CN109020399A - 一种c140高强混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种c140高强混凝土及其制备方法 Download PDF

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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
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    • C04B2201/00Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/50Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
    • C04B2201/52High compression strength concretes, i.e. with a compression strength higher than about 55 N/mm2, e.g. reactive powder concrete [RPC]

Abstract

本发明属于混凝土领域,具体公开了一种C140高强混凝土及其制备方法,该混凝土由以下材料组成:水泥490‑570份、粉煤灰45‑65份、矿粉100‑120份、固硫灰65‑85份、硅灰20‑40份、粗骨料750‑950份、细骨料400‑600份、减水剂5.5‑7.5份、阻锈剂10‑20份、纤维60‑100份、水145‑160份,以重量份数计。本发明提供了一种C140高强混凝土,该混凝土具有良好的塌落度、扩展度、抗压强度,综合性能优异,同时克服了矿粉、粉煤灰、硅灰等传统水泥掺合料资源短缺以及固硫灰资源化途径有限、利用率低的问题。

Description

一种C140高强混凝土及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于混凝土领域,具体公开一种C140高强混凝土及其制备方法。
背景技术
[0002] 高强混凝土是抗压强度达到或超过60MPa的混凝土。高强混凝土作为一种新的建筑材料,以其抗压强度高、抗变形能力强、密度大、孔隙率低等优点,在高层建筑结构、大跨度桥梁结构以及某些特种结构中得到了广泛的应用。
[0003] 目前,在高强混凝土的制备技术中,常常将矿粉、粉煤灰、硅灰等工业固废作为水泥掺合料,与普通硅酸盐水泥按一定比例复配后作为胶凝材料。这与全部采用普通硅酸盐水泥做胶凝材料相比而言,矿粉、粉煤灰、硅灰等的掺入可替代部分普通硅酸盐水泥,从而降低水泥用量,达到减少水泥工业生产耗能、污染性废气排放等目的;除此在外,矿粉、粉煤灰、硅灰等的掺入一般还可改善混凝土的力学性能、抗腐蚀、抗冻性、耐久性等,其作用原理主要是利用矿渣微粉、粉煤灰等工业固废的微集料填充效应与潜在火山灰活性。然而,随着我国经济建设高速发展、建设规模不断扩张,矿粉、粉煤灰、硅灰等传统水泥掺合料也日益面临资源短缺、供应品质严重下滑等问题,常常引起混凝土性能不良的后果。因此,若能开发其它类的工业固废作水泥掺合料,并能一定程度替代或完全替代上述传统工业固废制备高强混凝土,则不仅能缓解矿粉、粉煤灰、硅灰等资源日益短缺的问题,同时还可丰富其它类工业固废的资源化利用途径。
[0004] 循环流化床锅炉燃煤固硫灰是指含硫煤与固硫剂以一定比例(Ca/S = 2.0-2.5)混合后在循环流化床锅炉内经一定温度(850〜950°C)煅烧固硫后所产生的收集于烟道的废弃灰,以下简称“固硫灰”。固硫灰中主要含有石英、活性硅铝矿物、赤铁矿与硬石膏,以及少量的游尚氧化I丐与石灰石,其化学成分主要包括Al2〇3、Si〇2、Fe2〇3、S〇3、CaO、MgC^Pf-CaO。不同地区的固硫灰,在化学成分、矿物组成、水化活性等方面存在一定差异。目前,我国固硫灰的年排放量在千万吨级,因存在资源化利用途径有限、利用率低等问题,多采用堆放或填埋的方式处理,不仅占用土地资源而且容易造成环境污染。研究表明,固硫灰不仅具有潜在火山灰活性,还具有水硬性等特点,同时也具有微米级颗粒粒径特征,因此具备了作水泥掺合料的基本条件。
发明内容
[0005] 为克服矿粉、粉煤灰、硅灰等传统水泥掺合料资源日益短缺的问题及固硫灰资源化途径有限、利用率低的问题,本发明提供了一种C140高强混凝土及其制备方法。
[0006] 本发明的技术方案如下:
[0007] 一种C140高强混凝土,由以下材料组成:水泥490-570份、粉煤灰45-65份、矿粉100-120份、固硫灰65-85份、硅灰20-40份、粗骨料750-950份、细骨料400-600份、减水剂5.5-7.5份、阻锈剂10-20份、纤维60-100份、水145-160份,以重量份数计。
[0008] 作为优选,一种C140高强混凝土,由以下材料组成:水泥510-550份、粉煤灰50-60 份、矿粉105-115份、固硫灰70-80份、硅灰25-35份、粗骨料800-900份、细骨料450-550份、减水剂6-7份、阻锈剂10-15份、纤维70-90份、水150-155份,以重量份数计。
[0009] 进一步地,一种Cl40高强混凝土,由以下材料组成:水泥530份、粉煤灰55份、矿粉110份、固硫灰75份、硅灰30份、粗骨料880份、细骨料510份、减水剂6.4份、阻锈剂13份、纤维80份、水152份,以重量份数计。
[0010] 所述水泥选自P.0 525水泥,由都江堰拉法基水泥有限公司提供,其性能检测结果如下:标准稠度需水量27.1 %,比表面积373m2 · kg_1,初凝时间153min,终凝时间272min,3天抗折强度6. IMPa,28天抗折强度8.5MPa,3天抗压强度31.5MPa,28天抗压强度60.6MPa,SO3含量2.16% (彡3.5%),MgO含量2.54% (彡5%),安定性合格。
[0011] 所述粉煤灰选自原状F类I级粉煤灰,由四川铁润商贸有限公司提供,其性能检测结果如下:标准稠度需水量23.2%,比表面积414m2 · kg'SO3含量1.2%,MgO含量0.83%,28天抗压强度比93.1%。
[0012] 所述矿粉选自S95级粒化高炉矿渣微粉,由成都砼新建材有限公司提供,其性能检测结果如下:比表面积为478m2 · kg_1,流动度比101%,28天抗压强度比99.5%。
[0013] 所述固硫灰选自经过粉磨处理的固硫灰,原状固硫灰由四川省内江市白马火电厂提供,粉磨处理后固硫灰的性能检测结果如下:标准稠度需水量37.9%,比表面积为735m2 · kg_1,SO3含量8.7 %,MgO含量2.74 %,28天抗压强度比84.6 %。其中,所述固硫灰的粉磨处理方法如下:称取原状固硫灰投入φ 500 X 5〇〇mm水泥试验球磨机中粉磨60min即可。
[0014] 所述硅灰选自高活性的硅灰,由四川慧业硅灰材料有限公司提供,其性能检测结果如下:SiO2含量为92.6 %,比表面积为22000m2 · kg_1,28天活性指数为121 %。
[0015] 所述粗骨料选自5-20mm连续级配玄武岩碎石,表观密度2760kg · πΓ3,含泥量0.5 %,泥块含量0.2 %,针片状含量6.5 %,压碎值4.7 %,岩石抗压强度175Mpa。
[0016] 所述细骨料选自天然河砂,属中砂,细度模数为2.67,颗粒粒径分布符合国家标准GB/T 14684-2011《建设用砂》中天然砂2区要求,含泥量0.1%。
[0017] 所述减水剂选自SikaViscoCrclcK 3301型聚羧酸高性能减水剂,由瑞士西卡公司提供,固含量为50%,减水率为40%,与水泥和矿物掺合料适应性良好。
[0018] 所述阻锈剂选自复合型氨基醇类钢筋阻锈剂,由北京德昌伟业建筑工程技术有限公司提供,与水泥和矿物掺合料适应性良好。
[0019] 所述纤维选自钢纤维冷乳钢波浪剪切型钢纤维,由四川恒创特种纤维有限公司提供,其各项性能指标均合格,直径为0.5mm,长径比为50。
[0020] —种C140高强混凝土的制备方法,具体步骤如下:
[0021] (1)按上述重量比例准确称取原材料,将水泥、矿粉、粉煤灰、固硫灰、硅灰、细骨料、粗骨料、阻锈剂、纤维投入混凝土搅拌机中;
[0022] ⑵再将减水剂与水混合成含减水剂的稀释溶液;
[0023] (3)启动搅拌机,搅拌30-60s使搅拌机中的物料先混合均匀,然后开始向搅拌机中匀速加入上述稀释溶液,稀释溶液全部加完时间控制在10-20s范围内,继续搅拌3-5min即可制得C140高强混凝土。
[0024] 本发明中52.5普通硅酸盐水泥、I级粉煤灰、S95矿粉、粉磨固硫灰、高活性硅灰构成了C140高强混凝土的胶凝体系,水泥水化生成的Ca (OH)2是矿粉、粉煤灰、硅灰以及固硫 灰潜在活性的主要激发剂,同时粉煤灰、矿粉、固硫灰及硅灰也是该胶凝体系胶凝性的重要来源。
[0025] 与单独使用52.5普通硅酸盐水泥作高强混凝土胶凝材料相比,水泥中复掺一定量的粉煤灰、矿粉、固硫灰及硅灰后必然会对高强混凝土胶凝体系的水化硬化性能产生一定程度的影响。粉煤灰、矿粉、固硫灰及硅灰四者之间的物化性能存在较大差异,四者对高强混凝土胶凝体系性能的影响机理也就必然不同,但若能充分利用胶凝体系中不同组分物质的物化性能特点,实现不同组分之间的优化组合,则有利于改善整个胶凝体系的水化硬化性能。
[0026] 粉煤灰一般是指从燃煤电厂烟气中收集到的一种细灰。粉煤灰中含有大量的活性硅铝矿物,但研究表明其硅铝矿物的硅氧四面体聚合度较高,因此,其潜在活性被激发的条件相对苛刻。当粉煤灰与水泥按一定比例复掺时,水泥水化生成的Ca (OH) 2很难在初期就充分激发其潜在活性,其活性一般在水泥水化的后期(几个月甚至几年之后)才表现出来,并主要表现为增强胶凝体系的后期强度。粉煤灰颗粒具有表面光滑致密、内部中空的特点,用于胶凝体系中可发挥滚珠效益,减低胶凝体系的需水量,改善其和易性。本发明所选粉煤灰的比表面积为414m2 · kg_1,水泥的比表面积373m2 · kg_1,这说明粉煤灰颗粒粒径整体上低于水泥颗粒,部分粉煤灰颗粒可以填充在水泥颗粒之间形成的空隙中,从而使胶凝体系的颗粒堆积更加紧密。
[0027] 矿粉是用水淬高炉矿渣经干燥、粉磨等工艺处理后得到的一种高细度、高活性粉料。矿粉的主要化学成分与硅酸盐水泥基本相同,其主要结构为硅酸盐玻璃体结构,其潜在活性主要源于其玻璃体结构中的硅氧四面体。研究表明,矿粉中的硅氧四面体聚合度较低,Si-O键的相对数量较少,从而具有较高的化学活性;除此之外,矿粉的玻璃体中还存在一定数量的铝氧四面体、六配位体、AlO+离子,这使得其潜在活性进一步增强。矿粉活性的激发方式包括物理激发和化学激发,但矿粉活性的发挥主要是依赖于化学激发的作用,常用的化学激发方式有碱激发和硫酸盐激发。矿粉与水泥复掺时,水泥水化产物Ca (OH) 2中的0!Γ离子使矿粉中的硅氧四面体、铝氧四面体等发生“解聚-聚合”反应,低聚合状态存在的硅氧四面体、铝氧四面体等逐渐减少,而高聚合度物质含量逐渐增加,最终以C-S-H (水化硅酸钙)凝胶、C-A-H (水化铝酸钙)凝胶等水化产物存在,这构成了矿粉-水泥复合胶凝体系中胶凝性的重要来源。硫酸盐激发主要是指硫酸盐的加入使矿粉水化时的Ca2+和Al3+等离子的浓度平衡被破坏,Ca2+和Al3+等离子的浓度降低,促使水化反应向生产钙矾石及其它类似产物的方向发展,这可加速矿粉中CaO、Al2〇3等的水化,从而促进矿粉的水化。研究表明,碱激发与硫酸盐激发共同作用,对矿粉潜在活性的激发效果最佳。本发明所选矿粉的比表面积为478m2 · kg,水泥的比表面积373m2 · kg'粉煤灰的比表面积为414m2 · kg_1,这说明矿粉颗粒粒径整体上低于水泥以及粉煤灰颗粒的粒径,部分矿粉颗粒可以填充在水泥颗粒之间以及粉煤灰颗粒之间形成的空隙中,从而使胶凝体系的颗粒堆积更加紧密。
[0028] 固硫灰一般是指从燃煤电厂烟道中收集到的一种细灰。尽管固硫灰与粉煤灰的收集方法相似,但两者的形成环境和过程不同,物化性能存在很大差异。固硫灰中也含有大量的活性硅铝矿物,但固硫灰中硅铝矿物的潜在活性低于粉煤灰,这是因为固硫灰的形成温度约850〜950°C远低于粉煤灰的形成温度1300〜1600°C。但有研究表明,固硫灰中硅铝矿物的硅氧四面体的聚合度低于粉煤灰,这使得固硫灰的潜在活性更容易被激发,当固硫灰 与水泥按一定比例复掺时,相比于粉煤灰,有利于提高胶凝体系的早、中期强度。本发明所选固硫灰的比表面积为735m2 · kg,水泥的比表面积373m2 · kg_1,粉煤灰的比表面积为414m2 · kg—1,矿粉的比表面积为478m2 · kg—1,这说明粉煤灰颗粒粒径整体上远低于水泥、粉煤灰、矿粉颗粒的粒径,大量的固硫灰颗粒可以填充在水泥颗粒之间、粉煤灰颗粒之间以及矿粉颗粒之间形成的空隙中,从而使胶凝体系的颗粒堆积更加紧密。
[0029] 硅灰一般是指是铁合金在冶炼硅铁和工业硅(金属硅)时含Si气体排放后与空气迅速氧化冷凝沉淀而成。硅灰中的含硅量较高,一般可达90%左右,具有良好的火山灰活性;同时,硅灰的颗粒粒径很小,平均粒径约0.1-0.3um,比表面积很大;另一方面,由于硅灰在形成过程中,受到表面张力的作用,形成了非结晶相无定形圆球状颗粒,颗粒表面较为光滑,与水泥等掺合使用时可挥发润滑滚珠的作用。本发明所选用的硅灰比表面积为22000m2 · kg4,硅灰颗粒粒径整体上远低于胶凝体系中其他物料组分的颗粒粒径,硅灰颗粒可以填充在其他物料组分颗粒之间形成的空隙中,从而使胶凝体系的颗粒堆积更加紧 I_L| 〇
[0030] 粉煤灰、矿粉与硅灰通常仅具有潜在的火山灰活性,而固硫灰不仅具有潜在的火山灰活性,还具有水硬性和水化膨胀性,这源于其内部活性矿物组成的特殊性,除活性硅铝矿物外,固硫灰中还含有氧化钙、硬石膏;另外,不同于粉煤灰(以及矿粉)颗粒具有光滑表面的特点,固硫灰颗粒呈现内外部均疏松多孔的形貌特征。通过粉磨处理,可改变固硫灰颗粒疏松多孔的形貌特征,使其颗粒粒径明显减小、颗粒内部孔隙率明显降低、比表面积明显增加,这有利于降低其需水量、减小其颗粒表面微孔对有机大分子的吸附、提高其整体活性、促进其中难溶性硬石膏加速水化等好处。
[0031] 本发明同时利用I级粉煤灰、S95矿粉、粉磨固硫灰、高活性硅灰四种掺合料与52.5普通硅酸盐水泥进行复掺构成高强混凝土的胶凝体系,其创新性主要在于充分发挥了不同物料组分之间物化性能上的优势互补、相互增强的作用:化学作用方面,硅酸盐水泥水化生成的Ca (OH)2作为碱激发剂可以激发粉煤灰、矿粉、固硫灰及硅灰的潜在活性,同时固硫灰中硬石膏水化形成的二水石膏作为硫酸盐激发剂进一步激发粉煤灰、矿粉、固硫灰及硅灰自身的潜在活性,“碱激发效应+硫酸盐激发效应”使胶凝体系的水化产物更加丰富、密实坚固,粉煤灰、矿粉、固硫灰及硅灰的潜在活性被更加充分地激发,其资源价值得到更加高效的利用。物理作用方面,在上述普通硅酸盐水泥、粉煤灰、矿粉、固硫灰及硅灰构成的胶凝体系中,按比表面积排序有:硅灰〉固硫灰〉矿粉〉粉煤灰〉普通硅酸盐水泥,说明不同物料组分的颗粒粒径范围按一定梯度分布,这有利于胶凝体系中颗粒之间相互填充、形成紧密堆积,从而降低胶凝体系需水量,减少胶凝体系微观结构缺陷。
[0032] 本发明中玄武岩碎石与天然河砂共同构成了混凝土的骨料体系。
[0033] 粗骨料在高强混凝土中的体积占比一般为40-50%。粗骨料在混凝土可发挥刚性骨架作用,提高混凝土的强度和弹性模量,从而增强混凝土的体积稳定性和耐久性。粗骨料还可以发挥阻挡微裂纹扩展的作用,当因混凝土内应力引起的微裂纹扩展至粗骨料时,粗骨料可利用自身的高强度、大体积的特点有效阻挡裂纹的进一步扩展,从而增强混凝土的稳定性。另外,因粗骨料在混凝土中的体积占比很高,粗骨料与混凝土胶凝体系之间的界面过渡区较多,而界面过渡区是混凝土力学性能等的关键影响因素之一,所以粗骨料的表面性能常常通过影响界面过渡区来影响混凝土的性能。本发明所用粗骨料为玄武岩碎石,其 岩石抗压强度较高、碎石颗粒表面粗糙、针片状颗粒含量少、含泥量低,因此有利于在高强混凝土中发挥刚性骨料作用以及阻止微裂纹扩展的作用,同时使混凝土获得较高的界面过渡区强度。
[0034] 细骨料在混凝土中的体积占比一般为25-35%。细骨料是胶凝体系与粗骨料之间的关键纽带,是混凝土性能的重要影响因素之一。细骨料在混凝土中也可以发挥刚性骨料作用和阻止微裂纹扩展的作用,但与粗骨料的作用仍然有所不同。细骨料颗粒可以填充在粗骨料颗粒之间形成的空隙中,而胶凝体系则主要填充在细骨料颗粒之间形成的空隙中,颗粒级配良好的细骨料趋于形成更加紧密的自身堆积,这既可有效填充粗骨料颗粒之间形成的空隙,又有利于降低填充细骨料颗粒之间形成的空隙所需的胶凝体系用量。因此,细骨料不仅可以影响混凝土的工作性能、力学性能、体积稳定性以及耐久性等,而且会影响到胶凝体系的用量。本发明所用的细骨料为天然河砂,其颗粒级配良好、含泥量低,这有助于使混凝土获得良好的工作性能、力学性能、体积稳定性以及耐久性等,同时减少胶凝体系的用量。
[0035] 本发明利用玄武岩碎石与天然河砂构建了混凝土的骨料体系,在充分考虑粗细骨料物理特征的基础上,基于最紧密堆积原理等,确定了骨料体系的砂率(即细骨料在骨料体系中的重量比),使骨料体系基本符合最紧密堆积原理,这可以极大地提高混凝土的工作性能、体积稳定性以及耐久性等,同时减少胶凝体系用量,节约资源与成本。
[0036] 本发明中聚羧酸高性能减水剂主要用于降低混凝土用水量,提高混凝土的力学性能,同时改善混凝土的流动度与和易性,其主要作用机理是:通过静电排斥和空间位阻等效应使水分子在混凝土胶凝体系中高度分散、高效利用,从而降低一定流动度下混凝土的用水量。
[0037] 本发明中复合型氨基醇类钢筋阻锈剂主要用于阻止混凝土内部钢筋锈蚀,其主要作用机理是:高强混凝土中加入氨基醇钢筋阻锈剂后,阻锈剂中的不同组分能够在钢筋表面形成吸附膜、沉淀膜以及氧化膜,起到阻断有害物质与钢筋表面的接触,阻止或延缓锈蚀发生的时间。复合型氨基醇类钢筋阻锈剂同时还能够有效改善高强混凝土的工作性能以及提高其抗渗性能,降低溶解氧的扩散速率以及氯离子的扩散系数。
[0038] 本发明中钢纤维的加入可以有效地阻碍混凝土内部微裂纹的扩展及宏观裂缝的形成,显著地改善混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能。
[0039] 本发明中C140高强混凝土是一个有机整体,物质组成上由胶凝体系、骨料体系、夕卜加剂与水构成,结构上由水泥石、骨料与界面过渡区构成,通过优化胶凝体系和骨料体系的物质组成及比例,制备得到了一种具有优异综合性能的C140高强混凝土。
[0040] 本发明的有益效果是:
[0041] 本发明提供一种C140高强混凝土,由以下材料组成:水泥490-570份、粉煤灰45-65份、矿粉100-120份、固硫灰65-85份、硅灰20-40份、粗骨料750-950份、细骨料400-600份、减水剂5.5-7.5份、阻锈剂10-20份、纤维60-100份、水145-160份,以重量份数计。本发明同时利用S95矿粉、I级粉煤灰、粉磨固硫灰、硅灰四种掺合料与52.5普通硅酸盐水泥进行复掺构成高强混凝土的胶凝体系,其创新性主要在于充分发挥了不同物料组分之间物化性能上的优势互补、相互增强的作用:化学作用方面,硅酸盐水泥水化生成的Ca (OH)2作为碱激发剂可以激发粉煤灰、矿粉、固硫灰及硅灰的潜在活性,同时固硫灰中硬石膏水化形成的二水石 膏作为硫酸盐激发剂进一步激发粉煤灰、矿粉、硅灰及固硫灰自身的潜在活性,“碱激发效应+硫酸盐激发效应”使胶凝体系的水化产物更加丰富、密实坚固,粉煤灰、矿粉、固硫灰及硅灰的潜在活性被更加充分地激发,其资源价值得到更加高效的利用。物理作用方面,在上述普通硅酸盐水泥、粉煤灰、矿粉、固硫灰及硅灰构成的胶凝体系中,按比表面积排序有:硅灰〉固硫灰〉矿粉〉粉煤灰〉硅酸盐水泥,说明不同物料组分的颗粒粒径范围按一定梯度分布,这有利于胶凝体系中颗粒之间相互填充、形成紧密堆积,从而降低胶凝体系需水量,减少胶凝体系微观结构缺陷。
[0042] 同时,本发明利用花岗岩碎石与天然河砂构建了混凝土的骨料体系,在充分考虑粗细骨料物理特征的基础上,基于最紧密堆积原理,确定了骨料体系的砂率(即细骨料在骨料体系中的重量比),使骨料体系基本符合最紧密堆积原理,这可以极大地提高混凝土的工作性能、体积稳定性以及耐久性等,同时减少胶凝体系用量,节约资源与成本。
[0043] 另外,本发明还引入了复合型氨基醇类钢筋阻锈剂,使混凝土具有了阻锈功能。
[0044] 本发明制备的C140尚强混凝土各项性能优异,与传统的不含固硫灰的C140尚强混凝土相比,本发明制备的C140高强混凝土具有更高的塌落度、扩展度、抗压强度,这表明本发明利用粉磨后的固硫灰替代部分粉煤灰、矿粉和硅灰作水泥掺合料构建的胶凝体系具有更好的胶凝性,以此胶凝体系制备的C140高强混凝土具有更好的工作性能和力学性能,同时这克服了矿粉、粉煤灰、硅灰等传统水泥掺合料资源短缺以及固硫灰资源化途径有限、利用率低的问题。
具体实施方式:
[0045] 实施例1:
[0046] 一种C140高强混凝土,由以下材料组成:水泥530份、粉煤灰55份、矿粉110份、固硫灰75份、硅灰30份、粗骨料880份、细骨料510份、减水剂6.4份、阻锈剂13份、纤维80份、水152 份,以重量份数计。
[0047] 其中水泥选自P.0 525水泥,由都江堰拉法基水泥有限公司提供,其性能检测结果如下:标准稠度需水量27.1 %,比表面积373m2 · kg_1,初凝时间153min,终凝时间272min,3天抗折强度6. IMPa,28天抗折强度8.5MPa,3天抗压强度31.5MPa,28天抗压强度60.6MPa,SO3含量2.16% (彡3.5%),MgO含量2.54% (彡5%),安定性合格。
[0048] 其中粉煤灰选自原状F类I级粉煤灰,由四川铁润商贸有限公司提供,其性能检测结果如下:标准稠度需水量23.2%,比表面积414m2 · kg'SO3含量1.2%,MgO含量0.83%,28天抗压强度比93.1%。
[0049] 其中矿粉选自S95级粒化高炉矿渣微粉,由成都砼新建材有限公司提供,其性能检测结果如下:比表面积为478m2 · kg_1,流动度比101%,28天抗压强度比99.5%。
[0050] 其中固硫灰选自经过粉磨处理的固硫灰,原状固硫灰由四川省内江市白马火电厂提供,粉磨处理后固硫灰的性能检测结果如下:标准稠度需水量37.9%,比表面积为735m2 · kg_1,SO3含量8.7 %,MgO含量2.74 %,28天抗压强度比84.6 %。其中,所述固硫灰的粉磨处理方法如下:称取原状固硫灰投入φ 500 X 5〇〇mm水泥试验球磨机中粉磨60min即可。
[0051] 其中硅灰选自高活性的硅灰,由四川慧业硅灰材料有限公司提供,其性能检测结果如下:SiO2含量为92.6 %,比表面积为22000m2 · kg_1,28天活性指数为121 %。
[0052] 其中粗骨料选自5-20mm连续级配花岗岩碎石,表观密度2750kg/m3,含泥量0.5 %,泥块含量〇. 2 %,针片状含量7.0 %,压碎值5.5 %,岩石抗压强度134Mpa。
[0053] 其中细骨料选自天然河砂,属中砂,细度模数为2.67,颗粒粒径分布符合国家标准GB/T 14684-2011《建设用砂》中天然砂2区要求,含泥量0.1%。
[0054] 其中减水剂选自SikaViscoCW 3301型聚羧酸高性能减水剂,由瑞士西卡公司提供,固含量为50%,减水率为40%,与水泥和矿物掺合料适应性良好。
[0055] 其中阻锈剂选自复合型氨基醇类钢筋阻锈剂,由北京德昌伟业建筑工程技术有限公司提供,与水泥和矿物掺合料适应性良好。
[0056] 其中纤维选自钢纤维冷乳钢波浪剪切型钢纤维,由四川恒创特种纤维有限公司提供,其各项性能指标均合格,直径为〇. 5mm,长径比为50。
[0057] 一种C140高强混凝土的制备方法,具体步骤如下:
[0058] (1)按上述重量比例准确称取原材料,将水泥、矿粉、粉煤灰、固硫灰、硅灰、细骨料、粗骨料、阻锈剂、纤维投入混凝土搅拌机中;
[0059] (2)再将减水剂与水混合成含减水剂的稀释溶液;
[0060] (3)启动搅拌机,搅拌30s使搅拌机中的物料先混合均匀,然后开始向搅拌机中匀速加入上述稀释溶液,稀释溶液全部加完时间控制在15s内,继续搅拌5min即可制得C140高强混凝土。
[0061] 实施例2:
[0062] 一种C140高强混凝土,由以下材料组成:水泥510份、粉煤灰60份、矿粉115份、固硫灰80份、硅灰35份、粗骨料880份、细骨料510份、减水剂6.4份、阻锈剂13份、纤维80份、水152 份,以重量份数计。
[0063] 其中水泥选自P.0 525水泥,由都江堰拉法基水泥有限公司提供,其性能检测结果如下:标准稠度需水量27.1 %,比表面积373m2 · kg_1,初凝时间153min,终凝时间272min,3天抗折强度6. IMPa,28天抗折强度8.5MPa,3天抗压强度31.5MPa,28天抗压强度60.6MPa,SO3含量2.16% (彡3.5%),MgO含量2.54% (彡5%),安定性合格。
[0064] 其中粉煤灰选自原状F类I级粉煤灰,由四川铁润商贸有限公司提供,其性能检测结果如下:标准稠度需水量23.2%,比表面积414m2 · kg'SO3含量1.2%,MgO含量0.83%,28天抗压强度比93.1%。
[0065] 其中矿粉选自S95级粒化高炉矿渣微粉,由成都砼新建材有限公司提供,其性能检测结果如下:比表面积为478m2 · kg_1,流动度比101%,28天抗压强度比99.5%。
[0066] 其中固硫灰选自经过粉磨处理的固硫灰,原状固硫灰由四川省内江市白马火电厂提供,粉磨处理后固硫灰的性能检测结果如下:标准稠度需水量37.9%,比表面积为735m2 · kg_1,SO3含量8.7 %,MgO含量2.74 %,28天抗压强度比84.6 %。其中,所述固硫灰的粉磨处理方法如下:称取原状固硫灰投入φ 500 X 5〇〇mm水泥试验球磨机中粉磨60min即可。
[0067] 其中硅灰选自高活性的硅灰,由四川慧业硅灰材料有限公司提供,其性能检测结果如下:SiO2含量为92.6 %,比表面积为22000m2 · kg_1,28天活性指数为121 %。
[0068] 其中粗骨料选自5-20mm连续级配花岗岩碎石,表观密度2750kg/m3,含泥量0.5 %,泥块含量〇. 2 %,针片状含量7.0 %,压碎值5.5 %,岩石抗压强度134Mpa。
[0069] 其中细骨料选自天然河砂,属中砂,细度模数为2.67,颗粒粒径分布符合国家标准 GB/T 14684-2011《建设用砂》中天然砂2区要求,含泥量0.1%。
[0070] 其中减水剂选自SikaViscoCrete®33〇l型聚羧酸高性能减水剂,由瑞士西卡公司提供,固含量为50%,减水率为40%,与水泥和矿物掺合料适应性良好。
[0071] 其中阻锈剂选自复合型氨基醇类钢筋阻锈剂,由北京德昌伟业建筑工程技术有限公司提供,与水泥和矿物掺合料适应性良好。
[0072] 其中纤维选自钢纤维冷乳钢波浪剪切型钢纤维,由四川恒创特种纤维有限公司提供,其各项性能指标均合格,直径为〇. 5mm,长径比为50。
[0073] 一种C140高强混凝土的制备方法,具体步骤如下:
[0074] (1)按上述重量比例准确称取原材料,将水泥、矿粉、粉煤灰、固硫灰、硅灰、细骨料、粗骨料、阻锈剂、纤维投入混凝土搅拌机中;
[0075] (2)再将减水剂与水混合成含减水剂的稀释溶液;
[0076] (3)启动搅拌机,搅拌30s使搅拌机中的物料先混合均匀,然后开始向搅拌机中匀速加入上述稀释溶液,稀释溶液全部加完时间控制在15s内,继续搅拌5min即可制得C140高强混凝土。
[0077] 实施例3:
[0078] 一种C140高强混凝土,由以下材料组成:水泥550份、粉煤灰50份、矿粉105份、固硫灰70份、硅灰25份、粗骨料880份、细骨料510份、减水剂6.4份、阻锈剂13份、纤维80份、水152 份,以重量份数计。
[0079] 其中水泥选自P.0 525水泥,由都江堰拉法基水泥有限公司提供,其性能检测结果如下:标准稠度需水量27.1 %,比表面积373m2 · kg_1,初凝时间153min,终凝时间272min,3天抗折强度6. IMPa,28天抗折强度8.5MPa,3天抗压强度31.5MPa,28天抗压强度60.6MPa,SO3含量2.16% (彡3.5%),MgO含量2.54% (彡5%),安定性合格。
[0080] 其中粉煤灰选自原状F类I级粉煤灰,由四川铁润商贸有限公司提供,其性能检测结果如下:标准稠度需水量23.2%,比表面积414m2 · kg'SO3含量1.2%,MgO含量0.83%,28天抗压强度比93.1%。
[0081] 其中矿粉选自S95级粒化高炉矿渣微粉,由成都砼新建材有限公司提供,其性能检测结果如下:比表面积为478m2 · kg_1,流动度比101%,28天抗压强度比99.5%。
[0082] 其中固硫灰选自经过粉磨处理的固硫灰,原状固硫灰由四川省内江市白马火电厂提供,粉磨处理后固硫灰的性能检测结果如下:标准稠度需水量37.9%,比表面积为735m2 · kg_1,SO3含量8.7 %,MgO含量2.74 %,28天抗压强度比84.6 %。其中,所述固硫灰的粉磨处理方法如下:称取原状固硫灰投入φ 500 X 5〇〇mm水泥试验球磨机中粉磨60min即可。
[0083] 其中硅灰选自高活性的硅灰,由四川慧业硅灰材料有限公司提供,其性能检测结果如下:SiO2含量为92.6 %,比表面积为22000m2 · kg_1,28天活性指数为121 %。
[0084] 其中粗骨料选自5-20mm连续级配花岗岩碎石,表观密度2750kg/m3,含泥量0.5 %,泥块含量〇. 2 %,针片状含量7.0 %,压碎值5.5 %,岩石抗压强度134Mpa。
[0085] 其中细骨料选自天然河砂,属中砂,细度模数为2.67,颗粒粒径分布符合国家标准GB/T 14684-2011《建设用砂》中天然砂2区要求,含泥量0.1%。
[0086] 其中减水剂选自SikaViscoCrete®3301型聚羧酸高性能减水剂,由瑞士西卡公司提供,固含量为50%,减水率为40%,与水泥和矿物掺合料适应性良好。
[0087] 其中阻锈剂选自复合型氨基醇类钢筋阻锈剂,由北京德昌伟业建筑工程技术有限公司提供,与水泥和矿物掺合料适应性良好。
[0088] 其中纤维选自钢纤维冷乳钢波浪剪切型钢纤维,由四川恒创特种纤维有限公司提供,其各项性能指标均合格,直径为〇. 5mm,长径比为50。
[0089] 一种C140高强混凝土的制备方法,具体步骤如下:
[0090] (1)按上述重量比例准确称取原材料,将水泥、矿粉、粉煤灰、固硫灰、硅灰、细骨料、粗骨料、阻锈剂、纤维投入混凝土搅拌机中;
[0091] (2)再将减水剂与水混合成含减水剂的稀释溶液;
[0092] (3)启动搅拌机,搅拌30s使搅拌机中的物料先混合均匀,然后开始向搅拌机中匀速加入上述稀释溶液,稀释溶液全部加完时间控制在15s内,继续搅拌5min即可制得C140高强混凝土。
[0093] 实施例4:
[0094] 一种C140高强混凝土,由以下材料组成:水泥530份、粉煤灰55份、矿粉110份、固硫灰75份、硅灰30份、粗骨料900份、细骨料490份、减水剂6.4份、阻锈剂13份、纤维80份、水152 份,以重量份数计。
[0095] 其中水泥选自P.0 525水泥,由都江堰拉法基水泥有限公司提供,其性能检测结果如下:标准稠度需水量27.1 %,比表面积373m2 · kg_1,初凝时间153min,终凝时间272min,3天抗折强度6. IMPa,28天抗折强度8.5MPa,3天抗压强度31.5MPa,28天抗压强度60.6MPa,SO3含量2.16% (彡3.5%),MgO含量2.54% (彡5%),安定性合格。
[0096] 其中粉煤灰选自原状F类I级粉煤灰,由四川铁润商贸有限公司提供,其性能检测结果如下:标准稠度需水量23.2%,比表面积414m2 · kg'SO3含量1.2%,MgO含量0.83%,28天抗压强度比93.1%。
[0097] 其中矿粉选自S95级粒化高炉矿渣微粉,由成都砼新建材有限公司提供,其性能检测结果如下:比表面积为478m2 · kg_1,流动度比101%,28天抗压强度比99.5%。
[0098] 其中固硫灰选自经过粉磨处理的固硫灰,原状固硫灰由四川省内江市白马火电厂提供,粉磨处理后固硫灰的性能检测结果如下:标准稠度需水量37.9%,比表面积为735m2 · kg_1,SO3含量8.7 %,MgO含量2.74 %,28天抗压强度比84.6 %。其中,所述固硫灰的粉磨处理方法如下:称取原状固硫灰投入φ 500 X 5〇〇mm水泥试验球磨机中粉磨60min即可。
[0099] 其中硅灰选自高活性的硅灰,由四川慧业硅灰材料有限公司提供,其性能检测结果如下:SiO2含量为92.6 %,比表面积为22000m2 · kg_1,28天活性指数为121 %。
[0100] 其中粗骨料选自5-20mm连续级配花岗岩碎石,表观密度2750kg/m3,含泥量0.5 %,泥块含量〇. 2 %,针片状含量7.0 %,压碎值5.5 %,岩石抗压强度134Mpa。
[0101 ]其中细骨料选自天然河砂,属中砂,细度模数为2.67,颗粒粒径分布符合国家标准GB/T 14684-2011《建设用砂》中天然砂2区要求,含泥量0.1%。
[0102] 其中减水剂选自SikaVisC0Crete®33Ol型聚羧酸高性能减水剂,由瑞士西卡公司提供,固含量为50%,减水率为40%,与水泥和矿物掺合料适应性良好。
[0103] 其中阻锈剂选自复合型氨基醇类钢筋阻锈剂,由北京德昌伟业建筑工程技术有限公司提供,与水泥和矿物掺合料适应性良好。
[0104] 所述纤维选自钢纤维冷乳钢波浪剪切型钢纤维,由四川恒创特种纤维有限公司提 供,其各项性能指标均合格,直径为0.5mm,长径比为50。
[0Ί05] —种C140高强混凝土的制备方法,具体步骤如下:
[0106] (1)按上述重量比例准确称取原材料,将水泥、矿粉、粉煤灰、固硫灰、硅灰、细骨料、粗骨料、阻锈剂、纤维投入混凝土搅拌机中;
[0107] (2)再将减水剂与水混合成含减水剂的稀释溶液;
[0108] (3)启动搅拌机,搅拌30s使搅拌机中的物料先混合均匀,然后开始向搅拌机中匀速加入上述稀释溶液,稀释溶液全部加完时间控制在15s内,继续搅拌5min即可制得C140高强混凝土。
[0109] 实施例5:
[0110] 一种C140高强混凝土,由以下材料组成:水泥530份、粉煤灰55份、矿粉110份、固硫灰75份、硅灰30份、粗骨料880份、细骨料510份、减水剂6.4份、阻锈剂13份、纤维80份、水155 份,以重量份数计。
[0111] 其中水泥选自P.0 525水泥,由都江堰拉法基水泥有限公司提供,其性能检测结果如下:标准稠度需水量27.1 %,比表面积373m2 · kg_1,初凝时间153min,终凝时间272min,3天抗折强度6. IMPa,28天抗折强度8.5MPa,3天抗压强度31.5MPa,28天抗压强度60.6MPa,SO3含量2.16% (彡3.5%),MgO含量2.54% (彡5%),安定性合格。
[0112] 其中粉煤灰选自原状F类I级粉煤灰,由四川铁润商贸有限公司提供,其性能检测结果如下:标准稠度需水量23.2%,比表面积414m2 · kg'SO3含量1.2%,MgO含量0.83%,28天抗压强度比93.1%。
[0113] 其中矿粉选自S95级粒化高炉矿渣微粉,由成都砼新建材有限公司提供,其性能检测结果如下:比表面积为478m2 · kg_1,流动度比101%,28天抗压强度比99.5%。
[0114] 其中固硫灰选自经过粉磨处理的固硫灰,原状固硫灰由四川省内江市白马火电厂提供,粉磨处理后固硫灰的性能检测结果如下:标准稠度需水量37.9%,比表面积为735m2 · kg_1,SO3含量8.7 %,MgO含量2.74 %,28天抗压强度比84.6 %。其中,所述固硫灰的粉磨处理方法如下:称取原状固硫灰投入φ 500 X 5〇〇mm水泥试验球磨机中粉磨60min即可。
[0115] 其中硅灰选自高活性的硅灰,由四川慧业硅灰材料有限公司提供,其性能检测结果如下:SiO2含量为92.6 %,比表面积为22000m2 · kg_1,28天活性指数为121 %。
[0116] 其中粗骨料选自5-20mm连续级配花岗岩碎石,表观密度2750kg/m3,含泥量0.5 %,泥块含量〇. 2 %,针片状含量7.0 %,压碎值5.5 %,岩石抗压强度134Mpa。
[0117] 其中细骨料选自天然河砂,属中砂,细度模数为2.67,颗粒粒径分布符合国家标准GB/T 14684-2011《建设用砂》中天然砂2区要求,含泥量0.1%。
[0118] 其中减水剂选自SikaViscoCrete® 3301型聚羧酸高性能减水剂,由瑞士西卡公司提供,固含量为50%,减水率为40%,与水泥和矿物掺合料适应性良好。
[0119] 其中阻锈剂选自复合型氨基醇类钢筋阻锈剂,由北京德昌伟业建筑工程技术有限公司提供,与水泥和矿物掺合料适应性良好。
[0120] 所述纤维选自钢纤维冷乳钢波浪剪切型钢纤维,由四川恒创特种纤维有限公司提供,其各项性能指标均合格,直径为〇. 5mm,长径比为50。
[0121] —种C140高强混凝土的制备方法,具体步骤如下:
[0122] (1)按上述重量比例准确称取原材料,将水泥、矿粉、粉煤灰、固硫灰、硅灰、细骨 料、粗骨料、阻锈剂、纤维投入混凝土搅拌机中;
[0123] (2)再将减水剂与水混合成含减水剂的稀释溶液;
[0124] (3)启动搅拌机,搅拌30s使搅拌机中的物料先混合均匀,然后开始向搅拌机中匀速加入上述稀释溶液,稀释溶液全部加完时间控制在15s内,继续搅拌5min即可制得C140高强混凝土。
[0125] 将实施例1〜5制备的C140尚强混凝土与不含固硫灰的C140尚强混凝土进彳丁性能比较,结果如下:
Figure CN109020399AD00141
[0127] 备注:不含固硫灰的C140高强混凝土由以下材料组成:水泥530份、粉煤灰55份、矿粉110份、固硫灰75份、硅灰30份、粗骨料880份、细骨料510份、减水剂6.4份、阻锈剂13份、纤维80份、水155份,以重量份数计;其组成材料性能、制备与使用方法均与实施例1〜5中的一 致。
[0128] 由上表中数据可知,相同条件下,对比不含固硫灰的C140高强混凝土,实施例1〜5制备的C140高强混凝土具有更高的塌落度、扩展度、抗压强度,这表明本发明利用粉磨后的固硫灰替代部分粉煤灰、矿粉和硅灰作水泥掺合料构建的胶凝体系具有更好的胶凝性,以此胶凝体系制备的C140高强混凝土具有更好的工作性能和力学性能。
[0129] 以上所述仅为本发明的优选实施例,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的修改,均应含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1. 一种Cl40高强混凝土,其特征在于:由以下材料组成:水泥490-570份、粉煤灰45-65 份、矿粉100-120份、固硫灰65-85份、硅灰20-40份、粗骨料750-950份、细骨料400-600份、减 水剂5.5-7.5份、阻锈剂10-20份、纤维60-100份、水145-160份,以重量份数计。
2. 根据权利要求1所述的一种C140高强混凝土,其特征在于:由以下材料组成:水泥 510-550份、粉煤灰50-60份、矿粉105-115份、固硫灰70-80份、硅灰25-35份、粗骨料800-900 份、细骨料450-550份、减水剂6-7份、阻锈剂10-15份、纤维70-90份、水150-155份,以重量份 数计。
3. 根据权利要求2所述的一种C140高强混凝土,其特征在于:由以下材料组成:水泥530 份、粉煤灰55份、矿粉110份、固硫灰75份、硅灰30份、粗骨料880份、细骨料510份、减水剂6.4 份、阻锈剂13份、纤维80份、水152份,以重量份数计。
4. 根据权利要求3所述的一种C140高强混凝土,其特征在于:所述水泥选自P.O 525水 泥,其性能检测结果如下:标准稠度需水量27.1%,比表面积373m2 · kg_1,初凝时间153min, 终凝时间272min,3天抗折强度6. IMPa,28天抗折强度8.5MPa,3天抗压强度31.5MPa,28天抗 压强度60.6MPa,SO3含量2.16 %,MgO含量2.54 %,安定性合格。
5. 根据权利要求2所述的一种C140高强混凝土,其特征在于:所述粉煤灰选自原状F类I 级粉煤灰,其性能检测结果如下:标准稠度需水量23.2%,比表面积414m2 · Icg-1AO3含量 1 · 2%,MgO含量0 · 83%,28天抗压强度比93 · 1 %。
6. 根据权利要求1所述的一种C140高强混凝土,其特征在于:所述矿粉选自S95级粒化 高炉矿渣微粉,其性能检测结果如下:比表面积为478m2 · kg'流动度比101 %,28天抗压强 度比99.5%。
7. 根据权利要求1所述的一种C140高强混凝土,其特征在于:所述固硫灰选自经过粉磨 处理的固硫灰,粉磨处理后固硫灰的性能检测结果如下:标准稠度需水量37.9%,比表面积 为735m2 · kg_1,SO3含量8.7%,MgO含量2.74%,28天抗压强度比84.6% ;所述硅灰选自高活 性的硅灰,其性能检测结果如下:SiO2含量为92.6%,比表面积为22000m2 · kg'28天活性 指数为121 %。
8. 根据权利要求1所述的一种C140高强混凝土,其特征在于:所述粗骨料选自5-20mm连 续级配玄武岩碎石,表观密度2760kg · πΓ3,含泥量0.5 %,泥块含量0.2 %,针片状含量 6.5 %,压碎值4.7 %,岩石抗压强度175Mpa;所述细骨料选自天然河砂,属中砂,细度模数为 2.67,颗粒粒径分布符合国家标准GB/T 14684-2011《建设用砂》中天然砂2区要求,含泥量 0.1%〇
9. 根据权利要求1所述的一种C140高强混凝土,其特征在于:所述减水剂选自Sika ViscoCrcleκ 3301型聚羧酸高性能减水剂,固含量为50 %,减水率为40 % ;所述阻锈剂选自复 合型氨基醇类钢筋阻锈剂;所述纤维选自钢纤维冷乳钢波浪剪切型钢纤维,直径为0.5mm, 长径比为50。
10. 根据权利要求1所述的一种C140高强混凝土的制备方法,其特征在于:具体步骤如 下: (1)按上述重量比例准确称取原材料,将水泥、矿粉、粉煤灰、固硫灰、硅灰、细骨料、粗 骨料、阻锈剂、纤维投入混凝土搅拌机中; ⑵再将减水剂与水混合成含减水剂的稀释溶液; (3)启动搅拌机,搅拌30-60s使搅拌机中的物料先混合均匀,然后开始向搅拌机中匀速 加入上述稀释溶液,稀释溶液全部加完时间控制在10-20S范围内,继续搅拌3-5min即可制 得C140高强混凝土。
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