CN109133783A - 一种矿渣微粉浮石轻骨料混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种矿渣微粉浮石轻骨料混凝土及其制备方法，混凝土包括以下重量份数的原料组分：水泥30‑42份、矿渣微粉18‑30份、浮石88‑98份、砂70‑83份、减水剂0.5‑0.6份、水13‑17份。该轻骨料混凝土的具备良好的抗冻性、后期强度和力学性能。能够降低混凝土的制备成本，而且对污染环境的废弃物进行了在利用，具有很好的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土材料技术领域，尤其涉及一种轻骨料混凝土及其制备方法。
背景技术
我国现代土木建筑正在向大跨度、超高层、重荷载的方向发展，应用轻骨料混凝土可减轻结构自重，提高结构的抗震性能，减少地基荷载，节约材料用量。对装配式构件而言，可提高构件运输和吊装效率。轻骨料混凝土的研发和应用，既能达到相应的强度等级和耐久性要求，还可以减轻混凝土材料的自重。并且轻骨料混凝土还拥有良好的社会和经济价值。
矿渣微粉是粒化的高炉矿渣粉,是由钢铁厂冶炼生铁时产生的废渣经干燥磨粉而成，使用矿渣微粉代替部分水泥去制备轻骨料混凝土，一方面可以充分利用工业废料，缓解了由于大量工业废料污染带来的一系列社会、经济和环境问题；另一方面，矿渣微粉的掺入还可以减少水泥用量，改善混凝土的多项工作性能。
浮石是一种分布较为广泛的天然非金属矿藏，其质量轻、强度高、耐酸碱、耐腐蚀、导热系数小，是理想的天然、绿色、环保的建筑材料。轻骨料浮石众多的优点使轻骨料混凝土早工程中表现出良好的综合性能：质轻、保温、抗冻、抗渗、抗震等。应用浮石轻骨料混凝土具有良好的经济效益和社会效益，既减少了工程造价，有变废为宝，合理利用了国家现有资源。
利用矿渣微粉和浮石作为轻质混凝土骨料为制备轻质混凝土提供了一个新的思路，对于推广应用轻质混凝土具有重要的战略意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种矿渣微粉浮石轻骨料混凝土及其制备方法，解决改善混凝土工作性能、降低水化热、提高混凝土的抗腐蚀能力和耐久性、增强混凝土的后期强度的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种矿渣微粉浮石轻骨料混凝土，其特征在于包括以下重量份数的原料组分：
优选地，所述矿渣微粉为S95级矿渣微粉，由废弃高炉矿渣粉磨得到。
优选地，所述矿渣微粉的化学成分主要包括CaO、A1203、Si02，还包括10％以下的MnO、Fe203、MgO、CaS、FeS和Ti02。
优选地，所述矿渣微粉的密度为2.89g/cm3,比表面积为425m2/kg，含水量为0.28％。
优选地，所述浮石为天然火山石浮石，浮石的粒径为4.75～20mm，堆积密度为861kg/m3，压碎指标为38.1％，含泥量为0.1％。
优选地，所述水泥为42.5级普通硅酸盐水泥。
优选地，所述砂为普通砂，砂的堆积密度为1425kg/m3，含泥量为3.5％。
优选地，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。
另外，本发明还提供上述矿渣微粉浮石轻骨料混凝土的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、按照重量份数称取原料；
步骤二、将浮石预湿处理，处理时间为10-20分钟；
步骤三、将预湿处理后的浮石沥干至浮石表面无吸附的水分；
步骤四、将矿渣微粉和水泥依次加入沥干处理后的浮石中，搅拌至浮石表面裹浆均匀；
步骤五、将砂加入步骤四所得的混合料中并搅拌均匀，加入部分水再进行搅拌；
步骤六、将减水剂和剩余部分水混合后分次加入步骤五所得的混合料中并搅拌，得到第一混料；
步骤七、将步骤六所得的第一混料成型、硬化，得到矿渣微粉浮石轻骨料混凝土。
优选地，步骤五所加的水为全部水的3％-10％。
与现有技术相比，本发明的特点和有益效果为：
(1)本发明利用工业废弃物矿渣微粉、环保材料浮石来制备轻骨料混凝土，得到一种绿色环保的新型建筑材料。矿渣微粉替代水泥可以显著改善、提高浮石轻骨料混凝土的综合性能，提高了浮石轻骨料混凝土的抗冻性、增强了浮石轻骨料混凝土的后期强度。矿渣微粉的活性比较高、密度比水泥小，矿渣微粉替代水泥在混凝土中起到非常良好的微集料填充效应，增强了混凝土的密实度和均匀性。在后期，矿渣微粉和水泥产生的大量Ca(OH)2，随着二次水化反应的进行，混凝土集料中Ca(OH)2的晶体数量不断减小，同时混凝土界面不断扩大，会使氢氧化钙晶体颗粒变小，从而提高混凝土的后期强度。
(2)本发明按设计强度为30MPa制备的矿渣微粉浮石轻骨料混凝土的抗压强度均在30MPa以上，轴心抗压强度与抗压强度的比值在0.74-0.87之间，呈正相关变化，具有良好的力学性能。
(3)本发明利用废弃高炉矿渣粉磨后的矿渣微粉和天然非金属矿藏浮石作为原材料，不仅降低混凝土的制备成本，而且对污染环境的废弃物进行了在利用，丰富的天然浮石的利用也可缓解目前石子大量开发应用造成的环境能源问题。从材料的研制上符合建筑节能环保的要求，对人类生活环境的保护与改善、对建筑业的高速发展有重大意义。
(4)本发明利用矿渣微粉替代水泥，减少了水泥用量，降低混凝土的制作成本，具有很好的经济效益。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步说明。
在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
本发明提供一种矿渣微粉浮石轻骨料混凝土，按重量份计，包括如下组分：水泥30-42份、矿渣微粉18-30份、浮石88-98份、砂70-83份、减水剂0.5-0.6份、水13-17份。表1为各实施例中的原料组分及其用量。
矿渣微粉为S95级矿渣微粉，由废弃高炉矿渣粉磨得到。所述S95级矿渣微粉其化学成分主要包括CaO、A1203、Si02，还包括10％以下的MnO、Fe203、MgO、CaS、FeS及Ti02等。试验中应用了密度为2.89g/cm3,比表面积为425m2/kg，含水量为0.28％的S95级矿渣微粉。
浮石为天然火山石浮石，其粒径为4.75～20mm，堆积密度为861kg/m3，压碎指标为38.1％，含泥量为0.1％。
水泥为42.5级普通硅酸盐水泥。
所述砂为普通砂，其堆积密度为1425kg/m3，含泥量为3.5％。
减水剂为聚羧酸高性能减水剂，也可以选用其他高效减水剂。
表1.各实施例中的原料组分及其用量
上述实施例1～6提供的矿渣微粉浮石轻骨料混凝土的制备方法如下：
步骤一、按照重量份数称取原料；
步骤二、将浮石预湿处理，处理时间为10-20分钟；
步骤三、用过滤网将预湿处理后的浮石沥干，沥干时间为30分钟以上，沥干至浮石表面无吸附的水分；
步骤四、将矿渣微粉和水泥依次加入沥干处理后的浮石中，搅拌至浮石表面裹浆均匀；
步骤五、将砂加入步骤四所得的混合料中并搅拌均匀，加入部分水，(该部分水占总水量的3％-10％)再进行搅拌；
步骤六、将减水剂和剩余部分水混合后分次加入步骤五所得的混合料中并搅拌，得到第一混料；
步骤七、将步骤六所得的第一混料成型、硬化，得到矿渣微粉浮石轻骨料混凝土。
为了更好的说明本发明实施例提供的轻骨料混凝土的特性，下面由实施例1-6制备的轻骨料混凝土进行抗压强度和轴心抗压强度试验，试验结果如表2所示：
表2.强度测试结果
由表2可以看出，本发明按设计强度为30MPa制备的矿渣微粉浮石轻骨料混凝土的抗压强度均在30MPa以上，轴心抗压强度与抗压强度的比值在0.74-0.87之间，呈正相关变化，具有良好的力学性能。
本发明实施例1-6制备的轻骨料混凝土每方混凝土质量为1700kg/m3-1900kg/m3，大大减轻了结构自重。另外，对本发明实施例1-6制备的轻骨料混凝土还进行了抗冻性试验研究，在经过25次冻融循环试验后，混凝土的质量损失在+0.04％与-0.07％范围内，强度损失率为0.4％-0.8％。与目前的轻集料混凝土对比，矿渣微粉轻集料混凝土体现出了较好的抗冻性能。
以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种矿渣微粉浮石轻骨料混凝土，其特征在于包括以下重量份数的原料组分：
2.根据权利要求1所述的一种矿渣微粉浮石轻骨料混凝土，其特征在于：所述矿渣微粉为S95级矿渣微粉，由废弃高炉矿渣粉磨得到。
3.根据权利要求2所述的一种矿渣微粉浮石轻骨料混凝土，其特征在于：所述矿渣微粉的化学成分主要包括CaO、A1203、Si02，还包括10％以下的MnO、Fe203、MgO、CaS、FeS和Ti02。
4.根据权利要求3所述的一种矿渣微粉浮石轻骨料混凝土，其特征在于：所述矿渣微粉的密度为2.89g/cm3,比表面积为425m2/kg，含水量为0.28％。
5.根据权利要求1所述的一种矿渣微粉浮石轻骨料混凝土，其特征在于：所述浮石为天然火山石浮石，浮石粒径为4.75～20mm，堆积密度为861kg/m3，压碎指标为38.1％，含泥量为0.1％。
6.根据权利要求1所述的一种矿渣微粉浮石轻骨料混凝土，其特征在于：所述水泥为42.5级普通硅酸盐水泥。
7.根据权利要求所述1的一种矿渣微粉浮石轻骨料混凝土，其特征在于：所述砂为普通砂，砂的堆积密度为1425kg/m3，含泥量为3.5％。
8.根据权利要求所述1的一种矿渣微粉浮石轻骨料混凝土，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。
9.一种权利要求1～8任意一项所述的矿渣微粉浮石轻骨料混凝土的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、按照重量份数称取原料；
步骤二、将浮石预湿处理，处理时间为10-20分钟；
步骤三、将预湿处理后的浮石沥干至浮石表面无吸附的水分；
步骤四、将矿渣微粉和水泥依次加入沥干处理后的浮石中，搅拌至浮石表面裹浆均匀；
步骤五、将砂加入步骤四所得的混合料中并搅拌均匀，加入部分水再进行搅拌；
步骤六、将减水剂和剩余部分水混合后分次加入步骤五所得的混合料中并搅拌，得到第一混料；
步骤七、将步骤六所得的第一混料成型、硬化，得到矿渣微粉浮石轻骨料混凝土。
10.根据权利要求9所述的矿渣微粉浮石轻骨料混凝土的制备方法，其特征在于：步骤五所加的水为全部水的3％-10％。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190104 |