CN111138106A - 一种铁路高性能混凝土用火成岩质矿物掺和料 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种铁路高性能混凝土用火成岩质矿物掺和料，该掺和料由80~90%的磨细火成岩石粉（A）、0~10%的硅质增强材料（B）、0~10%的铝硅质增强材料（C）、0~10%的助磨剂（D）及0~5%的激发剂（F）组配而成。该掺和料适用于铁路高性能混凝土制备中，主要用于解决粉煤灰、矿渣粉等传统掺和料短缺地区铁路高性能混凝土的制备难题，适用范围涵盖现浇混凝土结构和预应力混凝土结构，配制混凝土的各项性能指标均满足《铁路混凝土》（TB/T 3275‑2018）的技术要求。

Description

一种铁路高性能混凝土用火成岩质矿物掺和料
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种铁路高性能混凝土用火成岩质矿物掺和料。
背景技术
粉煤灰和矿渣粉等传统矿物掺和料是保证铁路高性能混凝土耐久性的必要组成部分。近年来随着我国铁路建设向中西部及西南地区重心转移，这些地区面临着矿物掺和料严重短缺的难题，以在建的川藏铁路拉林段为例，混凝土用粉煤灰是从千里之外的宁夏等地外运过来，相比于材料本身出厂价，运费高达3～4 倍，且质量不太稳定，同时严重受到运输条件的制约。因此寻找粉煤灰和矿渣粉等传统矿物掺和料的替代品是铁路工程建设亟待解决的现实问题。
火成岩是由岩浆冷却产生，是三大类岩石(火成岩、沉积岩和变质岩)的主体，约占地壳岩石总体积的65％。部分地区岩层中分布有大量侵入火成岩，具有较高的火山灰活性。国内外研究表明，磨细火成岩石粉的化学组成与粉煤灰相近，均是以SiO2、Al2O3、Fe2O3为主，且二者具有相近的水化活性，是理想的替代品。然而，火成岩种类较多，常见的包括玄武岩、安山岩、流纹岩和凝灰岩等差别较大，不同地区相同岩性同样存在显著差异，如何确保具有条带状分布、较长建设工期的铁路工程混凝土用火成岩石粉的品质相对稳定同样是亟待解决的问题。本发明通过优选性能满足相关要求的火成岩矿物，以及掺加一定量的改性材料，从而保证了火成岩质矿物掺和料的品质稳定可控。
发明内容
本发明目的在于提供一种铁路高性能混凝土用火成岩质矿物掺和料，以解决传统矿物掺和料紧缺地区铁路高性能混凝土制备困难的问题。
本发明一种铁路高性能混凝土用火成岩质矿物掺和料，由80～90％的磨细火成岩石粉(A)、0～10％的硅质增强材料(B)、0～10％的铝硅质增强材料(C)、 0～10％的助磨剂(D)及0～5％的激发剂(E)组配而成。
一种铁路高性能混凝土用火成岩质矿物掺和料，所述磨细火成岩石粉(A) 的母岩矿物，应选用化学组成中SiO2、Al2O3、Fe2O3含量合计大于70％的火成岩矿物(包括但不限于玄武岩、安山岩、流纹岩及凝灰岩)，磨细火成岩石粉(A) 的比表面积控制为400m2/kg～1000m2/kg或45μm筛余量≤20％；
一种铁路高性能混凝土用火成岩矿物掺和料，所述硅质增强材料(B)选用 SiO2含量不低于92％的(半加密或加密)硅灰；
一种铁路高性能混凝土用火成岩质矿物掺和料，所述铝硅质增强材料(C) 选用C2S含量不低于40％的硅酸盐水泥熟料、比表面积为400m2/kg～600m2/kg 的磨细沸石粉、P2O5含量≤3.5％的磷渣粉(比表面积为400m2/kg～600m2/kg) 中的一种或多种；
一种铁路高性能混凝土用火成岩质矿物掺和料，所述助磨剂(D)选用三乙醇胺、石膏、硫酸钠中的一种或多种；
一种铁路高性能混凝土用火成岩质矿物掺和料，所述激发剂(E)选用元明粉、明矾石和其他醇胺类物质中的一种或多种。
以上组分混合均匀后制得的比表面积在400～1000m2/kg的粉体材料即为本发明的火成岩质矿物掺和料，该掺和料用在混凝土中的掺量(占胶凝材料总量的质量比)与粉煤灰类似，单掺使用时掺量一般不超过30％。
具体实施方式
下面通过实施例进一步描述本发明，但本发明不仅限于所述的实施例。
实施例1：
本实施例所述的火成岩质矿物掺和料中各组分材料用量(以100kg为例) 为：A(凝灰岩石粉)85kg，B(95级半加密硅灰)10kg，C(低热硅酸盐水泥熟料)5kg，D(三乙醇胺)50g，E(元明粉)120g。
将上述A、B、C、D、E各组分充分混合，得到本实施例掺和料(HSH-1)，参照《水泥砂浆和混凝土用天然火山灰质材料》(JG/T 315-2011)对本实施例火成岩质矿物掺和料进行检测，具体性能指标见表1，分析可知，该掺和料完全满足相关材料技术规范要求。
表1火成岩质矿物掺和料的性能检测指标
Figure BDA0002367179720000021
Figure BDA0002367179720000031
火成岩质矿物掺和料对水泥混凝土性能影响结果如表2和表3所示：
表2火成岩质矿物掺和料对标准稠度用水量和凝结时间的影响
Figure BDA0002367179720000032
由表2可知，掺加火成岩质矿物掺和料后，水泥标准稠度用水量减小，掺量同为30％的火成岩质矿物掺和料的凝结时间比粉煤灰缩短了30min，可见火成岩质矿物掺和料加速了水泥的凝结和硬化，促进了早期强度的发展和形成。
表3火成岩质矿物掺和料对混凝土强度和电通量的影响
Figure BDA0002367179720000033
由表3可知，掺加火成岩质矿物掺和料后混凝土的性能与粉煤灰类似，力学性能和耐久性能均可满足《铁路混凝土》(TB/T 3275-2018)中的要求。
实施例2～4：
用于实施例1相同的方式按照表4的组成配制火成岩质矿物掺和料 (HSH-2～HSH-4)，并与实施例1相同方式进行原材料指标检测及混凝土性能测试，试验结果如表5和表6所示。
表4火成岩质矿物掺合料各组分组成
Figure BDA0002367179720000034
Figure BDA0002367179720000041
表5火成岩质矿物掺和料的性能检测指标
Figure BDA0002367179720000042
表6火成岩质矿物掺和料对混凝土强度和电通量的影响
Figure BDA0002367179720000043
分析表5和表6可见，采用本发明生产的火成岩质矿物掺和料的原材料性能均满足《水泥砂浆和混凝土用天然火山灰质材料》(JG/T 315-2011)要求，所配制混凝土的性能均满足《铁路混凝土》(TB/T 3275-2018)要求。
上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种铁路高性能混凝土用火成岩质矿物掺和料，其特征在于：由80~90%的磨细火成岩石粉（A）、0~10%的硅质增强材料（B）、0~10%的铝硅质增强材料（C）、0~10%的助磨剂（D）及0~5%的激发剂（E）组配而成。
2.根据权利要求1所述的一种铁路高性能混凝土用火成岩质矿物掺和料，其特征在于：所述磨细火成岩石粉（A）的母岩矿物，应选用化学组成中SiO2、Al2O3、Fe2O3含量合计大于70%的火成岩矿物（包括但不限于玄武岩、安山岩、流纹岩及凝灰岩），磨细火成岩石粉（A）的比表面积控制为400 m2/kg~1000 m2/kg或45μm筛余量≤20%。
3.根据权利要求1所述的一种铁路高性能混凝土用火成岩质矿物掺和料，其特征在于：所述硅质增强材料（B）选用SiO2含量不低于92%的（半加密或加密）硅灰。
4.根据权利要求1所述的一种铁路高性能混凝土用火成岩质矿物掺和料，其特征在于：所述铝硅质增强材料（C）选用C2S含量不低于40%的硅酸盐水泥熟料、比表面积为400 m2/kg~600 m2/kg的磨细沸石粉、P2O5含量≤3.5%的磷渣粉（比表面积为400 m2/kg~600 m2/kg）中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种铁路高性能混凝土用火成岩质矿物掺和料，其特征在于：所述助磨剂（D）选用三乙醇胺、石膏、硫酸钠中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种铁路高性能混凝土用火成岩质矿物掺和料，其特征在于：所述激发剂（E）选用元明粉、明矾石和其他醇胺类物质中的一种或多种。
7.据权利要求1所述的一种铁路高性能混凝土用火成岩质矿物掺和料，其特征在于：该掺和料用在混凝土中的掺量（占胶凝材料总量的质量比）与粉煤灰类似，单掺使用时掺量一般不超过30%。
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