CN1124999C - 中、低强度等级混凝土掺合料 - Google Patents

中、低强度等级混凝土掺合料 Download PDF

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Abstract

本发明是一种以达标粉煤灰为基料，生产中、低强度等级混凝土掺合料的技术。由下列组份重量配比而成，达标粉煤灰88-98%，除尘灰0.38-6.18%，木质素磺酸钙0.15-1.5%，氯化钠(NaCI)1.0-4.0%，三乙醇胺0.1-0.25%，松脂皂引气剂0.02-0.10%；经试验表明本发明具有以下优点和效果：1、主原料取材范围广，可就地利用达标粉煤灰；2、价廉，改性复合组分在粉煤灰掺合料中仅占5%左右；3、适用于各种中、低强度等级砼的现场施工；4、技术性能可靠，能提高砼的耐久性、抗渗性、耐磨性，是一种环保产品，便于广泛的推广应用。

Description

中、低强度等级混凝土掺合料
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种以技术指标符合GB1596-91三个品种的粉煤灰为基料的混合胶凝材料的中、低强度等级混凝土的掺合料。
背景技术
中国专利公开了一种公开号为1154952A的一种高性能混凝土专用辅料的配方，这种以精制优良原料为配制方案虽产生了一定的技术效果。但是，主料高钙粉煤灰和硅灰资源量少，，难以满足大范围内的工程需求，按其说明书中公开的配方计算1吨辅料就需一千元以上，成本昂贵，影响大量粉煤灰的转化，不利于广泛的推广应用。
在现有技术中，粉煤灰的利用大多是将单纯粉煤灰掺入混凝土中，这种配制方法会给砼带来严重的缓凝和早期强度低的问题，影响施工质量。
发明内容
本发明解决了达标粉煤灰的改性技术问题和生产低、强度等级混凝土掺合料的配制技术问题。
本发明采用以下技术方案实现的，中、低强度等级混凝土掺合料，由下列组份重量配比而成，
达标粉煤灰                   88-98％
除尘灰                       0.38-6.18％
木质素磺酸钙                 0.15-1.5％
氯化钠(NaCI)                 1.0-4.0％
三乙醇胺                     0.1-0.25％
粉状松脂皂引气剂             0.02-0.10％
本发明的中、低强度等级混凝土掺合料，由下列组份重量配比而成，
达标粉煤灰                   92.5-95.6％
除尘灰                       0.9-1.86％
木质素磺酸钙                 1.07-1.45％
氯化钠(NaCI)                 2.1.-3.9％
三乙醇胺                     0.19-0.25％
松脂皂引气剂                 0.06-0.09％
本发明的中、低强度等级混凝土掺合料，由下列组份重量配比而成，
达标粉煤灰                   94.3％
除尘灰                       1.51％
木质素磺酸钙                  1.1％
氯化钠(NaCI)                  2.8％
三乙醇胺                      0.21％
松脂皂引气剂                  0.08％
本发明所指的达标粉煤灰的技术指标符合GB1596-91品质标准，松脂皂发泡倍数大于20，沉陷距/50min≤10mm，铁厂除尘灰烧失量＜2％，MgO含量≤5％；其余组分为工业品级。
本发明粉煤灰用量平均高达95％，从根本上解决了粉煤灰对环境的影响，是一种极为广泛的丰富资源。
      经化验某电厂的粉煤灰化学成份为：表1％
SiO2  AI2O3  Fe2O3  CaO  MgO  SO3  Na2O  K2O 烧失量
粉煤灰 54.97  24.35  5.97  1.98  0.55  0.24  0.25  0.22  2.58
其中活性成份SiO2、AI2O3、Fe2O3、CaO四种之和高达87％，完全可以面为水泥砼中的第二种高活性胶凝材料；MgO、SO3有害物含量1.23、1、53分别比控制指标5.0、3.0低得多；Na2O、K2O含量总和0.47比低碱水泥0.6的要求要低，是一种低碱掺合料，烧失量2.58比5.0的指标低近一半，显然对砼抗炭化和钢筋抗锈蚀是有利的。经化学分析粉煤灰确实是一种良好的胶凝材料，具有一定的开发利用价值。
本发明利用三乙醇胺复合早强激发功能，激活粉煤灰早期的迟缓性能；利用木质素磺酸钙、松脂皂引气剂解决粉煤灰微集料吸附团聚的非分散性；解决了在水泥砼中添加大量达标粉煤灰作为掺合料的技术难题。
本发明进行了一系列试验研究，认为单掺粉煤灰带来砼的严重缓凝和早期强度差的主要原因是化学活动性能迟缓。迟缓的主要根源是与粉煤灰球体状形态特征质地坚硬、表面光滑有关。解决的思路是，一用机械球磨齿毛，二是用化学反应激发活性。表2对比试验表明，XH1J是纯水泥砼试验，XH2是80∶20单掺原状粉煤灰砼试验，XH3是80∶20掺改性粉煤灰掺合料试验，XH4是80∶20单掺磨细粉煤灰砼试验。
                               表2
序号     水  泥     粉煤灰            配合比   凝结时间     R3
XH1 龙虎牌P·O42.5   O 335∶690∶1125∶210     5：30     16.6
XH2 龙虎牌P·O42.5   柳电III 268/67∶690∶1125∶220     11：00     13.0
XH3 龙虎牌P·O42.5   柳电III改性灰 268/67∶690∶1125∶210     5：15     18.3
XH4 龙虎牌P·O42.5   柳电磨细灰 268/67∶690∶1125∶190     7：25     18.0
上述结果表明，单掺原状粉煤灰早期性能(凝结时间和R3)明显迟缓；掺改性灰和磨细灰效果均优于纯水泥砼。
            表3为单纯取代水泥率试验结果
水泥 改性粉煤灰 配合比 取代水泥率％ 坍落度mm     容重Kg/M3 R28 R60 R90
吕梁龙虎P·O32.5   0  水泥∶砂 石子∶水465∶500∶1231∶186   0   50     2440   36.1/100  37.7100  385/100
吕梁龙虎P·O32.5   霍洲II粉煤灰 水泥/掺合料∶砂石子水465/56∶500∶1231∶186   12   46     2420   39.2/109  40.1/108  41..5/108
                                表4为超量系数使用试验结果
水泥     改性粉煤灰 配合比 坍落度mm   容重Kg/M3 R28 R60 R90
汾阳恒鼎P·O32.5     0 水泥∶砂 石子∶水475∶530∶1235∶190   76     2440     46.1/100     47.5/100     48.4/100
汾阳恒鼎P·O32.5     柳电II粉煤灰 水泥/掺合料∶砂石子水390/137∶400∶1235∶200   78     2410     46.6/101     53.2/112     53.7/111
备注 掺合料砼中取代水泥率为18％，超量系数为1.6；390/137中分子表示水泥量分母表示掺合料量
表3、表4充分说明了改性粉煤灰掺合料混凝土的早期强度不降低，后期强度更满意。
本发明掺合料还有如下突出优良性能。参看表5分层度试验。
      配合比 初始沉入度   0.5h沉入度  1h沉入度   2h沉入度  3h沉入度
  水泥∶砂∶石子450∶1350∶225     7.1cm   6.1/-1.0  4.9/-2.2   2.3/-4.8  0.2/-6.9
  369/122∶1231∶240     7.0cm   6.4/-0.6  5.8/-1.2   4.3/-2.7  3.3/-3.7
  备注                           122为1.5超量系数的掺合料用量
表5试验结果表明掺合料拌合物具有良好的保水性，、粘聚性、较水泥拌合物稠度损失小，有利于炎季施工。
本发明具有优良的抗裂性，由表6、表7、表8的试验结果表明。
                                    表6为温度试验
    胶结材料     配合比     终凝后温度     3d温度     7d温度
吕梁龙虎P·O32.5     350∶1550∶273     +1.9℃     +2.5℃     +1.0℃
柳电II级粉煤灰     278/94∶1469∶280     +1.6℃     +1.7℃     +1.8℃
备注                      94为1.5超量系数的掺合料用量
表6说明掺合料砂浆升温缓慢均匀，在早期不会形成较大温差适宜大体积混凝土施工。
                                 表7是保湿试验
    胶结材料     配合比     拌合物含水率％     养护条件     7d含水率％
吕梁龙虎P·O32.5     350∶1550∶290     13.2/100   20℃塑料膜全覆盖     1.4/100
柳电II级粉煤灰     278/94∶1485∶290     13.5/102   20℃塑料膜全覆盖     1.5/107
备注                           94为1.5超量系数的掺合料用量
表7说明掺合料硬化物在硬化状态保湿性能良好，较好地保持硬化体内有较小的湿度梯差，也是硬化物减小开裂的独到之处。
                                   表8是收缩试验
    胶结材料     配合比   14d收缩率mm/m   28d收缩率mm/m 90d收缩率mm/m
吕梁龙虎P·O32.5   335∶720∶1080∶220     -0.093/100     -0.180/100   -0.399/100
柳电II级粉煤灰   275/90∶595∶1090∶231     -0.079/84.9     -0.135/75.0   -0.279/69.9
备注                               90为1.5超量系数的掺合料用量
表8说明掺合料混凝土各令期收缩比均低于100％，后期由于二次水化的弥合作用收缩比更趋优良态势，对于路、地面施工避免裂缝是有利的。
                             表9是抗渗性能试验
胶结材科     配合比     抗渗压力MPa
吕梁龙虎P·032.5     340∶702∶1180∶180     0.7
柳电II级粉煤灰     279/61∶666∶1180∶185     0.9
表9说明本发明掺合料有优良的抗渗性能，在不掺用其它外加剂的前提下，可直接配制P8级抗渗砼。
                     表10是胶砂磨耗试验
    掺合料％     WC     磨耗率％(28d)     磨耗率％(60d)
    0     0.50     4.22/100     4.20/100
    内掺18     0.50     4.21/100     3.99/95
表10说明本掺合料混凝土耐磨性高于水泥砼，特别是长令期下，适用于道路砼和水下砼的应用。
                              表11是碳化试验
  掺合料掺量 项目 28d后碳化验室14d  60d后碳化验室14d  90d后碳化14d
0   碳化强度MPa     28.5     30.9     31.1
  碳化深度mm     3.0     3.1     3.2
15％   碳化强度MPa     33.7     36.4     37.1
  碳化深度mm     4.1     4.0     3.9
30％   碳化强度MPa     35.0     38.5     39.2
  碳化深度mm     8.3     7.1     5.9
表11说明随掺量的增加，混凝土碳化性能在提高，主要原因是由于粉煤灰质微集料效应二次水化弥合致密增强的作用机理。比基准混凝土碳化深度是高点，比起钢筋通常15-20mm保护层要求，应用还是可行的。
经试验本发明掺合料硬化砂浆中钢筋恒电流下，电位-时间阳极钝化曲线，在掺合料不同掺量下，三条图像均在各自顶点电位状态。均有抗锈蚀能力。
经试验表明本发明具有以下优点和效果：1、主原料取材范围广，可就地利用达标粉煤灰；2、价廉，改性复合组分在粉煤灰掺合料中仅占5％左右，成本只有70元/吨掺合料，是一种很容易被人们接受的廉价掺合料；3、应用范围广，适用于各种中、低强度等级砼的现场施工；4、经试验结果表明，技术性能可靠，能提高砼的耐久性、抗渗性、耐磨性等；5、是一种环保产品，便于广泛的推广应用。
具体实施方式
中、低强度等级混凝土掺合料的生产工艺流程，先将特定达标粉煤灰主料与其他五种改性材料通过正交试验确定煤粉煤灰：除尘灰：木质素磺酸钙：氯化钠：三乙醇胺：松脂皂引气剂的百分比含量，而后把其它五种改性组分进行按比例复合备用。各组分加工工艺，除尘灰应过0.315mm筛，氯化钠经磨细过0.63筛，松脂皂引气剂按松香比苏达10∶1.5的比例复合，松香的粉碎应在冬季-5℃的环境下加工并过0.315mm筛。五种改性组份的复合顺序为氯化钠+三乙醇胺→除尘灰→木质素磺酸钙→松脂皂引气剂复合后装袋待用。批量生产掺合料时，按特定的产地特定品质的粉煤灰与复合改性组份按比例均化复合后装袋。粉煤灰在应用前应通过0.08mm筛，粉煤灰含水率应≤1％。
实施例1，采用吕梁龙虎牌P·032.5水泥，粉煤灰使用霍洲电厂III级，各组份比例为：达标粉煤灰93.5％，除尘灰1.38％，木质素磺酸钙1.43％，氯化钠(NaCI)3.4％，三乙醇胺0.21％，松脂皂引气剂0.08％。具体配制采用上述工艺流程完成。
实施例2，采用汾阳恒鼎P·032.5水泥，粉煤灰使用柳电II级，各组份比例为：达标粉煤灰94.3％，除尘灰1.51％，木质素磺酸钙1.10％，氯化钠(NaCI)2.8％，三乙醇胺0.21％，松脂皂引气剂0.08％。具体配制采用上述工艺流程完成。

Claims (3)

1、一种中、低强度等级混凝土掺合料，由下列组份重量配比而成，
达标粉煤灰               88-98％
除尘灰                   0.38-6.18％
木质素磺酸钙             0.15-1.5％
氯化钠(NaCI)             1.0-4.0％
三乙醇胺                 0.1-0.25％
松脂皂引气剂             0.02-0.10％
2、根据权利要求1所述的中、低强度等级混凝土掺合料，由下列组份重量配比而成，
达标粉煤灰               92.5-95.6％
除尘灰                   0.9-1.86％
木质素磺酸钙             1.07-1.45％
氯化钠(NaCI)             2.1.-3.9％
三乙醇胺                 0.19-0.25％
松脂皂引气剂             0.06-0.09％
3、根据权利要求1或2所述的中、低强度等级混凝土掺合料，由下列组份重量配比而成，
达标粉煤灰               94.3％
除尘灰                   1.51％
木质素磺酸钙             1.1％
氯化钠(NaCI)             2.8％
三乙醇胺                 0.21％
松脂皂引气剂             0.08％
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