CN113716914B - 一种板岩骨料高流态混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种板岩骨料高流态混凝土及其制备方法，混凝土各组分质量比如下：普通硅酸盐水泥：活性球体硅铝质材料：活性非球体硅铝钙质材料：板岩机制砂：板岩碎石：水：高性能聚羧酸外加剂：AZK‑1型助剂＝240～320：45～70：60～90：902～1092：968～1103：164～168：5.2～6.7：3.6～5.0，本发明通过“辅助胶凝材料大掺量技术+辅助胶凝材料二次水化进程控制技术+外加剂复合技术”等多技术协同结合，制备得到一种板岩骨料高流态混凝土，其抑制碱骨料反应性能优良，大流态、工作性优良。

Description

一种板岩骨料高流态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，尤其涉及一种板岩骨料高流态混凝土及其制备方法。
背景技术
板岩是具有板状结构，是由地球内部力量(温度、压力、应力的变化)的作用下形成的，在我国各地分布较广，而该类岩石未能广泛地应用于混凝土中。一是该类岩石因具有潜在碱活性，使得混凝土容易发生碱骨料反应，影响混凝土的耐久性。二是该类岩石沿板理方向剥成，加工成骨料粒型差、针片状含量多，应用于混凝土中严重影响流动性。随着我国大量基础设施工程全面建设，砂石骨料需求量巨大，而且从经济、环境等角度考虑必须就地取材。板岩地区砂石骨料自然资源缺乏更加突出，采用板岩骨料配制混凝土势在必行。但存在两方面棘手问题，一是板岩骨料存在的碱骨料反应，容易造成混凝土开裂，影响混凝土耐久性。二是板岩骨料针片状含量高、粒型差，制备混凝土流动性差。因此，解决所述问题，研究开发一种板岩骨料高流态混凝土应用于工程建设具有重要的意义。
发明内容
本申请提供了一种板岩骨料高流态混凝土及其制备方法，以解决现有板岩骨料制备混凝土存在的工作性差及碱骨料反应问题。
本申请的技术方案是一种板岩骨料高流态混凝土，各组分质量比如下：普通硅酸盐水泥：活性球体硅铝质材料：活性非球体硅铝钙质材料：板岩机制砂：板岩碎石：水：高性能聚羧酸外加剂：AZK-1型助剂＝240～320：45～70：60～90：902～1092：968～1103：164～168：5.2～6.7：3.6～5.0。
进一步的，所述活性球体硅铝质材料为硅灰、粉煤灰、玻璃微珠的混合物，28d活性≥100％，需水率≤105％。
进一步的，所述活性球体硅铝质材料为硅灰、粉煤灰、玻璃微珠的的混合物，质量百分比为20～35：20～50：20～50。
进一步的，所述活性非球体硅铝钙质材料为粒化高炉矿渣粉、磷渣粉、超细废弃玻璃粉、建筑废渣粉、石灰石粉的混合物，28d活性≥80％，比表面积350-400m2/kg，需水率≤100％。
进一步的，所述活性非球体硅铝钙质材料为粒化高炉矿渣粉、磷渣粉、超细废弃玻璃粉、建筑废渣粉、石灰石粉的混合物，质量百分比为10～30：10～25：25～30：10～20：10～20。
进一步的，所述板岩机制砂，MB值≤1.0，细度模数2.6-3.1，含水率≤0.5％。
进一步的，所述板岩碎石，压碎值≤15％，针片状含量≤10％，含水率≤0.5％，4.75-26.5mm连续级配。
进一步的，所述高性能聚羧酸外加剂为低碱含量外加剂，减水率≥28.0％，混凝土含气量2.0-3.0％。
进一步的，所述AZK-1型助剂为硫酸铝、硅酸钠、甲酸钙的混合物，质量百分比为15～30：20～40：45～65，固体粉料。
一种板岩骨料高流态混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：按各组分质量比称量好普通硅酸盐水泥、活性球体硅铝质材料、活性非球体硅铝钙质材料、板岩机制砂、板岩碎石、水、高性能聚羧酸外加剂、AZK-1型助剂；
步骤二：将称好的普通硅酸盐水泥、活性球体硅铝质材料、活性非球体硅铝钙质材料均匀混合，得到混合胶材；
步骤三：将称好的水、高性能聚羧酸外加剂、AZK-1型助剂均匀混合得到混合液。将混合胶材、板岩机制砂、板岩碎石置于混凝土搅拌机中搅拌1-3min，再加入混合液搅拌1-2min，得到板岩骨料高流态混凝土。
所述普通硅酸盐水泥为符合GB175的P.O42.5，碱含量≤0.6％。
所述水符合《混凝土用水标准》(JGJ63)的规定。
本发明的有益效果是：通过“活性球体硅铝质材料、活性非球体硅铝钙质材料大掺量技术+二次水化进程控制技术+外加剂复合技术”等多技术协同结合，制备得到一种板岩骨料高流态混凝土，其抑制碱骨料反应性能优良，大流态、工作性优良，为板岩在工程中的大体量应用提供依据。
本发明的作用机理是：
1、“活性球体硅铝质材料、活性非球体硅铝钙质材料大掺量技术”，一方面是活性球体硅铝质材料中的硅灰微细球体颗粒包附在大颗粒胶材表面，进一步降低了胶材颗粒间相对运动的摩擦力，提高混凝土流动性。另一方面是活性球体、活性非球体硅铝钙质材料大掺量取代普通硅酸盐水泥，一是降低单位体积混凝土含碱量，二是其相互填充提高混凝土致密性，降低混凝土渗透性，大幅度降低碱离子活动能力，抑制碱骨料反应的发生。
2、“二次水化进程控制技术”是指通过控制活性球体、活性非球体硅铝钙质材料中高活性组分与低活性组分占比，微细颗粒与粗颗粒占比达到对辅助胶凝材料二次水化进程的控制，使得普通硅酸盐水泥水化全周期产生的碱性物质得到消耗，以达到抑制碱骨料反应作用。
3、“外加剂复合技术”，是指在聚羧酸型减水剂中复合引气组分，其在混凝土内部引入大量微小、独立气泡。一是这些气泡如滚珠一样，改变了混凝土内部骨料间做相对运动时的摩擦机制，变骨料间的滑动运动为滚动运动，减少摩擦阻力。同时气泡产生的浮力，对细小骨料起到浮拖及支撑作用，改善混凝土工作性。二是这些微小气泡，分布在毛细孔通道上，阻断毛细管，提升混凝土抗渗性，抑制碱骨料反应。
4、AZK-1型助剂使用，加快普通硅酸盐水泥水化，促进活性球体、活性非球体硅铝钙质材料二次水化。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)，极大地加快普通硅酸盐水泥水化。此外，甲酸钙能促进硅酸钙的水化，因为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，提高普通硅酸盐水泥的硬化强度。同时反应产物生(n-1)SiO2胶体、CaSiO2与AFt、AHt及相似物相互凝结填充，形成致密体系，提高结构强度。另一方面是水化产生大量的Ca(OH)2，在碱性环境下，激发活性球体、活性非球体硅铝钙质材料中活性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。同时也抑制了板岩活性成分与Ca(OH)2的反应。早期未水化的活性球体、活性非球体硅铝钙质材料与后期普通硅酸盐水泥水化产生的碱再次发生水化反应，进一步抑制板岩发生碱骨料反应。
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。
一种板岩骨料高流态混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：按各组分质量比称量好普通硅酸盐水泥、活性球体硅铝质材料、活性非球体硅铝钙质材料、板岩机制砂、板岩碎石、水、高性能聚羧酸外加剂、AZK-1型助剂；
步骤二：将称好的普通硅酸盐水泥、活性球体硅铝质材料、活性非球体硅铝钙质材料均匀混合，得到混合胶材；
步骤三：将称好的水、高性能聚羧酸外加剂、AZK-1型助剂均匀混合得到混合液。将混合胶材、板岩机制砂、板岩碎石至于混凝土搅拌机中搅拌1-3min，再加入混合液搅拌1-2min，得到板岩骨料高流态混凝土。实施例1-5的成分质量配比如下表：
实施例1-5的成分质量配比如下表：
Figure BDA0003212769760000041
实施例1-5活性球体硅铝质材料各成分质量百分比如下表：
硅灰 粉煤灰 玻璃微珠
实施例1 20 40 40
实施例2 25 35 40
实施例3 30 20 50
实施例4 20 50 30
实施例5 35 45 20
实施例1-5活性非球体硅铝钙质材料各成分质量百分比如下表：
Figure BDA0003212769760000051
实施例1-5 AZK-1型助剂各成分质量百分比如下表：
硫酸铝 硅酸钠 甲酸钙
实施例1 30 20 50
实施例2 15 40 45
实施例3 10 40 50
实施例4 20 30 50
实施例5 15 20 65
实施例1-5的混凝土性能指标如下表：
Figure BDA0003212769760000052
按照实施例1-5中比例称取普通硅酸盐水泥、活性球体硅铝质材料、活性非球体硅铝钙质材料、AZK-1型助剂，然后按照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14d快速砂浆棒膨胀率试验。
由上表可以明显的看出，实施例1-5，混凝土出机扩展度均大于580mm，2h扩展度依旧可以保证560mm以上，出机倒桶排空时间在5s以内，工作性数据指标均优于对照组，混凝土流动性、粘聚性优良，满足大流态混凝土指标要求。实施例1-5，7d标养强度在31.4-42.4Mpa，28d强度在38.7-56.9Mpa，60d强度在43.8-59.9Mpa，可满足C30-C50强度要求，混凝土后期强度持续增长，提高混凝土强度。实施例1-5，14d快速砂浆棒膨胀率均小于0.03％，远低于对照组膨胀率0.06％的数据，说明本发明能有效抑制了骨料碱-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 (9)

1.一种板岩骨料高流态混凝土，其特征在于，各组分质量比如下：普通硅酸盐水泥：活性球体硅铝质材料：活性非球体硅铝钙质材料：板岩机制砂：板岩碎石：水：高性能聚羧酸外加剂：AZK-1型助剂=240~320：45~70：60~90：902~1092：968~1103：164~168：5.2~6.7：3.6~5.0，所述AZK-1型助剂为硫酸铝、硅酸钠、甲酸钙的混合物，质量百分比为15~30：20~40：45~65，固体粉料。
2.如权利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述活性球体硅铝质材料为硅灰、粉煤灰、玻璃微珠的混合物，28d活性≥100%，需水率≤105%。
3.如权利要求2所述的混凝土，其特征在于，所述活性球体硅铝质材料为硅灰、粉煤灰、玻璃微珠的混合物，质量百分比为20~35：20~50：20~50。
4.如权利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述活性非球体硅铝钙质材料为粒化高炉矿渣粉、磷渣粉、超细废弃玻璃粉、建筑废渣粉、石灰石粉的混合物，28d活性≥80%，比表面积350-400m2/kg，需水率≤100%。
5.如权利要求4所述的混凝土，其特征在于，所述活性非球体硅铝钙质材料为粒化高炉矿渣粉、磷渣粉、超细废弃玻璃粉、建筑废渣粉、石灰石粉的混合物，质量百分比为10~30：10~25：25~30：10~20：10~20。
6.如权利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述板岩机制砂，MB值≤1.0，细度模数2.6-3.1，含水率≤0.5%。
7.如权利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述板岩碎石，压碎值≤15%，针片状含量≤10%，含水率≤0.5%，4.75-26.5mm连续级配。
8.如权利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述高性能聚羧酸外加剂为低碱含量外加剂，减水率≥28.0%，混凝土含气量2.0-3.0%。
9.根据权利要求1-8任一所述板岩骨料高流态混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：按各组分质量比称量好普通硅酸盐水泥、活性球体硅铝质材料、活性非球体硅铝钙质材料、板岩机制砂、板岩碎石、水、高性能聚羧酸外加剂、AZK-1型助剂；
步骤二：将称好的普通硅酸盐水泥、活性球体硅铝质材料、活性非球体硅铝钙质材料均匀混合，得到混合胶材；
步骤三：将称好的水、高性能聚羧酸外加剂、AZK-1型助剂均匀混合得到混合液；将混合胶材、板岩机制砂、板岩碎石置于混凝土搅拌机中搅拌1-3min，再加入混合液搅拌1-2min，得到板岩骨料高流态混凝土。
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