CN115043618A - 一种改性火山灰质高性能混凝土混合料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性火山灰质高性能混凝土混合料，该混凝土混合料中胶凝材料按重量百分比包括60‑70％的水泥和30‑40％的改性火山灰，改性火山灰是将火山灰原矿经酸化处理得到，混凝土混合料的砂用量为300‑350kg/m3，且在配制时按胶凝材料重量的0.8‑1.0％加入高效减水剂。本发明通过掺入适量的酸化改性火山灰，不但改善普通水泥材料存在的原有缺陷，还弥补天然火山灰活性不足的缺陷，提高混凝土强度以及提高混凝土工作性和耐久性。总之，本发明制备的改性火山灰质高性能混凝土混合料不仅具有较好的抗渗、抗化学腐蚀能力，且保塌效果良好，同时火山灰还可以就地取材，就地生产，避免长途运输粉煤灰所产生的物流、仓储等费用，节约运输资源，加快施工进度，从而降低工程造价。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土混合料技术领域，具体涉及一种改性火山灰质高性能混凝土混合料。
背景技术
近年来随着我国经济蓬勃增长，伴随着大规模基础建设的进行,混凝土作为基建中最常用的原料，产量激增，从而导致优质的掺和料日益紧张，许多地方出现了粉煤灰和矿渣等资源短缺的现象。为此，急需寻找一种容易获取且优质廉价的新型掺和料替代材料。
火山灰是指由火山活动喷发产生的直径小于2mm的碎石和矿物质粒子，在爆发性火山运动中，固体石块和熔岩被分解成细微的粒子从而形成火山灰。在我国，云南、黑龙江和海南岛等地的火山灰资源极其丰富，同时这些地方又是目前我国公路、铁路以及大型水电等开发的重点地区。火山灰材料应用于水泥制品中，改善普通水泥材料在一些特定工程中的使用缺陷，同时火山灰的引入也降低了工程成本。
然而，天然火山灰结构上疏松多孔、吸附性较强、活化指数低、表面积大等特点，用其配制的混凝土需水量大、坍落度损失快、外加剂适应性差、早期强度低、强度发展慢、耐久性不够等问题，需对其性能进行改善后方能应用于各种耐久性要求高的工程。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改性火山灰质高性能混凝土混合料，以克服现有技术中火山灰应用到混凝土中时存在的强度低、耐久性差等缺陷。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种改性火山灰质高性能混凝土混合料，该混凝土混合料中胶凝材料按重量百分比包括60-70％的水泥和30-40％的改性火山灰，所述改性火山灰是将火山灰原矿经酸化处理得到，混凝土混合料的砂用量为300-350kg/m3，且在配制时按胶凝材料重量的0.8-1.0％加入高效减水剂。
进一步改进在于，所述酸化处理的步骤为：往火山灰原矿中加入浓度为2-9mol/L的稀硫酸，先在温度为60-80℃下超声振荡0.5-3h，再在 90-100℃下搅拌回流20-30min，最后进行抽滤、洗涤和干燥。
进一步改进在于，所述稀硫酸的加入重量为火山灰原矿重量的20-100 倍。
进一步改进在于，所述混凝土混合料的单方用水量不超过150kg，水胶比不大于0.5。
进一步改进在于，所述高效减水剂为聚竣酸减水剂。
本发明的有益效果在于：本发明通过掺入适量的酸化改性火山灰，不但可改善普通水泥材料存在的原有缺陷，还可以弥补天然火山灰活性不足的缺陷，提高混凝土强度以及提高混凝土工作性和耐久性。总之，本发明制备的改性火山灰质高性能混凝土混合料不仅具有较好的抗渗、抗化学腐蚀能力，且保塌效果良好，同时火山灰还可以就地取材，就地生产，避免长途运输粉煤灰所产生的物流、仓储等费用，节约运输资源，加快施工进度，从而降低工程造价。
具体实施方式
下面结合实施例对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
实施例1：改性火山灰质高性能混凝土混合料配制
本实施例中各原料组成为：胶凝材料总量320kg/m3，其中，水泥用量为胶凝材料总量的70％，改性火山灰用量为胶凝材料总量的30％，改性火山灰的制备步骤为：往火山灰原矿中加入浓度为4mol/L的稀硫酸，先在温度为65℃下超声振荡1h，再在90℃下搅拌回流25min，最后进行抽滤、洗涤和干燥；所述高效减水剂(聚竣酸减水剂)的用量为胶凝材料总量的0.8％；
砂率：0.44；
水胶比：0.40；
将各原料组分混合搅拌均匀，即得产品。
实施例2：改性火山灰质高性能混凝土混合料配制
本实施例中各原料组成为：胶凝材料总量300kg/m3，其中，水泥用量为胶凝材料总量的65％,改性火山灰用量为胶凝材料总量的35％，改性火山灰的制备步骤为：往火山灰原矿中加入浓度为8mol/L的稀硫酸，先在温度为70℃下超声振荡2h，再在95℃下搅拌回流20min，最后进行抽滤、洗涤和干燥；所述高效减水剂的用量为胶凝材料总量的0.8％；
砂率：0.42；
水胶比：0.40；
将各原料组分混合搅拌均匀，即得产品。
对比例1：
对比例1与实施例2基本相同，唯一区别在于：将改性火山灰替换为等重量的未酸化处理的火山灰。
对比例2：
对比例2与实施例2基本相同，唯一区别在于：改性火山灰的制备步骤为：往火山灰原矿中加入浓度为8mol/L的稀硫酸，直接在70℃下搅拌 140min，最后进行抽滤、洗涤和干燥。
性能测试
对上述实施例1-2以及对比例1-2所制得的改性火山灰质高性能混凝土参考进行相关性能测试，测试结果见下表：
电通量可以用来评价混凝土的渗透性，而混凝土的渗透性又直接影响混凝土的抗冻融循环性能和耐久性能。本发明所制得的改性火山灰质高性能混凝土56天电通量为768C左右，可以满足普通环境下100年设计年限耐久性要求；同时也满足H3、H4环境作用等级100年设计年限耐久性要求；而且防塌落效果好，具有抗腐蚀性能。而对比例1因为采用的是普通的未酸化处理的火山灰，其塌落度明显下降，仅有10.4cm，达不到对D50砼强度对混凝土塌落度的规范要求，同时抗压强度也略微下降；对比例2虽然进行了火山灰的酸化改性，但是其酸化处理仅有搅拌过程，没有分超声振荡和搅拌回流两步进行，导致塌落度也仅有12.2cm，相对于对比例1仅略微提升，同样达不到要求。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种改性火山灰质高性能混凝土混合料，其特征在于，该混凝土混合料中胶凝材料按重量百分比包括60-70％的水泥和30-40％的改性火山灰，所述改性火山灰是将火山灰原矿经酸化处理得到，混凝土混合料的砂用量为300-350kg/m3，且在配制时按胶凝材料重量的0.8-1.0％加入高效减水剂。
2.根据权利要求1所述的一种改性火山灰质高性能混凝土混合料，其特征在于，所述酸化处理的步骤为：往火山灰原矿中加入浓度为2-9mol/L的稀硫酸，先在温度为60-80℃下超声振荡0.5-3h，再在90-100℃下搅拌回流20-30min，最后进行抽滤、洗涤和干燥。
3.根据权利要求2所述的一种改性火山灰质高性能混凝土混合料，其特征在于，所述稀硫酸的加入重量为火山灰原矿重量的20-100倍。
4.根据权利要求1所述的一种改性火山灰质高性能混凝土混合料，其特征在于，所述混凝土混合料的单方用水量不超过150kg，水胶比不大于0.5。
5.根据权利要求1所述的一种改性火山灰质高性能混凝土混合料，其特征在于，所述高效减水剂为聚竣酸减水剂。
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| CN106882941A (zh) * | 2017-01-10 | 2017-06-23 | 山东森森矿业新材料有限公司 | 一种高性能火山灰混凝土及其生产工艺 |
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Non-Patent Citations (1)
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| 吴小缓主编: "《工业固废处理与利用技术研究及应用新进展》", 31 July 2017 * |
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