CN108424074A

CN108424074A - 一种新型矿物掺合料混凝土

Info

Publication number: CN108424074A
Application number: CN201810292396.XA
Authority: CN
Inventors: 王浩; 廖红玉; 郑涛; 刘明周
Original assignee: WUHAN YIYE CONSTRUCTION ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: WUHAN YIYE CONSTRUCTION ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2018-03-30
Publication date: 2018-08-21

Abstract

本发明涉及一种混凝土。一种新型矿物掺合料混凝土，其特征在于它主要由水、水泥、矿物掺合料、细集料、粗集料和减水剂原料搅拌混合而成，各原料的重量配比(kg/m³)为：水0.58～0.7，水泥1～1.5，矿物掺合料0.30～0.36，细集料2.37～2.99，粗集料3.79～4.6，减水剂0.01～0.25。本发明具有低成本、高性能、利于环保的特点。

Description

一种新型矿物掺合料混凝土

技术领域

本发明涉及一种混凝土。

背景技术

随着社会的进步，施工环境的变化和施工难度的增加，高性能混凝土越来越成为业主、设计和施工单位的首选材料。高性能混凝土的广泛应用是必然趋势。配制高性能混凝土的要求是低水胶比、优质原材料、掺加足够数量矿物细粉和高性能减水剂，这样才能保证混凝土的高性能。换言之，要保证混凝土的高性能，须满足三个条件，一是优质的原材料，二是高性能减水剂，三是复合矿物细粉。XCL复合矿物掺合料正是矿物细粉的一类，是制备高性能混凝土的主要组分和必备的功能性材料，起到从根本上改变混凝土性能的作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本、高性能的新型矿物掺合料混凝土。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种新型矿物掺合料混凝土，其特征在于它主要由水、水泥、矿物掺合料、细集料、粗集料和减水剂原料搅拌混合而成，各原料的重量配比(kg/m³)为：水0.58～0.7，水泥1～1.5，矿物掺合料0.30～0.36，细集料2.37～2.99，粗集料3.79～4.6，减水剂0.01～0.25。

所述的矿物掺合料特征指标如下：

所述的矿物掺合料是由多种矿物原料，包括部分功能性材料按一定比例混合磨细至比表面积大于500m²/Kg的粉体材料。行业标准JG/T486-2015《混凝土用复合掺合料》已颁布，并与2016年4月份实施。本发明使用的矿物掺合料符合该标准的要求。

本发明采用新型矿物掺合料取代常规混凝土中普遍使用的矿粉，取代常规混凝土中普遍使用的粉煤灰。传统的混凝土掺合料如粉煤灰、矿渣粉、硅灰等，在混凝土使用过程中总存在着这样或那样的缺陷，只能改善混凝土的某些性能。如果使用不当还会有较大的负面作用，加之原材料来源不稳定，使用时控制难度加大。如果“双掺”使用，涉及到储存问题，同时“双掺”的相互间比例会因材料的变化而难以确定，需频繁调整。

本发明中矿物掺合料(或称XCL复合矿物掺合料)不是简单的复合混磨，而是利用多级旋风进行气流循环，使矿物掺合料相互撞击从而使物粒颗粒接近球形，达到资源的整合和综合利用的目的，其中各原料的重量百分比为：粒化高炉矿渣占15％，二水石膏占3.5％，火山灰质凝灰岩(凝灰岩)占70％，炉渣占11％，助剂占0.5％，理化特性将兼具矿粉和粉煤灰的优点，细度更细，加上助剂(化学品，其主要成分为二乙醇单异丙醇胺加甲基丙烯酸钠，二乙醇单异丙醇胺与甲基丙烯酸钠的质量比为1-99：1-99)，使其在混凝土中的“微中心质”效应更加显著，不仅可以全部替代矿粉和粉煤灰，还可替代部分水泥，大幅降低生产成本。

其作用机理如下：

1.火山灰效应。XCL混凝土用复合矿物掺合料矿物的化学组分主要是SiO₂和Al₂O₃这两种物质，与水泥水化产物中的Ca(OH)₂发生反应，生成C-SH凝胶和AFt，同时能促使高钙水化产物向低钙水化产物转变，使混凝土内部势能进一步降低，从而使结构更加稳定。

2.微集料效应。XCL混凝土用复合矿物掺合料粒径很小，3μm粒径以下颗粒含量可达40％左右。超细的颗粒可以填充到水泥石或水泥石与集料界面的孔隙中，亦可以填充混凝土中大的毛细孔，置换出毛细孔中的自由水，优化混凝土内部结构，使混凝土结构更加致密，从而提高混凝土的强度，改善耐久性。

3.形态效应。XCL混凝土用复合矿物掺合料，由于3μm粒径以下颗粒含量达到40％左右，超细颗粒的填充效果突出，能够使被包裹的水分释放出来，从而可以减少混凝土拌合用水量，颗粒级配更加趋于合理，填充效果更佳。XCL混凝土用复合矿物掺合料与化学外加剂有良好的适应性，主要因为其碱性强、活性低、细度适当，从而能使混凝土的和易性、耐久性及强度得到均衡的提高。

4.复合叠加效应。使用单一的矿物掺合料在改善混凝土性能的同时也会带来一定的缺陷。粉煤灰的掺加会降低早期强度，从而增加早期裂缝；矿渣粉、硅灰虽然对早期强度影响较小，但会增大收缩，易产生干缩裂缝，不能发挥出矿物掺合料多元化组合的叠加效应。XCL混凝土用复合矿物掺合料是矿物掺合料的多元化复合，是各掺合料间的化学性质的复合应用，活性与惰性的合理搭配，对提高混凝土性能有良好的作用。多种矿物掺合料复合使用时，其中的惰性掺合料能起到“微核”效应，类似“晶种”的作用，从而能够激发活性掺合料，使水化反应快速顺利进行。

本发明具有如下有益效果：

1、大幅降低成本。可以全部替代矿粉、粉煤灰、硅灰等单一矿物掺合料及部分水泥，同时良好的填充作用可降低用水量，相同水胶比下可以降低胶材用量，综合成本每方混凝土可降低成本5元以上。

2、显著改善混凝土工作性能。超细颗粒的掺入改善了胶材的级配，增加粘聚性和保水性，防止离析泌水，大大提高混凝土的施工性能和泵送性能。

3、降低水化热，减少温度裂缝。由于大幅度降低水泥用量，可使混凝土内部温度降低10℃-20℃，便于大体积混凝土的施工控制，有效减少混凝土的温升裂缝

4、显著增进混凝土后期强度。通过活化激发微集料形成“微核”效应，使水泥水化产物Ca(OH)₂更加充分利用，所以能显著提升混凝土后期强度的发展。

5、全面提升混凝土耐久性。掺合料中3μm以下粒径的颗粒占40％左右，能充分填充混凝土中的毛细孔，置换出毛细孔中的自由水，优化混凝土孔结构，使混凝土更加致密，全面提升耐久性。

6、简化胶材种类，优化存储设备。复合矿物掺合材料只需一种材料便可涵盖多种材料的功能，能有效避免搅拌站打错料的现象，增加了水泥的存储能力和存储周期，减少了水泥的高温使用。

7、综合利用资源，绿色环保。复合矿物掺合料有效地整合了资源，包括一些建筑固体废弃物，低碱、低氯，对钢筋无锈蚀作用，无毒无害，对健康和环境均无影响。

8、可进行功能化复合，达到一材多用。可以利用复合矿物掺合料作为载体，对特殊工程复合进功能型材料，如膨胀剂、内养护用的吸附释放材料等。

本发明使用范围：

●高耐久性混凝土

●大流动性混凝土

●预制混凝土

●自密实混凝土

●泵送混凝土

●大体积混凝土

本发明应用工程

●工业与民用建筑工程

●交通道路工程

●水利工程

●轨道交通工程

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实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。

如下实施例中：所述矿物掺合料是利用多级旋风进行气流循环，使矿物掺合料相互撞击从而使物粒颗粒接近球形，其中各原料的重量百分比为：粒化高炉矿渣占15％，二水石膏占3.5％，火山灰质凝灰岩占70％，炉渣占11％，助剂占0.5％。所述助剂包括二乙醇单异丙醇胺加甲基丙烯酸钠，二乙醇单异丙醇胺与甲基丙烯酸钠的质量比为1-99：1-99。

实施例1：

一种新型矿物掺合料混凝土，它由水、矿物掺合料、矿粉、细集料、粗集料和减水剂原料搅拌混合而成，各原料的重量配比(kg/m³)为：水0.7，水泥1，矿物掺合料0.36，细集料2.99，混合粗集料4.6，减水剂0.01；

上述一种新型矿物掺合料混凝土的制备：

1)、原材料准备：

水泥：42.5普通硅酸盐水泥；

所述的矿物掺合料：细度(45μm筛余)质量分数％≤20；流动度比(％)≥100；活性指数(％)7天≥70，活性指数(％)28天≥80；水泥胶砂抗压强度增长比≥0.95，含水量(质量分数)％≤1.0，Cl^-含量(质量分数)％≤0.06，SO₃含量(质量分数)％≤3.5；

粗集料：粒径为5-31.5mm，含泥量小于1.0％；

细集料：砂(河砂、细度模数2.4-3.0)；

减水剂：采用聚羧酸高效减水剂，符合国家标准质量要求；

水：洁净自来水；

2)、按表1的比例搅拌强度等级C25混凝土：

表1，单位：kg/m³,

水	水泥	矿物掺合料	细集料	粗集料	减水剂
						0.7	1	0.36	2.99	4.6	0.01

该混凝土现场检测坍落度17cm，和易性、流动度良好，在泵送过程中一直保持良好状态，未发生堵泵现象，经检测，3天强度19.8Mpa、7天强度25.4Mpa、28天强度36.7Mpa、60天强度45.8Mpa，其强度值较使用粉煤灰与矿粉双掺混凝土相比均高出6-10Mpa。

实施例2：

一种新型矿物掺合料混凝土，它由水、水泥、矿物掺合料、细集料、粗集料和减水剂原料搅拌混合而成，各原料的重量配比(kg/m³)为：水0.58，水泥1，矿物掺合料0.30，细集料2.37，粗集料3.79，减水剂0.01；

上述一种新型矿物掺合料混凝土的制备：

1)、原材料准备：

水泥：42.5普通硅酸盐水泥；

粗集料：粒径为5-31.5mm，含泥量小于1.0％；

细集料：砂(河砂、细度模数2.4-3.0)；

减水剂：采用聚羧酸高效减水剂，符合国家标准质量要求；

水：洁净自来水；

2)、按表2的比例搅拌强度等级C30混凝土：

表2，单位：kg/m³,

水	水泥	矿物掺合料	细集料	粗集料	减水剂
						0.58	1	0.30	2.37	3.79	0.01

该混凝土现场检测坍落度18cm，和易性、流动度良好，经检测，3天强度22.3Mpa、7天强度29.8Mpa、28天强度43.4Mpa、60天强度64.2Mpa，其强度值较使用粉煤灰与矿粉双掺混凝土相比高出5-11Mpa。

注意事项

1.混凝土用矿物掺合料的使用，应按照混凝土的强度要求，根据JGJ55进行配合比设计并应符合相关规定。

2.用P.I、P.II、P.O水泥的普通混凝土，较宜采用混凝土用矿物掺合料。

3.掺加混凝土用矿物掺合料的混凝土宜采用较低水胶比原则，通过外加剂优化调整满足工作性要求。

4.采用其他品种水泥时，应通过试验确定矿物掺合料的掺量。

5.掺加矿物掺合料的混凝土应适当延长搅拌时间，保证细粉充分均化。

6.掺加矿物掺合料的混凝土宜同时掺加外加剂，外加剂与胶凝材料的适应性和合理掺量应由试验确定，并符合现行国家标准的有关规定。

7.掺加矿物掺合料的混凝土在施工前，应通过试验确定矿物掺合料的掺量，并遵守国家标准的相关规定，通过开盘检验混凝土后试生产。

8.掺加矿物掺合料的混凝土浇筑成型后应及时进行养护，养护按国家有关规范执行，并适当延长养护时间。

9.掺加矿物掺合料的混凝土拌合物在运输和浇筑过程中，其工作性能应符合施工要求。当拌合物工作性能不能满足施工要求时，应采取相应的技术措施使其满足施工要求，不得单纯的往拌合物中加水。

10.掺加矿物掺合料的混凝土的质量检验评定，按现行国家标准GB/T 50107和GB/T 50204的规定进行检验和评定，其他的力学性能检验应符合设计要求和国家现行有关标准的规定。

11.掺加矿物掺合料的混凝土强度龄期应符合现行国家标准GB/T 50107规定，掺加矿物掺合料的大体积混凝土、地面工程、地下工程强度验收龄期宜采用60d、90d或其他验收龄期。

12.掺加矿物掺合料的混凝土长期耐久性能检验可按JGJ/T 193中耐久性检验的相关规定执行。

本发明产品的各种优越性能已得到实践证实，特别是在提高混凝土的强度、降低生产成本方面显示了很强的优越性。

Claims

1.一种新型矿物掺合料混凝土，其特征在于它主要由水、水泥、矿物掺合料、细集料、粗集料和减水剂原料搅拌混合而成，各原料的重量配比(kg/m³)为：水0.58～0.7，水泥1～1.5，矿物掺合料0.30～0.36，细集料2.37～2.99，粗集料3.79～4.6，减水剂0.01～0.25。

2.根据权利要求1所述的一种新型矿物掺合料混凝土，其特征在于：所述的矿物掺合料：细度(45μm筛余)质量分数％≤20；流动度比(％)≥100；活性指数(％)7天≥70，活性指数(％)28天≥80；水泥胶砂抗压强度增长比≥0.95，含水量(质量分数)％≤1.0，Cl^-含量(质量分数)％≤0.06，SO₃含量(质量分数)％≤3.5。

3.根据权利要求1或2所述的一种新型矿物掺合料混凝土，其特征在于所述矿物掺合料是利用多级旋风进行气流循环，使矿物掺合料相互撞击从而使物粒颗粒接近球形，其中各原料的重量百分比为：粒化高炉矿渣占15％，二水石膏占3.5％，火山灰质凝灰岩占70％，炉渣占11％，助剂占0.5％。

4.根据权利要求4所述的一种新型矿物掺合料混凝土，其特征在于所述助剂包括二乙醇单异丙醇胺加甲基丙烯酸钠，二乙醇单异丙醇胺与甲基丙烯酸钠的质量比为1-99：1-99。