗碳化能力以及抗水渗透的能力得到明显提高。
4.施工便利。该砌块材料只是在普通混凝土砌块的基础上用钢渣与粉煤灰替代了部分砂石水泥，施工方法与普通混凝土砌块一样，只需按一定比例将原料搅拌然后倒入模具，没有技术上的要求。
5.促进钢渣与粉煤灰资源化，减少自然资源消耗。将钢渣与粉煤灰应用于护坡砌块工程，可促进钢渣与粉煤灰循环利用，并减少对砂石水泥资源的依赖，具有良好的工程、经济、环保与社会效益。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、部件和/或它们的组合。
实施例1一种护坡砌块的制备方法
所述制备方法，包括以下步骤：
1)碎石的选择要考虑其坚韧性与强度、本身有害杂质含量、颗粒级配、颗粒形状及表面特征等。本实施例选用较好石场的碎石，最大粒径控制在40mm以内，满足要求。天然砂要求该细骨料地质坚硬，有害物质含量少，清洁，本实施例选用中砂，满足要求。本实施例选用的钢渣是济南钢铁股份有限公司产的钢渣，为块状钢渣，颜色呈黑色，比石子重，表面粗糙，气孔较多，粒径在20mm以下，为5-20mm连续级配，满足要求。首先将筛子由大孔径到小孔径的顺序从上到下依次罗列，然后称取后的材料进行放入最上面的大孔径筛子当中，最后放到振筛仪上进行筛分，整个过程持续2分钟，然后选取合适的粒径。筛分选取的钢渣石粒径为5-20mm，钢渣砂粒径为1-5mm。钢渣粉的粒径在1.18mm以下。
在配制混凝土之前，我们要事先进行钢渣、砂、石含水率的检测，目的是为了测定砂石本身所含有的水的质量，以便在配制混凝土加水时减去砂石所含有的那一部分水，保证准确性。方法是用天平称取钢渣石、钢渣砂、碎石和砂各500克，然放入烘箱中烘烤2小时，烘箱温度控制在105～110摄氏度。然后用天平称出烘干后的质量，即可算出含水率：
Figure BDA0001557516960000041
粉煤灰粉煤灰属火山灰质材料，具有一定的活性，本案例采用较常见的Ⅱ级粉煤灰。本案例采用的水泥为山水牌P.O42.5水泥，减水剂为萘系减水剂。钢渣石替换20％的碎石，钢渣砂替换20％的中砂，钢渣粉替换20％的水泥，粉煤灰替换10％的水泥。将钢渣、粉煤灰、水泥、水、减水剂、碎石以及砂按照一定比例搅拌均匀制成混凝土拌合物，比例为水泥：水：碎石：砂：减水剂：粉煤灰：钢渣石：钢渣砂：钢渣粉＝0.7:0.42:2.3:0.98:0.01:0.1:0.58:0.25:0.2。
2)对制备的混凝土拌合物进行坍落度试验，确保混凝土具有良好的流动性、粘聚性以及保水性。混凝土的坍落度可按照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》(GB/T50080-2002)坍落度法测量进行检测。
3)确保混凝土拌合物具有良好的流动性、粘聚性以及保水性以后，擦干净准备的模具，将模具里层四周和底面均匀涂抹一层矿物油，待搅拌均匀后再把混凝土拌合物装入模具内。混凝土拌合物装入模具内后放在振捣台上，然后一次性震动将试件振捣成型，直到模具表面没有气泡流出为止。
4)捣完毕之后放在室内阴凉干燥处养护24小时，之后再拆模，将成型的混凝土试块继续放入养护箱内，温度保持在20℃左右。
5)对砌块进行质量检测，检测的内容应包括但不局限于抗压强度、抗折强度、抗碳化、抗渗性以及抗冻融等方面与C30混凝土砌块对比，满足强度要求则可作为护坡砌块。抗压强度试验检测可按照规范《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB50081-2002)中的抗压强度试验进行检测，抗折强度试验检测可按照规范《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB50081-2002)中的抗折强度试验进行检测；抗碳化试验检测可按照规范《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GBT50082-2009)中的碳化试验进行检测；抗渗性试验检测可按照规范《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GBT50082-2009)中抗水渗透试验的逐级加压法进行检测；抗冻融试验检测可按照规范《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GBT50082-2009)中抗冻性能试验的快冻法进行检测。
对比例1一种护坡砌块的制备方法
所述护坡砌块的制备方法，与实施例1的区别在于，钢渣与粉煤灰的比例不同，用于制备护坡砌块的混凝土由以下成分及配比组成：水泥：水：碎石：砂：减水剂：粉煤灰：钢渣石：钢渣砂：钢渣粉＝0.8:0.42:2.59:1.11:0.01:0.1:0.29:0.12:0.1。其它均与实施例1相似。
对比例2一种护坡砌块的制备方法
所述护坡砌块的制备方法，与实施例1的区别在于，钢渣与粉煤灰的比例不同，用于制备护坡砌块的混凝土由以下成分及配比组成：水泥：水：碎石：砂：减水剂：粉煤灰：钢渣石：钢渣砂：钢渣粉＝0.6:0.42:2.02:0.86:0.01:0.1:0.86:0.37:0.3。其它均与实施例1相似。
对比例3一种护坡砌块的制备方法
所述护坡砌块的制备方法，与实施例1的区别在于，钢渣与粉煤灰的比例不同，用于制备护坡砌块的混凝土由以下成分及配比组成：水泥：水：碎石：砂：减水剂：粉煤灰：钢渣石：钢渣砂：钢渣粉＝0.5:0.42:2.59:0.98:0.01:0.2:0.29:0.25:0.4。其它均与实施例1相似。
对比例4一种护坡砌块的制备方法
所述护坡砌块的制备方法，与实施例1的区别在于，钢渣与粉煤灰的比例不同，用于制备护坡砌块的混凝土由以下成分及配比组成：水泥：水：碎石：砂：减水剂：粉煤灰：钢渣石：钢渣砂：钢渣粉＝0.7:0.42:2.3:0.86:0.01:0.2:0.58:0.37:0.1。其它均与实施例1相似。
对比例5一种护坡砌块的制备方法
所述护坡砌块的制备方法，与实施例1的区别在于，钢渣与粉煤灰的比例不同，用于制备护坡砌块的混凝土由以下成分及配比组成：水泥：水：碎石：砂：减水剂：粉煤灰：钢渣石：钢渣砂：钢渣粉＝0.6:0.42:2.02:1.11:0.01:0.2:0.86:0.12:0.2。其它均与实施例1相似。
对比例6一种护坡砌块的制备方法
所述护坡砌块的制备方法，与实施例1的区别在于，钢渣与粉煤灰的比例不同，用于制备护坡砌块的混凝土由以下成分及配比组成：水泥：水：碎石：砂：减水剂：粉煤灰：钢渣石：钢渣砂：钢渣粉＝0.5:0.42:2.59:0.86:0.01:0.3:0.29:0.37:0.2。其它均与实施例1相似。
对比例7一种护坡砌块的制备方法
所述护坡砌块的制备方法，与实施例1的区别在于，钢渣与粉煤灰的比例不同，用于制备护坡砌块的混凝土由以下成分及配比组成：水泥：水：碎石：砂：减水剂：粉煤灰：钢渣石：钢渣砂：钢渣粉＝0.4:0.42:2.3:1.11:0.01:0.3:0.58:0.12:0.3。其它均与实施例1相似。
对比例8一种护坡砌块的制备方法
所述护坡砌块的制备方法，与实施例1的区别在于，钢渣与粉煤灰的比例不同，用于制备护坡砌块的混凝土由以下成分及配比组成：水泥：水：碎石：砂：减水剂：粉煤灰：钢渣石：钢渣砂：钢渣粉＝0.6:0.42:2.02:0.98:0.01:0.3:0.86:0.25:0.1。其它均与实施例1相似。
试验例
对分别按实施例1及对比例1～8方法制备得到的切块，进行质量检测，检测的内容应包括但不局限于抗压强度、抗折强度、抗碳化、抗渗性以及抗冻融等方面并于与C30混凝土砌块对比，满足强度要求则可作为护坡砌块。抗压强度试验检测可按照规范《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB50081-2002)中的抗压强度试验进行检测，抗折强度试验检测可按照规范《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB50081-2002)中的抗折强度试验进行检测，实验结果如表1所示：
表1 不同砌块力学性能检测结果
Figure BDA0001557516960000071
由表1可知，本发明实施例1制得的砌块的抗压强度和抗折强度均优于对比例，且由优普通C30混凝土砌块。
抗碳化试验检测可按照规范《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GBT50082-2009)中的碳化试验进行检测，实验结果如表2所示：
表2 不同砌块抗碳化试验检测结果
性能 碳化深度(mm)
实施例1 1.21
对比例1 1.43
对比例2 1.52
对比例3 1.33
对比例4 1.44
对比例5 1.68
对比例6 2.00
对比例7 1.45
对比例8 1.78
C30混凝土砌块 2.11
由上述表2可知，本发明实施例1制得的砌块的砌块的抗碳化能力优于对比例，且优于C30混凝土砌块。
抗渗性试验检测可按照规范《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GBT50082-2009)中抗水渗透试验的逐级加压法进行检测，实验结果显示本发明实施例切块优于对比例，且优于C30混凝土砌块；抗冻融试验检测可按照规范《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GBT50082-2009)中抗冻性能试验的快冻法进行检测，实验结果显示实施例切块的抗冻性能优于对比例，且优于C30混凝土砌块。
上述试验说明实施例1中钢渣与粉煤灰的替换率是最佳替换率，力学性能和耐久性能高于对比例中的其他替换率所制的砌块，同时高于C30混凝土砌块。

Claims (2)

1.一种用于护坡砌块的混凝土，其特征在于，由钢渣、粉煤灰、水泥、水、减水剂、碎石以及砂按比例制成；将所述钢渣筛分为钢渣石、钢渣砂和钢渣粉三部分；原料配比为：水泥：水：碎石：砂：减水剂：粉煤灰：钢渣石：钢渣砂：钢渣粉＝0.7：0.42：2.3：0.98：0.01：0.1：0.58：0.25：0.2；
所述钢渣石粒径在20mm以下，为5-20mm连续级配；钢渣砂粒径1-5mm，钢渣粉的粒径在1.18mm以下；
所述碎石最大粒径在40mm以内；
所述砂为中砂；
所述减水剂为萘系减水剂；
其制备方法为：包括以下步骤：
1)筛选混凝土原材料，测定钢渣以及砂石本身所含有的水的质量，将各原材料混合搅拌均匀制成混凝土拌合物；
2)对制备的混凝土拌合物进行坍落度试验，确保混凝土具有良好的流动性、粘聚性以及保水性；
3)混凝土拌合物装入模具内后放在振捣台上，然后一次性震动将试件振捣成型；
4)对振捣成型的的放在室内阴凉干燥处养护24小时，之后再拆模，将成型的砌块放入养护箱内温度应控制在20℃养护28天；
5)对砌块进行质量检测，检测的内容应包括但不局限于抗压强度、抗折强度、抗碳化、抗渗性以及抗冻融方面与混凝土砌块对比。
2.根据权利要求1所述的用于护坡砌块的混凝土，其特征在于，步骤1)测定方法为：
用天平称取钢渣石、钢渣砂、碎石和砂各500克，然放入烘箱中烘烤2小时，烘箱温度控制在105～110摄氏度；然后用天平称出烘干后的质量，即可算出含水率：
Figure FDA0002459392980000011
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