CN115536341A - 一种全隧道洞渣骨料加热整形的混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种全隧道洞渣骨料加热整形的混凝土及其制备方法，属于机制骨料用作混凝土技术领域。本发明提供了一种全隧道洞渣骨料加热整形的混凝土，包括以下材料：硅酸盐水泥375‑480份、改性组分46.5份、隧道洞渣骨料、水190‑210份、高性能减水剂2‑4份；所述隧道洞渣骨料为隧道洞渣细骨料505.5‑624.5份和隧道洞渣粗骨料1065‑1179.5份。本发明通过先加热后整形方式实现最大限度改善机制砂石棱角多，减少洞渣骨料石粉含量，去除杂质。本发明采用先加热后整形骨料制备的混凝土流动性能优良，力学性能高，28d立方体抗压强度能达到56MPa以上。

Description

一种全隧道洞渣骨料加热整形的混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及机制骨料用作混凝土技术领域，特别涉及一种全隧道洞渣骨料加热整形的混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土是现代建材之一，其具有前期可塑性高，后期结构稳定的特点，十分适合用于各类建筑的建设当中。
混凝土主要组成成分为胶凝材料与骨料，胶凝材料通常采用水泥为主，水泥与水接触后会发生水化反应，形成具有可塑性的胶体，胶体将骨料粘结，经过一段时间后，水化反应产物相互缠结形成网络，使得混凝土可塑性下降，流动性逐步消失，最终形成坚硬的固体，通常情况下，想提高混凝土的抗压强度，可通过增加水泥用量，减少水用量，以使得水泥更为密实，同时，通过增加水泥用量，减少骨料用量，也可以提高混凝土的强度。
目前隧道洞渣由于杂质、粉尘含量高，难以直接应用于混凝土。隧道洞渣制备机制骨料，一般要先进行处理，多是采用加热技术或者整形技术，而单独采用上述方法去除洞渣砂石表面的杂质效果不明显，棱角改善不够。且鲜有报道二者结合处理骨料以及其制备混凝土的性能。
因此，本申请设计了一种全隧道洞渣骨料加热整形的混凝土及其制备方法。
发明内容
本发明提供了一种全隧道洞渣骨料加热整形的混凝土及其制备方法，其目的是为了解决隧道洞渣难以直接应用于混凝土，其机制骨料性能差，以及其制备的混凝土工作、力学性能差等问题。
为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种全隧道洞渣骨料加热整形的混凝土，包括以下材料：硅酸盐水泥375-480份、改性组分46.5份、隧道洞渣骨料、水190-210份、高性能减水剂2-4份；所述隧道洞渣骨料为隧道洞渣细骨料505.5-624.5份和隧道洞渣粗骨料1065-1179.5份。
进一步的，所述改性组分为粉煤灰。
更进一步的，所述水灰比为0.41～0.47。
进一步的，所述高性能减水剂为聚羧酸系高效减水剂。
进一步的，所述硅酸盐水泥为42.5级普通硅酸盐水泥。
进一步的，所述隧道洞渣骨料经反击式破碎机二次破碎、筛分机筛分出0.15～25mm粒径的骨料；所述隧道洞渣细骨料为0.15mm～4.75mm，所述隧道洞渣粗骨料为4.75mm-25mm。
基于一个发明总的构思，本发明的实施例还提供了一种上述全隧道洞渣骨料加热整形的混凝土的制备方法，包括如下步骤：将加热整形的隧道洞渣骨料加入搅拌机中，搅拌，将硅酸盐水泥、改性组分、高性能减水剂依次加入搅拌机，继续搅拌至混合均匀，加入水，搅拌3min，获得全隧道洞渣骨料加热整形的混凝土。
进一步的，所述搅拌时间为30～90s。
进一步的，所述隧道洞渣为高原石英砂岩夹板岩，经TBM隧道爆破法爆破所得，直接就地取材，减少运距运费，节约成本。
更进一步的，所述隧道洞渣骨料的加热整形过程具体为：将破碎得到的隧道洞渣骨料用水冲洗，去除粉尘，再在电加热砂石骨料滚筒烘干机中，加热干燥，放入振动整形设备中，进行高频低幅振动，获得颗粒表面光滑、杂质含量低的隧道洞渣，利用振筛机筛分出0.15mm～4.75mm的细骨料，4.75mm～25mm的粗骨料。
进一步的，所述加热干燥温度为200～300摄氏度，所述振动频率为40～60Hz。
本发明的上述方案有如下的有益效果：
(1)本发明采用高原隧道洞渣岩石经破碎、加热、整形直接应用于混凝土中，实现机制骨料百分百替换天然骨料，属于环境友好型建筑材料；本发明减少大量大宗隧道固废，减少天然矿石的开采；降低固废随意堆放的危害，充分体现高原就地取材的便利，实现经济、环境效益最大化，推动高原基建快速发展，符合国家可持续发展的需求。
(2)相较于单独采用加热烘干技术去除粉尘、杂质、骨料水分而棱角多，单独采用颗粒整形技术骨料粉尘含量高且污染环境，本发明通过先加热后整形方式实现最大限度改善机制砂石棱角多，减少洞渣骨料石粉含量，去除杂质。
(3)本发明采用先加热后整形骨料制备的混凝土流动性能优良，力学性能高，28d立方体抗压强度能达到56MPa以上。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
混凝土主要组成成分为胶凝材料与骨料，胶凝材料通常采用水泥为主，水泥与水接触后会发生水化反应，形成具有可塑性的胶体，胶体将骨料粘结，经过一段时间后，水化反应产物相互缠结形成网络，使得混凝土可塑性下降，流动性逐步消失，最终形成坚硬的固体，通常情况下，想提高混凝土的抗压强度，可通过增加水泥用量，减少水用量，以使得水泥更为密实，同时，通过增加水泥用量，减少骨料用量，也可以提高混凝土的强度。
目前隧道洞渣由于杂质、粉尘含量高，难以直接应用于混凝土。隧道洞渣制备机制骨料，一般要先进行处理，多是采用加热技术或者整形技术，而单独采用上述方法去除洞渣砂石表面的杂质效果不明显，棱角改善不够。且鲜有报道二者结合处理骨料以及其制备混凝土的性能。
本发明针对现有的问题，本发明的实施例提供了一种全隧道洞渣骨料加热整形的混凝土，包括以下材料：硅酸盐水泥375-480份、改性组分46.5份、隧道洞渣骨料、水190-210份、高性能减水剂2-4份；所述隧道洞渣骨料为隧道洞渣细骨料505.5-624.5份和隧道洞渣粗骨料1065-1179.5份。
进一步的，所述改性组分为粉煤灰。
更进一步的，所述水灰比为0.41～0.47。
进一步的，所述高性能减水剂为聚羧酸系高效减水剂。
进一步的，所述硅酸盐水泥为42.5级普通硅酸盐水泥。
进一步的，所述隧道洞渣骨料经反击式破碎机二次破碎、筛分机筛分出0.15～25mm粒径的骨料；所述隧道洞渣细骨料为0.15mm～4.75mm，所述隧道洞渣粗骨料为4.75mm-25mm。
基于一个发明总的构思，本发明的实施例还提供了一种上述全隧道洞渣骨料加热整形的混凝土的制备方法，包括如下步骤：将加热整形的隧道洞渣骨料加入搅拌机中，搅拌，将硅酸盐水泥、改性组分、高性能减水剂依次加入搅拌机，继续搅拌至混合均匀，加入水，搅拌3min，获得全隧道洞渣骨料加热整形的混凝土。
进一步的，所述搅拌时间为30～90s。
进一步的，所述隧道洞渣为高原石英砂岩夹板岩，经TBM隧道爆破法爆破所得，直接就地取材，减少运距运费，节约成本。
更进一步的，所述隧道洞渣骨料的加热整形过程具体为：将破碎得到的隧道洞渣骨料用水冲洗，去除粉尘，再在电加热砂石骨料滚筒烘干机中，加热干燥，放入振动整形设备中，进行高频低幅振动，获得颗粒表面光滑、杂质含量低的隧道洞渣，利用振筛机筛分出0.15mm～4.75mm的细骨料，4.75mm-25mm的粗骨料。
进一步的，所述加热干燥温度为200～300℃，所述振动频率为40～60Hz。
实施例1
一种全隧道洞渣骨料加热整形的混凝土配合比见表4。
表4全隧道洞渣骨料加热整形的混凝土配合比(kg/m3)
Figure BDA0003910009050000041
该高原隧道洞渣砂混凝土的水胶比为0.45，砂率为33％。此实例的洞渣骨料进行加热整形处理，用100％的高原隧道洞渣骨料替代天然骨料。
上述全隧道洞渣骨料加热整形的混凝土的制备方法，包括如下步骤：按照上述配合比，将加热整形的隧道洞渣骨料加入搅拌机中，搅拌30-90s，再将硅酸盐水泥、改性组分、聚羧酸减水剂依次加入搅拌机中，再次搅拌30-90s至材料混合均匀，最后加入拌合水，搅拌3min，获得全隧道洞渣骨料加热整形的混凝土。
对比例1
隧道洞渣砂混凝土各材料的组成比例如表1所示。
表1骨料未进行加热整形的全隧道洞渣骨料混凝土配合比(kg/m3)
Figure BDA0003910009050000051
上述隧道洞渣砂混凝土的水胶比为0.45，砂率为33％。
上述隧道洞渣砂混凝土的制备方法，包括如下步骤：按照上述配合比，将隧道洞渣粗、细骨料加入搅拌机中，搅拌，将硅酸盐水泥、改性组分、高性能减水剂依次加入搅拌机，继续搅拌至混合均匀，加入水，搅拌3min，获得混凝土。
对比例2
普通机制砂混凝土各材料的组成如表2所示。
表2骨料仅进行加热处理的全隧道洞渣骨料混凝土配合比(kg/m3)
Figure BDA0003910009050000052
上述普通机制砂混凝土的水胶比为0.45，砂率为33％
上述普通机制砂混凝土的制备方法，包括如下步骤：按照上述配合比，将加热处理的洞渣粗、细骨料加入搅拌机中，搅拌，将硅酸盐水泥、改性组分、高性能减水剂依次加入搅拌机，继续搅拌至混合均匀，加入水，搅拌3min，获得混凝土。
对比例3
普通机制砂混凝土各材料的组成比例如表3所示
表3对比例3骨料仅进行颗粒整形处理的全隧道洞渣骨料混凝土配合比(kg/m3)
Figure BDA0003910009050000061
该普通机制砂混凝土的水胶比为0.45，砂率为33％。
上述普通机制砂混凝土的制备方法，包括如下步骤：按照上述配合比，将颗粒整形处理的洞渣粗、细骨料加入搅拌机中，搅拌，将硅酸盐水泥、改性组分、高性能减水剂依次加入搅拌机，继续搅拌至混合均匀，加入水，搅拌3min，获得混凝土。
对上述对比例及实施例制备的混凝土进行测试，具体测试方法按照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》(GBT50080-2016)、《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)。结果见表5。
表5对比例1～3及实施例1制备的混凝土性能测试结果
Figure BDA0003910009050000062
Figure BDA0003910009050000071
由表5可以看出，对比例1～3相较于实施例1，隧道洞渣颗粒针片状结构居多，骨料棱角过多，影响了混凝土的流动性，坍落度低，流动性差。实施例1中经过加热、整形后的隧道洞渣混凝土坍落度升高，流动性能良好，且比单独使用加热或振动整形处理的骨料混凝土流动性能好，28d立方体抗压强度提高，达到了56.4Mpa，28d劈裂抗拉强度也略有提高，达到了4.87MPa。
因此，本发明制备的全隧道洞渣骨料混凝土经加热整形后具有良好的力学性能及工作性能。
本发明的上述方案有如下的有益效果：
(1)本发明采用高原隧道洞渣岩石经破碎、加热、整形直接应用于混凝土中，实现机制骨料百分百替换天然骨料，属于环境友好型建筑材料；本发明减少大量大宗隧道固废，减少天然矿石的开采；降低固废随意堆放的危害，充分体现高原就地取材的便利，实现经济、环境效益最大化，推动高原基建快速发展，符合国家可持续发展的需求。
(2)相较于单独采用加热烘干技术去除粉尘、杂质、骨料水分而棱角多，单独采用颗粒整形技术骨料粉尘含量高且污染环境，本发明通过先加热后整形方式实现最大限度改善机制砂石棱角多，减少洞渣骨料石粉含量，去除杂质。
(3)本发明采用先加热后整形骨料制备的混凝土流动性能优良，力学性能高，28d立方体抗压强度能达到56MPa以上。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种全隧道洞渣骨料加热整形的混凝土，其特征在于，包括以下材料：硅酸盐水泥375-480份、改性组分46.5份、隧道洞渣骨料、水190-210份、高性能减水剂2-4份；所述隧道洞渣骨料为隧道洞渣细骨料505.5-624.5份和隧道洞渣粗骨料1065-1179.5份。
2.根据权利要求1所述的全隧道洞渣骨料加热整形的混凝土，其特征在于，所述改性组分为粉煤灰。
3.根据权利要求2所述的全隧道洞渣骨料加热整形的混凝土，其特征在于，所述水灰比为0.41～0.47。
4.根据权利要求1所述的全隧道洞渣骨料加热整形的混凝土，其特征在于，所述高性能减水剂为聚羧酸系高效减水剂。
5.根据权利要求1所述的全隧道洞渣骨料加热整形的混凝土，其特征在于，所述硅酸盐水泥为42.5级普通硅酸盐水泥。
6.根据权利要求1所述的全隧道洞渣骨料加热整形的混凝土，其特征在于，所述隧道洞渣细骨料为0.15mm～4.75mm，所述隧道洞渣粗骨料为4.75mm～25mm。
7.一种如权利要求1～6任一项所述的全隧道洞渣骨料加热整形的混凝土的制备方法，包括如下步骤：将加热整形的隧道洞渣骨料加入搅拌机中，搅拌，将硅酸盐水泥、改性组分、高性能减水剂依次加入搅拌机，继续搅拌至混合均匀，加入水，搅拌3min，获得全隧道洞渣骨料加热整形的混凝土。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述隧道洞渣为高原石英砂岩夹板岩，经TBM隧道爆破法爆破所得。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述隧道洞渣骨料的加热整形过程具体为：将破碎得到的隧道洞渣骨料用水冲洗，去除粉尘，再在电加热砂石骨料滚筒烘干机中，加热干燥，放入振动整形设备中，进行高频低幅振动，获得颗粒表面光滑、杂质含量低的隧道洞渣，利用振筛机筛分出0.15mm～25mm的骨料。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述加热干燥温度为200～300℃，所述振动频率为40～60Hz。
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