CN115466068A - 一种应用于水泥混凝土中的复合胶凝材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种应用于水泥混凝土中的复合胶凝材料，属于建材技术领域，该复合胶凝材料包括：粉煤灰、矿粉、煤矸石和钒钛矿渣；所述复合胶凝材料的比表面积800～1000m2/kg，d97＜30μm，d50＜7μm；可广泛应用于水泥和混凝土生产中，尤其适用于高强高性能混凝土、免压蒸预制混凝土构件、特种工程等领域。这种复合胶凝材料能够降低水泥混凝土生产成本同时提高水泥及混凝土质量。一方面给予工业固废新的利用价值，另一方面作为一种的高活性掺合料，可以有效缓解现有掺合料(如石灰石等)资源稀缺的问题。在保证水泥混凝土的性能的前提下，可以大大地降低水泥混凝土成本，提高工业固废的利用价值。
Description
技术领域
本发明属于建材技术领域，具体地，涉及一种应用于水泥混凝土中的复合胶凝材料。
背景技术
水泥混凝土是目前建筑领域使用最广泛的材料，同时也是碳排放量很高的产业。随着城市化趋势进一步增加，加上基础设施建设的发展需求，水泥行业市场还会继续增长，水泥混凝土行业降碳减排任务艰巨。
实现水泥生产节能减排、降本增效主要在熟料煅烧和水泥粉磨两个环节。目前，在熟料煅烧技术没有突破性进展之前其节能减排、降本增效潜力不大。而且为了保证水泥性能，水泥成品中熟料用量普遍偏高，52.5级水泥熟料含量一般在80％以上，42.5级水泥也在60％以上，间接导致了资源能源消耗较高，环境负荷较大。且水泥熟料使用量大，其生产过程中的排放物对环境造成污染，天然石材的资源消耗也大。
工业固废因其与水泥熟料相似的化学成分可用作水泥混凝土掺合料。这类掺合料对水泥混凝土的性能特别是力学性能、耐久性能的贡献逐步被认识，目前已得到广泛的应用。因此，本发明以大量堆积的工业固废作为原材料，经过粉磨后得到的复合胶凝材料是降低水泥混凝土碳排放量和提高水泥混凝土的力学性能和耐久性。
发明内容
为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明提供一种应用于水泥混凝土中的复合胶凝材料。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种应用于水泥混凝土中的复合胶凝材料，包括：粉煤灰、矿粉、煤矸石和钒钛矿渣；所述复合胶凝材料的比表面积800～1000m2/kg，d97＜30μm，d50＜7μm。在一定范围内磨得越细，其活性越高，对水泥强度贡献亦越大。
进一步地，粉煤灰、矿粉、煤矸石和钒钛矿渣的质量比为5～6：2～3：1：1。
进一步地，粉煤灰为煤粉炉粉煤灰和循环流化床粉煤灰中的一种。
进一步地，煤矸石使用前需加热烘干。
进一步地，所述复合胶凝材料通过如下步骤制备：
利用Φ500mm×500mm标准试验磨对粉煤灰、矿粉、煤矸石和钒钛矿渣进行研磨，单次研磨5kg，研磨时间为50min，研磨好后按照质量比称量粉煤灰、矿粉、煤矸石和钒钛矿渣并进行混合，得到一种应用于水泥混凝土中的复合胶凝材料。
本发明的有益效果：
本发明的目的是在于提供一种应用于水泥混凝土中的复合胶凝材料，此材料是一种高功能性的水泥混合材和混凝土掺合料，可广泛应用于水泥和混凝土生产中，尤其适用于高强高性能混凝土、免压蒸预制混凝土构件、特种工程等领域。这种复合胶凝材料能够降低水泥混凝土生产成本同时提高水泥及混凝土质量。
本发明提供的复合胶凝材料是一种可以应用于水泥混凝土的高活性掺合料，所述复合胶凝材料以工业固废(粉煤灰、矿粉、煤矸石、钒钛矿渣)为主要原料，一方面给予工业固废新的利用价值，另一方面作为一种高活性掺合料，可以有效缓解现有掺合料(如石灰石等)资源稀缺的问题。本发明复合胶凝材料可单独掺入或者与其他掺合料复掺掺入到水泥混凝土中，在保证水泥混凝土的性能的前提下，可以大大地降低水泥混凝土成本，提高工业固废的利用价值。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
制备复合胶凝材料：
煤矸石使用前加热烘干，利用Φ500mm×500mm标准试验磨对循环流化床粉煤灰、S95矿粉、煤矸石和钒钛矿渣进行研磨，单次研磨5kg，研磨时间为50min，至原料的比表面积为800～1000m2/kg，d97＜30μm，d50＜7μm；研磨好后按照质量比5：3：1：1称量循环流化床粉煤灰、矿粉、煤矸石和钒钛矿渣并进行混合，得到一种应用于水泥混凝土中的复合胶凝材料。
实施例2
制备复合胶凝材料：
煤矸石使用前加热烘干，利用Φ500mm×500mm标准试验磨对煤粉炉粉煤灰、矿粉、煤矸石和钒钛矿渣进行研磨，单次研磨5kg，研磨时间为50min，至原料的比表面积为800～1000m2/kg，d97＜30μm，d50＜7μm；研磨好后按照质量比5：3：1：1称量煤粉炉粉煤灰、矿粉、煤矸石和钒钛矿渣并进行混合，得到一种应用于水泥混凝土中的复合胶凝材料。
对比例1
S95矿粉。
实施例3
对实施例1-实施例2制备的胶凝材料和对比例1中的S95矿粉进行测试；基准样为450gP·I水泥，胶凝材料的添加量为P·I水泥质量的50％，S95矿粉的添加量为P·I水泥质量的50％，原料配比参照表1所示。
表1
| 类型 | P·I水泥/g | 复合胶凝材料/g | S95矿粉/g |
| 基准样 | 450 | - | - |
| 实施例1 | 225 | 225 | - |
| 实施例2 | 225 | 225 | - |
| 对比例1 | 225 | - | 225 |
参照GB/T18046—2017《用于水泥砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》规定的方法测试抗压强度并计算出活性指数，ISO标准砂用量为1350g，用水量为225g，测试结果如下表2所示：
表2
由表2可知，当使用煤粉炉粉煤灰作原材料时，复合超细粉7d和28d活性指数都高于原矿粉的技术指标，尤其是7d活性指数，当使用循环流化床粉煤灰作原材料时，7d和28d活性指数都远高于原矿粉，甚至超过S95矿粉活性要求。
实施例4
对实施例1和实施例2制备的复合胶凝材料进行测试，测试复合水泥的标准稠度用水量、初凝时间及胶砂抗压强度。复合水泥的配比及性能测试参照表3所示：
表3
当复合胶凝材料替代量为15％时，水泥标准稠度用水量与基准组相当，随着替代量的增大，水泥标准稠度用水量略增加；凝结时间试验均在超细胶凝材料替代量为25％时测定，初凝时间最长仅增加40min，结果表明，复合胶凝材料替代15％、20％和25％的水泥后胶砂3d和28d抗压强度均有不同程度的增加，尤其是使用实施例1制备的复合凝胶材料占比20％时提升更为明显。
实施例5
按照表4中的原料配比制备混凝土：
表4
测试实施例1制备的复合凝胶材料在混凝土中的性能，测试结果如表5所示：
表5
对比传统的仅以水泥和矿粉作为胶凝材料的混凝土，添加了本发明的复合胶凝材料的混凝土在强度和坍落度数据上都有比较明显的优势，提高了混凝土的强度，同时由于目前市面上矿粉价格要远远低于水泥价格，所以掺和复合胶凝材料后可以减少水泥掺量从而降低制造成本。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种应用于水泥混凝土中的复合胶凝材料，其特征在于，包括：粉煤灰、矿粉、煤矸石和钒钛矿渣；所述复合胶凝材料的比表面积800～1000m2/kg，d97＜30μm，d50＜7μm。
2.根据权利要求1所述的一种应用于水泥混凝土中的复合胶凝材料，其特征在于，粉煤灰、矿粉、煤矸石和钒钛矿渣的质量比为5～6：2～3：1：1。
3.根据权利要求1所述的一种应用于水泥混凝土中的复合胶凝材料，其特征在于，粉煤灰为煤粉炉粉煤灰和循环流化床粉煤灰中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种应用于水泥混凝土中的复合胶凝材料，其特征在于，所述复合胶凝材料通过如下步骤制备：
利用Φ500mm×500mm标准试验磨对粉煤灰、矿粉、煤矸石和钒钛矿渣进行研磨，单次研磨5kg，研磨时间为50min，研磨好后按照质量比称量粉煤灰、矿粉、煤矸石和钒钛矿渣并进行混合，得到一种应用于水泥混凝土中的复合胶凝材料。
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| CN1500758A (zh) * | 2002-11-15 | 2004-06-02 | 攀枝花环业冶金渣开发有限责任公司 | 用于水泥、混凝土、砂浆中的高炉钛矿渣复合微粉 |
| CN110627398A (zh) * | 2019-10-18 | 2019-12-31 | 中建材科创新技术研究院(山东)有限公司 | 一种高性能混凝土用钒钛矿渣复合掺合料及方法 |
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