CN110963766A - 一种抑制花岗片麻岩碱活性的高性能混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抑制花岗片麻岩碱活性的高性能混凝土及其制备方法，该混凝土原料及质量份配比如下：花岗片麻岩100份，河砂60～70份，水泥20～45份，粉煤灰4～10份，矿渣粉2～15份，减水剂0.5～0.8份，水胶比为0.30～0.40。本发明提供的混凝土以花岗片麻岩作为粗集料，以河砂为细集料，粉煤灰和矿渣粉为掺合料，成分较为简单，避免各种复杂成分加入对混凝土性能造成影响，能够对SiO₂含量高的花岗片麻岩进行利用，得到的水泥混凝土综合性能高。

Description

一种抑制花岗片麻岩碱活性的高性能混凝土及其制备方法

技术领域

本发明属于混凝土技术领域，涉及一种抑制花岗片麻岩碱活性的高性能混凝土及其制备方法。

背景技术

我国的花岗岩资源储量巨大，分布广泛，在26个省、自治区、直辖市均有分布，已探明的花岗岩矿的估算可采储量达上亿立方米。然而，这些储量丰富的花岗岩石材以普通石材居多，名优石材较少，多数不能用于建筑装饰。如果将普通花岗片麻岩石材作为石灰石、玄武岩等传统优质集料的替代品，可以提高了花岗片麻岩碎石利用率，降低工程建设成本，缓解建设用碎石资源短缺的形势。

花岗片麻岩主要由长石、石英组成，为中粗粒变晶结构和片麻状或条带状构造的变质岩，岩石虽然强度较高，由于在其化学组成成分中，活性二氧化硅含量可能较高，一般远远大于标准规定的酸性集料的下限65％，属于典型的酸性集料。可能出现碱—集料反应，导致混凝土结构物后期耐久性不足，出现膨胀、开裂等诸多病害。

通过对普通花岗片麻岩石材的碱活性进行抑制，将其合理、有效地开发利用到道路工程中，使其作为石灰岩、玄武岩等传统优质集料的替代品用于公路桥梁等基础结构的混凝土材料中，可以有效提高花岗片麻岩碎石的利用效率，降低道路工程长期以来对优质集料的依赖。

因此，现阶段急需一种采用花岗片麻岩集料制备高性能水泥混凝土的配制方法，为花岗片麻岩集料丰富地区提供可行的石料利用方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种抑制花岗片麻岩碱活性的高性能混凝土及其制备方法，采用粉煤灰和矿渣粉合理配比，能够实现对花岗片麻岩的利用，制备得到具有高强度，耐久性和工作性好的混凝土。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

提供一种抑制花岗片麻岩碱活性的高性能混凝土，其原料及质量份配比如下：花岗片麻岩100份，河砂60～70份，水泥20～45份，粉煤灰4～10份，矿渣粉2～15份，减水剂0.5～0.8份，水胶比为0.30～0.40。

按上述方案，所述花岗片麻岩由粒径为5～16mm的中粒径花岗片麻岩和粒径为16～26.5mm的粗粒径花岗片麻岩组成，中粒径花岗片麻岩与粗粒径花岗片麻岩质量比为55：45。花岗片麻岩中SiO₂含量高，存在非晶质的活性SiO₂，本发明通过掺入矿物掺合料粉煤灰和矿渣粉有效减少混凝土中的碱含量，进而缓解花岗片麻岩集料的碱活性，提高混凝土综合性能。

按上述方案，所述河砂细度为Ⅱ区中砂。

按上述方案，所述水泥为P·O 42.5型水泥。

按上述方案，所述粉煤灰为F类I级粉煤灰。

按上述方案，所述矿渣粉为S95级粒化高炉矿渣粉。

按上述方案，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂，减水率为30％。

本发明还包括上述抑制花岗片麻岩碱活性的高性能混凝土的制备方法，具体步骤如下：

1)按配比称取原料，备用；

2)将花岗片麻岩、河砂、水泥、粉煤灰、矿渣粉、减水剂混合均匀，加水拌匀，得到高性能混凝土。

本发明抑制花岗片麻岩碱活性的高性能混凝土的性能指标如下：混凝土坍落度为185～205mm，容重2390～2440kg/m³，初凝时间为860～950min，终凝时间为1060～1170mm，坍落度1h变化量为0～50mm，7d抗压强度为43.1～62.5MPa，28d抗压强度为55.1～75.3MPa，混凝土后期耐久性良好，无膨胀，开裂等问题。

本发明的抑制花岗片麻岩碱活性的高性能混凝土配制方法中，通过将粉煤灰和矿渣粉加入花岗片麻岩水泥混凝土中，一方面，粉煤灰、矿渣的加入有效地稀释了水泥中水泥所占的比例，即稀释了混凝土中的碱含量，减缓了碱－集料反应的进程；另一方面，粉煤灰、矿渣粉中的化学成分会与溶液中的OH－发生反应，稀释溶液中碱度，同时，粉煤灰、矿渣的物质与水泥会发生火山灰反应，该反应生成的水硬性物质会改变水泥混凝土内部孔隙的结构，进一步抑制反应的进行，这样就达到减少花岗片麻岩碱活性效应的目的。通过双掺粉煤灰和矿渣粉，利用两者复合产生的超叠加效应可取得比单掺某一种矿物掺合料更好的效果，弥补单一矿物掺合料自身固有的部分缺陷。最终制备得到的花岗片麻岩不仅具有抑制碱活性，还具有高强度，耐久性和工作性好的特点。

本发明的有益效果在于：1、本发明提供的混凝土以花岗片麻岩作为粗集料，以河砂为细集料，粉煤灰和矿渣粉为掺合料，成分较为简单，避免各种复杂成分加入对混凝土性能造成影响，能够对SiO₂含量高的花岗片麻岩进行利用，得到的水泥混凝土综合性能高；2、本发明所采用的试验方法简单，操作方便，采用的原材料也都容易获取，通过添加适当比例的矿物掺合料矿渣粉和粉煤灰加入混合料中，可以减少花岗片麻岩配制的混凝土后期碱—集料反应，提高水泥混凝土的强度，耐久性等性能，还可以达到减小水泥用量的目的，以混凝土中胶凝材料掺量为450kg/m³为例，当掺入粉煤灰和矿渣粉为40％即180kg/m³时，仅需掺入水泥270kg/m³，这样减少了40％的水泥用量，大大降低了工程成本。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1～8

配制高性能混凝土，制备方法如下：

1)原材料选取

水泥为P·O 42.5型水泥；粗集料为花岗片麻岩，由粒径为5～16mm的中粒径花岗片麻岩和粒径为16～26.5mm的粗粒径花岗片麻岩组成，两者质量比为55：45，属于Ⅱ类碎石，对送样集料进行了成分分析，试验结果显示花岗片麻岩中SiO₂含量达到了73.34％；细集料为河砂，细度模数为2.64，其细度属于Ⅱ区中砂；粉煤灰为F类I级粉煤灰；矿渣粉为S95级粒化高炉矿渣粉；减水剂为高性能缓凝型减水剂，减水率为30％；水为自来水。

2)混凝土制备方案

将花岗片麻岩、河砂、水泥、粉煤灰、矿渣粉、减水剂按比例混合均匀，加水拌匀，得到高性能混凝土，以下表1是实施例1～8的原料配比数据(表1中碎石表示花岗片麻岩)。

表1实施例1～8原料配合比方案

3)测试结果

如表2所示，在以上8种原料方案下分别拌和配制水泥混凝土，按照混凝土抗压强度标准立方体试件成型(150mm×150mm×150mm)得到各试验组的性能指标，并在7d和28d检测立方体试件的抗压强度。

表2实施例1～8试验结果

通过表2中数据可知：各个试验组在添加不同比例的粉煤灰和矿渣粉后，其坍落度在185～205mm之间，实测容重2390～2440kg/m³，初凝时间为860～950min，终凝时间为1060～1170mm，坍落度1h变化量为0～50mm，7d抗压强度为43.1～62.5MPa，28d抗压强度为55.1～75.3MPa，其中第6号试验7d抗压强度值最高为62.5MPa；第3号试验28d抗压强度值最高为75.3MPa，后期检验其耐久性指标也符合按要求，并且无膨胀，开裂等问题。8种配合比方案下的掺入粉煤灰和矿渣粉的花岗片麻岩混凝土实测性能均达到设计要求。

Claims (8)

1.一种抑制花岗片麻岩碱活性的高性能混凝土，其特征在于，其原料及质量份配比如下：花岗片麻岩100份，河砂60～70份，水泥20～45份，粉煤灰4～10份，矿渣粉2～15份，减水剂0.5～0.8份，水胶比为0.30～0.40。

2.根据权利要求1所述的抑制花岗片麻岩碱活性的高性能混凝土，其特征在于，所述花岗片麻岩由粒径为5～16mm的中粒径花岗片麻岩和粒径为16～26.5mm的粗粒径花岗片麻岩组成，中粒径花岗片麻岩与粗粒径花岗片麻岩质量比为55：45。

3.根据权利要求1所述的抑制花岗片麻岩碱活性的高性能混凝土，其特征在于，所述河砂细度为Ⅱ区中砂。

4.根据权利要求1所述的抑制花岗片麻岩碱活性的高性能混凝土，其特征在于，所述水泥为P·O 42.5型水泥。

5.根据权利要求1所述的抑制花岗片麻岩碱活性的高性能混凝土，其特征在于，所述粉煤灰为F类I级粉煤灰。

6.根据权利要求1所述的抑制花岗片麻岩碱活性的高性能混凝土，其特征在于，所述矿渣粉为S95级粒化高炉矿渣粉。

7.根据权利要求1所述的抑制花岗片麻岩碱活性的高性能混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂，减水率为30％。

8.一种权利要求1-7任一所述的抑制花岗片麻岩碱活性的高性能混凝土的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)按配比称取原料，备用；

2)将花岗片麻岩、河砂、水泥、粉煤灰、矿渣粉、减水剂混合均匀，加水拌匀，得到高性能混凝土。