CN1749197A - 一种混凝土活性掺和料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种混凝土活性掺合料。本发明的目的是提供一种混凝土活性掺合料，以克服现有混凝土掺合料在大掺量取代水泥后，出现混凝土早期强度低、凝结时间长，在低标号混凝土中使用时不能降低生产成本，甚至使成本稍有增加的问题。为克服现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：一种混凝土活性掺合料，包括下述的比表面积为4500～5000平方厘米/克的以重量百分比计的原料混合而成，水淬矿渣30～50％，粉煤灰35～40％，消石灰3～20％，石膏1～10％。

Description

一种混凝土活性掺合料
所属技术领域：
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种混凝土活性掺合料。
背景技术：
随着城市建设的发展，高性能混凝土已经进入混凝土技术的高科技时代。利用水淬矿渣、粉煤灰作混凝土的掺合料在我国商品混凝土行业已经得到了广泛的应用，而且已经成为高性能混凝土不可缺少的重要组份。
但在实践中发现现有技术存在着如下的问题：第一，水淬矿渣粉和粉煤灰用作混凝土的掺合料在大掺量取代水泥后，出现混凝土早期强度低、凝结时间长的现象，影响脱模时间和施工进度。第二，现有掺和料在高标号混凝土中使用经济效益较高，可一定程度地降低生产成本，但在低标号混凝土中使用时，经济效益低，或者不能降低生产成本，甚至使成本稍有增加。
发明内容：
本发明的目的是提供一种混凝土活性掺合料，以克服现有技术作为混凝土掺合料在大掺量取代水泥后，出现混凝土早期强度低、凝结时间长，在低标号混凝土中使用时，不能降低生产成本、甚至使成本稍有增加的问题。
为克服现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：一种混凝土活性掺合料，包括下述的比表面积为4500～5000平方厘米/克的以重量百分比计的原料混合而成：
水淬矿渣：30～50％
粉煤灰：35～40％
消石灰：3～20％
石  膏：1～10％。
上述方案的优选方案是消石灰3～8％，石膏1～6％。水淬矿渣粉越多，效果越好，但成本加大。
上述石膏是天然石膏或硬石膏。
本发明的理论依据：
水淬矿渣的主要成分是Al2O3、CaO和SiO2，它是一种玻璃结构，玻璃体含量在85％以上，故它有较高的潜在的水硬性质。矿渣粉单独与水拌合反应极慢，胶凝性能很差，就是这个原因。粉煤灰是一种主要含SiO2、Al2O3氧化物的火山灰质材料，它的活性颗粒主要是玻璃微珠和海绵状玻璃体，其中的硅酸盐和铝酸盐玻璃体微细颗粒在碱性溶液中方能显示出火山灰反应的性质。而粉煤灰单独与水拌合，无胶凝性能。
本发明的一个特点是采用超细粉磨工艺得到4500～5000平方厘米/克细度的水淬矿渣和粉煤灰微粉。超细粉磨工艺对水淬矿渣和粉煤灰进行机械激发作用，经过磨细的颗粒多为小玻璃球体，颗粒表面光滑、密实，在进行水化反应时，使水化更充分。
本发明的另一个特点是采用消石灰和石膏同时作化学激发剂，矿渣和粉煤灰微粉在碱性激发剂和硫酸盐激发剂作用下，可加速水淬矿渣和粉煤灰中玻璃体的解聚，加速水淬矿渣和粉煤灰中活性氧化物的水化反应，生成具有活性的水化硅酸盐及水化铝酸盐凝胶，从而具有胶凝性，可大幅度提高混凝土的强度和耐久性，改善混凝土的性能，使混凝土早期强度提高。
众所周知，水泥在水化中生成硅酸盐、铝酸盐凝胶，同时析出Ca(OH)2。Ca(OH)2晶体是混凝土中强度最薄弱的环节，因此Ca(OH)2的存在降低了混凝土的强度。现有技术中，在混凝土中掺入水淬矿渣粉和粉煤灰，矿渣粉和粉煤灰中的活性SiO2、活性Al2O3与Ca(OH)2起作用，二次生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，此时氢氧根离子所形成的碱性介质为矿渣粉和粉煤灰的活性成分参加水化反应创造了条件，从而大幅度提高混凝土的后期强度和耐久性能、抗渗性能。但与此同时带来的问题是：由于在商品混凝土中特别是在高性能混凝土中，以大掺量水淬矿渣粉和大掺量粉煤灰取代水泥，而导致混凝土中水泥量相对减少，使水泥浆体中Ca(OH)2及硫酸根浓度降低，不利于矿渣粉和粉煤灰“潜在”活性的激发，为此，经过大量实验，本发明的方案是在矿渣粉和粉煤灰中掺加少量的消石灰和石膏进行补充，以充分激发矿渣粉和粉煤灰的“潜在”活性，这是本发明产品的核心内容。
因此本发明在保持原有掺和料优越性的前提下下既能提高混凝土后期强度，又能提高混凝土的早期强度；既能在高标号混凝土中使用，降低混凝土配合比生产成本，又能在低标号混凝土中使用；既有效降低成本，又不影响混凝土的其它性能。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1、综合性能好：本掺合料能够有效降低水泥水化热，减少混凝土塑性收缩，控制温度应力裂缝，抑制碱骨料反应，改善和提高混凝土的抗渗、抗腐蚀和耐久性能。本掺合料单独与水拌合时产生胶凝性，强度符合P.O32.5水泥的标准；本掺合料作为混凝土的掺合料等量取代水泥不但能提高混凝土的后期强度，改善和提高混凝土的性能，提高混凝土的抗渗性能和抗裂缝能力，而且在大掺量和等量取代水泥的情况下混凝土早期强度有所提高。采用低水泥用量即可配制出C60～C80高强、高性能混凝土、抗渗混凝土、大体积混凝土。
2、绿色、环保：本掺合料采用生产原料主要是工业废渣，它不经过高温煅烧，无环境污染，节约能源，作混凝土掺合料可等量取代水泥，能改善和提高混凝土的性能，是绿色建材环保产品。
3、综合成本低：本掺合料作为混凝土的掺合料等量取代水泥，使高标号混凝土降低成本20元左右/立方米，低标号混凝土降低成本5～10元/立方米，因此本掺合料是一种廉价而优质的混凝土活性掺合料。
具体实施方式：
本掺合料是一种具有胶凝性的活性掺合料。这种掺合料是以水淬矿渣、粉煤灰采用超细粉磨工艺磨至4500～5000平方厘米/克的细度，再与消石灰、石膏按一定的比例复配混合而成。
实施例1～6，各组份的重量如下表所示，表中同时给出了实施例1～6中掺合料胶砂强度检验结果。
实施例   配合比   3d(MPa)   28d(MPa)
  粉煤灰(g)   水淬矿渣(g)   消石灰(g)   石膏(g) 抗折 抗压 抗折 抗压
  1   315   0   90   45   0.63   3.1   6.6   26.8
  2   225   180   22.5   22.5   2.8   10.8   6.6   27.2
  3   157.5   225   45   22.5   3.7   14.2   8.9   34.3
  4   180   225   22.5   22.5   3.5   12.1   7.9   32.4
  5   90   270   22.5   67.5   2.9   12.3   8.4   35.4
  6   135   225   67.5   22.5   3.9   2.7   8.5   15.1
上面所有数据的取得均按国家标准执行，经过多次反复试验而得。分析得出以下一些结论：
1、实施例1配合比中没有水淬矿渣粉掺入时，虽然有胶凝性但早期强度很低，后期强度较高。
2、实施例2、3、4、5中，胶砂强度随着水淬矿渣的掺量增加而强度增大，其强度基本符合或接近P.O32.5水泥的标准。
3、实施例3、4、6中，消石灰掺量在总重量的10％时，其强度最佳；掺量大于总重量的10％时，强度下降，抗折有所提高。
4、从实施例3、4、5中可以看出石膏掺量大于消石灰掺量时，28d抗压强度有所提高。其中实施例2、3、4中的石膏是天然石膏，实施例5、6中的石膏是硬石膏。
经过多次反复试验，上述的实施例经综合判断以实施例4为最佳，现提供以实施例4配方作为掺和料进行实验得到的《混凝土强度检验结果一览表》作为性能参考。
                         混凝土强度检验结果一览表
编号   强度等级 配合比                        抗压强度
  7d   28d   60d
C F S G UNF-MC W 折合为标准件MPa   达设计强度等级％ 折合为标准件MPa   达设计强度等级％ 折合为标准件MPa   达设计强度等级％
  001   C10   1   5.0   17.6   21.52   0.144   3.20   15.0   150   19.5   195   20.7   207
  002   C15   1   2.0   8.80   10.76   0.072   1.60   14.0   93   25.9   173   27.5   183
  003   C20   1   0.88   5.56   6.81   0.045   1.03   15.2   76   23.9   120   28.8   144
  004   C25   1   0.50   4.45   5.44   0.036   0.80   20.5   82   29.8   119   35.5   142
  005   C30   1   0.50   3.91   4.82   0.036   0.67   28.5   95   34.7   116   42.9   143
  006   C40   1   0.50   2.69   3.72   0.042   0.57   37.5   94   49.1   123   55.3   138
  007   C40   1   0.50   2.77   3.80   0.045   0.57   32.1   80.2   53.1   133   58.6   146
  008   C40   1   0.50   2.77   3.80   0.038   0.57   33.4   84   48.7   122   55.1   138
  009   C50   1   0.50   2.27   3.34   0.038   0.48   42.5   85   58.8   118   72.8   145
  010   C60   1   0.50   1.91   3.11   0.045   0.45   60.8   101   70.8   118   75.6   126
本掺合料在生产实践中已开始使用，它的各种优越性能现已得到实践证实，特别是提高混凝土的强度、抗渗性能和抗裂能力以及在降低生产成本方面显示了很强的优越性。
本产品可分袋装、散装两种。产品运输、储存注意防潮，产品保质期三个月。

Claims (3)

1、一种混凝土活性掺合料，包括下述的比表面积为4500～5000平方厘米/克的以重量百分比计的原料混合而成：水淬矿渣30～50％，粉煤灰35～40％，消石灰3～20％，石膏1～10％。
2、如权利要求1所述的一种混凝土活性掺合料，其特征在于：所述消石灰为3～8％，石膏为1～6％。
3、如权利要求1或2所述的一种混凝土活性掺合料，其特征在于：所述石膏是天然石膏或硬石膏。
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