CN110240434A - 一种钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料及其制备方法和应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钛矿渣粉‑‑磷渣粉复合掺合料及其制备方法和应用方法，属于建筑材料技术领域，旨在提供一种提高混凝土的早期强度，更快达到C50预应力混凝土连续梁的张拉强度；降低混凝土拌合物的粘度，提高混凝土拌合物的工作性的复合掺合料，其技术方案要点如下，按照质量分数计算，包括如下组分：矿渣粉10~30份，含钛矿渣粉10~30份，磷渣粉20~40份，硅灰15~40份，激发剂1~5份；矿渣粉是水淬高炉矿渣粉；磷渣粉是粒化电炉磷渣粉。本发明适用于C50梁混凝土的配料中，具有产业价值。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料及其制备方法和应用方法。
背景技术
钛矿渣粉是以钒钛磁铁矿为原料在高炉冶炼生铁时，所得以钛的硅酸盐矿物和钙钛矿为主要成分的熔融渣，淬冷成粒，并经干燥，粉磨等工艺处理后得到的粉体，含钛量高、活性差，化学成分主要是CaO和SiO2等，含量在50％左右，TiO2含量一般大于10％，活性较低导致钛矿渣粉难以单独作为掺合料规模化应用在混凝土当中。磷渣粉作为掺合料由于磷渣中的磷、氟等导致混凝土凝结时间变长，而且早期强度较低，无法在桥梁混凝土工程中广泛应用。尤其是上述两种材料应用于C50预应力混凝土中时，造成连续梁早期强度较低，达到张拉强度的时间较长，影响施工进度；C50混凝土胶凝材料用量大，水胶比低，混凝土拌合物粘度大，施工难度大。
发明内容
本发明的目的是提供一种钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料及其制备方法，能够克服钛矿渣粉和磷渣粉对混凝土的不利影响，有效提高混凝土的早期强度；本发明的另一个目的是提供一种一种钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料的应用方法，具有短期内迅速提高C50混凝土梁的张拉强度，降低混凝土拌合物的粘度，提高混凝土拌合物的工作性，有利于混凝土的施工的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料，按照质量分数计算，包括如下组分：矿渣粉10～30份，含钛矿渣粉10～30份，磷渣粉20～40份，硅灰15～40份，激发剂1～5份；矿渣粉是水淬高炉矿渣粉；磷渣粉是粒化电炉磷渣粉。矿渣粉在水泥水化产生的氢氧化钙作用下，矿渣立即水化生成大量的低密度水化硅酸钙、钙矾石及氢氧化钙。这些具有大比表面积的水化产物聚集在水泥颗粒周围，起着晶核的作用，从而加速水泥的水化反应。其次，矿渣水化时，将提高胶凝材料体系中的OH-含量，以及新拌混凝土浆体中的碱度。碱度的提高，加速水泥的水化。随着水泥快速反应，大量的晶核被消耗，同时浆体体系中的碱度也将迅速降低，又会加快矿渣的水化速度，早期强度增长加快。
进一步的，含钛矿渣粉是以钒钛磁铁矿为原料在高炉冶炼生铁所得的含有钛的硅酸盐矿物和钙钛矿成分的熔融渣，经干燥，粉磨工艺处理，比表面积为400～500m2/kg。含钛矿渣粉中含有一定量的氧化钛，导致氧化钙和二氧化硅的含量相对较少，活性指数较低。加入激发剂后能够将钛矿渣粉中的玻璃体结构单元中的化学键断裂，形成钙矾石，能够提高早期强度和活性指数。
进一步的，硅灰是铁合金在冶炼硅铁和工业硅时产生的SiO2和Si气体与空气迅速氧化冷凝沉淀而成的超细硅质粉体。硅灰在水泥胶凝体系中水化反应快，二氧化硅与游离的氢氧化钙结合，从而降低Ca2+和OH-浓度，使诱导期缩短，促进C2S水化，生成水化硅酸钙凝胶，并析出非常稳定的C-S-H凝胶，减小界面过渡区中氢氧化钙晶体的取向程度，明显改善浆体与骨料间的过渡区结构，细化硬化浆体内部孔隙，有效改善其孔结构，早期强度增长加快。
进一步的，激发剂为石膏、固硫灰或三乙醇胺中的任意一种或几种任意比例的混合物。
进一步的，矿渣粉是将水淬高炉矿渣经干燥，粉磨工艺处理，比表面积为400～500m2/kg。
进一步的，硅灰中二氧化硅含量大于90％，松散堆积密度小于400kg/m3。
进一步的，磷渣粉是粒化电炉磷渣经干燥，粉磨工艺处理后得到，比表面积为400～500m2/kg。磷渣中由于含有一定量的可溶性磷和氟，易于水泥水化产生的氢氧化钙发生反应生成磷酸钙等物质覆盖在硅酸三钙上面，抑制水泥硅酸三钙水化，导致出现缓凝现象，早期强度很低。加入激发剂后，水化产物中产生了二水石膏相，硅酸三钙基本水化完全，提高了早期强度。
进一步的，一种钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料的制备方法，将矿渣粉、含钛矿渣粉、磷渣粉、硅灰、激发剂投入混料设备中，搅拌均匀，得到钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料。
进一步的，一种钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料的应用方法，将钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料用于C50梁混凝土的配料中。
进一步的，按照质量百分数计算，所述钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料的用量是混凝土胶凝材料的5％-10％。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
本发明的复合掺合料可以提高混凝土的早期强度，更快达到C50预应力混凝土连续梁的张拉强度；降低混凝土拌合物的粘度，提高混凝土拌合物的工作性，有利于混凝土的施工。
具体实施方式
以下对本发明作进一步详细说明。
需要说明的是，本发明中的原料的标准如下：
矿渣粉满足《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》GB/T 18046-2017中S95级矿粉的技术要求，比表面积为400～500m2/kg。
含钛矿渣粉满足《用于水泥中的粒化高炉钛矿渣》JC 418-2009的技术要求，比表面积为400～500m2/kg。
磷渣粉满足《用于水泥和混凝土中的粒化电炉磷渣粉》GB/T 26751-2011中L85级磷渣粉的技术要求，比表面积为400～500m2/kg。
硅灰二氧化硅含量大于90％，松散堆积密度小于400kg/m3，其他指标满足《砂浆和混凝土用硅灰》GB/T27690-2011的技术要求。
实施例1：一种钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料及其制备方法
一种钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料按照质量分数计算，包括如下组分：矿渣粉30份，含钛矿渣粉10份，磷渣粉40份，硅灰15份，石膏2份，固硫灰3份。
一种钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料的制备方法：将上述材料将投入混料设备中，搅拌均匀，得到钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料。
实施例2：一种钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料及其制备方法
一种钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料按照质量分数计算，包括如下组分：矿渣粉10份，含钛矿渣粉30份，磷渣粉20份，硅灰39份，三乙醇胺1份。
一种钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料的制备方法：将上述材料将投入混料设备中，搅拌均匀，得到钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料。
实施例3：一种钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料及其制备方法
一种钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料按照质量分数计算，包括如下组分：矿渣粉10份，含钛矿渣粉20份，磷渣粉25份，硅灰40份，石膏1份，固硫灰4份。
一种钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料的制备方法：将上述材料将投入混料设备中，搅拌均匀，得到钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料。
实施例4：一种钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料及其制备方法
一种钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料按照质量分数计算，包括如下组分：矿渣粉25份，含钛矿渣粉30份，磷渣粉20份，硅灰20份，石膏1份，固硫灰3份，三乙醇胺1份。
一种钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料的制备方法：将上述材料将投入混料设备中，搅拌均匀，得到钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料。
实施例5：一种钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料及其制备方法
一种钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料按照质量分数计算，包括如下组分：矿渣粉20份，含钛矿渣粉20份，磷渣粉25份，硅灰30份，石膏2份，固硫灰2份，三乙醇胺1份。
一种钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料的制备方法：将上述材料将投入混料设备中，搅拌均匀，得到钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料。
钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料的应用方法：
将实施例1～5制备的钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料以及常规掺合料加入到C50梁混凝土的配料中，配比如表1，其中，混凝土原材料性能：水泥为云南昆钢嘉华P.O52.5水泥，28d胶砂抗压强度59.1MPa；砂为细度模数2.9的河砂，含泥量0.8％；石子为5mm～20mm的连续级配碎石，减水剂为聚羧酸系高性能减水剂。
表1.C50梁混凝土配合比(kg/m3)
| 编号 | P.O52.5水泥 | 复合掺合料 | 砂 | 石 | 水 | 减水剂 |
| 实施例1～5 | 432 | 48 | 686 | 1120 | 160 | 4.84 |
| 对比例 | 480 | 0 | 686 | 1120 | 160 | 4.84 |
性能测试：对上述混凝土进行本性能测试，其中，倒置坍落度筒排空时间按照《高强混凝土应用技术规程》JGJ/T 281-2012进行，混凝土拌合物性能按照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T 50080-2016进行，混凝土力学性能按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T 50081-2002进行，测试结果见表2。
表2.C50梁混凝土性能测试结果
由表2可知，分别通过掺加实施例1-5的复合掺合料，可以提高混凝土的早期强度，更快达到C50预应力混凝土连续梁的张拉强度；降低混凝土拌合物的粘度，提高混凝土拌合物的工作性，有利于混凝土的施工。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料，其特征在于，按照质量分数计算，包括如下组分：矿渣粉10~30份，含钛矿渣粉10~30份，磷渣粉20~40份，硅灰15~40份，激发剂1~5份；所述矿渣粉是水淬高炉矿渣粉；所述磷渣粉是粒化电炉磷渣粉。
2.根据权利要求1所述的钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料，其特征在于，所述含钛矿渣粉是以钒钛磁铁矿为原料在高炉冶炼生铁所得的含有钛的硅酸盐矿物和钙钛矿成分的熔融渣，经干燥，粉磨工艺处理，比表面积为400~500m2/kg。
3.根据权利要求1所述的钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料，其特征在于，所述硅灰是铁合金在冶炼硅铁和工业硅时产生的SiO2和Si气体与空气迅速氧化冷凝沉淀而成的超细硅质粉体。
4.根据权利要求1所述的钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料，其特征在于，所述激发剂为石膏、固硫灰或三乙醇胺中的任意一种或几种任意比例的混合物。
5.根据权利要求1所述的钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料，其特征在于，所述矿渣粉是将水淬高炉矿渣经干燥，粉磨工艺处理，比表面积为400~500m2/kg。
6.根据权利要求3所述的钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料，其特征在于，所述硅灰中二氧化硅含量大于90%，松散堆积密度小于400kg/m3。
7.根据权利要求1所述的钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料，其特征在于，所述磷渣粉是粒化电炉磷渣经干燥，粉磨工艺处理后得到，比表面积为400~500m2/kg。
8.一种钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料的制备方法，其特征在于，将矿渣粉、含钛矿渣粉、磷渣粉、硅灰、激发剂投入混料设备中，搅拌均匀，得到所述钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料。
9.一种钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料的应用方法，其特征在于，将所述钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料用于C50梁混凝土的配料中。
10.根据权利要求9所述钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料的应用方法，其特征在于，按照质量百分数计算，所述钛矿渣粉—磷渣粉复合掺合料的用量是混凝土胶凝材料的5%-10%。
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