CN111825378A - 一种粉煤灰渣内养护材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种粉煤灰渣内养护材料及其制备方法，涉及混凝土技术领域。所述粉煤灰渣应用在混凝土中的材料包括：按照质量比计，5％～7％的水、14％～18％的水泥、5％～15％的粉煤灰渣、15％～30％的河砂以及45％～50％的骨料，所有组分之和满足百分之百；其中，所述粉煤灰渣的颗粒直径小于2.36mm。粉煤灰渣作为内养护材料，在利用固体废弃物的同时，节约了天然河砂资源，同时改善了混凝土的工作性，促进了水泥浆的水化，在混凝土中起到了一定的内养护作用。

Description

一种粉煤灰渣内养护材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及砂浆技术领域，具体是一种粉煤灰渣内养护材料及其制备方法。
背景技术
随着中国经济的快速发展，城镇化进程的逐步加快，人们对住房、交通的需求越来越大。城镇建造的高楼越来越多，高铁、桥梁等基础设施的建设越来越多，同时也越来越快，随之而来的矛盾逐渐凸显。一方面，水泥越来越细，导致混凝土的收缩开裂问题越来越常见。另一方面，为了提高强度，降低水胶比，容易导致混凝土内部的部分区域水化不够充分。因此，寻找一种可以降低水化热，减少混凝土收缩开裂，并兼具内养护的材料，意义十分重大。
目前，混凝土的耐久性越来越被人们关注，寻找改善混凝土收缩、减少混凝土开裂的掺合料很重要。粉煤灰渣的存量巨大，堆放特别浪费场地，还会产生环境问题。如果应用于建筑行业，可以变废为宝，缓解环境压力，降低建筑成本，改善工作性。国内对粉煤灰的利用率还不是很高，对粉煤灰渣的利用率更低。亟待开发一种方法，一方面提高粉煤灰渣的利用率，另一方面改善混凝土的一些性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种粉煤灰渣内养护材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一方面，一种粉煤灰渣内养护材料，所述粉煤灰渣内养护材料包括：按照质量比计，5％～7％的水、14％～18％的水泥、5％～15％的粉煤灰渣、15％～30％的河砂以及45％～50％的骨料，所有组分之和满足百分之百；
其中，所述粉煤灰渣的颗粒直径小于2.36mm。
优选的，所述粉煤灰渣内养护材料包括：按照质量比计，6％的水、16％的水泥、10％的粉煤灰渣、25％的河砂以及43％的骨料。
优选的，按质量比计，所述粉煤灰渣为预湿粉煤灰渣。
优选的，所述粉煤灰渣采用24h以上的泡水预处理。
优选的，所述湿粉煤灰渣的含水率为30～45％。
另一方面，所述粉煤灰渣内养护材料的制备方法，所述制备方法包括：
粉煤灰渣过筛，选取2.36mm以下的粒径；
粉煤灰渣预湿处理，泡水≥24h；
将湿的粉煤灰渣控水达到饱和面干，含水率30～45％；
将水泥、砂、饱和面干粉煤灰渣和骨料加入搅拌机搅拌，然后边搅拌边加水，加完水后搅拌2分钟，成模。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过采用粉煤灰渣替代天然河砂，作为内养护材料，在利用固体废弃物的同时，节约了天然河砂资源，同时改善了混凝土的工作性，促进了水泥浆的水化，在混凝土中起到了一定的内养护作用，在0～90μm范围内粉煤灰渣提供的内养护水促进了水泥浆的水化，使得此范围内的水泥浆体孔隙率小于基准组，此范围硬化水泥石的密实度较大，显微硬度较高。显微硬度表征的，粉煤灰渣的内养护作用，能带来较大的经济效益。
附图说明
图1为粉煤灰渣不同替代率下混凝土28d抗压强度；
图2为粉煤灰渣不同替代率下混凝土28d抗折强度；
图3为粉煤灰渣不同替代率下混凝土28d超声波波速；
图4为粉煤灰渣周围水泥浆的水化情况；
图5为两组水泥浆显微硬度曲线。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，以下实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
一方面，一种粉煤灰渣内养护材料，所述粉煤灰渣内养护材料包括：按照质量比计，5％～7％的水、14％～18％的水泥、5％～15％的粉煤灰渣、15％～30％的河砂以及45％～50％的骨料，所有组分之和满足百分之百；
其中，所述粉煤灰渣的颗粒直径小于2.36mm。
上述实施例采用粉煤灰渣替代细骨料；可以大幅提高粉煤灰渣的利用率；废物利用，改善环境；改善混凝土的工作性和力学性能；大大降低砂浆的成本，带来较大经济效益。
一实施例中，所述粉煤灰渣内养护材料包括：按照质量比计，6％的水、16％的水泥、10％的粉煤灰渣、25％的河砂以及43％的骨料。
一实施例中，所述粉煤灰渣为的颗粒直径小于2.36mm。
一实施例中，按质量比计，所述粉煤灰渣为湿粉煤灰渣。
一实施例中，所述粉煤灰渣采用24h以上的泡水预处理。
一实施例中，所述泡水预处理后粉煤灰渣控水处理，控制含水率为30～45％
一实施例中，所述湿粉煤灰渣的含水率为30～45％。
另一方面，还提供一种粉煤灰渣内养护材料的制备方法，所述粉煤灰渣内养护材料的制备方法，所述制备方法包括：
粉煤灰渣过筛，选取2.36mm以下的粒径；
粉煤灰渣预湿处理，泡水≥24h；
将湿的粉煤灰渣控水达到饱和面干，含水率30～45％；
将水泥、砂、饱和面干粉煤灰渣和骨料加入搅拌机搅拌，然后边搅拌边加水，加完水后搅拌2分钟，成模。
本发明通过采用粉煤灰渣替代天然河砂，作为内养护材料，在利用固体废弃物的同时，节约了天然河砂资源，同时改善了混凝土的工作性，促进了水泥浆的水化，在混凝土中起到了一定的内养护作用，在0～90μm范围内粉煤灰渣提供的内养护水促进了水泥浆的水化，使得此范围内的水泥浆体孔隙率小于基准组，此范围硬化水泥石的密实度较大，显微硬度较高。显微硬度表征的，粉煤灰渣的内养护作用，能带来较大的经济效益，下面通过具体的实施例，详细的说明。
具体实施过程为：
1)粉煤灰渣过2.36mm筛，选取2.36mm以下的粒径；
2)使用时，按照等体积替代部分天然河砂(详见实施实例)；
3)通过加入干粉煤灰渣的体积，计算配合比中需额外加入的水；
4)将水泥、砂、干粉煤灰渣和骨料加入搅拌机搅拌，然后边搅拌边加水，加完水后搅拌2分钟，然后成模。
以粉煤灰渣的不同替代率、养护时间为自变量，通过控制工作性一致，配出来若干种配合比。通过试件的抗压、抗折强度变化，超声波、SEM等来评价粉煤灰渣作为新型内养护材料性能。配合比详见表1；实验测试详见表2。
表1混凝土试验配合比
Figure BDA0002548230190000041
表2混凝土基本性能测试结果
Figure BDA0002548230190000042
根据表2测试结果，结合说明书附图1～5，其中粉煤灰渣的替代率表示粉煤灰渣和砂的整体为1，初始粉煤灰渣替代率为20％替代率的表示，砂添加量相对整体减少了20％，粉煤灰渣增加了20％。
粉煤灰渣作为内养护材料替代部分砂后，抗压强度逐渐下降，20％替代率下下降幅度在10％以内，下降幅度不大可以接受；抗折强度除35％替代率，均小幅提高。综合下来，20％替代率下混凝土试件抗压下降不多，满足工程要求，抗折强度提高幅度达19％。此外，超声波速率在一定程度上可以反映引入粉煤灰渣后孔隙率的变化，混凝土抗压强度随孔隙率的增加而下降。但是，粉煤灰渣作为内养护材料用于混凝土中，抗压强度下降程度比超声波下降程度较缓，可见粉煤灰渣有一定的内养护作用。
由图4可以看出，粉煤灰渣周围水泥浆的水化情况，优于砂周围水泥浆的水化情况。砂周围的水泥浆水化后呈细颗粒状，粉煤灰渣由于可以提供内养护水，周围水泥浆水化后水泥石更加致密，呈块状。从微观结构上看，内养护效果明显。
采用显微硬度技术对90d龄期的混凝土试件进行硬度测试。其中A组是未使用粉煤灰渣内养护材料的试件，距离砂子不同距离的水泥石硬度，B组为粉煤灰渣20％替代率下，距离粉煤灰渣不同距离的水泥石硬度。具体测试数据如图5所示。由图5可知，A组硬化水泥石的显微硬度与距离骨料的距离基本无关，大致保持在一定范围内；B组硬化水泥石的显微硬度随着与骨料距离的增加逐渐下降，然后趋于稳定。在距离骨料0～90μm范围内，粉煤灰渣周围硬化水泥石的显微硬度高于砂子周围硬化水泥石的显微硬度，且随着距离的增加差距变小。说明在0～90μm范围内粉煤灰渣提供的内养护水促进了水泥浆的水化，使得此范围内的水泥浆体孔隙率小于基准组，此范围硬化水泥石的密实度较大，显微硬度较高。显微硬度表征的，粉煤灰渣的内养护作用，更加直观明显。
结果评价
粉煤灰渣作为内养护材料替代天然河砂，应用于混凝土中，抗压强度小幅下降；抗折强度有所提升。
对混凝土来说，粉煤灰渣作为内养护材料，替代20％的砂，抗压强度下降在10％以内，满足工程要求；抗折强度提高明显，达到19％，所以应用前景可观。
扫描电镜观测微观结构与显微硬度也可以看出，引入预湿的粉煤灰渣，促进了水泥的水化，在一定程度上佐证了粉煤灰渣的内养护功能。
本发明在是一种新型的内养护材料，在利用固体废弃物的同时，节约了天然河砂资源，同时改善了混凝土的工作性，促进了水泥浆的水化，在混凝土中起到了一定的内养护作用，能带来较大的经济效益。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种粉煤灰渣内养护材料，其特征在于，所述粉煤灰渣内养护材料包括：按照质量比计，5％～7％的水、14％～18％的水泥、5％～15％的粉煤灰渣、15％～30％的河砂以及45％～50％的骨料，所有组分之和满足百分之百；
其中，所述粉煤灰渣的颗粒直径小于2.36mm。
2.根据权利要求1所述粉煤灰渣内养护材料，其特征在于，所述粉煤灰渣内养护材料包括：按照质量比计，6％的水、16％的水泥、10％的饱水粉煤灰渣、25％的河砂以及43％的骨料。
3.根据权利要求1所述粉煤灰渣内养护材料，其特征在于，按质量比计，所述粉煤灰渣为预湿饱水的粉煤灰渣。
4.根据权利要求1所述粉煤灰渣内养护材料，其特征在于，所述粉煤灰渣采用24h以上的泡水预处理。
5.根据权利要求3的所述粉煤灰渣内养护材料，其特征在于，所述湿粉煤灰渣的含水率为30～45％。
6.根据权利要求4所述粉煤灰渣内养护材料，其特征在于，所述泡水预处理后粉煤灰渣控水处理，控制含水率为30～45％。
7.根据权利要求1～6任一项所述粉煤灰渣内养护材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
粉煤灰渣过筛，选取2.36mm以下的粒径；
粉煤灰渣预湿处理，泡水≥24h；
将湿的粉煤灰渣控水达到饱和面干，含水率30～45％；
将水泥、砂、饱和面干粉煤灰渣和骨料加入搅拌机搅拌，然后边搅拌边加水，加完水后搅拌2分钟，成模。
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