CN1927756A - 一种长江隧桥专用掺合料及其生产方法 - Google Patents

一种长江隧桥专用掺合料及其生产方法 Download PDF

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康明
李建华
刘百臣
朱春江
赵玉静
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Abstract

一种长江隧桥专用掺合料，由矿渣、辅助材料和粉煤灰组成，其含量按重量百分比为矿渣65－74％，辅助材料1－10％，其余为粉煤灰。本发明的长江隧桥专用掺合料的生产工艺是：矿渣微粉的粉磨；粉煤灰的粉磨；矿渣微粉和粉煤灰的混合搅拌；散装发运出厂。本发明能提高了混凝土在水工工程特别是江海结合部工程混凝土的防渗抗裂、抗冲刷等耐久性能，保证混凝土结构在江海结合部环境下的耐久性；能有效提高了钢铁企业的固体废弃物处理水平，具有深远的环境意义；生产过程能耗低，且不消耗煤、石油等能源，对环境污染小；成本较低，可以有效降低混凝土成本，社会效益明显。

Description

一种长江隧桥专用掺合料及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种混凝土掺合料，是一种采用钢铁工业废弃物为主要原料所制得的上海长江隧桥工程的专用掺合料，用于提高江海结合部工程混凝土抗冲刷性能、抗裂性能和耐久性能，从而提高混凝土结构在江海结合部长江隧桥工程中的耐久性。
背景技术
强度和耐久性是混凝土材料的两大基本特性。随着混凝土工程的发展，混凝土耐久性问题越来越受到人们的重视，因为有众多的混凝土结构在运行20-40年，甚至更短的时间就过早地出现“老化病害”，甚至危及运行安全，不得不化费巨资进行修补加固，甚至推倒重建。
沪崇苏长江隧桥工程是国家重点公路建设规划中上海至西安的重要组成部分，是目前世界最大的桥隧工程。通道南接上海郊区环线，以隧道方式穿越长江南港水域，经长兴岛再以桥梁方式跨越过长江北港水域，止于崇明岛陈家镇，全长25.5公里。与其接轨的崇启、崇海大桥前期准备工作亦已基本就绪。长江隧桥工程的海洋和江海结合部的水工环境是混凝土受腐蚀最严重的环境之一，在水工工程中，混凝土结构遭受到冰冻、风浪和离子等多种天然因素的作用，容易使混凝土损伤而缩短其耐久年限。
上世纪50年代以后，欧美发达国家开始使用粉煤灰、矿渣微粉、微硅粉等工业活性材料以单一掺入或简单多组分混合掺入方式以替代部分水泥，用以改善混凝土的耐久性。但是这些简单的掺入在混凝土中依然存在很多问题，如：早强较低和存在微裂纹等，这些都会影响混凝土在水工环境下的耐久性改善效果。
如何确保新建水工工程较长的，如100年至数百年的安全运行寿命，以及充分发挥众多已建大型水工混凝土建筑物的经济效益和社会效益，是广大混凝土业工作者的一个重要课题。
发明内容
本发明的目的是提出一种长江隧桥专用掺合料，通过将粉煤灰和矿渣微粉等钢铁工业废弃物，加入辅助材料，按一定比例、并通过特殊工艺制成，以一定的掺量替代混凝土中的水泥，以提高混凝土在水工工程特别是江海结合部工程混凝土的防渗抗裂、抗冲刷等耐久性能，保证混凝土结构在江海结合部环境下的耐久性。
本发明的另一目的是降低混凝土成本。
本发明的一种长江隧桥专用掺合料，由矿渣、辅助材料和粉煤灰组成，其含量按重量百分比为矿渣65-74％，辅助材料1-10％，其余为粉煤灰。
其中：矿渣和粉煤灰都是钢铁企业固体废弃物，矿渣应符合国标：GB/T 203-94《用于水泥中的粒化高炉矿渣》，其磨细后的矿渣微粉应符合GB/T 18046-2000《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣微粉》；粉煤灰应符合GB 1596-2005《用于混凝土中的粉煤灰》的规定，这两种成分在混凝土中起到胶凝、填充和减水作用；辅助材料主要是天然无机非金属类矿物活性成分，不含有机减水成分，如脱硫石膏。
本发明的长江隧桥专用掺合料的性能如下：
(1)掺合料颗粒性能
中位径为8.5um，平均粒径7.3um。
本发明的专用掺合料性能与矿渣微粉性能比较如表1：
                            表1
  指标   矿渣微粉   隧桥掺合料
  比表面积(不小于，m2/kg)   350   430
  流动度比(％)   90   100
  活性指数7d(不小于)28d(不小于)   7595   85115
  三氧化硫(不大于，％)   4   3.0
  含水率(不大于，％)   1   0.5
表中的矿渣微粉指标取自GB/T 18046-2000“用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣微粉”中的S95等级指标。从上面指标比较可以看出，本发明的掺合料各方面指标普遍高于矿渣微粉指标。
本发明的长江隧桥专用掺合料的生产工艺是：
1、矿渣微粉的粉磨：通过粉磨设备将原料高炉水渣烘干、磨细到达到国家标准规定的磨细矿渣微粉的要求，在粉磨矿渣微粉的过程中加入辅助材料，利用矿渣微粉作为分散剂，将辅助材料充分分散；
2、粉煤灰的粉磨：通过粉磨设备将原料粉煤灰磨细到达到国家标准规定的磨细粉煤灰粉的要求；
3、矿渣微粉和粉煤灰的混合搅拌：将掺有辅助材料的矿渣微粉和粉煤灰通过混合搅拌工艺，混合搅拌均匀，在生产过程中采用快速氧化钙和不溶物控制矿粉和粉煤灰的比例，采用筛余和比表面积，控制产品的细度。
4、散装发运出厂。
本发明的有益效果在于：(1)能提高了混凝土在水工工程特别是江海结合部工程混凝土的防渗抗裂、抗冲刷等耐久性能，保证混凝土结构在江海结合部环境下的耐久性。(2)由于所用的原材料均是钢铁企业固体废弃物，本发明能有效提高了钢铁企业的固体废弃物处理水平，具有深远的环境意义。(3)生产过程能耗低，且不消耗煤、石油等能源，对环境污染小。(4)成本较低，可以有效降低混凝土成本，社会效益明显。
实施方式
现结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
(1)将35吨的粒化高炉矿渣和2吨的无机矿物助剂在球磨机中粉磨至比表面积达到450m/kg，得到37吨矿渣微粉。
(2)将原状粉煤灰在磨机中粉磨至筛余＜12，得到13吨一级粉煤灰。
(3)将37吨矿渣微粉和13吨一级粉煤灰在混样设备中混合搅拌15分钟，得到50吨长江隧桥专用掺合料。
实施例2-5
用矿渣微粉、粉煤灰以及无机矿物辅助材料，按表2的配比，采用本发明所指的生产工艺进行生产加工，所得的产品性能如表2所示：
                                    表2
  实施例   配比(重量比)   流动度比   28d活性指数   渗透性能
  2  矿粉∶粉煤灰∶辅助材料＝73∶26∶1   100   115   16
  3  矿粉∶粉煤灰∶辅助材料＝71∶27∶2   100   115   8.6
  4  矿粉∶粉煤灰∶辅助材料＝68∶29∶3   103   116   7.9
  5  矿粉∶粉煤灰∶辅助材料＝66∶25∶9   105   116   8.1
混凝土的物理性能
表3列举了矿渣微粉和专用掺合料两者的胶沙7D和28D的强度和活性指数对比。
                            表3
胶凝材料品种   抗折强度(MPa)   抗压强度(MPa)
  7d   28d   7d   28d
  基准胶沙   7.3   8.6   35.9   50.1
  矿渣胶沙   5.3   9.2   27.9   52.5
  专用掺合料胶沙   6.0   9.7   29.0   53.7
混凝土耐久性能
表4列出将矿渣微粉和长江隧桥专用掺合料分别替代60％的水泥，胶凝材料总量为400kg/m3混凝土的耐久性能比较。
                                        表4
胶凝材料品种   抗渗性能   抗裂性能 抗蚀系数(硫酸盐)   膨胀率(碱骨料)(％) Cl-渗透系数E-12m/S2
  渗透压力(MPa)   渗水高度(mm)   裂纹出现时间   当量长度(mm)
  基准砼   3.0   22   3h20min   224.6   0.76   0.17   5.35
  矿渣砼   3.0   8.5   4h11min   175.0   1.23   0.06   1.68
  专用掺合料砼 3.0 6.3 4h55min 154.4 1.34 0.02 1.22
从表3、表4可以看出，本发明的掺合料各项性能均超过水泥和矿渣微粉，在防渗、抗裂和抗侵蚀等耐久性能方面表现更为明显，因此，本发明掺合料的利用可以有效提高长江隧桥混凝土工程的耐久性。

Claims (5)

1.一种长江隧桥专用掺合料，由矿渣、辅助材料和粉煤灰组成，其含量按重量百分比为矿渣65-74％，辅助材料1-10％，其余为粉煤灰。
2.根据权利要求1所述的长江隧桥专用掺合料，其特征在于所述辅助材料为不含有机减水成分的天然无机非金属类矿物活性成分。
3.根据权利要求2所述的长江隧桥专用掺合料，其特征在于所述辅助材料为脱硫石膏。
4.根据权利要求1所述的长江隧桥专用掺合料，其特征在于其粒径分布为中位径为8.5um，平均粒径7.3um。比表面积不小于430m2/kg，流动度为100％，7d活性指数不小于85，28d活性指数不小于115，三氧化硫含量不大于3.0％，含水率不大于0.5％。
5.根据权利要求1所述的长江隧桥专用掺合料的生产工艺，其步骤为：本发明长江隧桥专用掺合料的生产工艺是：
步骤1：矿渣微粉的粉磨—通过粉磨设备将原料高炉水渣烘干、磨细到达到国家标准规定的磨细矿渣微粉的要求，在粉磨矿渣微粉的过程中加入辅助材料，利用矿渣微粉作为分散剂，将辅助材料充分分散；
步骤2：粉煤灰的粉磨—通过粉磨设备将原料粉煤灰磨细到达到国家标准规定的磨细粉煤灰粉的要求；
步骤3：矿渣微粉和粉煤灰的混合搅拌—将掺有辅助材料的矿渣微粉和粉煤灰通过混合搅拌工艺，混合搅拌均匀，在生产过程中采用快速氧化钙和不溶物控制矿粉和粉煤灰的比例，采用筛余和比表面积，控制产品的细度；
步骤4：散装发运出厂。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102531505A (zh) * 2010-12-09 2012-07-04 淮安建瑞科技发展有限公司 利用废弃物制造新型材料的方法
CN105036637A (zh) * 2015-07-08 2015-11-11 宁夏盛远新型建材有限责任公司 复合矿物掺合料制备工艺及设备

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