CN112851230A - 自燃煤矸石集料自密实结构保温混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种自燃煤矸石集料自密实结构保温混凝土及其制备方法，该方法包括：自燃煤矸石集料自密实结构保温混凝土由组分A和组分B构成，组分A由以下相应质量比例的物料构成：水泥：掺合料：粗集料：自燃煤矸石细集料：市售轻细集料＝1：(0.2—0.25)：(0—2.72)：(0—2.89)：(0—0.0145)；组分B由以下相应质量比例物料构成：水：外加剂＝(0.45—0.5)：(0.002—0.0024)(占水泥与掺合料之和)。本发明提供的大掺量煤基固废制备新型自密实结构保温混凝土配合比及其制备成套方法，在充分利用了煤基固废的同时，使混凝土具有了承重、保温、防火、免振捣、节能、环保、利废和经济等特性，具有建筑墙体保温与结构同步施工、建筑保温与墙体同寿命等特点。
Description
技术领域
本发明属于建筑节能材料技术领域，尤其是涉及自燃煤矸石集料自密实结构保温混 凝土及其制备方法。
背景技术
随着国民经济的不断发展，高层建筑在城市中的数量逐渐增多，高层住宅建筑大多 采用剪力墙结构形式，可以说剪力墙结构的出现满足了新时期人们对高层建筑抗震能力、强 度和刚度的要求。目前我国剪力墙、楼板及楼梯等主要构件大多采用强度等级为C20—C30 的普通混凝土制备，由于其自重及导热系数偏大，保温隔热性能较差，寒冷地区往往采用外 墙加贴保温层的方法改善墙体的保温隔热性能，但相关消防规范要求采用不燃或难燃材料作 为保温层，这大大增加了成本和施工难度。另外，建筑保温与混凝土墙体寿命不同，给后期 维护带来很大隐患；另一方面，北方村镇广大农民对冬季居住舒适度要求日渐提升，村镇住 宅建筑也急需研发施工简便、绿色节能的结构用轻质保温混凝土，因此自燃煤矸石集料自密 实结构保温混凝土开发利用具有重要的现实意义。
当前，我国矿区煤矸石存量巨大且组分复杂，综合利用难度大、资源化率低，成为威胁国民健康和环境安全的重大隐患。与此同时，作为最大宗建筑材料的混凝土及水泥制品 行业正面临新常态下天然砂石资源短缺、劳动力和环保成本持续上升等严峻挑战，行业竞争 激烈，迫切需求加速创新与转型升级以应对不断发展的变化。大力发展“固废”集料结构保 温一体混凝土是建筑产业转型升级的发展方向，潜力巨大。以大宗煤矸石为处置对象，开展 煤矸石大掺量制备轻质结构保温混凝土的研究与应用，是解决不同行业协同发展难题，实现 煤矸石规模化增值利用，促进建材行业转型升级，迈向绿色与高端发展的关键技术途径，符 合建筑绿色化发展需求。
发明内容
本发明提供了自燃煤矸石集料自密实结构保温混凝土及其制备方法，解决了相关技 术中寒冷地区结构混凝土自重及导热系数偏大、成本高，保温混凝土强度低、施工复杂等所 带来的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种自燃煤矸石集料自密实结构保温混凝土组分包 括：组分A和组分B，所述组分A由以下相应质量比例的物料构成：
所述组分B包括水和外加剂两部分，且B中的外加剂掺量是指占所述胶凝材料(水泥+掺合料)质量的比例构成：
水 0.45—0.5(占胶凝材料)
外加剂 0.002—0.0024(占胶凝材料)
进一步地，所述组分A中所述掺合料为粉煤灰或活化煤矸石粉。粉煤灰为Ⅱ级以上粉 煤灰，机械活化的煤矸石粉比表面积≥500m2/kg。
进一步地，所述组分A中所述自燃煤矸石细集料是利用大自然中过火的自燃煤矸石 经破碎、筛分和级配，制备的松散堆积密度(ρ0′)≤1300kg/m3、Dmax≤5mm的细集料。
进一步地，所述组分A中所述粗集料为自燃煤矸石粗集料、自燃煤矸石陶粒粗集料或天然碎石中的一种。
进一步地，所述自燃煤矸石粗集料是用大自然中过火的自燃煤矸石破碎、筛分、级配，得到的松散堆积密度(ρ0′)≤1100kg/m3、颗粒尺寸为20mm≥D≥5mm的粗集料。
进一步地，所述自燃煤矸石陶粒粗集料是用大自然中过火的自燃煤矸石陶粒破碎、筛 分、级配，得到的松散堆积密度(ρ0′)≤900kg/m3、颗粒尺寸为20mm≥D≥5mm的粗集料。
进一步地，所述天然碎石粗集料是从采石场购置，松散堆积密度(ρ0′)≥1400kg/m3、 颗粒尺寸20mm≥D≥5mm石灰岩碎石。
进一步地，所述组分A中所述市售轻集料为聚苯颗粒或玻化微珠中的一种。
进一步地，所述组分A中所述外加剂为聚羧酸系高效减水剂或奈系高效减水剂。
根据本发明的另一个方面，提供了一种自燃煤矸石集料自密实结构保温混凝土的制 备方法，包括：
鉴于自燃煤矸石及自燃煤矸石陶粒集料孔隙率大、吸水率高，为满足混凝土施工所 要求的自密实，自燃煤矸石及自燃煤矸石陶粒粗、细集料拌合前1h进行附加水预湿处理，附 加水用量为粗、细集料1h吸水率的60％—100％；
按0.3—0.35水灰比配制水泥净浆，然后将市售轻细集料倒入水泥净浆中搅拌均匀， 使市售轻细集料颗粒表面均匀包裹一层水泥净浆，静置时间10min；
按所述质量比将胶凝材料水泥和掺合料干拌均匀，水泥用量须扣除包裹市售轻集料 颗粒表面用的水泥净浆占用的水泥；
按所述质量比依次将粗集料、自燃煤矸石细集料、干拌均匀的胶凝材料投入搅拌机 中，搅拌时间不得少于1.5min；
按所述质量比将组分B搅拌均匀后，投入搅拌机中继续搅拌，其中水用量须扣除包裹市售轻集料颗粒表面所用水泥净浆占用的水用量，搅拌时间不得少于1.5min；
将包裹水泥净浆的市售轻细集料颗粒倒入搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间不少于2.0min，出机入模时不能振捣，要求免振捣、自流平，得到所述自燃煤矸石集料自密实结构保温混凝土。
通过本发明提供的自燃煤矸石集料自密实结构保温混凝土及其制备方法，解决相关 技术中寒冷地区围护结构混凝土自重及导热系数偏大、成本高、施工复杂所带来的问题，提 供了一种大掺量煤基固废制备的新型结构用轻质保温自密实混凝土组分及其制备方法，在充 分利用煤基固废的同时，使混凝土具有了承重、保温、防火、免振捣、环保、节能、利废、 经济等特性。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的实施例及其 说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例的自燃煤矸石集料外观形貌图，其中图1(a)为自燃煤矸石粗、细集料外观形貌图，图1(b)为自燃煤矸石陶粒粗集料外观形貌图；
图2是根据本发明相关技术的自燃煤矸石集料自密实结构保温混凝土制备方法流程 图；
图3是根据本发明实施例的包裹水泥净浆的聚苯颗粒外观形貌图；
图4是根据本发明相关技术的自燃煤矸石集料自密实结构保温混凝土中聚苯颗粒分 布图，其中图4(a)为聚苯颗粒10％等体积替代细集料后的混凝土内部分布图，图4(b)为聚苯颗粒30％等体积替代细集料后的混凝土内部分布图，图4(c)为聚苯颗粒50％等体积替代细集料后的混凝土内部分布图。
具体实施方式
以下将结合具体实施方式对本发明的构思、实施方法及产生的技术效果作进一步说 明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互 组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
在以下7个实施例中，所用原材料及性能如下：
水泥：P·O42.5普通硅酸盐水泥。
粉煤灰：II级粉煤灰。
活化煤矸石粉：机械活化的自燃煤矸石粉，比表面积723m2/kg。机械和热活化的未燃煤矸石粉，比表面积621m2/kg，热活化温度为650℃。
市售聚苯颗粒：颗粒尺寸2—5mm，干燥状态下的堆积密度15kg/m3。
市售玻化微珠：粒径0.1—2mm，堆积密度90kg/m3。
自燃煤矸石粗集料：表观密度ρ0＝2212kg/m3，松散堆积密度ρ0′＝1082kg/m3，吸水率 ＝7.8％，筒压强度＝6.5MPa，外观形貌详见图1(a)所示。
自燃煤矸石细集料：表观密度ρ0＝21370kg/m3，松散堆积密度ρ0′＝1289kg/m3，Mx＝3.21， 级配Ⅲ区，外观形貌详见图1(a)所示。
自燃煤矸陶粒粗集料：松堆密度ρ0′＝857kg/m3、紧堆密度ρ0′＝937kg/m3，筒压强度 5.28MPa，1h吸水率Wm＝5.54％、24h吸水率Wm＝6.24％，外观形貌详见图1(b)所示。
外加剂：聚羧酸高效减水剂或奈系高效减水剂中的一种，掺量2％，减水率18％—22％。
实施例1
在本实施例中提供了一种自燃煤矸石细集料自密实结构保温混凝土的组分及制备方 法，各种组分及其质量比为：水泥：粉煤灰：水：天然碎石：自燃煤矸石细集料：减水剂＝1:0.25:0.575:2.72:2.72:0.0275，本发明实施例的制备方法流程详见图2所示，该制备方法包 括如下步骤：
自燃煤矸石细集料拌合前提前1h进行附加水预湿处理，备用。自燃煤矸石细集料附 加水用量为1h吸水率的60％；
按上述质量比将胶凝材料中水泥和粉煤灰干拌均匀，备用；
按上述质量比将聚羧酸高效减水剂与拌合水搅拌均匀(B料)，备用；
搅拌工艺：投料的依次顺序为：天然碎石→自燃煤矸石细集料→胶凝材料，拌合时间控制在2.5min；
将B料投入搅拌机中，搅拌均匀，搅拌时间不得小于2.5min，试件成型时免振捣，得到所述的自燃煤矸石细集料自密实结构保温混凝土，混凝土各项技术指标详见表1所示。
通过上述步骤，采用自燃煤矸石细集料100％取代天然砂制备混凝土，自燃煤矸石是 由自然堆积状态下的煤矸石经过长时间充分自燃后生成，内部的可燃碳、硫等成分充分燃烧 后形成大量的毛细孔隙，导致其自重较轻。将自燃煤矸石用机制砂破碎机破碎后制备成自燃 煤矸砂，实测其松散堆积密度ρ0′＝1289kg/m3、24h吸水率Wm＝7.55％，为天然砂吸水率(0.78％) 的10倍，可进一步验证其内部含有大量毛细孔隙，毛细孔隙内的大量空气可以显著降低拌制 后混凝土的导热系数，从而可以避免现有技术中采用天然砂拌制的混凝土自重及导热系数偏 大的问题，在满足结构用混凝土强度要求前提下，可以大幅降低混凝土自重，改善其保温隔 热性能。
表1自燃煤矸石集料自密实结构保温混凝土性能指标
从表1可以看出，本发明实施例所制得的自燃煤矸石细集料自密实结构保温混凝土， 其28d抗压强度达到38.9MPa，表观密度为2174kg/m3，导热系数为0.90W/(m·K)，吸水率为 3.8％，软化系数0.91，防火等级为A1级，说明其具有良好的力学性能、保温性能和防火性 能。与现有的普通混凝土相比，本发明实施例中的混凝土在等强下导热系数下降率为46.1％。
实施例2
本例中该自燃煤矸石全轻集料自密实结构保温混凝土的各种组分及其质量比为：水 泥：粉煤灰：水：自燃煤矸石粗集料：自燃煤矸石细集料：聚羧酸高效减水剂＝1: 0.25:0.55:2.37:2.19:0.03，本发明实施例的制备方法流程详见图2所示，该制备方法包括如下步骤：
自燃煤矸石粗、细集料拌合前提前1h进行附加水预湿处理，自燃煤矸石粗集料附加 水用量为1h吸水率的80％、自燃煤矸石细集料附加水用量为1h吸水率的60％；
按上述质量比将胶凝材料水泥和粉煤灰干拌均匀；
按上述质量比称量各物料，向搅拌机中投料的依次顺序为：自燃煤矸石轻粗集料→ 自燃煤矸石轻细集料→胶凝材料，搅拌时间控制在2.5min；
按上述质量比将组分B中的减水剂与拌合水搅拌均匀，再投入搅拌机中，一起搅拌均匀，搅拌时间不得小于2.5min，成型时免振捣，得到所述的自燃煤矸石全轻集料自密实结构保温混凝土，其具体技术指标详见表1所示。
通过上述步骤，采用自燃煤矸石细、粗集料100％取代了天然砂、石制备混凝土，自燃煤矸石集料是由自然堆积状态下的煤矸石经过长时间充分自燃后生成，内部的可燃碳、硫 等成分充分燃烧后形成大量的毛细孔隙，导致其自重较轻；其中实测自燃煤矸石粗集料堆积 密度ρ0′＝1056kg/m3，满足相关国家标准中轻集料堆积密度不大于1200kg/m3标准，实测自燃 煤矸石粗集料吸水率为7.23％，为天然碎石吸水率(0.86％)的8倍；实测自燃煤矸石细集料 松散堆积密度ρ0′＝1289kg/m3、24h吸水率Wm＝7.55％，为天然砂吸水率(0.78％)的10倍；进 一步验证了自燃煤矸石集料内部含有大量毛细孔隙，毛细孔隙内的大量空气可以显著降低拌 制后混凝土的导热系数，从而可以避免现有技术中采用天然砂、石拌制的混凝土自重及导热 系数偏大的问题，在满足结构用混凝土强度要求前提下，大幅降低自重，改善保温隔热性能。
从表1可知，本发明实施例所制得的自燃煤矸石全轻集料自密实结构保温混凝土，其28d抗压强度达到36.8MPa、表观密度为1968kg/m3、导热系数为0.85W/(m·K)、吸水率为6.5％、软化系数0.88，防火等级A1级，说明其具有良好的力学性能、保温性能和防火性能。与现有的普通混凝土相比，本发明实施例中的混凝土在等强下导热系数下降率为49.1％。
实施例3
本例中该自燃煤矸石集料自密实结构保温混凝土的各种组分及其质量比为：水泥： 粉煤灰：水：自燃煤矸石粗集料：自燃煤矸石细集料：聚苯颗粒：聚羧酸系高效减水剂＝1:0.2:0.55:2.19:1.66:0.0083:0.03，本发明实施例的制备方法流程详见图2所示，该制备方法 包括如下步骤：
自燃煤矸石粗、细集料拌合前提前1h进行附加水预湿处理，自燃煤矸石粗集料附加 水用量为1h吸水率的80％、自燃煤矸石细集料附加水用量为1h吸水率的60％；
按水灰比为0.3—0.35拌制水泥净浆，将聚苯颗粒倒入水泥净浆中搅拌均匀，使聚苯 颗粒表面均匀包裹一层水泥净浆；
按上述质量比将胶凝材料水泥和粉煤灰干拌均匀，水泥用量须扣除包裹聚苯颗粒表 面用的水泥净浆占用的水泥质量；
按上述质量比依次将自燃煤矸石粗集料、自燃煤矸石细集料、胶凝材料投入搅拌机 中，搅拌时间不得少于1.5min；
按上述质量比将组分B中的两个组分搅拌均匀，投入搅拌机中后再一起搅拌均匀，水用量须扣除包裹聚苯颗粒表面所用水泥净浆占用的水用量，搅拌时间不得少于1.5min；
最后将包裹水泥净浆的聚苯颗粒倒入搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间不得少于2.0min， 成型时切记免振捣，得到所述聚苯颗粒-自燃煤矸石全轻集料自密实结构保温混凝土，其具体 技术指标详见表1所示。
通过上述步骤，采用聚苯颗粒细集料按30％等体积取代了自燃煤矸石细集料制备混 凝土。本发明实施例中所用聚苯颗粒的粒径尺寸为2—5mm，干燥状态下堆积密度为15kg/m3的有机轻集料，具有轻质、价廉等诸多优点；通过等体积替代细集料，将其掺入混凝土后将 大幅降低混凝土自重和导热系数，从而有效改善了现有技术中结构混凝土自重及导热系数过 大、保温混凝土强度过底的问题；通过本发明实施例中在加水拌制混凝土前，在聚苯颗粒表 面均匀包裹一层水泥净浆，以及浇筑时免振捣、自流平和自密实等措施，可以有效避免现有 技术中因聚苯颗粒密度过低而导致的施工过程中聚苯颗粒上浮分层问题；包裹水泥净浆的聚 苯颗粒外观形貌详见图3，聚苯颗粒在混凝土中的分布状态详见图4；从图4中可以清晰看到， 本发明提供的搅拌工艺，保证了不同掺量下的聚苯颗粒均匀地分布在混凝土内部，未出现分 层现象。
从表1中可知，本发明实施例所制得的聚苯颗粒－自燃煤矸石全轻集料自密实结构 保温混凝土，其28d抗压强度达到25.7MPa、表观密度为1787kg/m3、导热系数为0.80W/(m·K)， 吸水率为7.2％、软化系数0.85，防火等级A2，说明其在大幅降低自重的前提下，混凝土仍 具有良好的力学性能、保温性能和防火性能。与现有的普通混凝土相比，本发明实施例中的 混凝土在等强下导热系数下降率为52％。
实施例4
本例中该自燃煤矸石全轻集料自密实结构保温混凝土的各种组分及其质量比为：水 泥：粉煤灰：水：自燃煤矸石粗集料：自燃煤矸石细集料：玻化微珠：奈系高效减水剂 ＝1:0.25:0.55:2.19:1.184:0.0138:0.003，本发明实施例的制备方法流程详见图2所示，该制备方 法包括如下步骤：
自燃煤矸石粗、细集料拌合前提前1h进行附加水预湿处理，自燃煤矸石粗集料附加 水用量为1h吸水率的80％、自燃煤矸石细集料附加水用量为1h吸水率的60％；
按水灰比为0.3—0.35拌制水泥净浆，将玻化微珠倒入水泥净浆中搅拌均匀，使玻化 微珠颗粒表面均匀包裹一层水泥净浆；
按上述质量比将胶凝材料水泥和粉煤灰干拌均匀，水泥用量须扣除包裹玻化微珠颗 粒表面用的水泥净浆占用的水泥质量；
按上述质量比依次将自燃煤矸石粗集料、自燃煤矸石细集料、胶凝材料投入搅拌机 中，搅拌时间不得少于1.5min；
按上述质量比将组分B中的两个组分搅拌均匀，投入搅拌机中后继续搅拌，时间控制在1.5min，水用量须扣除包裹玻化微珠颗粒表面所用水泥净浆占用的水用量；
最后将包裹水泥净浆的玻化微珠倒入搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间不得小于2.0min， 成型时切记免振捣，得到所述的玻化微珠－自燃煤矸石全轻集料自密实结构保温混凝土，其 具体技术指标详见表1所示。
通过上述步骤，采用玻化微珠细集料按50％等体积取代了自燃煤矸石轻细集料制备 混凝土，本发明实施例中所用玻化微珠为粒径范围为0.1—2mm的连续集配球形颗粒，干燥 状态下堆积密度为90kg/m3的无机轻集料，具有轻质、多孔、绝热、防火等诸多优点；通过等体积替代细集料，将其掺入混凝土后将进一步降低混凝土自重和导热系数，从而可以避免 现有技术中结构用混凝土自重及导热系数过大的问题；通过本发明实施例中在加水拌制混凝 土前，在玻化微珠表面均匀包裹一层水泥净浆的步骤，可以有效避免现有技术中因玻化微珠 密度较低而导致的搅拌过程中上浮分层问题，进而保证了玻化微珠在混凝土内的均匀分布， 保证了混凝土的质量。
从表1中可知，本发明实施例所制得的玻化微珠－自燃煤矸石全轻集料自密实结构 保温混凝土，其28d抗压强度达到21.9MPa，表观密度为1579kg/m3，导热系数为0.65W/(m·K)， 吸水率为7.5％，软化系数0.86，防火等级为A2；说明在大幅降低自重的前提下仍具有良好 的力学性能、保温性能和防火性能，与现有的普通混凝土相比，本发明实施例中的混凝土等 强下导热系数下降率为61％，可见实施例中的混凝土优点突出。
实施例5
本例中该自燃煤矸石轻集料自密实结构保温混凝土的各种组分及其质量比为：水泥： 活化煤矸石粉：水：自燃煤矸石粗集料：自燃煤矸石细集料：聚苯颗粒：聚羧酸系高效减水 剂＝1:0.25:0.55:2.05:1.25:0.0145:0.003，本发明实施例的制备方法流程详见图2所示，该制备 方法包括如下步骤：
自燃煤矸石粗、细集料拌合前提前1h进行附加水预湿处理，自燃煤矸石粗集料附加 水用量为1h吸水率的80％、自燃煤矸石细集料附加水用量为1h吸水率的60％；
按水灰比为0.3—0.35拌制水泥净浆，将聚苯颗粒倒入水泥净浆中搅拌均匀，使聚苯 颗粒表面均匀包裹一层水泥净浆，静置10min；
按上述质量比将胶凝材料水泥和活化自燃煤矸石粉干拌均匀，水泥用量须扣除包裹 聚苯颗粒表面用的水泥净浆占用的水泥；
上述质量比依次将自燃煤矸石粗集料、自燃煤矸石细集料、胶凝材料投入搅拌机中， 搅拌时间控制不得少于1.5min；
按上述质量比将组分B中的两个组分搅拌均匀，投入搅拌机中继续搅拌，时间1.5min， 水用量须扣除包裹聚苯颗粒表面所用水泥净浆占用的水用量；
最后将包裹水泥净浆的聚苯颗粒倒入搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间不得小于2.0min， 成型时切记免振捣，得到所述的自燃煤矸石全轻集料自密实结构保温混凝土，其具体技术指 标详见表1所示。
通过上述步骤，采用聚苯颗粒细集料按50％等体积取代了自燃煤矸石轻细集料制备 混凝土，进一步降低了混凝土自重和导热系数，从而可以避免现有技术中结构用混凝土自重 及导热系数过大的问题。本发明实施例中采用比表面积大于723m2/kg自燃煤矸石粉作为掺合 料，有助于促进混凝土后期强度的增长。活化自燃煤矸石粉与自燃煤矸石轻集料属同源煤基 固废，自燃煤矸石掺合料－集料协同制备混凝土技术，不仅“吃渣量大”，二者的相容性还可 赋予混凝土某些特殊性能，如降低混凝土水化升温而引起的混凝土开裂、改善混凝土力学和 耐久性能。
从表1中可知，本发明实施例所制得的自燃煤矸石掺合料－全轻集料自密实结构保 温混凝土，其28d抗压强度达到22.3MPa，表观密度为1601g/m3，导热系数为0.68W/(m·K)， 吸水率为6.6％，软化系数0.87，防火等级为A2，说明其在大幅降低自重的前提下仍具有良 好的力学性能、保温性能和防火性能，与现有的普通混凝土相比，本发明实施例中的混凝土 导热系数下降率为59.3％，实施例中的混凝土优点突出。
实施例6
本例中该自燃煤矸石陶粒轻集料自密实结构保温混凝土的各种组分及其质量比为： 水泥：粉煤灰：水：自燃煤矸石陶粒粗集料：自燃煤矸石细集料：聚苯颗粒：聚羧酸系高效 减水剂＝1:0.25:0.55:1.66:2.37:0.0138:0.003，本发明实施例的制备方法流程详见图2所示，该 制备方法包括如下步骤：
自燃煤矸石陶粒粗集料、自燃煤矸石细集料提前1h进行附加水预湿处理，自燃煤矸 石陶粒粗集料附加水用量为1h吸水率的100％、自燃煤矸石细集料附加水用量为1h吸水率的 60％；
按水灰比为0.3拌制水泥净浆，将聚苯颗粒倒入水泥净浆中搅拌均匀，使聚苯颗粒表 面均匀包裹一层水泥净浆；
按上述质量比将胶凝材料水泥和粉煤灰干拌均匀，水泥用量须扣除包裹聚苯颗粒表 面用的水泥净浆占用的水泥；
上述质量比依次将自燃煤矸石陶粒粗集料、自燃煤矸石细集料、胶凝材料投入搅拌 机中，搅拌时间1.5min；
按上述质量比将组分B中的两个组分搅拌均匀，投入搅拌机中后继续搅拌均匀，搅拌时间1.5min，水用量须扣除包裹聚苯颗粒表面所用水泥净浆占用的水用量；
最后将包裹水泥净浆的聚苯颗粒倒入搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间不得少于2.0min， 成型时切记免振捣，得到所述的自燃煤矸石陶粒全轻集料自密实结构保温混凝土，其具体技 术指标详见表1所示。
通过上述步骤，采用自燃煤矸石陶粒轻粗集料100％替代天然粗集料，自燃煤矸石陶 粒粗集料是由在大自然中自燃生成的煤矸石陶粒经破碎、筛分后制得，实测松堆积密度ρ0＝857kg/m3。由于自燃煤矸石陶粒比自燃煤矸石集料还要轻，详见图1(b)，其疏松多孔的结构特点，使其具有优于自燃煤矸石粗集料的保温隔热性能。
由附表1中可知，本发明实施例所制得的聚苯颗粒－自燃煤矸石陶粒集料自密实结 构保温混凝土，其28d抗压强度达到20.7MPa，表观密度为1559g/m3，导热系数为0.59W/(m·K)， 吸水率为6.8％，软化系数0.85，防火等级A2，说明其在进一步降低自重的前提下仍具有良 好的力学性能、保温性能和防火性能。与现有的普通混凝土相比，本发明实施例中的混凝土 导热系数下降率为64.8％，本发明实施例中的混凝土优点突出。
在上述6个实施例中，所述自燃煤矸石集料自密实结构保温混凝土均为免振捣自密 实混凝土，其最主要的特征是现场施工时能够实现自流平、免振捣，自行填充模板内的空间， 形成密实的混凝土结构，从而可以避免现有技术中振捣过程中市售轻集料上浮导致的分层、 均质性变差等问题，本发明提出了一种超轻集料新型结构保温混凝土的制备新工艺，为将超 轻集料应用于混凝土中提出了一种制备方法。
在上述6个实施例中，所述集料和掺合料均采用煤基固废，煤基固废掺合料和集料之间良好的相容性，使掺合料-集料之间能协同工作，对混凝土的整体稳定性非常有利；另外， 消纳大量的煤基固废，即可改善矿区环境，又可实现煤矸石、粉煤灰在建材领域的资源化利 用，意义重大。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。凡本技术领域中技术人员依本发明的构 思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的试验可以得到的技术方案，皆应在由 权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种自燃煤矸石集料自密实结构保温混凝土，由组分A和组分B构成，其特征在于所述组分A由以下相应质量比例的物料构成：
所述组分B包括水和外加剂两部分，且B中的外加剂掺量是指占所述胶凝材料(水泥+掺合料)质量的比例构成：
水 0.45—0.50(占胶凝材料)
外加剂 0.002—0.0024(占胶凝材料) 。
2.根据权利要求1所述的自燃煤矸石集料自密实结构保温混凝土，其特征在于：所述组分A中所述掺合料为粉煤灰或活化煤矸石粉。粉煤灰为Ⅱ级以上粉煤灰，机械活化的煤矸石粉比表面积≥500m2/kg。
3.根据权利要求1所述的自燃煤矸石集料自密实结构保温混凝土，其特征在于：所述组分A中的自燃煤矸石细集料是指在大自然中过火的自燃煤矸石经过破碎、筛分和级配等，得到的堆积密度(ρ0′)≤1300kg/m3、Dmax≤5mm的自燃煤矸砂。
4.根据权利要求1所述的自燃煤矸石集料自密实结构保温混凝土，其特征在于：所述组分A中所述的粗集料为自燃煤矸石粗集料、自燃煤矸石陶粒粗集料或天然碎石中的一种。
5.根据权利要求1所述的自燃煤矸石集料自密实结构保温混凝土，其特征在于：所述组分A中的粗集料分类和特征为：①松散堆积密度(ρ0′)≤1100kg/m3、颗粒尺寸为20mm≥D≥5mm的自燃煤矸石粗集料；②松散堆积密度(ρ0′)≤900kg/m3、颗粒尺寸为20mm≥D≥5mm的自燃煤矸石陶粒粗集料；③松散堆积密度(ρ0′)≥1400kg/m3、颗粒尺寸20mm≥D≥5mm的天然碎石。
6.根据权利要求1所述自燃煤矸石集料自密实结构保温混凝土，其特征在于：所述组分A中所述市售轻细集料为聚苯颗粒或玻化微珠中的一种。
7.根据权利要求1所述的自燃煤矸石集料自密实结构保温混凝土，其特征在于：所述组分A中所述外加剂为聚羧酸系高效减水剂或奈系高效减水剂。
8.权利要求1—7中任一权利要求所述的自燃煤矸石集料自密实结构保温混凝土的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
①自燃煤矸石及自燃煤矸石陶粒粗、细集料由于吸水率大，拌合前1h需要进行附加水预湿处理，附加水用量为其粗、细集料1h吸水率的60％—100％；
②按0.3—0.35水灰比配制水泥净浆，然后将市售轻细集料倒入水泥净浆中搅拌均匀，使市售轻细集料颗粒表面均匀包裹一层水泥净浆，静置10min；
③按权利要求1所述质量比将胶凝材料水泥和掺合料干拌均匀，水泥用量须扣除包裹市售轻细集料颗粒表面水泥净浆占用的水泥质量；
④按权利要求1所述质量比，依次将粗集料、自燃煤矸石细集料、干拌均匀的胶凝材料投入搅拌机中，搅拌时间不得少于1.5min；
⑤按权利要求1所述质量比将组分B投入搅拌机中，其中水用量须扣除包裹市售轻细集料颗粒表面所用水泥净浆占用的水用量，搅拌时间不得少于1.5min；
⑥将已经静置10min且包裹水泥净浆的市售轻细集料颗粒倒入搅拌机中，搅拌时间不能少于2.0min。拌合物出机入模时不能振捣，即成型试件时免振捣、自流平，得到所述自燃煤矸石集料自密实结构保温混凝土。
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