CN113816666B - 一种玄武岩碎屑混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种玄武岩碎屑混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开一种玄武岩碎屑混凝土，包括以下重量配比的原料：水泥300‑350份、粉煤灰50‑80份、玄武岩碎石900‑1100份、玄武岩石粉400‑450份、玄武岩碎屑50‑80份、机制砂50‑100份、木质素磺酸盐类减水剂5‑10份、水100‑150份。本申请还公开了一种上述玄武岩碎屑混凝土的制备方法。本申请所述的玄武岩碎屑混凝土的细骨料为玄武岩碎屑、机制砂和玄武岩石粉进行混合，能够实现较佳的颗粒级配，提高了玄武岩混凝土的和易性、抗压强度和耐久性。另外，采用的超声破碎方法，仅需要两次筛分即可获得玄武岩碎屑和玄武岩石粉，流程简单易操作。

Description

一种玄武岩碎屑混凝土及其制备方法
技术领域
本申请涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种玄武岩碎屑混凝土及其制备方法。
背景技术
玄武岩是火山爆发时岩浆喷出地面骤冷而形成的硅酸盐岩石，它广泛分布于大陆和海洋底部，常有气孔和杏仁构造。玄武岩主要由基性长石、辉石等矿物组成，并含有一定量的玻璃质结构(玻璃质主要由活性SiO2和活性Al2O3组成)。玄武岩的特点是氧化铁含量高，具有较稳定的化学成分、矿物组成和较低的熔化温度。玄武岩具有耐磨、吃水量少、导电性能差、抗压性强、压碎值低、抗腐蚀性强、沥青黏附性等优点。
骨料在混凝土中使用量大，约占混凝土体积的3/4左右，因此骨料对新拌和硬化混凝土的性能、经济性有显著的影响。玄武岩作为骨料已有不少研究。CN202011085321.8通过玄武岩作为骨料，解决混凝土高强度与高抗裂性之间的矛盾。CN201710129370.9以玄武岩作为粗骨料，能够有效抑制超高性能混凝土的收缩，及实现良好颗粒级配。但实际上由于玄武岩属于难破碎岩石，且加工粒径越小破碎难度越大，以致生产出来的玄武岩骨料整形困难，针片状颗粒含量较高，导致以玄武岩作为骨料的混凝土在和易性(即工作性，包含流动性、粘聚性、保水性)、抗渗性等方面性能较差。另外，传统的玄武岩破碎要经过粗碎、中碎、细碎、超细碎和棒磨等步骤进行破碎，同时伴随着多次筛分才能获得所需的玄武岩骨料，制备程序繁琐，费时费力。本申请重点解决上述问题。
发明内容
鉴以此，本申请提出一种玄武岩碎屑混凝土及其制备方法，以解决玄武岩混凝土和易性、抗渗性差，以及玄武岩破碎难的问题。
本申请的技术方案是这样实现的：
一种玄武岩碎屑混凝土，包括以下重量配比的原料：水泥300-350份、粉煤灰50-80份、玄武岩碎石900-1100份、玄武岩石粉400-450份、玄武岩碎屑50-80份、机制砂50-100份、木质素磺酸盐类减水剂5-10份、水100-150份。
进一步的技术方案是，包括以下重量配比的原料：水泥350份、粉煤灰50份、玄武岩碎石1060份、玄武岩石粉400份、玄武岩碎屑80份、机制砂100份、木质素磺酸盐类减水剂8份、水120份。
一种上述玄武岩碎屑混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将玄武岩碎石、玄武岩石粉、玄武岩碎屑和机制砂混合搅拌后制成骨料集料；
(2)将木质素磺酸盐类减水剂和水混合制成减水溶液；
(3)将水泥、粉煤灰和减水溶液混合搅拌成胶凝剂；
(4)将骨料集料和胶凝剂混合搅拌后制成玄武岩碎屑混凝土。
进一步的技术方案是，所述玄武岩碎石的粒径为10-45mm。
进一步的技术方案是，所述机制砂的粒径为0.5-1mm。
进一步的技术方案是，所述玄武岩碎屑的制备方法是：将玄武岩碎石第一次超声磨碎20-30min后筛分出厚度为0.5-1mm，片径为1.25-2.5mm的料为玄武岩碎屑和剩余料；所述玄武岩石粉的制备方法是：将剩余料第二次超声破碎30-50min后筛选出粒径为0.135-0.185mm的玄武岩石粉。本申请使用超声破碎比一般的机械破碎省时，且破碎效率高。
进一步的技术方案是，所述第一次超声破碎的功率为2-3kw,第二次超声破碎的功率为5-6kw。
进一步的技术方案是，所述第二次超声破碎是在-4℃至0℃的条件下进行的。由于玄武岩节理多，降温到-4℃至0℃后，岩石中的水分散失结冰，此时岩石内部粘结力弱，更容易破碎成玄武岩石粉。
本申请合理利用了玄武岩碎屑(即针片状颗粒)，使其与玄武岩石粉、机制砂组合制成细骨料，再经过大量的研究，得出0.5-1mm玄武岩碎屑、0.5-1mm机制砂和0.135-0.154mm玄武岩石粉经过一定配比，不仅能够实现较佳的颗粒级配，提高混凝土抗压强度，而且解决了以玄武岩作为骨料的混凝土在和易性(即工作性，包含流动性、粘聚性、保水性)、抗渗性等方面性能差的问题。
与现有技术相比，本申请的有益效果是：
(1)本申请所述的玄武岩碎屑混凝土的细骨料为0.5-1mm玄武岩碎屑、机制砂和0.135-0.154mm玄武岩石粉进行混合，能够实现较佳的颗粒级配，提高了玄武岩混凝土的和易性、抗压强度和耐久性。
(2)本申请所述的玄武岩碎屑混凝土采用粗骨料玄武岩碎石，提高了玄武岩混凝土的抗压强度，降低了混凝土氯离子的渗透扩散性(即提高了耐久性)。
(3)本申请所述的玄武岩碎屑混凝土与轻质混凝土功能相似，由于粗粗细骨料主要用玄武岩材料，使得混凝土密度小；且玄武岩材料多节理，使混凝土保温隔热性能好。
(4)本申请采用的超声破碎方法，仅需要两次筛分即可获得玄武岩碎屑和玄武岩石粉，流程简单易操作。
具体实施方式
为了更好理解本申请技术内容，下面提供具体实施例，并对本申请做进一步的说明。
实施例1
一种玄武岩碎屑混凝土，包括以下重量配比的原料：水泥350份、粉煤灰50份、玄武岩碎石1060份、玄武岩石粉400份、玄武岩碎屑80份、机制砂100份、木质素磺酸盐类减水剂8份、水120份。
一种上述玄武岩碎屑混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将玄武岩碎石、玄武岩石粉、玄武岩碎屑和机制砂混合搅拌后制成骨料集料；
(2)将木质素磺酸盐类减水剂和水混合制成减水溶液；
(3)将水泥、粉煤灰和减水溶液混合搅拌成胶凝剂；
(4)将骨料集料和胶凝剂混合搅拌后制成玄武岩碎屑混凝土。
所述玄武岩碎石的粒径为10mm，所述机制砂的粒径为0.5mm。所述玄武岩碎屑的制备方法是：将玄武岩碎石第一次超声磨碎20min后筛分出厚度为1mm，片径为2.5mm的料为玄武岩碎屑和剩余料；所述玄武岩石粉的制备方法是：将剩余料第二次超声破碎30min后筛选出粒径为0.185mm的玄武岩石粉。所述第一次超声破碎的功率为2kw,第二次超声破碎的功率为5kw。
实施例2
一种玄武岩碎屑混凝土，包括以下重量配比的原料：水泥300份、粉煤灰50份、玄武岩碎石900份、玄武岩石粉400份、玄武岩碎屑50份、机制砂50份、木质素磺酸盐类减水剂5份、水100份。
一种上述玄武岩碎屑混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将玄武岩碎石、玄武岩石粉、玄武岩碎屑和机制砂混合搅拌后制成骨料集料；
(2)将木质素磺酸盐类减水剂和水混合制成减水溶液；
(3)将水泥、粉煤灰和减水溶液混合搅拌成胶凝剂；
(4)将骨料集料和胶凝剂混合搅拌后制成玄武岩碎屑混凝土。
所述玄武岩碎石的粒径为10mm，所述机制砂的粒径为0.5mm。所述玄武岩碎屑的制备方法是：将玄武岩碎石第一次超声磨碎20min后筛分出厚度为1mm，片径为2.5mm的料为玄武岩碎屑和剩余料；所述玄武岩石粉的制备方法是：将剩余料第二次超声破碎30min后筛选出粒径为0.185mm的玄武岩石粉。所述第一次超声破碎的功率为2kw,第二次超声破碎的功率为5kw。
实施例3
一种玄武岩碎屑混凝土，包括以下重量配比的原料：水泥350份、粉煤灰80份、玄武岩碎石1100份、玄武岩石粉450份、玄武岩碎屑80份、机制砂100份、木质素磺酸盐类减水剂10份、水150份。
一种上述玄武岩碎屑混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将玄武岩碎石、玄武岩石粉、玄武岩碎屑和机制砂混合搅拌后制成骨料集料；
(2)将木质素磺酸盐类减水剂和水混合制成减水溶液；
(3)将水泥、粉煤灰和减水溶液混合搅拌成胶凝剂；
(4)将骨料集料和胶凝剂混合搅拌后制成玄武岩碎屑混凝土。
所述玄武岩碎石的粒径为45mm，所述机制砂的粒径为1mm。所述玄武岩碎屑的制备方法是：将玄武岩碎石第一次超声磨碎20min后筛分出厚度为0.5mm，片径为1.25的料为玄武岩碎屑和剩余料；所述玄武岩石粉的制备方法是：将剩余料第二次超声破碎30min后筛选出粒径为0.135mm的玄武岩石粉。所述第一次超声破碎的功率为3kw,第二次超声破碎的功率为6kw。所述第二次超声破碎是在-4℃至0℃的条件下进行的。
对比例1
原料中400份的玄武岩石粉替换为400份的机制砂。具体为：一种玄武岩碎屑混凝土，包括以下重量配比的原料：水泥350份、粉煤灰50份、玄武岩碎石1060份、玄武岩碎屑80份、机制砂500份、木质素磺酸盐类减水剂8份、水120份。
一种上述玄武岩碎屑混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将玄武岩碎石、玄武岩碎屑和机制砂混合搅拌后制成骨料集料；
(2)将木质素磺酸盐类减水剂和水混合制成减水溶液；
(3)将水泥、粉煤灰和减水溶液混合搅拌成胶凝剂；
(4)将骨料集料和胶凝剂混合搅拌后制成玄武岩碎屑混凝土。
所述玄武岩碎石的粒径为10mm，所述机制砂的粒径为0.5mm。所述玄武岩碎屑的制备方法是：将玄武岩碎石超声磨碎20min后筛分出厚度为1mm，片径为2.5mm的料为玄武岩碎屑和剩余料；所述超声破碎的功率为2kw。
对比例2
原料中玄武岩石粉的重量份数为350份，其他与实施例1相同。
对比例3
原料中玄武岩石粉的重量份数为500份，其他与实施例1相同。
对比例4
原料中无玄武岩碎屑的添加，其他与实施例1相同。
对比例5
原料中无机制砂的添加，其他与实施例1相同。
对比例6
将粗骨料玄武岩碎石替换为石灰岩碎石，其他与实施例1相同。具体为：
一种玄武岩碎屑混凝土，包括以下重量配比的原料：水泥350份、粉煤灰50份、石灰岩碎石1060份、玄武岩石粉400份、玄武岩碎屑80份、机制砂100份、木质素磺酸盐类减水剂8份、水120份。
一种上述玄武岩碎屑混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将石灰岩碎石、玄武岩石粉、玄武岩碎屑和机制砂混合搅拌后制成骨料集料；
(2)将木质素磺酸盐类减水剂和水混合制成减水溶液；
(3)将水泥、粉煤灰和减水溶液混合搅拌成胶凝剂；
(4)将骨料集料和胶凝剂混合搅拌后制成玄武岩碎屑混凝土。
所述石灰岩碎石的粒径为10mm，所述机制砂的粒径为0.5mm。所述玄武岩碎屑的制备方法是：将玄武岩碎石第一次超声磨碎20min后筛分出厚度为1mm，片径为2.5mm的料为玄武岩碎屑和剩余料；所述玄武岩石粉的制备方法是：将剩余料第二次超声破碎30min后筛选出粒径为0.185mm的玄武岩石粉。所述第一次超声破碎的功率为2kw,第二次超声破碎的功率为5kw。
根据《混凝土质量控制标准》(GB50164-92)，通过坍落度来测定混凝土的流动性，和易性工作性能较好。通过表1可知，实施例1-3的坍落度在59-68mm之间，明显大于对比例1-5。证明本申请混凝土中细骨料玄武岩石粉、玄武岩碎屑和机制砂的合理配比能够提高混凝土的坍落度，改善混凝土的和易性。
抗压强度试验用于评定玄武岩粉掺量对混凝土力学性能的影响。按照国家标准进行，试验采用边长为100mm×100mm×100mm的立方体试块，分别在标养至28d龄期时进行抗压强度测试，发现实施例1-3的抗压强度在56.9-57.4MPa之间，而对比例1-6的抗压强度明显低于实施例1-3，可见混凝土中细骨料的原料及其配比，以及粗骨料的不同都会影响混凝土的抗压强度，实施例1与对比例6相比可知，玄武岩作为粗骨料比石灰岩作为粗骨料更能增加混凝土的抗压强度。
氯离子渗透扩散性试验参照美国标准ASTM C1202—97，以6h通过的电量平均值来评定混凝土氯离子渗透扩散性，电通量大，则氯离子渗透扩散性高，电通量小，则氯离子渗透扩散性低。采用边长100mm的立方体试块，钢试模成型，拆模后浸没于标养室的水池中，56d龄期试验前一周将试块加工成直径95mm、厚50mm的试件，电通量试验前真空饱水24h后用于测试。由表1可知，实施例1-3的电通量低于对比例1-6，可见混凝土中细骨料的原料及其配比降低了混凝土中氯离子渗透扩散性；而粗骨料玄武岩碎石作为混凝土的电通量明显低于粗骨料石灰岩碎石作为混凝土的电通量，原因主要是有与玄武岩碎石多节理，其吸附性大于石灰岩碎石，因此大大降低了混凝土氯离子的渗透扩散性。由于本申请1-3所述的碎屑玄武岩混凝土的氯离子的渗透扩散性低，不易使混凝土中的钢筋腐蚀，因此实施例1-3所述的碎屑玄武岩混凝土具有更好的耐久性。
表1
坍落度(mm) 电通量 抗压强度(MPa)
实施例1 65 985 57.2
实施例2 59 990 56.9
实施例3 68 981 57.4
对比例1 30 1568 45.6
对比例2 38 1123 45.0
对比例3 36 1134 45.2
对比例4 40 1487 47.8
对比例5 40 1499 43.6
对比例6 62 1687 42.5
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种玄武岩碎屑混凝土，其特征在于：包括以下重量配比的原料：水泥300-350份、粉煤灰50-80份、玄武岩碎石900-1100份、玄武岩石粉400-450份、玄武岩碎屑50-80份、机制砂50-100份、木质素磺酸盐类减水剂5-10份、水100-150份；
所述玄武岩碎屑混凝土的制备方法，包括以下步骤：
（1）将玄武岩碎石、玄武岩石粉、玄武岩碎屑和机制砂混合搅拌后制成骨料集料；
（2）将木质素磺酸盐类减水剂和水混合制成减水溶液；
（3）将水泥、粉煤灰和减水溶液混合搅拌成胶凝剂；
（4）将骨料集料和胶凝剂混合搅拌后制成玄武岩碎屑混凝土；
所述玄武岩碎石的粒径为10-45mm；
所述机制砂的粒径为0.5-1mm；
所述玄武岩碎屑的制备方法是：将玄武岩碎石第一次超声磨碎20-30min后筛分出厚度为0.5-1mm，片径为1.25-2.5mm的料为玄武岩碎屑和剩余料；
所述玄武岩石粉的制备方法是：将所述剩余料第二次超声破碎30-50min后筛选出粒径为0.135-0.185mm的玄武岩石粉。
2.根据权利要求1所述的一种玄武岩碎屑混凝土，其特征在于：包括以下重量配比的原料：水泥350份、粉煤灰50份、玄武岩碎石1060份、玄武岩石粉400份、玄武岩碎屑80份、机制砂100份、木质素磺酸盐类减水剂8份、水120份。
3.根据权利要求1所述的一种玄武岩碎屑混凝土，其特征在于：所述第二次超声破碎是在-4℃至0℃的条件下进行的。
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