CN114057444A - 一种重质混凝土及其制备方法和应用 - Google Patents
一种重质混凝土及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114057444A CN114057444A CN202111238269.XA CN202111238269A CN114057444A CN 114057444 A CN114057444 A CN 114057444A CN 202111238269 A CN202111238269 A CN 202111238269A CN 114057444 A CN114057444 A CN 114057444A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- concrete
- parts
- cement
- iron slag
- sand
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004567 concrete Substances 0.000 title claims abstract description 138
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 21
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 65
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 36
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 109
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 102
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 67
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 63
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 55
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 55
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 48
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 29
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims description 25
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 17
- 239000011882 ultra-fine particle Substances 0.000 claims description 13
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000010438 granite Substances 0.000 claims description 2
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims description 2
- 238000005204 segregation Methods 0.000 abstract description 10
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 abstract description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 abstract description 2
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 44
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 description 18
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 18
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 16
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 12
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 10
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 9
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 7
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 7
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000011863 silicon-based powder Substances 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- 206010016807 Fluid retention Diseases 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000009435 building construction Methods 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000010814 metallic waste Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000011376 self-consolidating concrete Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
- C04B28/04—Portland cements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/04—Waste materials; Refuse
- C04B18/14—Waste materials; Refuse from metallurgical processes
- C04B18/141—Slags
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00017—Aspects relating to the protection of the environment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
- C04B2201/20—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the density
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
本发明公开了一种重质混凝土及其制备方法和应用，本发明制备的重质混凝土除了采用绿色原材料之外，还具备高强度、高流动性、高抗离析性及高间隙通过性等性能，可以进一步推广转炉渣的工程应用，这不仅对化解转炉渣产能严重过剩、贯彻绿色建筑行动方案具有积极作用，同时对提高工程质量，降低工程全寿命周期的综合成本，发展循环经济，促进技术进步，推进混凝土行业结构调整具有重大意义。
Description
技术领域
本发明属于混凝土技术领域，尤其涉及一种重质混凝土及其制备方法和应用。
背景技术
由于绿色生产理念的推广，大力发展和使用绿色建材、充分利用可再生资源、提升绿色建筑品质、推动建筑废弃物的高效处理与再利用，实现工程建设全过程低碳环保、节能减排势在必行。在土木工程建设高速发展的今天，混凝土已经成为世界上使用量最大的人造产品，其年均消耗量仅次于水，砂石骨料是混凝土的重要制备原料，据统计，在混凝土结构中，使用1吨钢材，需要6吨水泥、36吨砂石骨料；每千米高速公路砂石骨料用量为5.46万吨，每千米高铁砂石骨料的平均用量为7万吨，每平方米建筑中砂石骨料的用量近1吨。天然砂石是一种常用的砂石骨料，然而天然砂石是一种不可再生资源，近年来大规模的无序采砂严重影响了河流的自然景观、水流情况以及众多生物赖以生存的生态环境，基于此问题，多地明令禁止一切采砂行为，这直接导致了天然河砂资源的短缺。同时，随着近年来经济的高速发展，越来越多的基础设施以及城乡居民用房的建设进一步加剧了天然河砂的供应压力，导致混凝土的原料短缺严重。综上，普通混凝土在生产和制备的过程中需开采砂石，进而会破坏其产地的生态环境，与可持续发展的要求相悖，因此，寻找传统砂石骨料的替代物，推广新型生态环保的绿色混凝土材料的工程应用显得尤为重要。
绿色重质混凝土是以冶金工业所产生的重金属固体废料作为骨料的一种新型低碳绿色混凝土，它以冶金工业产生的重金属废料作为骨料，取代部分面临短缺的传统砂石，因其优异的性能，已被广泛应用于防辐射等人防工程、房地产行业、水坝等大型工程的建设中。但与此同时，加入了密度较大的重金属固体废料后，混凝土的工作性能降低，过低的可加工性能使得重质混凝土在实际工程的应用中受到一定程度的阻碍，主要体现在：流动性能减弱，可模性降低，其中流动性变差导致泵送成本过高，可模性低导致混凝土成型的困难等，因此，提高重质混凝土的工作性能是促进其在实际工程中综合应用的关键所在。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明提供了一种混凝土，本发明提供的混凝土，由于超细微粒和铁渣砂的加入，加大了混凝土中各原料间的颗粒级配，多种尺寸的颗粒能够有效地填充混凝土中各种尺寸的孔洞，进而提升混凝土的密实度，增加湿堆积密度。湿堆积密度的提高带来了性能的优化，使混凝土具备了可加工性能。
本发明还提供了一种上述混凝土的制备方法。
本发明还提供了一种上述混凝土或上述制备方法制备的混凝土在土木工程领域中的应用。
本发明的第一方面提供了一种混凝土，按重量份计，制备原料包括：铁渣砂，超细微粒，水泥，粗骨料；
所述超细微粒包括粉煤灰和硅灰中的至少一种；
所述粉煤灰的粒径为：0.0003～0.28mm。
所述硅灰的粒径为：0.00004～0.025mm。
所述铁渣砂的粒径为：0.075～5mm。
本发明的混凝土，至少具有以下有益效果：
1.本发明所应用的原材料绿色环保，成本低廉。其中铁渣砂为冶金工业副产物，铁渣砂的应用既能提高混凝土的防辐射性、强度、耐久性能，也能节约河砂的使用，有效缓解不可再生资源如天然河砂、碎石等的供应压力，保护了生态环境。
2.湿法堆积密度理论认为，混凝土中，粗细骨料之间存在一定的孔隙，孔隙率的高低决定了混凝土的一系列性能，可以采取加入多种尺寸填料的方法降低混凝土的孔隙率，进而提升混凝土的一系列性能；
本发明的混凝土中加入了不同尺寸的填料(铁渣砂、粉煤灰、硅粉等)相当于加大了混凝土中骨料和其他原料之间的颗粒级配，多种尺寸的填料能够有效地填充混凝土中各种尺寸的孔洞，进而提升混凝土的密实度，增加湿堆积密度。
其中，铁渣砂粒径比天然河砂略小，外形更接近于球形，球形的填充效果要比其它形状好，因此可以替代传统河沙(细骨料)加大混凝土中骨料尺寸的广度，有效填充混凝土中的孔隙；粉煤灰的粒径小于水泥，这加大了粒径尺寸广度，粉煤灰的外形接近于球体，填充效果较好。其次，硅粉为一种超细微粒，它的加入可以显著增加混凝土的粘性，在加入一定量的减水剂后，可以显著提升混凝土各方面性能。使得混凝土的孔隙率降低，因此用以填充孔隙的水的用量变小了，因此有更多的水能够用以润滑混凝土的骨料，使混凝土的流动性能提高。
同理，原本用于填充混凝土孔隙的浆糊(此处的浆糊指的是胶凝材料(水泥、粉煤灰、硅粉等)与水结合发生水化反应后形成的浆体。)也变得过量，同过量的水一样起着润滑混凝土的作用。换言之，在相同的含水量或者浆糊含量下，更高的湿堆积密度会使混凝土具有更好的流动性、可加工性能，从而也降低了泵送、运输的成本。
3.混凝土的湿堆积密度越大，亦即混凝土中固体成分的体积分数越大，空隙体积越小。混凝土粗、细骨料之间的空隙被多种尺寸的填料填充后，它们之间的机械咬合力、摩擦力得以提升，传力路径得以优化，使得混凝土可以更可靠地承受更大的外荷载，从而提高建筑施工的高强性、稳定性和耐久性，使用寿命也大大提升。
在本发明的一些实施方式中，所述铁渣砂的原料为铁砂。
在本发明的一些实施方式中，所述铁砂中含约95.7％的Fe2O3。
在本发明的一些实施方式中，所述铁渣砂的密度为7～8，优选的，所述铁渣砂的密度约为7.2。
在本发明的一些实施方式中，所述密度为以水为基的相对密度。
在本发明的一些实施方式中，按重量份计，所述铁渣砂30～80份；所述超细微粒0.5～5份；所述水泥10～18份；所述粗骨料20～30份。
在本发明的一些实施方式中，所述粗骨料包括石灰岩或花岗岩中的至少一种。
在本发明的一些实施方式中，所述粗骨料的粒径尺寸范围为50～100mm。
在本发明的一些实施方式中，按重量份计，所述混凝土的制备原料还包括：水6～8份。
在本发明的一些实施方式中，按重量份计，所述混凝土的制备原料还包括：聚羧酸型减水剂0.01～0.08份。
在本发明的一些实施方式中，按重量份计，所述混凝土的制备原料还包括细骨料0～15份。
本发明中采用的原材料配比对高工作性能重质混凝土的制备起至关重要的作用。实验研究表明，金属骨料铁渣砂的加入会使混凝土中浆体与骨料有脱落的趋势，所表现出来的现象是离析、分层，而新拌混凝土离析会使得混凝土浇筑时性质不均匀，不具备实际的工程价值。因此，提高新拌混凝土的黏结性和保水性至关重要。本发明基于湿法堆积密度理论对重质混凝土进行工作性能优化，使用不同种类超细微粒(粉煤灰、硅粉)在不同替代率下分别对铁渣砂50及100(此处50及100是指替代率，即50％等体积替代细骨料以及100％等体积替代细骨料。)替代率下的新拌混凝土的工作性能进行测试，最终得出一种最优的配合比，湿堆积密度达到最大的混凝土，其流动性、保水性、黏聚性、间隙通过性、抗离析性均达到最大。
湿堆积密度指的是新拌混凝土中固体所占的体积分数，湿堆积密度越大，则混凝土越密实，湿堆积密度的测量方法：用新拌混凝土填满测量容器，通过振捣等方式使之最密实，随后测量其质量，算出新拌混凝土中固体所占的体积分数即为湿堆积密度。
在本发明的一些实施方式中，湿堆积密度的范围为0.77～0.82。
在本发明的一些实施方式中，所述混凝土中，所述聚羧酸型减水剂的减水率为23～45％。
所述减水率为坍落度基本相同的基准混凝土和掺外加剂混凝土单位用水量之差与基准混凝土单位用水量之比。
在本发明的一些实施方式中，所述细骨料包括河砂和人工砂中的至少一种。
在本发明的一些实施方式中，所述细骨料的细度模数为2.5-2.7。
本发明的第二方面提供了上述混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1：将所述粗骨料、细骨料和所述铁渣砂混合；
S2：向步骤S1所得混合物中加入所述水泥和所述硅灰继续混合；
S3：向步骤S2所得混合物中加入减水剂溶液混合即得。
在本发明的一些实施方式中，步骤S3中，加入所述减水剂后通过搅拌混合。
在本发明的一些实施方式中，所述搅拌混合的时间为8～12min。
在本发明的一些实施方式中，所述搅拌混合的时间为10min。
本发明的混凝土的制备方法，至少具有以下有益效果：
本发明中增加了减水剂加入后的搅拌时间。对于重质混凝土来说，增加加入减水剂后的搅拌时间非常必要。与传统混凝土不同，重质混凝土的骨料密度很大，几乎是普通骨料密度的3倍，这就意味着在搅拌过程中，重质骨料难以被搅拌叶片完全带起，这影响了水泥浆体与重质骨料的充分混合，过短的搅拌时间会使得新拌混凝土不均匀，影响新版混凝土的性能。增加减水剂加入后的搅拌时间有利于重质骨料与水泥浆体的充分混合，形成一致稳定的新拌混凝土。
在本发明的一些实施方式中，所述铁渣砂，粒径为0.075～5mm。
在本发明的一些实施方式中，将所述聚羧酸型减水剂溶于水中，这是因为减水剂溶于水中可在短时间内扩大其作用面，水溶液可更充分的接触胶凝材料，
本发明的第三方面提供了所述混凝土在土木工程领域中的应用。
根据本发明的一种优选的实施方式，至少具有以下有益效果：本发明采用冶金副产物作为骨料，此举旨在解放更多的土地资源，有效缓解不可再生资源如天然河砂、碎石等的供应压力，保护生态环境，对推进混凝土行业结构调整和社会可持续发展亦具有重大意义。
附图说明
图1是本发明实施例1颗粒级配图；
图2是本发明实施例1铁渣砂的微观结构；
图3是本发明实施例4粉煤灰的微观结构；
图4是本发明实施例1硅灰的微观结构。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，并结合实施例对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1：
本实施例为一种混凝土，该混凝土的制备原料及配比见表1，按重量份计。
表1实施例1所用原料配比
| 水胶比 | 水 | 水泥 | 硅灰 | 细骨料 | 粗骨料 | 减水剂 | 铁渣砂 |
| 0.4 | 221.44 | 525.92 | 20.54 | 397.5 | 810 | 1.69 | 1067.57 |
水泥：广州石井水泥公司生产的P.O 42.5R级普通硅酸盐水泥、表观密度3100kg/m3，颗粒级配如附图1所示。
硅灰：四川朗天资源综合利用有限责任公司生产的99级硅灰，表观密度2300kg/m3，颗粒级配如附图1所示。
铁渣砂：华新湘钢水泥厂有限公司生产的转炉渣，经破碎，筛分成铁渣石，粒径为0.075～5mm，表观密度7117kg/m3，颗粒级配如附图1所示。
减水剂：江苏苏博特新材料股份有限公司生产的聚羧酸型高性能减水剂，减水率45％，含固量40％。
实施例1中铁渣砂的微观结构如图2所示；
实施例1中硅灰的微观结构如图4所示。
本实施例混凝土材料的制备方法，包括如下步骤：
S1.将810份的粗骨料、397.5份的细骨料、1067.57份的铁渣砂等置于搅拌机中，搅拌3min；
S2.将525.92份的水泥、20.54份的硅灰加入搅拌机中，继续干搅拌3min；
S3.按重量份计，将1.69份的聚羧酸型减水剂溶于221.44份的水中，搅拌均匀形成减水剂溶液；将减水剂溶液多次、均匀地加入混合物中，并且一边加入一边搅拌，加料完毕后继续搅拌10min，然后装料即可。
实施例2：
本实施例为一种混凝土，该混凝土的制备原料及配比见表1，按重量份计。
表2实施例2所用原料配比
| 水胶比 | 水 | 水泥 | 硅灰 | 细骨料 | 粗骨料 | 减水剂 | 铁渣砂 |
| 0.4 | 221.44 | 498.24 | 41.07 | 397.5 | 810 | 2.28 | 1067.57 |
水泥：广州石井水泥公司生产的P.O 42.5R级普通硅酸盐水泥、表观密度3100kg/m3，颗粒级配如附图1所示。
硅灰：四川朗天资源综合利用有限责任公司生产的99级硅灰，表观密度2300kg/m3，颗粒级配如附图1所示。
铁渣砂：华新湘钢水泥厂有限公司生产的转炉渣，经破碎，筛分成铁渣石，粒径为0.075～5mm，表观密度7117kg/m3，颗粒级配如附图1所示。
减水剂：江苏苏博特新材料股份有限公司生产的聚羧酸型高性能减水剂，减水率45％，含固量40％。
本实施例混凝土材料的制备方法，包括如下步骤：
S1.将810份的粗骨料、397.5的细骨料、1067.57份的铁渣砂等置于搅拌机中，搅拌3min；
S2.将498.24份的水泥、41.07份的硅灰加入搅拌机中，继续干搅拌3min；
S3.按重量份计，将2.28份的聚羧酸型减水剂溶于221.44份的水中，搅拌均匀形成减水剂溶液；将减水剂溶液多次、均匀地加入混合物中，并且一边加入一边搅拌，加料完毕后继续搅拌10min，然后装料即可。
实施例3：
本实施例为一种混凝土，该混凝土的制备原料及配比见表3，按重量份计。
表3实施例3所用原料配比
| 水胶比 | 水 | 水泥 | 硅灰 | 细骨料 | 粗骨料 | 减水剂 | 铁渣砂 |
| 0.4 | 221.44 | 498.24 | 41.07 | 0 | 810 | 2.21 | 2135.13 |
水泥：广州石井水泥公司生产的P.O 42.5R级普通硅酸盐水泥、表观密度3100kg/m3，颗粒级配如附图1所示。
硅灰：四川朗天资源综合利用有限责任公司生产的99级硅灰，表观密度2300kg/m3，颗粒级配如附图1所示。
铁渣砂：华新湘钢水泥厂有限公司生产的转炉渣，经破碎，筛分成铁渣石，粒径为0.075～5mm，表观密度7117kg/m3，颗粒级配如附图1所示。
减水剂：江苏苏博特新材料股份有限公司生产的聚羧酸型高性能减水剂，减水率45％，含固量40％。
本实施例混凝土材料的制备方法，包括如下步骤：
S1.将810份的粗骨料、2135.13份的铁渣砂等置于搅拌机中，搅拌3min；
S2.将498.24份的水泥、41.07份的硅灰加入搅拌机中，继续干搅拌3min；
S3.按重量份计，将2.21份的聚羧酸型减水剂溶于221.44份的水中，搅拌均匀形成减水剂溶液；将减水剂溶液多次、均匀地加入混合物中，并且一边加入一边搅拌，加料完毕后继续搅拌10min，然后装料即可。
实施例4：
本实施例为一种混凝土，该混凝土的制备原料及配比见表4，按重量份计。
表4实施例4所用原料配比
| 水胶比 | 水 | 水泥 | 粉煤灰 | 细骨料 | 粗骨料 | 减水剂 | 铁渣砂 |
| 0.4 | 221.44 | 470.56 | 64.82 | 397.5 | 810 | 1.11 | 1067.57 |
水泥：广州石井水泥公司生产的P.O 42.5R级普通硅酸盐水泥、表观密度3100kg/m3，颗粒级配如附图1所示。
粉煤灰：四川朗天资源综合利用有限责任公司生产的粉煤灰，颗粒级配如附图1所示。
铁渣砂：华新湘钢水泥厂有限公司生产的转炉渣，经破碎，筛分成铁渣石，粒径为0.075～5mm，表观密度7117kg/m3，颗粒级配如附图1所示。
减水剂：江苏苏博特新材料股份有限公司生产的聚羧酸型高性能减水剂，减水率45％，含固量40％。
实施例4粉煤灰的微观结构如图3所示，
本实施例混凝土材料的制备方法，包括如下步骤：
S1.将810份的粗骨料、397.5的细骨料、1067.57份的铁渣砂等置于搅拌机中，搅拌3min；
S2.将470.56份的水泥、64.82份的粉煤灰加入搅拌机中，继续干搅拌3min；
S3.按重量份计，将1.11份的聚羧酸型减水剂溶于221.44份的水中，搅拌均匀形成减水剂溶液；将减水剂溶液多次、均匀地加入混合物中，并且一边加入一边搅拌，加料完毕后继续搅拌10min，然后装料即可。
实施例5：
本实施例为一种混凝土，该混凝土的制备原料及配比见表5，按重量份计。
表5实施例5所用原料配比
| 水胶比 | 水 | 水泥 | 粉煤灰 | 细骨料 | 粗骨料 | 减水剂 | 铁渣砂 |
| 0.4 | 221.44 | 415.2 | 108.04 | 397.5 | 810 | 1.11 | 1067.57 |
水泥：广州石井水泥公司生产的P.O 42.5R级普通硅酸盐水泥、表观密度3100kg/m3，颗粒级配如附图1所示。
粉煤灰：四川朗天资源综合利用有限责任公司生产的粉煤灰，颗粒级配如附图1所示。
铁渣砂：华新湘钢水泥厂有限公司生产的转炉渣，经破碎，筛分成铁渣石，粒径为0.075～5mm，表观密度7117kg/m3，颗粒级配如附图1所示。
减水剂：江苏苏博特新材料股份有限公司生产的聚羧酸型高性能减水剂，减水率45％，含固量40％。
本实施例混凝土材料的制备方法，包括如下步骤：
S1.将810份的粗骨料、397.5的细骨料、1067.57份的铁渣砂等置于搅拌机中，搅拌3min；
S2.将415.2份的水泥、64.82份的粉煤灰加入搅拌机中，继续干搅拌3min；
S3.按重量份计，将1.11份的聚羧酸型减水剂溶于221.44份的水中，搅拌均匀形成减水剂溶液；将减水剂溶液多次、均匀地加入混合物中，并且一边加入一边搅拌，加料完毕后继续搅拌10min，然后装料即可。
实施例6：
本实施例为一种混凝土，该混凝土的制备原料及配比见表6，按重量份计。
表6实施例6所用原料配比
| 水胶比 | 水 | 水泥 | 粉煤灰 | 细骨料 | 粗骨料 | 减水剂 | 铁渣砂 |
| 0.4 | 221.44 | 359.84 | 151.2578 | 0 | 810 | 1.13 | 2135.1 |
水泥：广州石井水泥公司生产的P.O 42.5R级普通硅酸盐水泥、表观密度3100kg/m3，颗粒级配如附图1所示。
粉煤灰：四川朗天资源综合利用有限责任公司生产的粉煤灰，颗粒级配如附图1所示。
铁渣砂：华新湘钢水泥厂有限公司生产的转炉渣，经破碎，筛分成铁渣石，粒径为0.075～5mm，表观密度7117kg/m3，颗粒级配如附图1所示。
减水剂：江苏苏博特新材料股份有限公司生产的聚羧酸型高性能减水剂，减水率45％，含固量40％。
本实施例混凝土材料的制备方法，包括如下步骤：
S1.将810份的粗骨料、2135.1份的铁渣砂等置于搅拌机中，搅拌3min；
S2.将359.84份的水泥、151.2578份的粉煤灰加入搅拌机中，继续干搅拌3min；
S3.按重量份计，将1.13份的聚羧酸型减水剂溶于221.44份的水中，搅拌均匀形成减水剂溶液；将减水剂溶液多次、均匀地加入混合物中，并且一边加入一边搅拌，加料完毕后继续搅拌10min，然后装料即可。
对比例1：
本对比例为一种混凝土，该混凝土的制备原料及配比见表7配合比设计(单位：kg/m3)。
表7对比例1所用原料配比
| 水胶比 | 水 | 水泥 | 细骨料 | 粗骨料 | 减水剂 |
| 0.4 | 221.4 | 553.6 | 795 | 810 | 1.68 |
水泥：广州石井水泥公司生产的P.O 42.5R级普通硅酸盐水泥、表观密度3100kg/m3，颗粒级配如附图1所示。
减水剂：江苏苏博特新材料股份有限公司生产的聚羧酸型高性能减水剂，减水率45％，含固量40％。
本实施例混凝土材料的制备方法，包括如下步骤：
S1.将810份的粗骨料、795份的细骨料置于搅拌机中，搅拌3min；
S2.将553.6份的水泥加入搅拌机中，继续干搅拌3min；
S3.按重量份计，将1.68份的聚羧酸型减水剂溶于221.44份的水中，搅拌均匀形成减水剂溶液；将减水剂溶液多次、均匀地加入混合物中，并且一边加入一边搅拌，加料完毕后继续搅拌10min，然后装料即可。
测试结果如表8所示。
表8混凝土的参数指标
实施例1与对比例1相比，对比例1中的间隙率较高，即湿堆积密度过小，混凝土不太密实。当用水量一定时，大量的水用以填充混凝土间的孔隙，导致用以润混骨料的那部分减小，所以流动性也随之降低。另外，没有超细微粒的加入，普通混凝土的粘性小，这导致了抗离析率的降低。
实施例3与实施例6的混凝土相比，除抗离析性外，其余性能均有明显提高。说明转炉渣的碱性可以促进硅质材料的硬化，提高混凝土强度，用硅灰来填充转炉渣表面的沟壑以及内部空隙，还可以起润滑作用，以此提高转炉渣混凝土的和易性。对比例1与对比例2相比，掺入转炉渣后所制备的混凝土在强度和流动性、间隙通过性方面均有不同程度的降低，证明了无活性二氧化硅添加的转炉渣混凝土在和易性方面表现较差，即使其强度符合标准，其和易性也大大限制了其工程应用，较难直接用于土木工程领域。
实施案例1-6在对比案例1的基础上使用了粒化高炉矿渣来替代一部分细骨料以及硅粉、粉煤灰等超细微粒替代一部分水泥。上述多种尺寸填料的加入能够优化新拌混凝土的颗粒级配，有效降低新拌混凝土的孔隙率，从而提高新拌混凝土的流动性、间隙通过性以及抗离析性。
实施案例1-6的湿堆积密度均比对比例1要高，这意味着前者较为密实，新拌混凝土中原本用以填充孔隙的水被释放出来，用以润滑骨料，这就使得实施案例1-6的SF均大于对比例1。实施案例1-6对比对比例1，由于有超细微粒(硅灰、粉煤灰)的引入，新拌混凝土的粘性变高，使之在进行间隙通过性试验时，浆体有足够的粘结力克服骨料与钢筋棒的摩擦力，能够携带更多的骨料通过钢筋，这就带来了间隙通过性的提高。
实施案例1-6在对比案例1，引入了高密度的重金属骨料以替代细骨料，这就造成了浆体需要更高的粘结力以粘结骨料，提高一体性。总体而言，在加入铁渣砂后，混凝土的抗离析性能会有所下降，应当通过加入细微颗粒的方法以提高新拌混凝土的粘性，从而提高其抗离析性能。如实施案例3，通过适当配比的硅灰、铁渣砂、减水剂的加入，使之SF、PL达到非常高的水平，SR方面也比对比案例1要理想。
符号说明：
③SF：新拌混凝土的坍落扩展度，单位为mm，根据《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T 50080-2016进行试验；
④PL：新拌混凝土的L型盒间隙通过性试验，单位为mm，根据《自密实混凝土应用技术规程》JGJ/T283-2012进行试验；
⑤SR：新拌混凝土的离析率，单位为mm，根据《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T 50080-2016进行试验。
上面结合实施例对本发明作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (10)
1.一种重质混凝土，其特征在于，制备原料包括：铁渣砂，超细微粒，水泥和粗骨料；
所述超细微粒包括粉煤灰和硅灰中的至少一种；
所述粉煤灰的粒径为：0.0003～0.28mm；
所述硅灰的粒径为：0.00004～0.025mm；
所述铁铁渣砂的粒径为：0.075～5mm。
2.根据权利要求1所述的重质混凝土，其特征在于，所述铁渣砂的原料为铁砂。
3.根据权利要求1所述的重质混凝土，其特征在于：所述铁渣砂的密度为7-8，优选的，所述铁渣砂的密度约为7.2。
4.根据权利要求1所述的重质混凝土，其特征在于，按重量份计，所述铁渣砂的添加量为30～80份；所述超细微粒的添加量为0.5～5份；所述水泥的添加量为10～18份；所述粗骨料的添加量为20～30份。
5.根据权利要求1所述的重质混凝土，其特征在于，所述粗骨料包括石灰岩和花岗岩中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的重质混凝土，其特征在于，按重量份计，所述混凝土的制备原料还包括：水6～8份；优选的，按重量份计，所述混凝土的制备原料还包括：聚羧酸型减水剂0.01～0.08份；优选的，按重量份计，所述混凝土的制备原料还包括细骨料0～15份。
7.根据权利要求6所述的重质混凝土，其特征在于，所述细骨料包括河砂和人工砂中的至少一种。
8.根据权利要求6所述的重质混凝土，其特征在于，所述细骨料的细度模数为2.5～2.7。
9.一种如权利要求1～8任一项所述重质混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将所述粗骨料和所述铁渣砂混合；
S2：向步骤S1所得混合物中加入所述水泥和所述超细微粒继续混合即得。
10.一种如权利要求1～8任一项所述的重质混凝土或如权利要求9所述制备方法制备的混凝土在土木工程领域中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111238269.XA CN114057444A (zh) | 2021-10-25 | 2021-10-25 | 一种重质混凝土及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111238269.XA CN114057444A (zh) | 2021-10-25 | 2021-10-25 | 一种重质混凝土及其制备方法和应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114057444A true CN114057444A (zh) | 2022-02-18 |
Family
ID=80235306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111238269.XA Pending CN114057444A (zh) | 2021-10-25 | 2021-10-25 | 一种重质混凝土及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114057444A (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103553454A (zh) * | 2013-10-10 | 2014-02-05 | 桂林理工大学 | 利用钢渣作掺合料及作骨料的高性能混凝土及制备方法 |
| CN104929306A (zh) * | 2015-05-28 | 2015-09-23 | 中航天建设工程有限公司 | 自保温混凝土板材及其制备方法 |
| ES2763675A1 (es) * | 2018-11-29 | 2020-05-29 | Arraela S L | Mezcla para morteros u hormigones y procedimiento para obtencion de dicha mezcla |
-
2021
- 2021-10-25 CN CN202111238269.XA patent/CN114057444A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103553454A (zh) * | 2013-10-10 | 2014-02-05 | 桂林理工大学 | 利用钢渣作掺合料及作骨料的高性能混凝土及制备方法 |
| CN104929306A (zh) * | 2015-05-28 | 2015-09-23 | 中航天建设工程有限公司 | 自保温混凝土板材及其制备方法 |
| ES2763675A1 (es) * | 2018-11-29 | 2020-05-29 | Arraela S L | Mezcla para morteros u hormigones y procedimiento para obtencion de dicha mezcla |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 严捍东主编: "《新型建筑材料教程》", 31 January 2005 * |
| 张巨松等: "《混凝土原材料》", 31 January 2019, 哈尔滨工业出版社 * |
| 查坤鹏: "《全钢渣混凝土新拌性能研究》", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2017067411A1 (zh) | 一种crts ⅲ型板式无砟轨道充填层用自密实混凝土及其制备方法 | |
| CN113307591B (zh) | 一种多源固废复合高流态回填材料及其制备方法和应用 | |
| CN110734257A (zh) | 一种高抗渗混凝土的配制方法 | |
| CN1792978A (zh) | 一种机制砂自密实混凝土 | |
| CN110526613B (zh) | 一种铝模专用超细砂泵送混凝土聚羧酸减水剂 | |
| CN101348335B (zh) | 磁铁石英岩型铁尾矿制备高性能混凝土专用水泥的方法 | |
| CN107902997B (zh) | 一种可泵送配重混凝土 | |
| CN109279861B (zh) | 一种自密实复合混凝土及其制备方法、混凝土墙砖 | |
| CN107021689A (zh) | 一种机制砂泵送混凝土及其制备方法 | |
| CN111205038A (zh) | 一种泵送的全铁尾矿混凝土及其制备方法 | |
| CN109053099A (zh) | C100高石粉机制砂钢管混凝土及制备工艺 | |
| CN111875312A (zh) | 一种流态再生料及其制备工艺 | |
| CN111574103A (zh) | 一种喷射混凝土用多组分复合增效剂及其制备方法 | |
| Guo et al. | Study on the influence of fly ash and silica fume with different dosage on concrete strength | |
| CN112266211B (zh) | 一种含废弃石粉的早强、低收缩混凝土及其制备方法 | |
| CN109467370A (zh) | 一种高掺量混合瓷砖骨料c160uhpc及其制备方法 | |
| CN113336488A (zh) | 一种低离析、低碳混凝土及其制备方法 | |
| CN112794682A (zh) | 一种掺有高硅型铁尾矿的预拌流态固化土及其制备方法 | |
| CN107365117A (zh) | 一种自密实微膨胀c60高性能混凝土 | |
| CN110845188A (zh) | 一种无砂大孔混凝土及其制备方法 | |
| CN115124298B (zh) | 一种利用废弃石粉制备的高强再生骨料混凝土及其制备方法 | |
| JP6165447B2 (ja) | ブリーディングが低減したコンクリートの製造方法 | |
| CN105645874A (zh) | 一种高温熔渣复合微粉混凝土及其制备方法 | |
| CN114057444A (zh) | 一种重质混凝土及其制备方法和应用 | |
| CN114105571A (zh) | 一种机制砂自密实堆石混凝土材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220218 |