CN110655365A - 一种骨料为铁矿石质的高强混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种骨料为铁矿石质的高强混凝土材料，采用铁矿石作为粗骨料和细骨料并综合利用磨细矿粉、硅灰、I级粉煤灰等外掺料，利用高性能聚羧酸盐减水剂，制备成强度等级达到80MPa，抗弯强度达到10.0MPa的超高强混凝土材料，100次硫酸盐干湿循环的强度损失率小于等于10%，质量损失率小于等于3.0%；抗渗等级大于P20，无潜在的碱骨料反应危险，抗风沙磨损能力强，护筋性优异，抗裂能力强，在不增加桥墩截面面积的前提下可有效解决传统混凝土材料存在的不足和缺陷。

Description

一种骨料为铁矿石质的高强混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种骨料为铁矿石质的高强混凝土及其制备方法。
背景技术
江河、湖泊、近海岸地区和沙漠戈壁地区的桥梁工程中的桥墩，同内陆地区的基础设施相同处是一般均采用钢筋混凝土材料作为主要结构材料，最大的区别在于江河、湖泊、近海岸地区和沙漠戈壁地区的基础设施工程对混凝土材料的要求更高，主要表现为水流冲刷、船舶撞击、飞砂磨损、冻融循环等的能力更强，为确保钢筋混凝土结构物特别是桥墩的安全性、稳定性，要求混凝土材料具有优异的长期性能和耐久性能。内陆地区或传统的水流环境下所用混凝土材料，为提高混凝土的长期性能和耐久性能，常通过降低水泥用量、掺加活性混合材料、添加高效减水剂以减小单位用水量等主动方法，和在结构物表面涂刷防护材料等被动方法，取得了一定成效。当采用在混凝土中掺加活性混合料时，一般为粉煤灰、磨细高炉粒化矿渣、硅粉，单掺或双掺，活性混合掺合料的掺加量不超过胶凝材料总量的40%，设计强度等级30MPa~50MPa左右，抵抗水流冲刷、船舶撞击、飞砂磨损、冻融循环等的能力不足。对于处于江河、湖泊、近海岸地区和沙漠戈壁地区的桥梁工程中的桥墩，尤其是跨海大桥、近海岸桥梁、西北地区特别是河西走廊等桥梁设施工程，一般设计寿命为100年，显然传统钢筋混凝土材料是不能满足要求的。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种抵抗水流冲刷、船舶撞击、飞砂磨损、冻融循环作用的超高强混凝土材料及其制备方法。
本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：
一种骨料为铁矿石质的高强混凝土，其由粗骨料、细骨料、磨细矿粉、硅灰、粉煤灰、水泥、高效减水剂和水组成；所述的粗骨料为连续级配铁矿石质粗骨料，所述的细骨料为铁矿石质细骨料，所述的水泥为P.I硅酸盐水泥。
作为优选，所述的连续级配铁矿石质粗骨料粒径5~20mm；所述铁矿石质细骨料细度模数3.0~3.2，连续级配；所述磨细矿粉为F级；所述硅灰为硅钢生产中的副产品经磨细而成，比表面积20m2/g；粉煤灰为I级粉煤灰，矿粉、硅灰、粉煤灰等的主要化学成分为CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3等；所述P.I硅酸盐水泥强度等级不低于52.5MPa，硅酸二钙和硅酸三钙的总含量不低于70%，铝酸三钙的含量不大于8%；所述高效减水剂为聚羧酸盐减水剂，减水率不低于35%；所述水为自来水或洁净的应用水。
作为优选，所述铁矿石质高强混凝土材料中粗骨料的体积率为41.1%，细骨料的体积率为25.2%，P.I硅酸盐水泥的体积率为0.123 m3/m3，硅灰的体积率为0. 8%，磨细矿粉的体积率为3.2%，粉煤灰的体积率为2.4%，水的体积率为14.8%，空隙或孔隙的体积率为0.2%。
所述的骨料为铁矿石质的高强混凝土的制备方法，其包括以下步骤：
（1）所述连续级配铁矿石质粗骨料、铁矿石质细骨料与50%的P.I硅酸盐水泥、磨细矿粉、硅灰、粉煤灰和水进行1min预拌合，得到匀混料一；
（2）聚羧酸盐减水剂以及剩余的P.I硅酸盐水泥、磨细矿粉、硅灰、粉煤灰、水在卧式强制式搅拌机中搅拌均匀，得到匀混料二；
（3）将匀混料二加入至匀混料一中搅拌均匀，经密实成型、标准养护即得骨料为铁矿石质的高强混凝土。
进一步的，所述匀混料二和匀混料一采用机械运输、泵送作业、机械振捣、人工修饰，自然养护、蓄热养护或蒸汽养护的方式进行养护。
进一步的，所述骨料为铁矿石质的高强混凝土材料的表观密度为3360Kg/m3，设计强度等级为80MPa即达到C80级，抗弯强度达10.0MPa，具有优异的抵抗水流冲刷、船舶撞击、飞砂磨损作用的能力。
进一步的，所述骨料为铁矿石质的高强混凝土材料100次硫酸盐干湿循环的强度损失率小于等于10%，质量损失率小于等于3.0%；抗渗等级大于S20，无潜在的碱骨料反应危险，抗风沙磨损能力强，护筋性优异，抗裂能力强。
本发明通过采用铁矿石质骨料，提高混凝土的表观密度；通过综合掺加磨细矿粉、硅灰、I级粉煤灰降低硅酸盐水泥用量，改善混凝土的微观、细观结构，提高混凝土的密度，提高改变材料搅拌投料程序和搅拌时间，克服因粗细骨料的密度与浆体密度差异过大二可能导致的混凝土拌合物的分层离析，改善铁矿石质高强混凝土的工作性。
本发明的一种骨料为铁矿石质的高强混凝土材料具有超高的抗压强度、抗弯强度，具有优异的抵抗水流冲刷、船舶撞击、飞砂磨损作用的能力，护筋性好，长期性能和耐久性能优异的特点；本发明通过采用铁矿石作为粗骨料和细骨料并综合利用磨细矿粉、硅灰、I级粉煤灰等外掺料，利用高性能聚羧酸盐减水剂，制备成强度等级达到80MPa，抗弯强度达到10.0MPa的超高强混凝土材料，100次硫酸盐干湿循环的强度损失率小于等于10%，质量损失率小于等于3.0%；抗渗等级大于P20，无潜在的碱骨料反应危险，抗风沙磨损能力强，护筋性优异，抗裂能力强，在不增加桥墩截面面积的前提下可有效解决传统混凝土材料存在的不足和缺陷。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步地说明。
一种骨料为铁矿石质的高强混凝土材料，由连续级配铁矿石质粗骨料、铁矿石质细骨料、磨细矿粉、硅灰、I级粉煤灰、硅酸盐I型水泥、高效减水剂、水，经搅拌、密实成型、标准养护制作而成，是江河、湖泊、海洋、风沙等环境或地区桥墩构件的主要混凝土材料。
作为优选，所述的连续级配铁矿石质粗骨料粒径5~20mm；铁矿石质细骨料细度模数3.0~3.2，连续级配；磨细矿粉为F级；硅灰为硅钢生产中的副产品经磨细而成，比表面积20m2/g；粉煤灰为I级灰，矿粉、硅灰、粉煤灰等的主要化学成分为CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3等；水泥为P.I硅酸盐水泥，强度等级不低于52.5MPa，硅酸二钙和硅酸三钙的总含量不低于70%，铝酸三钙的含量不大于8%；高效减水剂为聚羧酸盐减水剂，减水率不低于35%；水为自来水或洁净的应用水。
作为优选，所述的铁矿石质高强混凝土材料中粗骨料的体积率为41.1%，细骨料的体积率为25.2%，P.I硅酸盐水泥的体积率为0.123 m3/m3，硅灰的体积率为0. 8%，磨细矿粉的体积率为3.2%，粉煤灰的体积率为2.4%，水的体积率为14.8%，空隙或孔隙的体积率为0.2%。
进一步地，所述的骨料为铁矿石质的高强混凝土的制备方法，其包括以下步骤：
（1）将所述的铁矿石质粗骨料、细骨料与50%的P.I硅酸盐水泥、磨细矿粉、硅灰、粉煤灰和水进行1min预拌合，得到匀混料一；
（2）将聚羧酸盐减水剂、剩余的P.I硅酸盐水泥、磨细矿粉、硅灰、粉煤灰、水在卧式强制式搅拌机中搅拌2min左右，得到匀混料二；
（3）将匀混料二加入至匀混料一中搅拌均匀，经密实成型、标准养护即得骨料为铁矿石质的高强混凝土。
匀混料二和匀混料一采用机械运输、泵送作业、机械振捣、人工修饰，自然养护、蓄热养护或蒸汽养护的方式进行养护。
骨料为铁矿石质的高强混凝土材料的表观密度为3360Kg/m3，设计强度等级为80MPa即达到C80级，抗弯强度达10.0MPa，具有优异的抵抗水流冲刷、船舶撞击、飞砂磨损作用的能力。
骨料为铁矿石质的高强混凝土材料100次硫酸盐干湿循环的强度损失率小于等于10%，质量损失率小于等于3.0%；抗渗等级大于S20，无潜在的碱骨料反应危险，抗风沙磨损能力强，护筋性优异，抗裂能力强。

Claims (4)

1.一种骨料为铁矿石质的高强混凝土，其特征在于：由粗骨料、细骨料、磨细矿粉、硅灰、粉煤灰、水泥、高效减水剂和水组成；所述的粗骨料为连续级配铁矿石质粗骨料，所述的细骨料为铁矿石质细骨料，所述的水泥为P.I硅酸盐水泥。
2. 根据权利要求1所述的一种骨料为铁矿石质的高强混凝土，其特征在于：所述铁矿石质高强混凝土材料中粗骨料的体积率为41.1%，细骨料的体积率为25.2%，P.I硅酸盐水泥的体积率为0.123 m3/m3，硅灰的体积率为0. 8%，磨细矿粉的体积率为3.2%，粉煤灰的体积率为2.4%，水的体积率为14.8%，空隙或孔隙的体积率为0.2%。
3.根据权利要求1或2所述的一种骨料为铁矿石质的高强混凝土，其特征在于：所述的连续级配铁矿石质粗骨料粒径5~20mm；所述铁矿石质细骨料细度模数3.0~3.2，连续级配；所述磨细矿粉为F级；所述硅灰比表面积20m2/g；粉煤灰为I级粉煤灰；所述P.I硅酸盐水泥强度等级不低于52.5MPa，硅酸二钙和硅酸三钙的总含量不低于70%，铝酸三钙的含量不大于8%；所述高效减水剂为聚羧酸盐减水剂，减水率不低于35%；所述水为自来水或洁净的应用水。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的骨料为铁矿石质的高强混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）所述连续级配铁矿石质粗骨料、铁矿石质细骨料与50%的P.I硅酸盐水泥、磨细矿粉、硅灰、粉煤灰和水进行1min预拌合，得到匀混料一；
（2）聚羧酸盐减水剂以及剩余的P.I硅酸盐水泥、磨细矿粉、硅灰、粉煤灰、水在卧式强制式搅拌机中搅拌均匀，得到匀混料二；
（3）将匀混料二加入至匀混料一中搅拌均匀，经密实成型、标准养护即得骨料为铁矿石质的高强混凝土。
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