CN110627426B - 绿色超高性能混凝土制备方法 - Google Patents
绿色超高性能混凝土制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110627426B CN110627426B CN201911039560.7A CN201911039560A CN110627426B CN 110627426 B CN110627426 B CN 110627426B CN 201911039560 A CN201911039560 A CN 201911039560A CN 110627426 B CN110627426 B CN 110627426B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mass
- parts
- performance concrete
- tailings
- fly ash
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
- C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
- C04B2201/52—High compression strength concretes, i.e. with a compression strength higher than about 55 N/mm2, e.g. reactive powder concrete [RPC]
Abstract
本发明涉及一种绿色超高性能混凝土的制备方法，解决了现有超高性能混凝土工艺复杂、成本高、废渣利用率低的问题。技术方案包括以下步骤：1)将粉煤灰与水混合搅拌均匀后送入立式球磨机进行湿法研磨至粒径为400‑800nm，得到的粉煤灰浆料；2)将高炉矿渣、水、分散剂送入行星式球磨机进行研磨至2.2～2.8μm，得到矿渣浆料；3)将尾矿先破碎，再送入干磨机中研磨至平均粒径为0.5‑5mm，得到尾矿细骨料；4)将步骤1)得到粉煤灰浆料、步骤2)得到的矿渣浆料、步骤3)得到的尾矿细骨料、水泥和硅灰均匀混合搅拌，持续搅拌下依次加入聚羧酸减水剂、钢纤维搅拌成型得到绿色超高性能混凝土。本发明方法工艺简单、能耗低、生产成本低、对环境友好、废渣利用率高。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土领域，具体的说是一种绿色超高性能混凝土制备方法。
背景技术
制备超高性能混凝土的原材料通常为普通硅酸盐水泥、硅灰、天然砂、石英粉、钢纤维和减水剂等，生产成本是普通混凝土的数倍。在大多数工程中，传统混凝土可满足性能要求，而超高性能混凝土价格昂贵，难以取代传统混凝土，致使它的推广受到限制。采用将活性矿物掺合料湿法研磨，尾矿破碎，取代部分胶凝材料，既可以减少大量成本费用，又可以提升力学性能，同时弥补天然砂石的不足，同时还能减少因建筑业需要对天然砂石的开采，保护自然环境，产生良好的经济效益、社会效益和环保效益。
CN109584973A公开了一种建筑废弃物粉基生态型超高性能混凝土的设计和制备方法，采用建筑废弃物粉替代部分胶凝材料，减少了水泥用量，且生态环保，但力学性能不足。
CN109293311A公开了一种超高性能混凝土浆料、超高性能混凝土及其制备方法，材料组分包括:水泥、微硅粉、纳米二氧化硅、石英粉、硅砂、钢纤维、减水剂和水，通过最紧密堆积堆积算出实验配方，制备出一种力学性能优良的超高性能混凝土，但材料种类多，成本昂贵，不利用推广。
绿色混凝土是现代混凝土技术发展的必然结果，是混凝土发展的必然方向，现代混凝土生产和使用需要满足可持续发展原则。因此，研发一种绿色超高性能混凝土具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、能耗低、生产成本低、对环境友好、废渣利用率高的绿色超高性能混凝土制备方法。
技术方案包括以下步骤：
1)将粉煤灰与水混合按质量比为1：0.8-1混合搅拌均匀后送入立式球磨机进行湿法研磨至粒径为400-800nm，得到的粉煤灰浆料；
2)将150～250质量份高炉矿渣、75～125质量份水、2～4份分散剂送入行星式球磨机进行研磨至2.2～2.8μm，得到矿渣浆料；
3)将尾矿先破碎，再送入干磨机中研磨至平均粒径为0.5-5mm，得到尾矿细骨料；
4)将步骤1)得到粉煤灰浆料80-95质量份、步骤2)得到的矿渣浆料396-486质量份、步骤3)得到的尾矿细骨料1120-1250质量份、水泥600-800质量份和硅灰40-50质量份均匀混合搅拌，持续搅拌下依次加入聚羧酸减水剂18-26质量份、钢纤维20-30质量份搅拌成型得到绿色超高性能混凝土。
原料加入立式球磨机内先加入一半的分散剂研磨90min-240min 后，再继续加入另一半分散剂继续研磨90min-240min，所述分散剂的加入总量为粉煤灰质量0.2％-1％。
所述步骤2)中，将原料将加入行星式球磨机内先研磨10-20min，静停5-10min，重复至少两次。
所述步骤3)中，总研磨时间为40-60min。
所述步骤1)中，立式球磨机转速为40-50rad/s；所述步骤2) 中行星式球磨机转速为400rad/s。
所述步骤4)中硅灰的粒径为2-10um。
步骤4)中的钢纤维长径比为47-56。
本发明中步骤1)中的粉煤灰浆料粒径达到纳米级别，具有纳米晶核效应，在混凝土中起到物理填充作用和化学作用，提升了混凝土的性能；步骤1)中考虑到分散剂在湿磨的过程中，由于大分子链解离，导致失效,如果一次性加入，后期会失去分散效果,因此采用分步两次加入分散剂。步骤2)中采用行星式球磨机中以避免矿渣在湿磨过程中自水化而硬化结块，造成机器故障；并且发明人还发现步骤2)的球磨过程中，摩擦力做功，温度上升，温度太高一方面对机器本身有损耗，另一方面还会使材料中的水分蒸发，使得材料粒径偏大，因此优选采用先研磨10-20min，静停5-10min，重复两次以上的方法，可以很好的解决上述问题。
超高性能混凝土的设计理论是最大堆积密度理论，其组成材料不同粒径颗粒以最佳比例形成最紧密堆超高性能混凝土的设计理论是最大堆积密度理论，其组成材料不同粒径颗粒以最佳比例形成最紧密堆积，本申请中毫米级颗粒尾矿粉堆积的间隙由微米级颗粒水泥和矿粉填充，微米级颗粒堆积的间隙由纳米级颗粒粉煤灰浆体填充，各级填充，使混凝土内部结构更加密实，性能更优越。
有益效果：
1.本发明涉及到的湿法研磨工艺，利用湿磨研磨效率高，能耗低，且优化了粒子的粒径分布。
2.其中将粉煤灰进行湿法研磨，实现矿物掺料的超细粉化，有利于后期二次反应，提高了粉煤灰的反应活性，改善了骨料与水泥、粉煤灰等胶凝材料之间的界面结合，使微观结构更加致密。
3.该制备方法利用湿磨粉煤灰浆体替代硅灰，矿渣浆体替代石英粉和水泥，尾矿替代石英砂，不仅节约了成本，且减少了硅灰、水泥和天然砂石的用量，体现了绿色创新理念，推动了水泥基材料的可持续发展。
4.突破现有UHPC体系胶凝材料中矿物掺合料用量低的瓶颈，形成新的绿色UHPC胶凝材料体系，拓展湿磨高活性掺合料在UHPC 领域的应用。
具体实施方式
为更进一步说明本发明的内容，特别列举以下实施例对本发明做进一步的详细描述。实施例以说明的方式给出，制备出以下三种绿色超高性能混凝土，具体实施方式如下：
实施例1
1)将粉煤灰与水混合按质量比为1：0.8-1混合搅拌均匀后送入立式球磨机，先加入一半的分散剂研磨90min后，再继续加入另一半的分散剂继续研磨90min研磨至粒径为800nm，所述分散剂的加入量为粉煤灰0.2％-1％，立式球磨机转速为40-50rad/s，得到的粉煤灰浆料；
2)将150～250质量份高炉矿渣、75～125质量份水、2～4份分散剂送入行星式球磨机进先研磨10-20min，静停5-10min，重复至少两次，总研磨时间为40min，研磨至2.8μm，所述行星式球磨机转速为 400rad/s，得到矿渣浆料；
3)将尾矿先破碎，再送入干磨机中研磨至平均粒径为5mm，得到尾矿细骨料；
4)将步骤1)得到粉煤灰浆料80质量份、步骤2)得到的矿渣浆料396质量份、步骤3)得到的尾矿细骨料1120-1250质量份、水泥800质量份和粒径为2-10um的硅灰50质量份均匀混合搅拌，持续搅拌下依次加入聚羧酸减水剂18质量份、长径比为47-56的钢纤维 20质量份搅拌成型得到绿色超高性能混凝土。
实施例2
1)将粉煤灰与水混合按质量比为1：0.8-1混合搅拌均匀后送入立式球磨机，先加入一半的分散剂研磨180min后，再继续加入另一半的分散剂继续研磨180min研磨至粒径为600nm，所述分散剂的加入量为粉煤灰质量0.2％-1％，立式球磨机转速为40-50rad/s，得到的粉煤灰浆料；
2)将150～250质量份高炉矿渣、75～125质量份水、2～4份分散剂送入行星式球磨机进先研磨10-20min，静停5-10min，重复至少两次，总研磨时间为40-60min，研磨至2.5μm，所述行星式球磨机转速为400rad/s，得到矿渣浆料；
3)将尾矿先破碎，再送入干磨机中研磨至平均粒径为2.5mm，得到尾矿细骨料；
4)将步骤1)得到粉煤灰浆料90质量份、步骤2)得到的矿渣浆料450质量份、步骤3)得到的尾矿细骨料1200质量份、水泥700 质量份和粒径为2-10um的硅灰45质量份均匀混合搅拌，持续搅拌下依次加入聚羧酸减水剂22质量份、长径比为47-56的钢纤维25质量份搅拌成型得到绿色超高性能混凝土。
实施例3
1)将粉煤灰与水混合按质量比为1：0.8-1混合搅拌均匀后送入立式球磨机，先加入一半的分散剂研磨240min后，再继续加入另一半的分散剂继续研磨240min研磨至粒径为400nm，所述分散剂的加入量为粉煤灰质量0.2％-1％，立式球磨机转速为40-50rad/s，得到的粉煤灰浆料；
2)将150～250质量份高炉矿渣、75～125质量份水、2～4份分散剂送入行星式球磨机进先研磨10-20min，静停5-10min，重复至少两次，总研磨时间为40-60min，研磨至2.2μm，所述行星式球磨机转速为400rad/s，得到矿渣浆料；
3)将尾矿先破碎，再送入干磨机中研磨至平均粒径为0.5mm，得到尾矿细骨料；
4)将步骤1)得到粉煤灰浆料95质量份、步骤2)得到的矿渣浆料486质量份、步骤3)得到的尾矿细骨料1250质量份、水泥600 质量份和粒径为2-10um的硅灰40质量份均匀混合搅拌，持续搅拌下依次加入聚羧酸减水剂26质量份、长径比为47-56的钢纤维30质量份搅拌成型得到绿色超高性能混凝土。
对比例4：
将步骤1)中将分散剂在磨前一次性全加入，得到1.5-1.9μm 的粉煤灰浆料，其余同实施例。
对比例5：
将步骤2)中的原料直接研磨，取消静停时间，其余同实施例1。
空白组对比例：
为了突出本方案的效果，为此设置两个空白组。
空白组0-0，原材料设置为超高性能混凝土传统材料，水泥，硅灰，石英粉，石英砂，其余同实施例。
空白组0-1，将粉煤灰与矿渣不进行湿磨处理，其余同实施例。
性能测试
超高性能混凝土的工作性能参照《自密实混凝土应用技术》(JHJT 283-2012)中规定的方法进行。
力学性能测试按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》制作标准试块，并测量标准试块养护28d的抗压强度。
收缩应变实验仪器采用上海劳瑞仪器设备有限公司生产的 SBT_-AS 100混凝土自收缩应变测试仪进行连续测量，所取应变值为 16天之后的稳定应变值。
经过测试，所得数据为表1.
表1，性能测试
Claims (6)
1.一种绿色超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将粉煤灰与水混合按质量比为1：0.8-1混合搅拌均匀后送入立式球磨机进行湿法研磨至粒径为400-800nm，得到的粉煤灰浆料；
2)将150～250质量份高炉矿渣、75～125质量份水、2～4份分散剂送入行星式球磨机进行研磨至2.2～2.8μm，得到矿渣浆料，其中，将原料加入行星式球磨机内先研磨10-20min，静停5-10min，重复至少两次；
3)将尾矿先破碎，再送入干磨机中研磨至平均粒径为0.5-5mm，得到尾矿细骨料；
4)将步骤1)得到粉煤灰浆料80-95质量份、步骤2)得到的矿渣浆料396-486质量份、步骤3)得到的尾矿细骨料1120-1250质量份、水泥600-800质量份和硅灰40-50质量份均匀混合搅拌，持续搅拌下依次加入聚羧酸减水剂18-26质量份、钢纤维20-30质量份搅拌成型得到绿色超高性能混凝土。
2.如权利要求1所述的绿色超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，原料加入立式球磨机内先加入一半的分散剂研磨90min-240min后，再继续加入另一半分散剂继续研磨90min-240min，所述分散剂的加入总量为粉煤灰质量0.2％-1％。
3.如权利要求1所述的绿色超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，总研磨时间为40-60min。
4.如权利要求1-3任一项所述的绿色超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，立式球磨机转速为40-50rad/s；所述步骤2)中行星式球磨机转速为400rad/s。
5.根据权利要求1中的一种绿色超高性能混凝土制备方法，其特征在于：所述步骤4)中硅灰的粒径为2-10um。
6.根据权利要求1中的一种绿色超高性能混凝土制备方法，其特征在于：步骤4)中的钢纤维长径比为47-56。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911039560.7A CN110627426B (zh) | 2019-10-29 | 2019-10-29 | 绿色超高性能混凝土制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911039560.7A CN110627426B (zh) | 2019-10-29 | 2019-10-29 | 绿色超高性能混凝土制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110627426A CN110627426A (zh) | 2019-12-31 |
| CN110627426B true CN110627426B (zh) | 2021-10-15 |
Family
ID=68978392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911039560.7A Active CN110627426B (zh) | 2019-10-29 | 2019-10-29 | 绿色超高性能混凝土制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110627426B (zh) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111892320B (zh) * | 2020-07-20 | 2022-04-26 | 湖北工业大学 | 一种纳米水化产物晶核早强剂的制备方法 |
| CN113087465B (zh) * | 2021-03-31 | 2023-03-10 | 湖北工业大学 | 全组分利用建筑垃圾制备绿色超高性能混凝土的方法 |
| CN113213847A (zh) * | 2021-05-21 | 2021-08-06 | 武汉理工大学 | 一种铜尾矿基超高性能混凝土及其制备方法 |
| CN114105537B (zh) * | 2021-11-29 | 2022-06-21 | 湖北工业大学 | 一种采用湿磨发泡制备铜尾矿泡沫混凝土的方法 |
| CN114873980B (zh) * | 2021-12-09 | 2023-07-18 | 山东高速集团有限公司 | 基于混凝土原理的大掺量惰性材料胶凝材料设计方法 |
| CN114396058A (zh) * | 2022-01-19 | 2022-04-26 | 江苏工程职业技术学院 | 一种由建筑垃圾细料制备低强度流动化回填材料配合比设计方法 |
| CN115504749A (zh) * | 2022-10-20 | 2022-12-23 | 南通装配式建筑与智能结构研究院 | 一种超高性能混凝土及其制备方法 |
| CN115872705B (zh) * | 2022-12-29 | 2024-02-13 | 四川省川铁枕梁工程有限公司 | 一种uhpc预混料制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101805160A (zh) * | 2010-04-21 | 2010-08-18 | 中南大学 | 一种自密实混凝土 |
| CN108821680A (zh) * | 2018-06-26 | 2018-11-16 | 湖北工业大学 | 一种湿磨改性水泥基刚性自防水材料的制备工艺 |
| CN109896788A (zh) * | 2018-05-23 | 2019-06-18 | 湖北工业大学 | 湿磨方式制备的建筑连接件灌浆材料 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6221148B1 (en) * | 1999-11-30 | 2001-04-24 | Engelhard Corporation | Manufacture of improved metakaolin by grinding and use in cement-based composites and alkali-activated systems |
| CN105272003B (zh) * | 2015-10-23 | 2018-01-02 | 湖北工业大学 | 一种以“磷固废”为原料制备的轻质砌块及其制备方法 |
| CN105753410B (zh) * | 2016-03-08 | 2018-06-15 | 湖北工业大学 | 一种湿磨工艺制备高抗渗混凝土材料的方法 |
| CN106495577B (zh) * | 2016-09-27 | 2018-07-24 | 湖北工业大学 | 用废弃混凝土和重晶石湿磨工艺制备防辐射混凝土的方法 |
| CN106495630B (zh) * | 2016-09-27 | 2018-12-28 | 湖北工业大学 | 一种3d打印的磷石膏基户外景观材料 |
| CN108264289A (zh) * | 2016-12-30 | 2018-07-10 | 南京理工大学 | 一种超高性能装饰混凝土及其制备方法 |
-
2019
- 2019-10-29 CN CN201911039560.7A patent/CN110627426B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101805160A (zh) * | 2010-04-21 | 2010-08-18 | 中南大学 | 一种自密实混凝土 |
| CN109896788A (zh) * | 2018-05-23 | 2019-06-18 | 湖北工业大学 | 湿磨方式制备的建筑连接件灌浆材料 |
| CN108821680A (zh) * | 2018-06-26 | 2018-11-16 | 湖北工业大学 | 一种湿磨改性水泥基刚性自防水材料的制备工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110627426A (zh) | 2019-12-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110627426B (zh) | 绿色超高性能混凝土制备方法 | |
| AU2020101154A4 (en) | A Cementitious Material, A Concrete Prepared And Its Preparation Method | |
| CN103319129B (zh) | 一种生态纳米颗粒增强水泥基复合材料及其制备方法 | |
| CN107459311B (zh) | 一种利废抗折增韧的湿磨浆状掺合料的制备方法 | |
| CN110104998B (zh) | 一种微细粒高硅尾矿注浆材料 | |
| CN112125584B (zh) | 一种低水化热绿色自流平混凝土的制备方法 | |
| CN112028564B (zh) | 一种利用co2强化再生粉体制备的再生混凝土砌块 | |
| CN103224374A (zh) | 生态型纳米超高性能水泥基复合材料及其制备方法 | |
| CN112125543B (zh) | 一种以大宗固废为原料的复合凝胶材料及其制备方法 | |
| CN105601135A (zh) | 一种利用赤泥和粉煤灰制备地质聚合物材料的方法 | |
| Chen et al. | Evaluation of waste concrete recycled powder (WCRP) on the preparation of low-exothermic cement | |
| CN110734262A (zh) | 一种矿山充填胶结材料及其制备方法 | |
| CN110981234A (zh) | 一种胶凝材料及其制备方法 | |
| CN111848053A (zh) | 一种适用于混凝土预制构件的粉煤灰基纳微米晶核外加剂及其制备方法和应用 | |
| CN116354679A (zh) | 一种应变硬化型再生粗骨料混凝土及其制备方法 | |
| CN114890705A (zh) | 一种地质聚合物注浆材料用微硅粉基复合激发剂及其制备方法 | |
| Dun et al. | Laboratory Tests on Performance of Waste‐Clay‐Brick‐Powder Cement Grouting Materials for Ground Improvement in Mine Goaf | |
| CN113087465B (zh) | 全组分利用建筑垃圾制备绿色超高性能混凝土的方法 | |
| CN106587675B (zh) | 一种高活性镍渣基水泥混合材及其制备方法 | |
| Wang et al. | Properties and microstructure of total tailings cemented paste backfill material containing mining and metallurgical solid waste | |
| CN103553465B (zh) | 一种含有改性纳米电石渣的废弃物固化剂 | |
| CN106478018A (zh) | 一种生态环保型纳米水泥基复合材料 | |
| CN112209641B (zh) | 一种利用废弃烧结页岩制备水泥的方法 | |
| Zhang et al. | Properties and Microstructure of Low-Carbon Whole-Tailings Cemented Paste Backfill Material Containing Steel Slag, Granulated Blast Furnace Slag and Flue Gas Desulphurization Gypsum. | |
| CN113277817B (zh) | 一种尾矿渣掺杂的高强度耐磨混凝土及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |