CN110041002B - 一种磨细稻壳灰基复合掺合料及其应用 - Google Patents
一种磨细稻壳灰基复合掺合料及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
一种磨细稻壳灰基复合掺合料及其应用，磨细稻壳灰基复合掺合料是在磨细稻壳灰基础上添加各种超细粉体混合而成的复合材料，各组分质量百分比分别为：磨细稻壳灰30％～40％，玻璃微珠20％～30％，偏高岭土15％～25％，超细硅灰5％～15％，钢渣5％～10％，石灰石粉1％～5％，激发剂0.5％～1.0％，超塑化剂0.5％～1.0％，增强剂0.5％～2.0％。在制备高性能混凝土时，将其掺入混凝土胶凝材料中，用复合掺合料等质量取代水泥，取代量为胶凝材料总用量的15％～25％。本发明的磨细稻壳灰基复合掺合料性能良好，它不仅能改善混凝土的工作性能，还能提高水泥基复合材料的力学性能，而且制备工艺简单，特别适用于高强高性能混凝土的制备。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合掺合料，具体是一种磨细稻壳灰基复合掺合料，属于建筑材料技术领域，本发明还涉及所述磨细稻壳灰基复合掺合料的应用。
背景技术
随着我国现代化建设的进程加快，建筑规模日益增大，建筑工程中对混凝土提出了更高的要求。高性能混凝土由于具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，至今已在不少重要工程中被应用，特别是在桥梁、高层建筑和海港建筑等工程。使用新型的高性能减水剂和优质的矿物掺合料，是混凝土高性能化的主要措施，特别是复合掺合料(含有两种或两种以上的矿物掺合料)，掺入混凝土中代替部分水泥，可以减少水泥用量，降低水化热，提高混凝土的工作性能和力学性能，改善混凝土内部结构，提高耐久性等。
高性能混凝土使用的矿物掺合料，由于利用工业矿物废渣，节约水泥用量，改善环境，减少环境二次污染，因此它被称之为“绿色高性能混凝土”，是21世纪的混凝土，也是混凝土技术的主要发展方向。然而，在优质的矿物掺合料日益稀缺的情况下，如何充分利用有限的资源，优选各种工业废渣，将其功能复合化，效益最大化，为高强高性能混凝土提供优质的复合掺合料，是目前迫切需要解决的问题。
发明人检索到以下相关专利文献：CN107010860A公开了一种超高性能混凝土掺合料及其制备方法，超高性能混凝土掺合料按质量百分数计由如下组分组成：钢渣粉30～45％、低温稻壳灰粉35～50％、赤泥粉10～23％、脱硫石膏粉5～15％、增效剂0～5％、抑缩剂0.03～0.1％、气相二氧化硅0.3～1％。超高性能混凝土掺合料综合利用了钢渣、低温稻壳灰、赤泥和脱硫石膏这几种固体废弃物，通过合理调配和粉体改性，所制备的矿物掺合料可等量替代硅灰配制超高性能混凝土，同时还能改善其力学性能、抑制塑性收缩和后期收缩。CN107540306A公开了一种含钢渣和稻壳灰的掺合料及利用其制备的高强混凝土，高强混凝土以每立方米质量份数计，所述混凝土包括如下组分：胶凝材料500～700份；水100～200份；混凝土掺合料50～150份；石料1000～1200份；砂700～800份；减水剂10～25份；其中混凝土掺合料包括钢渣和稻壳灰，钢渣和稻壳灰的质量比为6：4。它将钢渣和稻壳灰复合作为高强混凝土的掺合料，不仅明显优于二者分别单掺的效果，而且早期强度和后期强度均得到明显提升，并且能够改善胶凝材料的安定性及混凝土工作性能。
以上这些技术对于如何使磨细稻壳灰基复合掺合料做到能在降低混凝土水泥用量的前提下，改善混凝土工作性能，显著提高混凝土强度，降低早期水化热，减少混凝土开裂以及降低混凝土收缩变形，同时它不含氯盐等有害物质，并未给出具体的指导方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种磨细稻壳灰基复合掺合料，它能在降低混凝土水泥用量的前提下，改善混凝土工作性能，显著提高混凝土强度，降低早期水化热，减少混凝土开裂以及降低混凝土收缩变形，同时它不含氯盐等有害物质，对钢筋无锈蚀作用，能提高混凝土的耐久性能，避免钢筋锈蚀和碱集料反应等对混凝土的损坏。
为此，本发明所要解决的另一技术问题在于，提供一种上述磨细稻壳灰基复合掺合料的应用方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种磨细稻壳灰基复合掺合料，其技术方案在于它是在磨细稻壳灰基础上添加各种超细粉体混合而成的复合材料，各组分质量百分比(重量百分比、重量配比)分别为：磨细稻壳灰30％～40％，玻璃微珠20％～30％，偏高岭土15％～25％，超细硅灰5％～15％，钢渣5％～10％，石灰石粉1％～5％，激发剂0.5％～1.0％，超塑化剂0.5％～1.0％，增强剂0.5％～2.0％。
上述的磨细稻壳灰是稻壳经过600℃～700℃高温煅烧2～3h后自然冷却、磨细制成的烧失量≤10％的粉体；上述的玻璃微珠是一种粒径连续分布的超微玻璃球体粉体材料，是沉珠、漂珠中的一种原料或者两种原料以任意比例形成的组合物，其颗粒粒径D50即中位径≤3.0um；上述的偏高岭土是高岭土经过800℃～900℃高温煅烧2～3h后磨细制成，其颗粒粒径D50即中位径D50≤10um；上述的超细硅灰中二氧化硅含量为90％～98％，比表面积为20000～25000m2/kg(的微硅粉)；上述的激发剂为硫酸钠、亚硝酸钠、偏硅酸钠、碳酸钠中的一种原料或者几种原料以任意比例形成的组合物；上述的超塑化剂为粉体聚羧酸高性能减水剂；上述的增强剂为二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺中的一种原料或者几种原料以任意比例形成的组合物；
称取以上各种超细粉体，将其混合搅拌均匀，即得到磨细稻壳灰基复合掺合料。
所述的磨细稻壳灰基复合掺合料的应用是在制备高性能混凝土时，将其掺入混凝土胶凝材料中，用复合掺合料等质量取代水泥，取代量(掺入量)为胶凝材料总用量的15％～25％，所述百分比为质量百分比。
上述技术方案中，优选的技术方案可以是所述的玻璃微珠是一种粒径连续分布的超微玻璃球体粉体材料，是沉珠、漂珠中的一种原料或者两种原料以任意比例形成的组合物，其颗粒粒径D50即中位径≤3.0um上述的超细硅灰中二氧化硅含量为90％～98％，比表面积为20000～25000m2/kg。
上述技术方案中，优选的技术方案还可以是下面的实施例1至实施例4。
本发明的磨细稻壳灰基复合掺合料具有良好的性能，参见本说明书后面的表1～表4。本发明的复合掺合料，优选各种工业废渣，采用超细粉体技术和特殊激发剂技术，充分利用掺合料的形态效应、微集料效应和活性效应，形成复合胶凝效应、颗粒最紧密堆积体系和超叠加效应，能在降低混凝土水泥用量的前提下，改善了混凝土工作性能，显著提高了混凝土强度，降低了早期水化热，减少了混凝土开裂以及降低混凝土收缩变形。同时本发明材料不含氯盐等有害物质，对钢筋无锈蚀作用，能提高混凝土的耐久性能，避免钢筋锈蚀和碱-集料反应等对混凝土的损坏。
本发明的磨细稻壳灰基复合掺合料，相比现有技术，具有以下优点：(1)解决了单一组分的矿物掺合料存在的弊端，比如已有掺合料使得混凝土需水量增大，工作性变差，强度发展缓慢等，本发明充分发挥了复合掺合料的多元优化功能，能显著提高混凝土的工作性能、力学性能和耐久性能，特别适用于高强高性能混凝土的制备。(2)本发明由于采用稻壳、钢渣等废弃物为主要原料，原料来源广泛，成本较低，制备工艺简单，同时降低了工业废渣对环境的污染，扩大了工业废渣的应用范围，有利于废弃物资源再利用，推进我国资源节约型、环境友好型社会的建设。
综上所述，本发明的性能良好，它不仅能改善混凝土的工作性能，还能提高水泥基复合材料的力学性能，而且制备工艺简单，特别适用于高强高性能混凝土的制备。
具体实施方式
为使本发明的发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
实施例1：本发明所述的磨细稻壳灰基复合掺合料是由下述质量百分比的原料制成的：磨细稻壳灰30％，玻璃微珠30％，偏高岭土18％，超细硅灰10％，钢渣5％，石灰石粉5％，激发剂1.0％，超塑化剂0.5％，增强剂0.5％。
上述的磨细稻壳灰是稻壳经过600℃～610℃高温煅烧2h后自然冷却、磨细制成的烧失量≤10％的粉体；上述的玻璃微珠是一种粒径连续分布的超微玻璃球体粉体材料，是沉珠一种原料形成的，其颗粒粒径D50即中位径≤3.0um；上述的偏高岭土是高岭土经过800℃～810℃高温煅烧2h后磨细制成，其颗粒粒径D50即中位径D50≤10um；上述的超细硅灰中二氧化硅含量为90％～98％，比表面积为20000～21000m2/kg；上述的激发剂为硫酸钠；上述的超塑化剂为粉体聚羧酸高性能减水剂；上述的增强剂为二乙醇胺。
本发明的复合掺合料的用法是：配制混凝土时，等量取代水泥，其掺量为胶凝材料用量的15％～25％(质量百分比，重量百分比，可采用17.65％)。参照《高强混凝土应用技术规程》JGJ/T281-2012，使用传统掺合料和本实施例制备的复合掺合料进行混凝土配制，其试验配合比和混凝土工作性能与抗压强度如表1所示。其中，配制混凝土所用的水泥为峨胜P.O42.5水泥，碎石为5～20mm玄武岩。
实施例2：本发明所述的磨细稻壳灰基复合掺合料是由下述质量百分比的原料制成的：磨细稻壳灰35％，玻璃微珠20％，偏高岭土20％，超细硅灰15％，钢渣5％，石灰石粉3％，激发剂0.5％，超塑化剂0.7％，增强剂0.8％。
上述的磨细稻壳灰是稻壳经过690℃～700℃高温煅烧2h后自然冷却、磨细制成的烧失量≤10％的粉体；上述的玻璃微珠是一种粒径连续分布的超微玻璃球体粉体材料，是沉珠、漂珠两种原料形成的组合物，沉珠与漂珠的质量之比为1∶3，玻璃微珠的颗粒粒径D50即中位径≤3.0um；上述的偏高岭土是高岭土经过890℃～900℃高温煅烧2h后磨细制成，其颗粒粒径D50即中位径D50≤10um；上述的超细硅灰中二氧化硅含量为90％～98％，比表面积为24000～25000m2/kg；上述的激发剂为硫酸钠、碳酸钠两种原料形成的组合物，硫酸钠与碳酸钠的质量之比为1∶2；上述的超塑化剂为粉体聚羧酸高性能减水剂；上述的增强剂为三乙醇胺、三异丙醇胺两种原料形成的组合物，三乙醇胺与三异丙醇胺的质量之比为1∶0.5。
参照实施例1的试验方法，使用本实施例制备的复合掺合料进行混凝土配制，其试验配合比和混凝土工作性能与抗压强度如表2所示。
实施例3：本发明所述的磨细稻壳灰基复合掺合料是由下述质量百分比的原料制成的：磨细稻壳灰40％，玻璃微珠22％，偏高岭土15％，超细硅灰8％，钢渣7％，石灰石粉5％，激发剂0.5％，超塑化剂0.5％，增强剂2.0％。
上述的磨细稻壳灰是稻壳经过630℃～640℃高温煅烧2h后自然冷却、磨细制成的烧失量≤10％的粉体；上述的玻璃微珠是一种粒径连续分布的超微玻璃球体粉体材料，是漂珠一种原料形成，其颗粒粒径D50即中位径≤3.0um；上述的偏高岭土是高岭土经过850℃～860℃高温煅烧2h后磨细制成，其颗粒粒径D50即中位径D50≤10um；上述的超细硅灰中二氧化硅含量为90％～98％，比表面积为22000～23000m2/kg；上述的激发剂为偏硅酸钠；上述的超塑化剂为粉体聚羧酸高性能减水剂；上述的增强剂为三异丙醇胺。
参照实施例1的试验方法，使用本实施例制备的复合掺合料进行混凝土配制，其试验配合比和混凝土工作性能与抗压强度如表3所示。
实施例4：本发明所述的磨细稻壳灰基复合掺合料是由下述质量百分比的原料制成的：磨细稻壳灰30％，玻璃微珠25％，偏高岭土15％，超细硅灰15％，钢渣10％，石灰石粉2％，激发剂0.8％，超塑化剂0.7％，增强剂1.5％。
上述的磨细稻壳灰是稻壳经过660℃～670℃高温煅烧2h后自然冷却、磨细制成的烧失量≤10％的粉体；上述的玻璃微珠是一种粒径连续分布的超微玻璃球体粉体材料，是沉珠、漂珠两种原料形成的组合物，沉珠与漂珠的质量之比为1∶2.5，玻璃微珠的颗粒粒径D50即中位径≤3.0um；上述的偏高岭土是高岭土经过850℃～855℃高温煅烧2h后磨细制成，其颗粒粒径D50即中位径D50≤10um；上述的超细硅灰中二氧化硅含量为90％～98％，比表面积为21000～22000m2/kg；上述的激发剂为亚硝酸钠、偏硅酸钠两种原料形成的组合物，亚硝酸钠与偏硅酸钠的质量之比为1∶2；上述的超塑化剂为粉体聚羧酸高性能减水剂；上述的增强剂为二乙醇胺、三异丙醇胺两种原料形成的组合物，二乙醇胺、三异丙醇胺的质量之比为1∶1.5。
参照实施例1的试验方法，使用本实施例制备的复合掺合料进行混凝土配制，其试验配合比和混凝土工作性能与抗压强度如表4所示。
从所述表1～表4数据可以看出，相比传统掺合料，掺有本专利发明的复合掺合料的混凝土，在相同试验条件下，工作性能有明显改善(坍落度随着掺量的增加而增大)，同时抗压强度也显著提高，无论是早期7天强度，还是后期28天强度。由此说明本发明的磨细稻壳灰基复合掺合料非常适用于高强高性能混凝土的制备。
综上所述，本发明的以上各实施例性能良好，它能在降低混凝土水泥用量的前提下，改善了混凝土工作性能，显著提高了混凝土强度，降低了早期水化热，减少了混凝土开裂以及降低混凝土收缩变形。同时本发明材料不含氯盐等有害物质，对钢筋无锈蚀作用，能提高混凝土的耐久性能，避免钢筋锈蚀和碱-集料反应等对混凝土的损坏。
所述表1～表4见下面。
Claims (6)
1.一种磨细稻壳灰基复合掺合料，其特征在于它是在磨细稻壳灰基础上添加各种超细粉体混合而成的复合材料，各组分质量百分比分别为：磨细稻壳灰30%~40%，玻璃微珠20%~30%，偏高岭土15%~25%，超细硅灰5%~15%，钢渣5%~10%，石灰石粉1%~5%，激发剂0.5%~1.0%，超塑化剂0.5%~1.0%，增强剂0.5%~2.0%；
上述的磨细稻壳灰是稻壳经过600℃~700℃高温煅烧2~3h后自然冷却、磨细制成的烧失量≤10% 的粉体；上述的偏高岭土是高岭土经过800℃~900℃高温煅烧2~3h后磨细制成，其颗粒粒径D50即中位径D50≤10um；上述的激发剂为硫酸钠、亚硝酸钠、偏硅酸钠、碳酸钠中的一种原料或者几种原料以任意比例形成的组合物；上述的超塑化剂为粉体聚羧酸高性能减水剂；上述的增强剂为二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺中的一种原料或者几种原料以任意比例形成的组合物；上述的玻璃微珠是一种粒径连续分布的超微玻璃球体粉体材料，是沉珠、漂珠中的一种原料或者两种原料以任意比例形成的组合物，其颗粒粒径D50即中位径≤3.0um；上述的超细硅灰中二氧化硅含量为90%～98％，比表面积为20000~25000m2/kg；
称取以上各种超细粉体，将其混合搅拌均匀，即得到磨细稻壳灰基复合掺合料。
2.根据权利要求1所述的磨细稻壳灰基复合掺合料，其特征在于它是由下述质量百分比的原料制成的：磨细稻壳灰30%，玻璃微珠30%，偏高岭土18%，超细硅灰10%，钢渣5%，石灰石粉5%，激发剂1.0%，超塑化剂0.5%，增强剂0.5%；
上述的磨细稻壳灰是稻壳经过600℃~610℃高温煅烧2h后自然冷却、磨细制成的烧失量≤10% 的粉体；上述的玻璃微珠是一种粒径连续分布的超微玻璃球体粉体材料，是沉珠一种原料形成的，其颗粒粒径D50即中位径≤3.0um；上述的偏高岭土是高岭土经过800℃~810℃高温煅烧2h后磨细制成，其颗粒粒径D50即中位径D50≤10um；上述的超细硅灰中二氧化硅含量为90%～98％，比表面积为20000~21000m2/kg；上述的激发剂为硫酸钠；上述的超塑化剂为粉体聚羧酸高性能减水剂；上述的增强剂为二乙醇胺。
3.根据权利要求1所述的磨细稻壳灰基复合掺合料，其特征在于它是由下述质量百分比的原料制成的：磨细稻壳灰35%，玻璃微珠20%，偏高岭土20%，超细硅灰15%，钢渣5%，石灰石粉3%，激发剂0.5%，超塑化剂0.7%，增强剂0.8%；
上述的磨细稻壳灰是稻壳经过690℃~700℃高温煅烧2h后自然冷却、磨细制成的烧失量≤10% 的粉体；上述的玻璃微珠是一种粒径连续分布的超微玻璃球体粉体材料，是沉珠、漂珠两种原料形成的组合物，沉珠与漂珠的质量之比为1∶3，玻璃微珠的颗粒粒径D50即中位径≤3.0um；上述的偏高岭土是高岭土经过890℃~900℃高温煅烧2h后磨细制成，其颗粒粒径D50即中位径D50≤10um；上述的超细硅灰中二氧化硅含量为90%～98％，比表面积为24000~25000m2/kg；上述的激发剂为硫酸钠、碳酸钠两种原料形成的组合物，硫酸钠与碳酸钠的质量之比为1∶2；上述的超塑化剂为粉体聚羧酸高性能减水剂；上述的增强剂为三乙醇胺、三异丙醇胺两种原料形成的组合物，三乙醇胺与三异丙醇胺的质量之比为1∶0.5。
4.根据权利要求1所述的磨细稻壳灰基复合掺合料，其特征在于它是由下述质量百分比的原料制成的：磨细稻壳灰40%，玻璃微珠22%，偏高岭土15%，超细硅灰8%，钢渣7%，石灰石粉5%，激发剂0.5%，超塑化剂0.5%，增强剂2.0%；
上述的磨细稻壳灰是稻壳经过630℃~640℃高温煅烧2h后自然冷却、磨细制成的烧失量≤10% 的粉体；上述的玻璃微珠是一种粒径连续分布的超微玻璃球体粉体材料，是漂珠一种原料形成，其颗粒粒径D50即中位径≤3.0um；上述的偏高岭土是高岭土经过850℃~860℃高温煅烧2h后磨细制成，其颗粒粒径D50即中位径D50≤10um；上述的超细硅灰中二氧化硅含量为90%～98％，比表面积为22000~23000m2/kg；上述的激发剂为偏硅酸钠；上述的超塑化剂为粉体聚羧酸高性能减水剂；上述的增强剂为三异丙醇胺。
5.根据权利要求1所述的磨细稻壳灰基复合掺合料，其特征在于它是由下述质量百分比的原料制成的：磨细稻壳灰30%，玻璃微珠25%，偏高岭土15%，超细硅灰15%，钢渣10%，石灰石粉2%，激发剂0.8%，超塑化剂0.7%，增强剂1.5%；
上述的磨细稻壳灰是稻壳经过660℃~670℃高温煅烧2h后自然冷却、磨细制成的烧失量≤10% 的粉体；上述的玻璃微珠是一种粒径连续分布的超微玻璃球体粉体材料，是沉珠、漂珠两种原料形成的组合物，沉珠与漂珠的质量之比为1∶2.5，玻璃微珠的颗粒粒径D50即中位径≤3.0um；上述的偏高岭土是高岭土经过850℃~855℃高温煅烧2h后磨细制成，其颗粒粒径D50即中位径D50≤10um；上述的超细硅灰中二氧化硅含量为90%～98％，比表面积为21000~22000m2/kg；上述的激发剂为亚硝酸钠、偏硅酸钠两种原料形成的组合物，亚硝酸钠与偏硅酸钠的质量之比为1∶2；上述的超塑化剂为粉体聚羧酸高性能减水剂；上述的增强剂为二乙醇胺、三异丙醇胺两种原料形成的组合物，二乙醇胺、三异丙醇胺的质量之比为1∶1.5。
6.一种权利要求1所述的磨细稻壳灰基复合掺合料的应用，其特征在于是在制备高性能混凝土时，将其掺入混凝土胶凝材料中，用复合掺合料等质量取代水泥，取代量为胶凝材料总用量的15%~25%，所述百分比为质量百分比。
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