CN108715521A - 一种含粉煤灰和矿渣粉的复合掺合料及利用其制备的高强混凝土 - Google Patents

一种含粉煤灰和矿渣粉的复合掺合料及利用其制备的高强混凝土 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含粉煤灰和矿渣粉的复合掺合料及利用其制备的高强混凝土。所述复合掺合料包括质量比为6～8:2～4的粉煤灰和矿渣。本发明以矿渣粉和粉煤灰复合作为掺合料用于混凝土，能充分发挥二者在强度活性和工作性能方面的协调效应，坍落度和扩展度均明显优于基准混凝土，有利用于泵送施工。且本发明采用的是比表面积在400m2/kg～800 m2/kg范围内的粉煤灰和矿渣粉作为复合掺合料，复合掺合料的比表面积大，粒径更细，可以与水泥形成更加合理的微级配模型，为混凝土提供更优的颗粒级配，使得混凝土达到更加理想的密实状态，可以很好的提高胶凝材料的后期强度。

Description

一种含粉煤灰和矿渣粉的复合掺合料及利用其制备的高强混 凝土
技术领域
本发明属于建筑材料领域，更具体地，涉及一种含粉煤灰和矿渣粉的复合掺合料及利用其制备的高强混凝土。
背景技术
近年来，我国建筑业快速发展，建筑水平空前进步，这主要表现在工程量极大的摩天大楼、超大跨桥梁等方面。这就对建筑物的基础有了更高的要求，这些工程量极大的摩天大楼、超大跨桥梁的基础都属于大型钢筋混凝土构造，这些构造不仅要考虑混凝土的抗压强度，也要考虑抗拉强度，以此来防止裂缝的产生，满足耐久性的需求。提高混凝土抗拉强度一般需要掺入掺合料，也同时对掺合料要求较高。目前混凝土掺合料大多使用硅灰等，此类掺合料自身资源有限，且成本较高、生产耗能较大。因此，开发资源较多、成本低廉以及生产耗能较小的掺合料是混凝土掺合料研究的重点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含粉煤灰和矿渣粉的复合掺合料。
本发明的另一目的在于提供一种利用所述含粉煤灰和矿渣粉的复合掺合料制备的混凝土。
本发明的上述目的是通过以下方案予以实现的：
一种含粉煤灰和矿渣粉的复合掺合料，所述复合掺合料包括质量比为6～8:2～4的粉煤灰和矿渣。
粉煤灰作为工业副产品的一种，其作为混凝土掺合料的活性受到了其形成过程的影响，目前商品混凝土制备过程中多采用粉煤灰作为掺合料，其掺量通常在15%～30%之间，大量的需求使得粉煤灰供应非常紧张，再加上粉煤灰优质资源本身就有限，因此如何综合有效利用粉煤灰势在必行的。矿渣作为混凝土的掺合料已经比较普及，矿渣作为混凝土较为稳定的掺合料，其能提供早期及后期活性保证。当矿渣粉与粉煤灰以一定细度混合作为掺合料时，可以产生叠加效应。一定细度的矿渣粉填充水泥颗粒之间，可以促进水泥的二次水化。一定细度的粉煤灰填充在水泥与矿渣粉颗粒之间的空隙中，置换其中的水，从而形成了更加合理的微级配模型，可以提高胶凝材料的后期强度。因此通过合理的技术手段，完全可以复合作为掺合料，以达到经济和可持续的发展的要求。
本发明的原理是：将磨细矿渣粉与粉煤灰混合，一方面所用矿渣粉比表面积较二者与水泥要小，可以提供更优的颗粒级配，使得混凝土达到更加理想的密实状态；另一方面粉煤灰填充在水泥与矿渣粉颗粒之间的空隙中，置换其中的水，从而形成了更加合理的微级配模型，可以提高胶凝材料的后期强度。二者复合具有较高的实用价值。
优选地，所述复合掺合料包括质量比为7:3的粉煤灰和矿渣。
优选地，所述掺合料的比表面积为500 m2/kg～800 m2/kg。
优选地，所述粉煤灰为二级粉煤灰；其比表面积为400 m2/kg～800 m2/kg。
优选地，所述矿渣粉为S95级矿渣粉；其比表面积为400 m2/kg～800 m2/kg。
本发明同时还保护利用所述含粉煤灰和矿渣粉的复合掺合料制备的混凝土，每立方米的混凝土包括之下质量分数的原料：水泥200～300份，复合掺合料为150～250份，粗骨料为900～1300份，细骨料为650～800份，减水剂为8～15份，水为130～180份；所述复合掺合料为权利要求1～5任一所述复合掺合料。
优选地，每立方米的混凝土包括之下质量分数的原料：水泥220～286份，复合掺合料为180～220份，粗骨料为1000～1200份，细骨料为700～800份，减水剂为10～15份，水为150～180份。
优选地，每立方米的混凝土包括之下质量分数的原料：水泥240份，复合掺合料为180份，粗骨料为1035份，细骨料为764份，减水剂为13份，水为169.5份。
优选地，所述混凝土的水胶比为0.4；所述复合掺合料占总胶凝材料质量的10%～50%；所述粗骨料为粒径为5~20mm；所述细骨料为细度模数为2.84，含泥量低于细骨料质量的0.9%。
优选地，所述复合掺合料占总胶凝材料质量的40%～50%；所述粗骨料包括粒径5~10mm为的瓜米石和粒径为5~20mm的碎石。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明以矿渣粉和粉煤灰复合作为掺合料用于混凝土，能充分发挥二者在强度活性和工作性能方面的协调效应，坍落度和扩展度均明显优于基准混凝土，有利用于泵送施工。且本发明采用的是比表面积在400 m2/kg～800 m2/kg范围内的粉煤灰和矿渣粉作为复合掺合料，复合掺合料的比表面积大，粒径更细，可以与水泥形成更加合理的微级配模型，为混凝土提供更优的颗粒级配，使得混凝土达到更加理想的密实状态，可以很好的提高胶凝材料的后期强度。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做出进一步地详细阐述，所述实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，为可从商业途径得到的试剂和材料。
实施例1
复合掺合料的制备：将二级粉煤灰与S95级矿渣以质量比为7:3混合粉磨后得到比表面积为500~800 m2/kg的掺合料，记做CF。
将以上制备的掺合料用于制备混凝土，用质量为胶凝材料质量的43%的掺合料代替水泥；水泥为广东英德海螺水泥有限责任公司生产的P·O42.5R普通硅酸盐水泥；细集料为花都区碳步镇新都砂石厂北江河砂，细度模数Mx=2.84，含泥量0.9%；粗集料为增城石场产5～10mm瓜米石和大亚湾石场产5～20mm碎石两级粗集料配合成5～20mm连续级配骨料；减水剂是科杰KJ-JS聚羧酸系高性能减水剂。
该混凝土的配合比见表1，分别于净水泥混凝土、单掺同等掺量的矿渣粉、粉煤灰混凝土对比。制备的混凝土的工作性能及各龄期抗拉强度见表2，抗拉强度按照《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法比准》（GB/T50082-2009）中所规定的方法，采用劈裂试验测得混凝土劈裂抗拉强度。
表1 混凝土配合比
表2混凝土工作性能及抗拉强度
由试验结果表2可见，用本发明的矿渣粉和粉煤灰复合掺合料在0.4水胶比下置换43%的普通硅酸盐水泥，制备得到的高强混凝土7d强度活性达到114%，28d强度活性达到107%，60d强度活性达到110%。相比等掺量的单掺矿渣粉或粉煤灰，利用本发明的复合配方，可以明显提高其单掺的强度活性。相比单掺同等掺量的粉煤灰情况（NO.3组）而言，利用本发明的复合配方，7d抗拉强度提高了1MPa，28d抗拉强度提高了0.93MPa，60d抗拉强度提高了1.23MPa；相比单掺同等掺量的矿渣粉情况（NO.2组）而言，利用本发明的复合配方，7d抗拉强度提高了0.82MPa，28d抗拉强度提高了0.72MPa，60d强度提高了0.76MPa。此外，利用本发明的复合配方，混凝土的工作性能也得到了改善。
实施例2
掺合料的制备：将二级粉煤灰与S95级矿渣以质量比为6:4混合粉磨后得到比表面积为500～800 m2/kg的掺合料，记做CF。
将以上制备的掺合料用于制备混凝土，用质量为胶凝材料质量的43%的掺合料代替水泥；水泥为广东英德海螺水泥有限责任公司生产的P·O42.5R普通硅酸盐水泥；细集料为花都区碳步镇新都砂石厂北江河砂，细度模数Mx=2.84，含泥量0.9% ；粗集料为增城石场产5～10mm瓜米石和大亚湾石场产5～20mm碎石两级粗集料配合成5～20mm连续级配骨料；减水剂是科杰KJ-JS聚羧酸系高性能减水剂。
该混凝土的配合比见表3，分别于净水泥混凝土、单掺同等掺量的矿渣粉、粉煤灰混凝土对比。制备的混凝土的工作性能及各龄期抗拉强度见表4，抗拉强度按照《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法比准》（GB/T50082-2009）中所规定的方法，采用劈裂试验测得混凝土劈裂抗拉强度。
表3 混凝土配合比
表4混凝土工作性能及抗拉强度
由试验结果表4可见，用本发明的矿渣粉和粉煤灰复合掺合料在0.4水胶比下置换43%的普通硅酸盐水泥，制备得到的高强混凝土7d强度活性达到119%，28d强度活性达到110%，60d强度活性达到109%。相比等掺量的单掺矿渣粉或粉煤灰，利用本发明的复合配方，可以明显提高其单掺的强度活性。相比单掺同等掺量的粉煤灰情况（NO.3组）而言，利用本发明的复合配方，7d抗拉强度提高了1.09MPa，28d抗拉强度提高了0.94MPa，60d抗拉强度提高了1.3MPa；相比单掺同等掺量的矿渣粉情况（NO.2组）而言，利用本发明的复合配方，7d抗拉强度提高了0.98MPa，28d抗拉强度提高了0.72MPa，60d强度提高了1.28MPa。此外，利用本发明的复合配方，混凝土的工作性能也得到了改善。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明及思路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。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种含粉煤灰和矿渣粉的复合掺合料，其特征在于，所述复合掺合料包括质量比为6～8:2～4的粉煤灰和矿渣。
2.根据权利要求1所述含粉煤灰和矿渣粉的复合掺合料，其特征在于，所述复合掺合料包括质量比为7:3的粉煤灰和矿渣。
3. 根据权利要求1所述含粉煤灰和矿渣粉的复合掺合料，其特征在于，所述掺合料的比表面积为500m2/kg～800 m2/kg。
4. 根据权利要求1所述含粉煤灰和矿渣粉的复合掺合料，其特征在于，所述粉煤灰为二级粉煤灰；其比表面积为400 m2/kg～800 m2/kg。
5. 根据权利要求1所述含粉煤灰和矿渣粉的复合掺合料，其特征在于，所述矿渣粉为S95级矿渣粉；其比表面积为400 m2/kg～800 m2/kg。
6.一种含粉煤灰和矿渣粉的复合掺合料制备的混凝土，其特征在于，每立方米的混凝土包括之下质量分数的原料：水泥200～300份，复合掺合料为150～250份，粗骨料为900～1300份，细骨料为650～800份，减水剂为8～15份，水为130～180份；所述复合掺合料为权利要求1～5任一所述复合掺合料。
7.根据权利要求6所述含粉煤灰和矿渣粉的复合掺合料制备的混凝土，其特征在于，每立方米的混凝土包括之下质量分数的原料：水泥220～286份，复合掺合料为180～220份，粗骨料为1000～1200份，细骨料为700～800份，减水剂为10～15份，水为150～180份。
8.根据权利要求6所述含粉煤灰和矿渣粉的复合掺合料制备的混凝土，其特征在于，每立方米的混凝土包括之下质量分数的原料：水泥240份，复合掺合料为180份，粗骨料为1035份，细骨料为764份，减水剂为13份，水为169.5份。
9.根据权利要求6～8任一所述含粉煤灰和矿渣粉的复合掺合料制备的混凝土，其特征在于，所述混凝土采用的原料中水胶比为0.4；所述复合掺合料占总胶凝材料质量的10%～50%；所述粗骨料为粒径为5~20mm；所述细骨料为细度模数为2.84，含泥量低于细骨料质量的0.9%。
10.根据权利要求9所述含粉煤灰和矿渣粉的复合掺合料制备的混凝土，其特征在于，所述复合掺合料占总胶凝材料质量的40%～50%；所述粗骨料包括粒径5~10mm为的瓜米石和粒径为5~20mm的碎石。
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