CN111792889A - 一种天然凝灰岩超高性能混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种天然凝灰岩超高性能混凝土及其制备方法，包括以下重量份的组分：天然凝灰岩100～250份、石灰石粉100～250份、水泥600～900份、硅灰100～200份、细骨料900～1200份、钢纤维120～200份、外加剂8～10份和水160～190份。本发明结合天然凝灰岩的化学组分特点，采用磨细手段进行矿物掺合料互相激发的理论，充分的利用天然凝灰岩的活性，形成新的超高性能混凝土胶凝材料体系，不仅实现了废弃资源的充分利用，同时也提高了超高性能混凝土的强度和体积稳定性，拓宽了超高性能混凝土的原材料来源，降低超高性能混凝土的成本，更加有利于超高性能混凝土的推广和应用。

Description

一种天然凝灰岩超高性能混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种天然凝灰岩超高性能混凝土及其制备方法。
背景技术
超高性能混凝土是一种以超高强度、超高韧性和超高耐久性为特征的新型水泥基材料，其出现以来由于优异的性能和广阔的发展前景受到了研究者的广泛关注。随着国内外研究者在超高性能混凝土配制技术方面研究工作的深入，相关材料配制技术研究已经取得重要进展，实验室在常规养护条件下制备抗压强度超过150MPa的超高性能混凝土已经能够成为现实。
但从目前超高性能混凝土研究的情况来说，仍然存在几个问题：一是制备技术研究仍有待深入，一方面目前超高性能混凝土配制技术研究大多局限于实验室，另一方面相关研究过于关注抗压强度指标，综合考虑工作性能、力学性能、体积稳定性的超高性能混凝土综合性能提升研究不足，尤其是结合施工工艺、设备要求的性能综合调控技术相对较少；二是成本有待优化，在优质资源日益匮乏的大环境下，有研究者通过引入稻壳灰、棕榈油灰、粉煤灰、偏高岭土等优化超高性能混凝土材料制备成本，但相关研究系统性仍有待加强。本发明拟引入天然凝灰岩配制超高性能混凝土，天然凝灰岩是一种天然火山灰，活性组分各不相同。本发明通过矿物掺合料互相激发机理以及微细颗粒填充机理进行配制天然凝灰岩超高性能混凝土，充分发挥天然凝灰岩的特点和组分优势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种天然凝灰岩超高性能混凝土及其制备方法。
本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种天然凝灰岩超高性能混凝土，天然凝灰岩100～250份、石灰石粉100～250份、水泥600～900份、硅灰100～200份、细骨料900～1200份、钢纤维120～200份、外加剂8～10份和水160～190份。
本发明中，水泥为主要的胶凝材料，天然凝灰岩、石灰石粉和硅灰为矿物掺合料，与水泥共同构成本发明的胶凝材料体系。本发明中各胶凝材料组分的比例按照最紧密堆积理论进行设计，采用最小用水量试验方法确定各胶凝材料组分比例，从而达到最紧密堆积状态。
本发明中，天然凝灰岩为含活性Al2O3的凝灰岩，活性Al2O3大于等于20％，比表面积为大于等于600m2/kg。
天然凝灰岩为一种火山碎屑岩，其主要成分为SiO2和Al2O3，具有一定的水化活性。本发明中，将天然凝灰岩分为高铝凝灰岩和普通凝灰岩，其中高铝活性Al2O3凝灰岩在超高性能混凝土中使用时，将其磨细至600m2/kg以上，搭配石灰石粉，在水泥的水化碱性环境中，活性Al2O3组分能够与碳酸盐发生水化反应，生成水化碳铝酸钙，一种新的晶体水化产物，能够明显的改善水泥混凝土的微观结构，使微观结构更加致密。
本发明中，石灰石粉中CaCO3的含量大于等于80％，比表面积大于等于200m2/kg。
本发明中，水泥为52.5R级普通硅酸盐水泥或42.5R级普通硅酸盐水泥。
本发明中，硅灰的比表面积大于等于15000m2/kg，SiO2含量大于等于85％。
本发明中，细骨料为机制砂、尾矿砂和天然河砂中的一种，其中粒径0.15mm～4.75mm。对细骨料进行优化粒径搭配，能够在保证工作性能的基础上大幅度的降低外加剂的用量，缩短超高性能混凝土的凝结时间，实现更好的紧密堆积，从而实现更高的强度。
本发明中，钢纤维的抗拉强度大于等于2580MPa的微细钢纤维。
本发明中，所述外加剂为聚羧酸系高效减水剂，减水率大于等于30％，固含大于等于40％，该外加剂具有高减水、消泡和减缩功能，在0.13的水胶比下超高性能混凝土工作性能仍然能够达到自密实效果，同时能够将含气控制在3.0％以下，并且兼具一定的减缩功能，能够补偿超高性能混凝土自身的收缩。
一种天然凝灰岩超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)备料：称取天然凝灰岩100～250份、石灰石粉100～250份、水泥600～900份、硅灰100～200份、细骨料900～1200份、钢纤维120～200份、外加剂8～10份和水160～190份；
(2)干预混：将天然凝灰岩、石灰石粉、水泥、硅灰和细骨料等干料进行搅拌分散，制得匀质性好的超高性能混凝土干粉料；
(3)湿拌：将上述干粉料倒入普通强制式搅拌机，加入称量好的水和专用外加剂，搅拌均匀制得浆体物料；
(4)纤维分散：将上述称量好的钢纤维均匀加入浆体物料中，搅拌均匀制得超高性能混凝土浆体；
(5)浇筑成型：将上述制得的超高性能混凝土浆体通过浇注方式置于模具中，待浆体硬化后拆模得到试件；
(6)养护：对试件进行养护。
本发明中，所述步骤(2)中的搅拌方式为振动搅拌。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明结合天然凝灰岩的组分特点，采用矿物掺合料互相激发理论，充分的利用天然凝灰岩的活性，形成新的超高性能混凝土胶凝材料体系；不仅实现了废弃资源的充分利用，同时也提高了超高性能混凝土的强度和体积稳定性，拓宽了超高性能混凝土的原材料来源，降低超高性能混凝土的成本，更加有利于超高性能混凝土的推广和应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做更进一步的说明。
实施例1
一种天然凝灰岩超高性能混凝土，包括以下重量份的组分：天然凝灰岩160份，石灰石粉160份，普通52.5R硅酸盐水泥600份，硅灰160份，河砂1060份，钢纤维200份，外加剂9份，水170份。
并通过以下步骤制备而成：
(1)将天然凝灰岩、石灰石粉、水泥、硅灰和河砂进行振动搅拌分散，制得匀质性好的超高性能混凝土干粉料；
(2)将上述干粉料倒入普通强制式搅拌机，加入称量好的水和专用外加剂，搅拌3～5分钟，制得浆体物料；
(3)将上述称量好的钢纤维均匀加入浆体物料中，且边加入边搅拌，保证钢纤维不团聚，搅拌2～4分钟，制得超高性能混凝土浆体；
(4)浇筑成型，将上述制得的超高性能混凝土浆体通过浇注方式置于模具中，24小时后拆模得到试件；
(5)对试件进行养护，养护条件为混凝土标准养护制度，室温20±2℃；湿度不小于95％。
搅拌后成型100mm×100mm×100mm的混凝土抗压强度试件，100mm×100mm×400mm的混凝土抗折强度试件，待浆体硬化后拆模置于标准养护室养护，性能测试结果见表1。
实施例2
一种天然凝灰岩超高性能混凝土，包括以下重量份的组分：天然凝灰岩220份，石灰石粉100份，普通52.5R硅酸盐水泥700份，硅灰160份，河砂1060份，钢纤维200份，外加剂9份，水170份。
搅拌后成型100mm×100mm×100mm的混凝土抗压强度试件，100mm×100mm×400mm的混凝土抗折强度试件，待浆体硬化后拆模置于标准养护室养护，性能测试结果见表1。
实施案例3
一种天然凝灰岩超高性能混凝土，包括以下重量份的组分：天然凝灰岩162份，石灰石粉162份，普通42.5R硅酸盐水泥610份，硅灰160份，机制砂1080份，钢纤维160份，外加剂9份，水173份。
搅拌后成型100mm×100mm×100mm的混凝土抗压强度试件，100mm×100mm×400mm的混凝土抗折强度试件，待浆体硬化后拆模置于标准养护室养护，性能测试结果见表1。
表1
Figure BDA0002508942420000051
对比例1采用实施例1配合比，但不使用本发明的成型工艺；对比例2采用无石灰石粉配合比。从表中可明显看出振动搅拌干预混料能够显著提升超高性能混凝土强度，石灰石粉的加入与凝灰岩的互相激发同样是显著提升了超高性能混凝土的强度。
以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种天然凝灰岩超高性能混凝土，其特征在于，包括以下重量份的组分：天然凝灰岩100～250份、石灰石粉100～250份、水泥600～900份、硅灰100～200份、细骨料900～1200份、钢纤维120～200份、外加剂8～10份和水160～190份。
2.根据权利要求1所述的一种天然凝灰岩超高性能混凝土，其特征在于，所述天然凝灰岩为含活性Al2O3的凝灰岩，活性Al2O3的含量大于等于20％，比表面积为大于等于600m2/kg。
3.根据权利要求1所述的一种天然凝灰岩超高性能混凝土，其特征在于，所述石灰石粉中CaCO3的含量大于等于80％，比表面积大于等于200m2/kg。
4.根据权利要求1所述的一种天然凝灰岩超高性能混凝土，其特征在于，所述水泥为52.5R级普通硅酸盐水泥或42.5R级普通硅酸盐水泥。
5.根据权利要求1所述的一种天然凝灰岩超高性能混凝土，其特征在于，所述硅灰的比表面积大于等于15000m2/kg，SiO2的含量大于等于85％。
6.根据权利要求1所述的一种天然凝灰岩超高性能混凝土，其特征在于，所述细骨料为机制砂、尾矿砂、天然河砂中的一种，粒径为0.15mm～4.75mm。
7.根据权利要求1所述的一种天然凝灰岩超高性能混凝土，其特征在于，所述钢纤维的抗拉强度大于等于2580MPa。
8.根据权利要求1所述的一种天然凝灰岩超高性能混凝土，其特征在于，所述外加剂为聚羧酸系高效减水剂，减水率大于等于30％，固含大于等于40％。
9.一种天然凝灰岩超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)备料：称取天然凝灰岩100～250份、石灰石粉100～250份、水泥600～900份、硅灰100～200份、细骨料900～1200份、钢纤维120～200份、外加剂8～10份和水160～190份；
(2)干预混：将天然凝灰岩、石灰石粉、水泥、硅灰和细骨料等干料进行搅拌分散，制得匀质性好的超高性能混凝土干粉料；
(3)湿拌：将上述干粉料倒入普通强制式搅拌机，加入称量好的水和专用外加剂，搅拌均匀制得浆体物料；
(4)纤维分散：将上述称量好的钢纤维均匀加入浆体物料中，搅拌均匀制得超高性能混凝土浆体；
(5)浇筑成型：将上述制得的超高性能混凝土浆体通过浇注方式置于模具中，待浆体硬化后拆模得到试件；
(6)养护：对试件进行养护。
10.根据权利要求9所述的一种天然凝灰岩超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的搅拌方式为振动搅拌。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112608104A (zh) * 2020-12-23 2021-04-06 中建西部建设新疆有限公司 一种轻质高强抗开裂自修复凝灰岩混凝土及其制备方法
CN113121168A (zh) * 2021-03-15 2021-07-16 安徽建筑大学 环保型石英矿尾泥白色超高性能混凝土材料及其制备方法
CN113149571A (zh) * 2021-05-26 2021-07-23 中交第三公路工程局有限公司 一种超高性能混凝土的水泥基材及其制备方法
CN115872705A (zh) * 2022-12-29 2023-03-31 四川省川铁枕梁工程有限公司 一种uhpc预混料制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4268317A (en) * 1978-12-22 1981-05-19 Rayl Layton L Lightweight insulating structural concrete
CN104230270A (zh) * 2014-09-11 2014-12-24 湖南嘉威科技有限公司 一种低黏度活性粉末混凝土及其制备方法
CN106186901A (zh) * 2016-06-29 2016-12-07 长江水利委员会长江科学院 一种适用于高海拔地区的凝灰岩粉碾压混凝土
CN108424074A (zh) * 2018-03-30 2018-08-21 武汉冶建筑安装工程有限责任公司 一种新型矿物掺合料混凝土

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4268317A (en) * 1978-12-22 1981-05-19 Rayl Layton L Lightweight insulating structural concrete
CN104230270A (zh) * 2014-09-11 2014-12-24 湖南嘉威科技有限公司 一种低黏度活性粉末混凝土及其制备方法
CN106186901A (zh) * 2016-06-29 2016-12-07 长江水利委员会长江科学院 一种适用于高海拔地区的凝灰岩粉碾压混凝土
CN108424074A (zh) * 2018-03-30 2018-08-21 武汉冶建筑安装工程有限责任公司 一种新型矿物掺合料混凝土

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
林宗寿: "《水泥工艺学》", 31 December 2012, 武汉理工大学出版社 *
缪沾: "《材料物理性能检验 水泥》", 30 November 2006, 中国建材工业出版社 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112608104A (zh) * 2020-12-23 2021-04-06 中建西部建设新疆有限公司 一种轻质高强抗开裂自修复凝灰岩混凝土及其制备方法
CN112608104B (zh) * 2020-12-23 2023-03-21 中建西部建设新疆有限公司 一种轻质高强抗开裂自修复凝灰岩混凝土及其制备方法
CN113121168A (zh) * 2021-03-15 2021-07-16 安徽建筑大学 环保型石英矿尾泥白色超高性能混凝土材料及其制备方法
CN113149571A (zh) * 2021-05-26 2021-07-23 中交第三公路工程局有限公司 一种超高性能混凝土的水泥基材及其制备方法
CN115872705A (zh) * 2022-12-29 2023-03-31 四川省川铁枕梁工程有限公司 一种uhpc预混料制备方法
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

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