CN113563044A - 一种变质岩骨料高强混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种变质岩骨料高强混凝土及其制备方法，混凝土各组分质量比如下：水泥：早强型辅助胶凝材料：易流型辅助胶凝材料：变质岩机制砂：变质岩碎石：水：高效复合外加剂：AZK辅助剂＝310～350：50～75：135～150：786～896：896～960：156～161：7.3～8.6：2.1～3.1，本发明通过系列技术的协同使用，有效抑制变质岩的碱骨料反应，实现变质岩骨料制备混凝土的高流态化、高强化。为变质岩在工程中的大体量使用提供依据。

Description

一种变质岩骨料高强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，尤其涉及一种变质岩骨料高强混凝土及其制备方法。
背景技术
变质岩在我国有着非常广泛的分布，在贵州约占全区总面积的1/6以上，而该类岩石因具有潜在碱活性而未能广泛地应用于混凝土中。贵州地区因地理环境、自然资源的限制，只能采用当地岩石骨料及机制砂配制混凝土。随着我国西部城镇化、乡村振兴的推进，大量的市政、高速公路、高速铁路等基础设施工程全面建设，砂石骨料需求量巨大，且从经济、环境等角度考虑必须就地取材。变质岩地区砂石骨料自然资源缺乏更加突出，采用变质骨料配制混凝土势在必行，亟需研究开发一种变质岩骨料高强混凝土应用于工程建设。但除了存在上述的碱骨料反应问题外，还存在压碎值高，不易制备高强混凝土等问题。
发明内容
本申请提供了提供一种变质岩骨料高强混凝土及其制备方法，以解决现有变质岩骨料制备混凝土存在的碱骨料反应及不易制备高强混凝土问题。
根据本申请的一个方面，提供了一种变质岩骨料高强混凝土及其制备方法，一种变质岩骨料高强混凝土，各组分质量比如下：水泥：早强型辅助胶凝材料：易流型辅助胶凝材料：变质岩机制砂：变质岩碎石：水：高效复合外加剂：AZK辅助剂＝310～350：50～75：135～150：786～896：896～960：156～161：7.3～8.6：2.1～3.1。
所述水泥为符合GB175的P.O42.5或P.O52.5水泥，碱含量≤0.6％。
进一步的，所述早强型辅助胶凝材料为硅灰、粒化高炉矿渣粉、偏高岭土超细粉的混合物，45μm筛余≤5.0％，流动度比≥96％，7d活性指数≥115％，28d活性指数≥120％。
进一步的，所述易流型辅助胶凝材料为粉煤灰、超细废弃玻璃粉、磷渣粉、玻璃微珠的混合物，7d活性≥75％，28d活性≥85％，60d活性≥110％。
进一步的，所述变质岩机制砂，MB值≤1.0，细度模数2.8-3.3，80μm筛底≤5.0％，含水率≤0.5％，压碎值≤5.0％。
进一步的，所述变质岩碎石，连续级配4.75-26.5mm，压碎值≤8.0％，针片状含量≤8％，含水率≤0.5％，变质岩轴压强度≥100Mpa。
进一步的，所述高效复合外加剂为低碱含量外加剂，减水率≥30.0％，混凝土含气量1.0-2.0％
进一步的，所述AZK辅助剂为硫铝酸盐、水玻璃、甲酸钙的混合物，质量百分比为15～45：10～40：35～65，固体粉料。
进一步的，所述AZK辅助剂质量百分比为15～20：20～35：50～60的硫铝酸盐、水玻璃、甲酸钙的混合物。
一种变质岩骨料高强混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：按各组分质量比称量好水泥：早强型辅助胶凝材料：易流型辅助胶凝材料：变质岩机制砂：变质岩碎石：水：高效复合外加剂：AZK辅助剂；
步骤二：将称好的水泥：早强型辅助胶凝材料：易流型辅助胶凝材料均匀混合、AZK辅助剂，得到混合胶材；
步骤三：将称好的水、高效复合外加剂均匀混合，得到混合液，然后将变质岩机制砂、变质岩碎石、混合胶材、置于搅拌机中搅拌1-2min，然后加入混合液搅拌2-3min，得到一种变质岩骨料高强混凝土。
所述水符合《混凝土用水标准》(JGJ63)的规定。
本发明的作用机理是：
一是通过创造性的“早强型辅助胶凝材料+易流型辅助胶凝材料”的复合协同应用，改善混凝土胶凝材料体系性能。具体是指利用早强型胶凝材料的高活性，提高混凝土胶凝体系活性，达到提高混凝土强度。易流型辅助胶凝材料的滚珠效应，改变了颗粒间的摩擦机制，变骨料间的滑动运动为滚动，降低了颗粒间摩擦阻力，提高了混凝土流动性。
二是通过大掺量早强型、易流型辅助胶凝材料应用，一方面降低单位质量胶凝材料含碱量，另一方面胶凝材料中各微颗粒相互填充，进一步提高致密性，渗透性的降低，碱离子活动能力大幅度降低，这有效抑制碱骨料反应发生。
三是优选变质岩机制砂、碎石，一方面控制骨料级配，利用骨料最紧密堆积技术，实现混凝土骨料体系的最紧密堆积，降低浆体的填充，提高混凝土工作性；另一方面优选骨料保证骨料，有利增强混凝土碎石的骨架作用，提高混凝土强度。
四是AZK辅助剂使用，加快水泥水化，促进早强型、易流型辅助胶凝材料二次水化。一方面Al2(SO4)3和石膏的迅速溶解使得SO4 2-浓度增加，与溶液中的Ca(OH)2、Al2O3发生反应，生成针柱状AFt(全称：高硫型水化硫铝酸钙)。Na2O.nSiO2与Ca(OH)2迅速反应产生(n-1)SiO2胶体与CaSiO2。HCOO-中的甲酸根离子能够形成AHt和AFm(全称：单硫型水化硫铝酸钙)的相似物(C3A·3Ca(HCOO)2·30H2O，C3A·Ca(HCOO)·10H20等)，极大地加快水泥水化。此外，由于HCOO-离子扩散速度比Ca2+离子快，因而可以渗透到C3S和C2S的水化层，加速Ca(OH)2的沉淀以及硅酸钙的分解。HCOO-离子还能够通过化学作用束缚硅原子进一步与OH-反应，从而交联相邻的硅酸盐群体，促进C-S-H凝胶的形成，提高水泥的硬化强度。同时反应产物生(n-1)SiO2胶体、CaSiO2与AFt、AFm及相似物相互凝结填充，形成致密体系结构，提高结构强度。另一方面是水泥水化产生大量的Ca(OH)2，在碱性环境下，激发了早强型、易流型辅助胶凝材料中活性SiO2的解离，活性SiO2与Ca(OH)2反应生C-S-H凝胶，进一步填充空隙，改善结构，提高强度。同时也抑制了变质岩活性成分与Ca(OH)2的反应。早期未水化的早强型、易流型辅助胶凝材料与后期水泥水化产生的碱再次发生水化反应，进一步抑制变质岩发生碱骨料反应。
本发明的有益效果是：通过系列技术的协同使用，有效抑制变质岩的碱骨料反应，实现变质岩骨料制备混凝土的高流态化、高强化。为变质岩在工程中的大体量使用提供依据。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明技术方案做进一步详细描述，所述是对本发明的解释而不是限定。
一种变质岩骨料高强混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：按各组分质量比称量好水泥：早强型辅助胶凝材料：易流型辅助胶凝材料：变质岩机制砂：变质岩碎石：水：高效复合外加剂：AZK辅助剂；
步骤二：将称好的水泥：早强型辅助胶凝材料：易流型辅助胶凝材料均匀混合、AZK辅助剂，得到混合胶材；
步骤三：将称好的水、高效复合外加剂均匀混合，得到混合液，然后将变质岩机制砂、变质岩碎石、混合胶材、置于搅拌机中搅拌1-2min，然后加入混合液搅拌2-3min，得到一种变质岩骨料高强混凝土。
实施例1-5的成分质量配比如下表：
Figure BDA0003212183480000041
按照实施例1-5中水泥：早强型辅助胶凝材料：易流型辅助胶凝材料：变质岩机制砂：变质岩碎石：水：高效复合外加剂：AZK辅助剂各组分比例称取，其余步骤按照GB/T50733-2011附录A中抑制骨料碱-硅酸反应活性有效性试验方法进行。
实施例1-5 AZK辅助剂各成分质量百分比如下表：
硫铝酸盐 水玻璃 甲酸钙
实施例1 45 30 35
实施例2 20 40 40
实施例3 15 35 50
实施例4 20 20 60
实施例5 25 10 65
实施例1-5的混凝土性能指标如下表：
Figure BDA0003212183480000042
由上表可以明显的看出，实施例1-5，混凝土坍落度扩展度大于200mm，扩展度均大于560mm，工作性满足施工要求。同时，混凝土出机倒桶排空时间在5s以内，混凝土流动性、粘聚性优良。7d标养强度在48.5-58.7Mpa，28d强度在62.1-68.7Mpa，60d强度在67.4-75.8Mpa，可满足C60以上高强度要求。同时，混凝土后期强度持续增长，提高混凝土强度。14d快速砂浆棒膨胀率均小于0.03％，说明本发明有效抑制了骨料碱-硅酸反应。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种变质岩骨料高强混凝土，其特征在于，各组分质量比如下：水泥：早强型辅助胶凝材料：易流型辅助胶凝材料：变质岩机制砂：变质岩碎石：水：高效复合外加剂：AZK辅助剂＝310～350：50～75：135～150：786～896：896～960：156～161：7.3～8.6：2.1～3.1。
2.如权利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述水泥为符合GB175的P.O42.5或P.O52.5水泥，碱含量≤0.6％。
3.如权利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述早强型辅助胶凝材料为硅灰、粒化高炉矿渣粉、偏高岭土超细粉的混合物，45μm筛余≤5.0％，流动度比≥96％，7d活性指数≥115％，28d活性指数≥120％。
4.如权利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述易流型辅助胶凝材料为粉煤灰、超细废弃玻璃粉、磷渣粉、玻璃微珠的混合物，7d活性≥75％，28d活性≥85％，60d活性≥110％。
5.如权利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述变质岩机制砂，MB值≤1.0，细度模数2.8-3.3，80μm筛底≤5.0％，含水率≤0.5％，压碎值≤5.0％。
6.如权利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述变质岩碎石，连续级配4.75-26.5mm，压碎值≤8.0％，针片状含量≤8％，含水率≤0.5％，变质岩轴压强度≥100Mpa。
7.如权利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述高效复合外加剂为低碱含量外加剂，减水率≥30.0％，混凝土含气量1.0-2.0％。
8.如权利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述AZK辅助剂为硫铝酸盐、水玻璃、甲酸钙的混合物，质量百分比为15～45：10～40：35～65，固体粉料。
9.如权利要求8所述的混凝土，其特征在于，所述AZK辅助剂质量百分比为15～20：20～35：50～60的硫铝酸盐、水玻璃、甲酸钙的混合物。
10.一种变质岩骨料高强混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：按各组分质量比称量好水泥：早强型辅助胶凝材料：易流型辅助胶凝材料：变质岩机制砂：变质岩碎石：水：高效复合外加剂：AZK辅助剂；
步骤二：将称好的水泥：早强型辅助胶凝材料：易流型辅助胶凝材料均匀混合、AZK辅助剂，得到混合胶材；
步骤三：将称好的水、高效复合外加剂均匀混合，得到混合液，然后将变质岩机制砂、变质岩碎石、混合胶材、置于搅拌机中搅拌1-2min，然后加入混合液搅拌2-3min，得到一种变质岩骨料高强混凝土。
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