CN1880258A - 全高钛重矿渣混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全高钛重矿渣混凝土，该混凝土包括水泥、高钛重矿渣碎石、高钛重矿渣砂、矿物掺和料，依据国家规范进行配合比设计，该混凝土所配加的高钛重矿渣砂量在设计基础上增加3％～6％，该渣砂中渣粉含量为10％～18％，并在搅拌前将高钛重矿渣碎石、高钛重矿渣砂湿水后，按照粗集料、水泥、掺和料、细集料、水的顺序投料到搅拌机，较普通混凝土延长10－30秒搅拌时间搅拌而成，该混凝土不仅有效地利用了废弃资源，保护了环境，而且具有很好的力学性能。

Description

全高钛重矿渣混凝土
技术领域
本发明涉及混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土是现代工程结构的主要材料，我国每年混凝土用量约10亿m3，居世界前列。可以预见，混凝土仍将是我国在今后相当长时期内的一种重要的工程结构材料。目前，我国生产混凝土的集料大部分均采用天然砂石，不仅破坏环境，且造成混凝土生产成本偏高。
我国从60年代开始在武钢、首钢等单位结合各自重矿渣的特点，开发重矿渣作为混凝土及砂浆集料的研究和应用，取得了良好的经济效益，并颁布了YBJ205-84《混凝土用高炉重矿渣碎石技术条件》。攀钢于20世纪70年代末也开展了对高炉渣综合利用的研究，并结合攀钢高炉渣钛含量高的特点颁布了DB/5104Q13001-88《混凝土用高钛重矿渣碎石技术条件》。该标准仅规定了混凝土用高钛重矿渣碎石及矿渣混凝土的技术条件，没有对高钛重矿渣砂和全高钛重矿渣混凝土及其制造方法做出规定。
申请号92104810.6、公告号CN1080625A所公开的粉煤灰全矿渣混凝土所使用的是普通高炉渣，不是本发明所说的高钛重矿渣。
高钛重矿渣具有以下特点：
1、高钛重矿渣集料表面粗糙、多孔、吸水率大，
2、钛含量比普通高炉渣高出20％左右，其中含有50％～65％的钛辉石、10％～25％的钙钛矿等多种稳定性优良的矿物。
3、由于钛含量高，因此结构稳定性比普通高炉渣好，松散容重(1300--1350kg/m3)比普通高炉渣(1160--1180kg/m3)高，集料强度比普通高炉渣碎石高50MPa。用此高钛重矿渣生产的混凝土的耐久性能和力学性能好。
我国许多地方特别是攀枝花在钢铁冶炼中产生有大量的高钛重矿渣，这些高钛重矿渣占地面积大，如果不加以利用，将污染河流，破坏环境。
发明内容
本发明的目的在于提供一种完全利用高钛重矿渣集料配制的混凝土及其制备方法。
本发明以高钛重矿渣砂石完全替代天然砂石为混凝土粗细集料。高钛重矿渣的矿物组成如下：钛辉石50％～65％，富钛深绿辉石10％～25％，钙钛矿10％～25％，其矿物组成均为体积安定性优良的矿物，这说明高钛重矿渣具有良好的结构稳定性。高炉重矿渣经破碎、筛分后可以得到各种粒径的矿渣碎石、渣砂。
高钛重矿渣集料表面粗糙、多孔，适量的渣粉(GB/T14685-2001中的石粉)有利于填充这些孔洞，增加混凝土的密实度，并改善混凝土的和易性。实际最佳渣粉含量为10％～18％。
本发明使用的细集料渣粉的含量，经实验和工程应用表明，在10％～18％之间，混凝土、砂浆的各项性能最好。
全高钛重矿渣集料在配制混凝土前应预湿水并延长搅拌时间。
本发明对矿物掺和料不限定为粉煤灰，实际上其它矿物掺和料也能达到类似效果。多种矿物掺和料复掺效果更佳，如用30％高炉水渣和70％磷渣复掺后对混凝土的早期强度和施工性能比单掺粉煤灰更佳。
高钛重矿渣混凝土由于有效地发挥了集料特性，经合理配制，在复掺矿物掺和料和外加剂后可广泛应用于商品混凝土、道路混凝土、预制构件、泵送混凝土和水工碾压混凝土中。根据DB/5104Q13001-88，高钛重矿渣集料能配制C38以下的混凝土，但实际应用证明能配制强度等级达C50的混凝土。(已制定相应的施工标准)。
按照习惯做法，混凝土集料为了方便计量而通常采用风干状态配制混凝土，但由于高钛重矿渣吸水率大，若采用干状态，在混凝土拌制后会吸收大量水分，严重影响混凝土的经时损失。因此必须提前湿水，保证全高钛重矿渣混凝土在拌制前高钛重矿渣碎石含水率在3.0％～5.0％，高钛重矿渣砂含水率在8.0％～10.0％。湿水矿渣集料对混凝土性能的影响见表1。
表1：湿水矿渣集料对混凝土性能的影响
序号 水胶比 砂率％ 混凝土试验用量(kg/m3) 拌合物容重kg/m3 坍落度mm   抗压强度(MPa)
水 水泥   矿渣砂 矿渣石 复合微粉 R7 R28
  1   0.56   36   225   292   679   1207   110   2520   30   27.2   40.5
  2   0.56   36   122   292   746   1243   110   2515   35   28.2   42.0
表1中，水泥为渡口水泥厂产P·O42.5R(R28＝53.8MPa)水泥，粉煤灰为攀钢发电厂产II级粉煤灰；1号高钛矿渣碎石和高钛矿渣砂为干状；2号高钛矿渣碎石和高钛矿渣砂为湿状，含水量分别为3％、10％。
由表1可知：在水泥用量相同、坍落度相同时，干全钛矿渣混凝土用水量比湿水全钛矿渣混凝土多100kg左右，混凝土拌合物和易性均良好，干全钛矿渣混凝土0.5h时坍落度已降到5mm，湿水全钛矿渣混凝土坍落度为25mm，但强度相当。
全高钛重矿渣混凝土的配合比设计按JGJ55进行，由于高钛重矿渣集料粗糙、多孔，为保证混凝土和易性，实际砂率应在按JGJ55设计量基础上增加3％～6％，最佳砂率可由试验确定。
为保证全高钛重矿渣混凝土的和易性，同时满足混凝土强度要求，应视坍落度要求和混凝土强度要求掺入矿物掺和料或外加剂。矿物掺和料通常采用多种掺和料复掺(如：30％高炉水渣和70％磷渣复掺)，掺量为0～40％，外加剂按国家标准掺入。
根据上述配比按粗集料，水泥，掺和料，细集料，水的顺序投入搅拌机中，外加剂为粉剂时与水泥一起加入，外加剂为液剂时与水一起加入。拌和时间在普通混凝土基础上延长10-30秒。
将搅拌好的高钛重矿渣混凝土送入现场浇注，振捣。由于高钛重矿渣碎石松散容重略低于天然碎石，振捣时应注意时间，避免造成高钛重矿渣碎石上浮和泌水等现象。
本发明的有益效果在于能有效解决固体废弃物的利用；提高工程质量，有效降低建筑材料成本；减少天然砂石的开采，保护环境。
附图说明
说明书附图为全高钛重矿渣混凝土制造流程方框图；
具体实施方式
实施例1：以南山花园紫竹苑5#素混凝土梁柱为例：
配制C35混凝土，配合比见表2：
表2  南山花园紫竹苑5#素混凝土梁柱配合比
  混凝土强度等级   各项材料实际用量(kg/m3)
水泥 渣砂   高钛矿渣碎石   复合微粉 水
  C35   327   693   1192   87   230
使用32.5R环业水泥，复合微粉为30％高炉水渣和70％磷渣复掺。采用搅拌机进行现场搅拌，高钛重矿渣集料提前24h湿水，配制混凝土前测得渣砂含水率为8.2％，矿渣碎石含水率为4.2％。按照粗集料、水泥、掺和料、细集料、水的顺序投料，搅拌时间为90s。采用插入式振捣器振捣，无碎石上浮现象，无泌水。
按照GB50204进行质量检测，按GB/T50080和GB/T50081对拌合物和力学性能进行检测，按GBJ82对耐久性进行检测，测试结果均达到普通混凝土标准要求，结果见表3：
表3  南山花园紫竹苑5#素混凝土梁柱性能检测结果
坍落度mm   28天抗压强度MPa   28天抗折强度MPa   28天抗压疲劳强度MPa 抗冻性
  31   45.9   7.3   28.4   F100
实施例2：以商品混凝土搅拌站为例：
商品混凝土搅拌站配制C50混凝土，配合比见表4：
表4  商品混凝土搅拌站C50混凝土配合比
  混凝土强度等级   各项材料实际用量(kg/m3)
  水泥   渣砂   高钛重矿渣碎石 复合微粉 水 腾丰减水剂
  C50   450   750   1225   100   190   7.2
配制混凝土前测得渣砂含水率为1.5％，矿渣碎石含水率为3.2％。水泥使用42.5R渡口水泥，复合微粉为30％高炉水渣和70％磷渣复掺。
测得施工现场坍落度为52mm，28天抗压强度为68.8MPa，达到普通混凝土标准要求。
实施例3：采用高钛重矿渣集料配制道路混凝土。
以格福公路配制M5.0混凝土为例，配合比见表5：
表5  格福公路M5.0混凝土配合比
  抗折强度等级   各项材料实际用量(kg/m3)
水泥 渣砂   高钛重矿渣碎石   复合微粉   水
  M5.0   300   735   1205   120   190
使用32.5R环业水泥，复合微粉为30％高炉水渣和70％磷渣复掺。采用强制式搅拌机进行现场搅拌，高钛重矿渣集料提前24h湿水，配制混凝土前测得渣砂含水率为3.0％，矿渣碎石含水率为3.0％。按照粗集料，水泥，掺和料，细集料，水的顺序投料，搅拌时间为120s。
测得结果见表6：
表6  格福公路M5.0混凝土性能检测结果
坍落度mm 7天抗折强度MPa   28天抗折强度MPa
  8   4.37   6.56
达到道路混凝土的要求。
实施例4：采用高钛重矿渣集料配制水工碾压混凝土。
配制C20水工碾压混凝土，配合比见表7：
表7  C20水工碾压混凝土配合比
  混凝土强度等级   各项材料实际用量(kg/m3)
  水泥   渣砂   高钛重矿渣碎石 复合微粉 水   TF-21高效减水剂
  C20   72   905   1357   108   108   2.2
使用32.5R环业水泥，复合微粉为30％高炉水渣及70％磷渣复掺。采用强制式搅拌机进行搅拌，高钛重矿渣集料提前24h湿水，配制混凝土前测得渣砂含水率为6.3％，矿渣碎石含水率为3.5％。按照粗集料，水泥，掺和料，细集料，水的顺序投料。
试验测得工作度(VC值)为9.0s，90天抗压强度为31.8MPa。达到《水工碾压混凝土施工规范》(DL/T5112-2000)要求。

Claims (3)

1、全高钛重矿渣混凝土，包括水泥、高钛重矿渣碎石、高钛重矿渣砂、矿物掺和料，依据国家规范进行配合比设计，其特征在于，该混凝土所配加的高钛重矿渣砂量在设计基础上增加3％～6％，该渣砂中渣粉含量为10％～18％，并在搅拌前将高钛重矿渣碎石、高钛重矿渣砂湿水后，按照粗集料、水泥、掺和料、细集料、水的顺序投料到搅拌机搅拌而成。
2、根据权利要求1所述的全高钛重矿渣混凝土，其特征在于，高钛重矿渣碎石湿水后含水率在3.0％～5.0％，高钛重矿渣砂湿水后含水率在8.0％～10.0％，搅拌机搅拌时间在普通混凝土搅拌时间基础上延迟10-30秒。
3、根据权利要求1或2所述的全高钛重矿渣混凝土，其特征在于，矿物掺和料不仅可以采用粉煤灰，还可以采用由30％高炉水渣及70％磷渣配制而成的复合掺和料及其它矿物掺和料。
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