CN1693267A

CN1693267A - 用于高抗冲击水泥与混凝土的复合掺合料

Info

Publication number: CN1693267A
Application number: CN 200510033273
Authority: CN
Inventors: 胡小芳
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2005-02-24
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2005-11-09

Abstract

本发明涉及一种用于高抗冲击水泥与混凝土的复合掺合料，由硅酸盐水泥熟料、高炉矿渣、粉煤灰、烧稻壳粉、石膏制成，其制备方法包括先将硅酸盐水泥、高炉矿渣、石膏分别破碎、烘干，粉磨至细度为80微米方孔筛筛余＜1％、颗粒粒径为25～33微米；用这种掺合料与普通水泥配合可制成高抗冲击水泥和混凝土，可以达到不同工程的要求。

Description

用于高抗冲击水泥与混凝土的复合掺合料

技术领域

本发明涉及水泥与高性能混凝土的生产技术，具体地说是一种能使水泥或混凝土具有高抗冲击耐冲击性能的用于高抗冲击水泥与混凝土的复合掺合粒。

背景技术

高性能混凝土，亦称为二十一世纪混凝土，是指在传统混凝土中掺入工业废渣制备的细掺料，等量替代部分水泥组份，制成强度高，耐久性好，并具有良好施工性能的混凝土。细掺料的工业废渣包括粉煤灰、高炉矿渣、钢渣等。

使用粉煤灰作为混凝土掺合料时，当粉煤灰相对较粗时，在相同塌落度下用水量较多，早期强度低，若掺量增大，强度更低。当使用磨细矿渣作为混凝土掺合料时，磨细矿渣粉早期强度相对粉煤灰高些，替代水泥量较大，但矿渣易磨性较差，要磨制高比表面积的矿渣微粉有一定难度，且电耗较高，因而成本较高，在工程中应用面较窄。钢渣细掺料目前尚处于试验和初步应用阶段。

采用复合掺合料来提高水泥或混凝土强度以适应不同工程的需要是一种切实可行的方法。

中国发明专利“用作混凝土细掺料的钢渣微粉早强剂(专利申请号：03121115.1)”提出了一种能改善钢渣活性的方案，在这种早强剂中掺入30～50％的活性二氧化硅，其作用是：快速充分地分散填充到钢渣水化凝胶网络结构中，既发挥活性二氧化硅的胶凝性，又提高了凝胶网络的物理堆积密度，强化网络结构，提高早期强度。

有研究表明，活性二氧化硅对矿渣有同样的激发作用。

硅灰是冶炼硅铁合金时气体在烟道中凝聚的无定形SiO₂细粉，其活性二氧化硅的含量达90％以上，是用于制造混凝土早强剂掺合料的理想原料，但我国每年硅灰产量只有1万吨，价格较贵，缺少经济性。

稻壳中的主要成份是SiO₂，稻壳灰的SiO₂含量也在90％以上，如果使稻壳灰中的SiO₂成为活性二氧化硅，则稻壳灰也是一种制造混凝土早强剂掺合料的理想原料，而且在我国，稻壳的产量很大，是一种可再生资源，目前利用率很低。

利用稻壳(灰)来制造混凝土早强剂掺合料，具有良好的开发前景。

发明内容

本发明的目的是提出一种含有稻壳灰的用于高抗冲击水泥与混凝土的复合掺合料，用这种掺合料与普通水泥配合可制成高抗冲击水泥和混凝土，以达到不同工程的要求。

本发明的目的还在于提供所述复合掺合料的制备方法。

本发明的用于高抗冲击水泥与混凝土的复合掺合料由下列重量份数的组分制成：

硅酸盐水泥熟料 15～30

高炉矿渣 20～50

粉煤灰 20～50

烧稻壳粉 5～10

石膏 3～5

所述的烧稻壳粉由稻壳粉在500-700℃燃烧得到。

所述的用于高抗冲击水泥与混凝土的复合掺合料的制备方法包括：先将硅酸盐水泥、高炉矿渣、石膏分别破碎、烘干，粉磨至细度为80微米方孔筛筛余＜1％、颗粒粒径为25～33微米。

所述的硅酸盐水泥熟料符合JC/T853 1999标准中平均标号达到525#的要求。

所述的高炉矿渣应达到GB/T 203-94用于水泥中的粒化高炉矿渣中规定的合格品以上要求。

所述的粉煤灰应达到GB 1596-91用于水泥和混凝土中的粉煤灰中达到水泥生产中用作活性混合材料的粉煤灰的二级的要求。

所述的石膏应达到GB 5483-85石膏和硬石膏标准中规定的三级品以上的要求。

本发明具有以下优点：

1.高抗冲击掺合料的各项性能符合国家标准规定的技术指标。与同类研究相比，其特色之处是使用稻壳灰而不掺任何激发剂，对混凝土耐久性不会产生任何副作用，各龄期强度增长正常。

2.颗粒分布控制是水泥、混凝土和掺和料的一个重要发展途径，各种粒径的微粉(及其相关成分)的优势互补，工作性能优异。

3.本发明的高抗冲击掺合料成本低于而效果优于纯矿渣粉，价格功能比值低，可广泛用于高速公路工程和军事工程，具有良好的市场应用前景。

4.利用多种工业废渣和可再生资源开发水泥和混凝土掺合料，有利于环境保护，具有很好的社会效益和经济效益。

具体实施方式

通过如下实施例对本发明作进一步的说明：

实施例1

配方(公斤)：

硅酸盐水泥熟料 15

高炉矿渣 50

粉煤灰 20

烧稻壳粉 10

石膏 5

所述的烧稻壳粉由稻壳粉在500℃燃烧得到。

制备用于高抗冲击水泥与混凝土的复合掺合料时，先将硅酸盐水泥、高炉矿渣、石膏分别破碎、烘干，粉磨至细度为80微米方孔筛筛余＜1％、颗粒粒径为25～33微米。

所用的原材料的化学成份见表1：

表1

材料	SiO₂	Fe₂O₃	SO₃	CaO	Al₂O₃	MgO	Na₂O	K₂O	烧失量
材料	SiO₂	Fe₂O₃	SO₃	CaO	Al₂O₃	MgO	Na₂O	K₂O	烧失量	稻壳灰	53.60	0.11	0.44	0.01	0.56	0.46	0.64	0.96	0.66
粉煤灰	48.44	9.76	1.01	8.44	26.00	1.53	0.67	0.94	5.03	稻壳灰	53.60	0.11	0.44	0.01	0.56	0.46	0.64	0.96	0.66
粉煤灰	48.44	9.76	1.01	8.44	26.00	1.53	0.67	0.94	5.03	石灰石	1.12	0.31	/	54.43	0.35	0.36	/	/	40.98
石膏	21.82	3.09	0.57	63.52	5.14	3.79	/	/	/	石灰石	1.12	0.31	/	54.43	0.35	0.36	/	/	40.98
石膏	21.82	3.09	0.57	63.52	5.14	3.79	/	/	/	熟料	4.45	0.61	41.49	30.69	1.81	0.42	/	/	19.30
矿渣	33.42	1.34	2.23	38.79	13.25	9.57	TiO₂/0.41	MnO₂/0.23	/	熟料	4.45	0.61	41.49	30.69	1.81	0.42	/	/	19.30

该复合掺合料的活性试验结果如表2中编号X2值所示。

表2

编号	硅酸盐水泥熟料、矿渣、火山灰质混合材、石灰石等合计(％)	稻壳灰用量％	抗折MPa			抗压MPa
			抗折MPa			抗压MPa		3天	7天	28天	3天	7天	28天
			X1	95	5	3.6	6.4	3天	7天	28天	3天	7天	28天	13.5	30.8
X2	90	10	X1	95	5	3.6	6.4	4.8		6.6	19.5		37.6	13.5	30.8
X2	90	10	X3	92	8	42	6.5	4.8		6.6	19.5		37.6	17.3	35.2
			X3	92	8	42	6.5							17.3	35.2

用这种掺合料作混凝土掺合料时，可等量替代50％以上的水泥，且混凝土具有良好的流动性和抗冲击性，可配制C30～C80的高速公路用混凝土。试验结果为表3：

表3

样品	抗折强度MPa		抗压强度MPa
	抗折强度MPa		抗压强度MPa		3	28	3	28
	100％水泥	5.9	8.8	36.0	3	28	3	28	57.6
70％水泥+30％掺和料	100％水泥	5.9	8.8	36.0	6.0	9.0	36.6	58.8	57.6
70％水泥+30％掺和料	60％水泥+40％掺和料	6.2	9.1	37.0	6.0	9.0	36.6	58.8	59.6
50％水泥+50％掺和料	60％水泥+40％掺和料	6.2	9.1	37.0	6.5	9.7	37.0	58.0	59.6

从表3试验结果可看出，掺30％～50％的高抗冲击掺合料后，水泥的28天胶砂强度均高于纯水泥，特别是抗折强度较高。说明本发明实施例制成的高抗冲击掺合料可替代水泥50％以上，可减少混凝土减水剂，使用该掺合料能显著提高混凝土抗压、抗弯等物理力学性能。

实施例2

配方(公斤)：

硅酸盐水泥熟料： 25

高炉矿渣： 20

粉煤灰： 50

烧稻壳粉： 5

石骨： 5

制备同实施例1。所述的烧稻壳粉由稻壳粉在600℃燃烧得到。

该复合掺合料的活性试验结果为表2中编号X1。

用这种高抗冲击掺合料作混凝土掺合料时，可等量替代50％以上的水泥，且混凝土具有良好的流动性和抗冲击性，可配制C30～C80的高速公路用混凝土。试验结果为表4：

表4

样品	抗折强度MPa		抗压强度MPa
	抗折强度MPa		抗压强度MPa		3	28	3	28
	100％水泥	5.9	8.8	36.0	3	28	3	28	57.6
70％水泥+30％掺和料	100％水泥	5.9	8.8	36.0	6.0	8.9	36.2	58.6	57.6
70％水泥+30％掺和料	60％水泥+40％掺和料	6.1	9.0	36.8	6.0	8.9	36.2	58.6	59.0
50％水泥+50％掺和料	60％水泥+40％掺和料	6.1	9.0	36.8	6.4	9.5	36.6	58.0	59.0

实施例3

配方(公斤)：

硅酸盐水泥熟料： 30

高炉矿渣： 33

粉煤灰： 25

烧稻壳粉： 8

石膏： 3

制备同实施例1。所述的烧稻壳粉由稻壳粉在700℃燃烧得到。

该复合掺合料的活性试验结果为表2中编号X3。

用这种高抗冲击掺合料作混凝土掺合料时，可等量替代50％以上的水泥，且混凝土具有良好的流动性和抗冲击性，可配制C30～C80的高速公路用混凝土。试验结果为表5：

表5

品	抗折强度MPa		抗压强度MPa
	抗折强度MPa		抗压强度MPa		3	28	3	28
	100％水泥	5.9	8.8	36.0	3	28	3	28	57.6
70％水泥+30％掺和料	100％水泥	5.9	8.8	36.0	6.1	9.2	36.8	59.6	57.6
70％水泥+30％掺和料	60％水泥+40％掺和料	6.3	9.4	37.6	6.1	9.2	36.8	59.6	59.8
50％水泥+50％掺和料	60％水泥+40％掺和料	6.3	9.4	37.6	6.6	9.8	37.8	59.2	59.8
50％水泥+50％掺和料	样品	抗折强度MPa		抗压强度MPa		9.8	37.8	59.2
3		抗折强度MPa		抗压强度MPa		28	3	28
3		100％水泥	5.9	8.8	36.0	28	3	28	57.6
70％水泥+30％掺和料	6.1	100％水泥	5.9	8.8	36.0	9.2	36.8	59.6	57.6
70％水泥+30％掺和料	6.1	60％水泥+40％掺和料	6.3	9.4	37.6	9.2	36.8	59.6	59.8
50％水泥+50％掺和料	6.6	60％水泥+40％掺和料	6.3	9.4	37.6	9.8	37.8	59.2	59.8
50％水泥+50％掺和料	6.6	样品	抗折强度MPa		抗压强度MPa		37.8	59.2
3	28		抗折强度MPa		抗压强度MPa		3	28
3	28		100％水泥	5.9	8.8	36.0	3	28	57.6
70％水泥+30％掺和料	6.1	9.2	100％水泥	5.9	8.8	36.0	36.8	59.6	57.6
70％水泥+30％掺和料	6.1	9.2	60％水泥+40％掺和料	6.3	9.4	37.6	36.8	59.6	59.8
50％水泥+50％掺和料	6.6	9.8	60％水泥+40％掺和料	6.3	9.4	37.6	37.8	59.2	59.8

Claims

1.一种用于高抗冲击水泥与混凝土的复合掺合料，其特征在于由下列重量份数的组分制成：

硅酸盐水泥熟料 15～30

高炉矿渣 20～50

粉煤灰 20～50

烧稻壳粉 5～10

石膏 3～5。

2.如权利要求1所述的用于高抗冲击水泥与混凝土的复合掺合料，其特征在于：所述的烧稻壳粉由稻壳粉在500-700℃燃烧得到。

3.权利要求1或2所述的用于高抗冲击水泥与混凝土的复合掺合料的制备方法，其特征在于：先将硅酸盐水泥、高炉矿渣、石膏分别破碎、烘干，粉磨至细度为80微米方孔筛筛余＜1％、颗粒粒径为25～33微米。