CN109626866A - 一种粉煤灰及其制备方法、混凝土 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种粉煤灰，所述粉煤灰包括以下重量组分：高炉钢渣20‑40份、花岗岩石灰42‑63份、陶瓷碎片3‑8份、矿煤渣6‑14份和黑页岩渣4‑7份，所述粉煤灰经甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶液处理后烘干。同时，本发明还公开了上述粉煤灰的制备方法以及包括上述粉煤灰的混凝土。该粉煤灰旨在解决现有的粉煤灰与混凝土之间难以充分混合影响混凝土力学性能的问题。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土材料技术领域，具体涉及一种粉煤灰及其制备方法、混凝土。
背景技术
粉煤灰是一种火山灰质材料，本身并无胶凝性能，在常温下有水存在时，粉煤灰可以与混凝土中的进行二次反应，生成难溶于水的水化硅酸钙凝胶，这样不仅降低了溶出的可能，也填充了混凝土内部的孔隙，对混凝土强度和抗渗性都有提高作用。粉煤灰的这种作用称为火山灰效应。
除了火山灰效应外，粉煤灰对混凝土力学性能及耐久性的改善还有另外两个原因：第一，形貌效应。粉煤灰的主要矿物组成是玻璃体，这些球形玻璃体表面光滑、粒度细、质地致密、内比表面积小、对水的吸附力小，因此，粉煤灰的加入使混凝土制备需水量减小，降低了混凝土早期干燥收缩，使混凝土密实性得到很大提高；第二，填充效应。粉煤灰中的微细颗粒均匀分布在水泥颗粒之中，不仅能填充水泥颗粒间的空隙，而且能改善胶凝材料的颗粒级配，并增加水泥胶体的密实度。因此，形貌效应、填充效应和火山灰效应并称为粉煤灰改善混凝土性能的三大效应。
粉煤灰对混凝土的性能提高在一定程度上与粉煤灰在混凝土中的分散程度相关，而现有的粉煤灰配料在与混凝土混合的过程中容易出现团聚的现象，导致粉煤灰难以与混凝土充分混合，从而影响混凝土的力学性能现有解决该问题的方式主要是通过将粉煤灰研磨至足够细或是采用高速分散机构，然而该问题依然没有得到较好的解决。
发明内容
针对现有的粉煤灰与混凝土之间难以充分混合影响混凝土力学性能的问题，本发明公开了一种粉煤灰及其制备方法、混凝土，该粉煤灰能够有效提高混凝土的强度。
本发明公开了一种粉煤灰，所述粉煤灰包括以下重量组分：高炉钢渣20-40份、花岗岩石灰42-63份、陶瓷碎片3-8份、矿煤渣6-14份和黑页岩渣4-7份，所述粉煤灰经甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶液处理后烘干。
进一步的，所述高炉钢渣、所述花岗岩石灰、所述陶瓷碎片、所述矿煤渣和所述黑页岩渣的粒径均小于350目。
进一步的，所述甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶液包括甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和有机极性溶剂。
进一步的，所述有机极性溶剂为乙醇。
进一步的，所述粉煤灰中还包括有重量组分：玄武岩纤维2-5份。
进一步的，所述玄武岩纤维的长度小于或等于5mm。
进一步的，烘干温度为100℃-200℃。
本发明还公开了如上所述的一种粉煤灰的制备方法，包括以下步骤：
破碎：用破碎机，将高炉钢渣、花岗岩石灰、陶瓷碎片、矿煤渣和黑页岩渣分别破碎到直径5mm以下；
混合，将各原材料渣料按以下重量配比放入搅拌缸，搅拌混合均匀得到混合料；
高炉钢渣20-40份、花岗岩石灰42-63份、陶瓷碎片3-8份、矿煤渣6-14份和黑页岩渣4-7份；
表面处理：在混合料中加入甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶液，充分搅拌混合；
烘干：提供100℃-200℃的热风，用风机对混合料烘干1分钟，将混合料的含水率从10％下降到1％；
研磨：将混合料置于研磨机里面研磨至350目以下，得到粉煤灰。
进一步的，研磨操作之后，往粉煤灰中投入2-5重量份的玄武岩纤维，充分混合。
本发明还公开了一种混凝土，包括如上所述的一种粉煤灰，所述粉煤灰在混凝土中的重量占比为3％-30％。
本发明与现有的粉煤灰相比，优化粉煤灰的配料，通过采用高炉钢渣、花岗岩石灰、陶瓷碎片、矿煤渣和黑页岩渣作为粉煤灰的配料成分，能够有效实现各种废料的重复利用，同时组合得到的粉煤灰与混凝土共混使其性能得到极大的提高；另一方面，发明人发现通过采用甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶液处理后的该粉煤灰具有与混凝土更好的亲和性，能够进一步提高粉煤灰在混凝土的分散程度，进而有效提高混凝土的各项力学性能。
具体实施方式
本发明公开了一种粉煤灰及其制备方法、混凝土，该粉煤灰能够有效提高混凝土的强度。
下面将对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开了一种粉煤灰，所述粉煤灰包括以下重量组分：高炉钢渣20-40份、花岗岩石灰42-63份、陶瓷碎片3-8份、矿煤渣6-14份和黑页岩渣4-7份，所述粉煤灰经甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶液处理后烘干。
与现有的粉煤灰相比，本发明优化了粉煤灰的配料，通过采用高炉钢渣、花岗岩石灰、陶瓷碎片、矿煤渣和黑页岩渣作为粉煤灰的配料成分，能够有效实现各种废料的重复利用，同时组合得到的粉煤灰与混凝土共混使其性能得到极大的提高；另一方面，发明人发现通过采用甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶液处理后的该粉煤灰具有与混凝土更好的亲和性，能够进一步提高粉煤灰在混凝土的分散程度，进而有效提高混凝土的各项力学性能。
在一优选实施例中，所述高炉钢渣、所述花岗岩石灰、所述陶瓷碎片、所述矿煤渣和所述黑页岩渣的粒径均小于350目。
可采用研磨机对所述高炉钢渣、所述花岗岩石灰、所述陶瓷碎片、所述矿煤渣和所述黑页岩渣分别进行研磨或共同进行研磨，理论上，颗粒粒径越小越有利于其与混凝土之间的共混，同时其研磨的难度也更高。
在一优选实施例中，所述甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶液包括甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和有机极性溶剂。
在一优选实施例中，所述有机极性溶剂为乙醇。
乙醇作为有机极性溶剂对甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷具有较好的溶解度，同时乙醇的沸点较低，能够在后续烘干工序中较易被脱除。
在一优选实施例中，所述粉煤灰中还包括有重量组分：玄武岩纤维2-5份。
在粉煤灰中加入玄武岩纤维，当粉煤灰与混凝土共混时，玄武岩纤维能够提高混凝土的强度和刚度。
在一优选实施例中，所述玄武岩纤维的长度小于或等于5mm。
当玄武岩纤维的长度过长时，则难以与混凝土分散均匀。
在一优选实施例中，烘干温度为100℃-200℃。
当烘干温度为100℃-200℃时，能够有效对粉煤灰中的水分以及甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶液中的溶剂进行脱除。
本发明还公开了如上所述的一种粉煤灰的制备方法，包括以下步骤：
破碎：用破碎机，将高炉钢渣、花岗岩石灰、陶瓷碎片、矿煤渣和黑页岩渣分别破碎到直径5mm以下；
混合，将各原材料渣料按以下重量配比放入搅拌缸，搅拌混合均匀得到混合料；
高炉钢渣20-40份、花岗岩石灰42-63份、陶瓷碎片3-8份、矿煤渣6-14份和黑页岩渣4-7份；
表面处理：在混合料中加入甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶液，充分搅拌混合；
烘干：提供100℃-200℃的热风，用风机对混合料烘干1分钟，将混合料的含水率从10％下降到1％；
研磨：将混合料置于研磨机里面研磨至350目以下，得到粉煤灰。
在一优选实施例中，研磨操作之后，往粉煤灰中投入2-5重量份的玄武岩纤维，充分混合。
本发明还公开了一种混凝土，包括如上所述的一种粉煤灰，所述粉煤灰在混凝土中的重量占比为3％-30％。
以下通过具体实施例对本发明进行说明：
实施例1：
本实施例公开了一种粉煤灰及混凝土的制备方法，包括以下步骤：
破碎：用破碎机，将高炉钢渣、花岗岩石灰、陶瓷碎片、矿煤渣和黑页岩渣分别破碎到直径5mm以下；
混合，将各原材料渣料按以下重量配比放入搅拌缸，搅拌混合均匀得到混合料；
高炉钢渣22份、花岗岩石灰54份、陶瓷碎片3份、矿煤渣14份和黑页岩渣4份；
表面处理：在混合料中加入甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶液，充分搅拌混合；
烘干：用烧煤的方式，提供100℃-200℃的热风，用风机对混合料烘干1分钟，将混合料的含水率从10％下降到1％，同时将甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶液中的溶剂脱除，再将混合料降温至室温；
研磨：将混合料置于研磨机里面研磨至350目以下，用分筛机分筛研磨的混合料，其中80％良品，半成品20％重新进行的研磨，往粉煤灰中投入3重量份的玄武岩纤维，充分混合得到粉煤灰。
共混得到混凝土，按重量份数计，包括粉煤灰160份、水泥180份、粗骨料560份、尾矿砂700份、水130份、聚羧酸减水剂12份和浆水15份。
实施例2：
本实施例公开了一种粉煤灰及混凝土的制备方法，包括以下步骤：
破碎：用破碎机，将高炉钢渣、花岗岩石灰、陶瓷碎片、矿煤渣和黑页岩渣分别破碎到直径5mm以下；
混合，将各原材料渣料按以下重量配比放入搅拌缸，搅拌混合均匀得到混合料；
高炉钢渣35份、花岗岩石灰61份、陶瓷碎片3份、矿煤渣12份和黑页岩渣5份；
表面处理：在混合料中加入甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶液，充分搅拌混合；
烘干：用烧煤的方式，提供100℃-200℃的热风，用风机对混合料烘干1分钟，将混合料的含水率从10％下降到1％，同时将甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶液中的溶剂脱除，再将混合料降温至室温；
研磨：将混合料置于研磨机里面研磨至350目以下，用分筛机分筛研磨的混合料，其中80％良品，半成品20％重新进行的研磨，往粉煤灰中投入4重量份的玄武岩纤维，充分混合得到粉煤灰。
共混得到混凝土，按重量份数计，包括粉煤灰220份、水泥180份、粗骨料560份、尾矿砂700份、水130份、聚羧酸减水剂12份和浆水15份。
实施例3：
本实施例公开了一种粉煤灰及混凝土的制备方法，包括以下步骤：
破碎：用破碎机，将高炉钢渣、花岗岩石灰、陶瓷碎片、矿煤渣和黑页岩渣分别破碎到直径5mm以下；
混合，将各原材料渣料按以下重量配比放入搅拌缸，搅拌混合均匀得到混合料；
高炉钢渣40份、花岗岩石灰52份、陶瓷碎片3份、矿煤渣6份和黑页岩渣4份；
表面处理：在混合料中加入甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶液，充分搅拌混合；
烘干：用烧煤的方式，提供100℃-200℃的热风，用风机对混合料烘干1分钟，将混合料的含水率从10％下降到1％，同时将甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶液中的溶剂脱除，再将混合料降温至室温；
研磨：将混合料置于研磨机里面研磨至350目以下，用分筛机分筛研磨的混合料，其中80％良品，半成品20％重新进行的研磨，往粉煤灰中投入2重量份的玄武岩纤维，充分混合得到粉煤灰。
共混得到混凝土，按重量份数计，包括粉煤灰90份、水泥180份、粗骨料560份、尾矿砂700份、水130份、聚羧酸减水剂12份和浆水15份。
对比例1：
本对比例用于对比说明，公开了一种粉煤灰及混凝土的制备方法，包括以下步骤：
破碎：用破碎机，将高炉钢渣、花岗岩石灰、陶瓷碎片、矿煤渣和黑页岩渣分别破碎到直径5mm以下；
混合，将各原材料渣料按以下重量配比放入搅拌缸，搅拌混合均匀得到混合料；
高炉钢渣22份、花岗岩石灰54份、陶瓷碎片3份、矿煤渣14份和黑页岩渣4份；
烘干：用烧煤的方式，提供100℃-200℃的热风，用风机对混合料烘干1分钟，将混合料的含水率从10％下降到1％，再将混合料降温至室温；
研磨：将混合料置于研磨机里面研磨至350目以下，用分筛机分筛研磨的混合料，其中80％良品，半成品20％重新进行的研磨，往粉煤灰中投入3重量份的玄武岩纤维，充分混合得到粉煤灰。
共混得到混凝土，按重量份数计，包括粉煤灰160份、水泥180份、粗骨料560份、尾矿砂700份、水130份、聚羧酸减水剂12份和浆水15份。
对比例2：
本对比例用于对比说明，公开了一种粉煤灰及混凝土的制备方法，包括以下步骤：
破碎：用破碎机，将高炉钢渣、花岗岩石灰、陶瓷碎片、矿煤渣和黑页岩渣分别破碎到直径5mm以下；
混合，将各原材料渣料按以下重量配比放入搅拌缸，搅拌混合均匀得到混合料；
高炉钢渣50份、花岗岩石灰10份、陶瓷碎片9份、矿煤渣42份和黑页岩渣1份；
烘干：用烧煤的方式，提供100℃-200℃的热风，用风机对混合料烘干1分钟，将混合料的含水率从10％下降到1％，再将混合料降温至室温；
研磨：将混合料置于研磨机里面研磨至350目以下，用分筛机分筛研磨的混合料，其中80％良品，半成品20％重新进行的研磨，往粉煤灰中投入3重量份的玄武岩纤维，充分混合得到粉煤灰。
共混得到混凝土，按重量份数计，包括粉煤灰160份、水泥180份、粗骨料560份、尾矿砂700份、水130份、聚羧酸减水剂12份和浆水15份。
样本检测
测试实施例1-3和对比例1、2得到的混凝土的力学性能。
采用《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)制备混凝土样本，对混凝土3、7、24d周期的混凝土样本进行抗压测试，测试结果填入表1。
表1
由表1的测试结果可知，相对比对比例1和对比例2，采用本发明提供的粉煤灰能够有效地提高混凝土的抗压性能,。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种粉煤灰，其特征在于，所述粉煤灰包括以下重量组分：高炉钢渣20-40份、花岗岩石灰42-63份、陶瓷碎片3-8份、矿煤渣6-14份和黑页岩渣4-7份，所述粉煤灰经甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶液处理后烘干。
2.根据权利要求1所述的一种粉煤灰，其特征在于，所述高炉钢渣、所述花岗岩石灰、所述陶瓷碎片、所述矿煤渣和所述黑页岩渣的粒径均小于350目。
3.根据权利要求1所述的一种粉煤灰，其特征在于，所述甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶液包括甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和有机极性溶剂。
4.根据权利要求3所述的一种粉煤灰，其特征在于，所述有机极性溶剂为乙醇。
5.根据权利要求1所述的一种粉煤灰，其特征在于，所述粉煤灰中还包括有重量组分：玄武岩纤维2-5份。
6.根据权利要求5所述的一种粉煤灰，其特征在于，所述玄武岩纤维的长度小于或等于5mm。
7.根据权利要求1所述的一种粉煤灰，其特征在于，烘干温度为100℃-200℃。
8.如权利要求1-7任意一项所述的一种粉煤灰的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
破碎：用破碎机，将高炉钢渣、花岗岩石灰、陶瓷碎片、矿煤渣和黑页岩渣分别破碎到直径5mm以下；
混合，将各原材料渣料按以下重量配比放入搅拌缸，搅拌混合均匀得到混合料；
高炉钢渣20-40份、花岗岩石灰42-63份、陶瓷碎片3-8份、矿煤渣6-14份和黑页岩渣4-7份；
表面处理：在混合料中加入甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶液，充分搅拌混合；
烘干：提供100℃-200℃的热风，用风机对混合料烘干1分钟，将混合料的含水率从10％下降到1％；
研磨：将混合料置于研磨机里面研磨至350目以下，得到粉煤灰。
9.根据权利要求8所述的一种粉煤灰的制备方法，其特征在于，研磨操作之后，往粉煤灰中投入2-5重量份的玄武岩纤维，充分混合。
10.一种混凝土，其特征在于，包括如权利要求1-7任意一项所述的一种粉煤灰，所述粉煤灰在混凝土中的重量占比为3％-30％。
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