TWI438168B - 用於混凝土膠結材之多功能複合型礦物摻料 - Google Patents

Description

用於混凝土膠結材之多功能複合型礦物摻料

本發明是關於一種摻料，特別是一種具有節能減碳效果且可用於混凝土膠結材之多功能複合型礦物摻料。

一般而言，過去用作混凝土礦物掺料有多種，有些具水化反應如爐石粉，有些具卜作嵐反應如飛灰、矽灰，有些僅具微小膠結性如轉爐石粉、火山灰，更有些完全是沒有膠結性僅具有填補作用以增加混凝土之緻密性，以上所述之掺料簡稱為混凝土助劑，然而該等掺料其各具有優缺點，若單一使用其中一種掺料或過量使用，往往會造成混凝土產生另一種負面效應影響，進而降低混凝土使用品質以及使用原掺料之目的。

長久以來，隨著環保意識提昇，以及台灣地區水泥開採的數量受到限制，部分業者為了減少水泥在習知混凝土的使用量，研發出一種混凝土1，如圖1所示，其主要係由水11、水泥12、砂石14及混凝土助劑13混合而成；其中，該混凝土助劑13係由煉鋼過程所產生之轉爐石粉與石膏料而組成，或者該混凝土助劑13係可為飛灰或爐石粉，或由該飛灰或爐石粉所形成之二合一產品(圖中未示)，在此就以包含有轉爐石粉與石膏料之該混凝土助劑13為例加以說明；當該混凝土助劑13與該水泥12混合使用時，將可取代部分水泥12，經由加入水11混拌而形成該混凝土1。

惟，實際使用後發現，習知該混凝土1於製造過程中，業者通常會將該水泥12與該混凝土助劑13交由預拌廠業者依指定比例預拌(如50%之水泥12與50%之混凝土助劑13)，然而，由於該混凝土助劑13之成本較該水泥12較低，因此為能從中獲取較高之利差，故大幅提高該混凝土助劑13之添加比例，使得更多水泥12部份被取代而降低其添加量(如35%之水泥12與65%之混凝土助劑13)，藉以降低生產成本；此種因人為因素而降低該水泥12比例的行為，加入該水11混拌後，係容易因該混凝土助劑13中含有多種礦物雜質，而隨著該水11浮於該混凝土1表層，進而產生浮粉、浮黑現象，或是造成該混凝土1早期強度偏低等問題而產生負面效應，尤其當以過高比例之轉爐石粉或飛灰與該水泥12混拌時，容易影響該混凝土1之膠結效果、體積穩定性及強度安全特性，進而影響該混凝土1之品質，造成所形成之混凝土無法達成預期效果，故該混凝土助劑13之使用範圍更是受限，在實際使用上便無法有效廣泛地應用。

因此，本發明之目的，是在提供一種用於混凝土膠結材之多功能複合型礦物摻料，其可解決隨意變更水泥與混凝土助劑之比例，或過量使用單一種混凝土助劑而影響所形成混凝土品質等情事，有效提昇使用品質與效率，同時達到節能減碳功效。

於是，本發明一種用於混凝土膠結材之多功能複合型礦物摻料，其主要利用爐石粉及轉爐石粉等礦物摻料依特定比例加以混拌而成，以使混拌所得之複合型掺料具有截長補短之互補作用，故當使用者直接依實際需求，加入適當比例之水泥及水拌合而形成混凝土，進而可有效避免人為因素影響；再者，由於該爐石粉及轉爐石粉已依特定比例混拌成該複合型礦物摻料，加上該轉爐石粉做為填加料摻用於混凝土時，係可減少水泥漿中之孔隙，增加混凝土之緻密性，不僅增進混凝土之耐久性，亦可提升混凝土之品質，即使仍有人為因素而未依適當比例將該複合型礦物摻料與水泥預拌時，亦不會影響所形成之混凝土品質，俾利有效增進混凝土之固結強度以及使用效率，達到預期效果；針對不同場所之需求，僅須依適當比例添加飛灰或其他添加劑，以使該礦物摻料的使用上將可更為廣泛。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的明白。

在本發明被詳細描述前，要注意的是，在以下的說明中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖2，本發明用於混凝土膠結材之多功能複合型礦物摻料22的第一較佳實施例，其係可與水泥21以2：8^~ 8：2之比例混拌而成混凝土膠結材料2；配合參閱圖 3，其中，該多功能複合型礦物摻料22主要包含有60~90%重量百分比之爐石粉221，以及10~40%重量百分比之轉爐石粉222；其中，該爐石粉221係由煉鋼廠在煉鐵過程中所生產之水淬高爐石經研磨而成之細粉，其含有高量玻璃質(amorph)並具有潛在的膠結能力，可增進混凝土之耐久性，同時提升混凝土之品質，因此可用以適量替代該水泥21；而該轉爐石粉222是煉鋼廠於煉鋼過程中所形成的工業副產物經研磨所成之細粉，其結構較為緻密，也因此較為耐磨；是以，將該爐石粉221與轉爐石粉222、水泥21混拌而製成混凝土膠結材料2，加入水受激發而產生水化反應後，將可提昇混凝土之固結力與強度，不僅可提高鋼鐵工業的副產廢棄物之使用率，更可節省煉鋼廠的廢料處理費用，亦可減少水泥21之使用，以開發一種永續及優質之綠色環保建材。

仍續前述，配合參閱圖4，本發明用於混凝土膠結材之多功能複合型礦物摻料22之製造過程係依序包含有一備料步驟3、一混拌步驟4、以及一包裝步驟5；其中，於該備料步驟3中，係可先分別烘乾煉鐵過程中所形成之水淬高爐石及煉鋼過程中所形成之鋼渣轉爐石，再將烘乾後之該爐石與轉爐石分別進行研磨，使達比表面積4000 Blaine(cm² /g)以上而形成該爐石粉221與該轉爐石粉222；或者，該爐石與轉爐石亦可先混拌配料後，一起烘乾並研磨成粉，爾後則毋須再混拌，此 種先配料再磨粉之方法亦為目前的生產方式；備妥前述兩種原料後則進行該混拌步驟4，亦即將前述該爐石粉221及轉爐石粉222依適當比例倒入攪拌機(圖中未示出)中，利用該攪拌機之運轉，使得該等原料可被均勻的拌合，即可完成該複合型礦物摻料22；最後於該包裝步驟5中，則利用包裝設備(圖中未示出)將前述已混合之複合型礦物摻料22包裝出貨。

是以，使用者可依實際需求而直接將該複合型礦物摻料22與該水泥21混拌而成混凝土膠結材料2，不須另外經過預拌廠業者之預拌，就可將該混凝土膠結材料2與水拌合成混凝土，再者，若使用該爐石粉221做為填加料摻用於混凝土中，將可減少水泥漿中之孔隙，增加混凝土之緻密性，以及混凝土之耐久性，同時提升混凝土之品質，因此可用以適量替代該水泥21，故即使如習知之預拌廠業者或經驗不足之使用者無法依適當比例將該複合型礦物摻料22與水泥21預拌時，亦不會影響該混凝土膠結材料2之品質，能有效避免浮粉、浮黑等負面效應，形成一種具有穩定品質之環保混凝土，達到節能減碳的效果。

參閱圖5，本發明用於混凝土膠結材之多功能複合型礦物摻料22之第二較佳實施例，其中，本實施例之多功能複合型礦物摻料22仍包含與前一實施例相同之爐石粉221及轉爐石粉222等原料、特性及製作方法，恕不再詳述；特別是，本實施例之礦物摻料22係主要 包含有30^~ 60%重量百分比之爐石粉221、10~30%重量百分比之轉爐石粉222、以及20^~ 50%重量百分比之飛灰223；是以，當該礦物摻料22之各原料比例依不同混凝土之特性而調整時，再與水泥混合後，除能有效減少單獨使用一種礦物摻料而造成特定種類原料短少之缺失，進而更有效地利用各種具有高經濟價值之副產廢棄物，且由於該飛灰223係具有豐富礦物特性，故更可與該礦物摻料22之特性配合，進而提昇混凝土膠結材料的膠結效果、結構穩定性以及強度安全特性之品質。

參閱圖6，本發明用於混凝土膠結材之多功能複合型礦物摻料22之第三較佳實施例，其中，本實施例之多功能複合型礦物摻料22仍包含與第一、第二實施例相同之爐石粉221、轉爐石粉222以及適時添加之飛灰223等原料、特性及製作方法，恕不再詳述；特別是，本實施例於備料步驟中，係於該多功能複合型礦物摻料22中添加有少量的添加劑224，如矽灰脫硫石膏、天然石膏、或化學摻料，如減水劑、凝結時間調整劑等(圖中皆未示)，且該添加劑224係佔該多功能複合型礦物摻料22之0.1^~ 15%；再者，即如圖7所示，更可使用於水中混凝土、巨積混凝土、自充填混凝土、高流動化混凝土或地質改良固結材等，使得該複合型礦物摻料22之運用範疇不僅可更為廣泛，同時更可有擴充性強之特色，以及確實達到大量取代水泥之功效，有效積極開發綠色建材，進而落實節能減碳之目標。

下表係為本發明複合型礦物摻料22與水泥依比例混拌而成之水泥砂漿強度之活性指數及習知僅利用單一種礦物摻料與水泥混拌而成之水泥砂漿強度的活性指數比較表：

因此，由上表之比較可知，產品A至C係為習知該飛灰或爐石粉單獨或二合一與水泥混拌而成之混凝土膠結材料，經測試，在7天內，其活性指數係界於77.5^~ 83.2%之間，明顯皆低於完全使用水泥之效果，表示習知產品之初期強度皆不足；然而本發明之複合型礦物摻料與水泥之配合使用(產品D至F)，由表中數據可知，產品D與E之活性指數無論在7天或28天時皆優於習知之效果，說明本發明之初期強度除較習知為優外，且在28天後更是證明本發明之產品較優於完全使用水泥之效果，即使加入飛灰(如產品F)，初期強度仍較習知為佳，同時本發明之後期活性指數更超越完全使用水泥之效果；尤其當 水泥之比例減低而提高該複合型摻料之比例時(如習知預拌廠業者或經驗不足之使用者將水泥之比例減低時)，該混凝土膠結材料(見產品E)之活性指數仍遠高於習知各產品之活性指數，更足以證明本發明之多功能複合型礦物摻料係可有效減少水泥之使用量，確實達到廢棄物資源化、促進綠色建材之開發，並達到節能減碳之效果，同時更改善了因人為問題而產生之比例不當之情形，確保混凝土之預期品質與強度。

歸納前述，本發明用於混凝土膠結材之多功能複合型礦物摻料，藉由資源回收後之工業副產廢棄物如爐石粉與轉爐石粉等依一定比例混合後，形成一種兼顧環保且低耗能之建材，不僅可解決有心人士之恣意減低水泥比例的問題，且當調整該礦物摻料與水泥之摻配比例時，仍可確保建材之強度與品質，更可改善特定種類之礦物摻料數量短少缺失；若再適時地添加飛灰或添加劑，如矽灰脫硫石膏、天然石膏或化學摻料等，以使該複合型礦物摻料得以更具有多功能之使用性質，不僅更增適用範圍，同時更可提昇摻料及混凝土膠結材之使用效率，故確實能達到本發明之目的，爰依法提出申請。

惟以上所述者，僅為說明本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

2‧‧‧混凝土膠結材

21‧‧‧水泥

22‧‧‧多功能複合型礦物摻料

221‧‧‧爐石粉

222‧‧‧轉爐石粉

223‧‧‧飛灰

224‧‧‧添加劑

圖1是習知混凝土組成示意圖；圖2是本發明之第一較佳實施例之混凝土膠結材料組成示意圖；圖3是該較佳實施例之複合型摻料之混拌成份示意圖；圖4是該較佳實施例之製程流程圖；圖5是本發明之第二較佳實施例之該複合型摻料混拌成份示意圖；圖6是本發明之第三較佳實施例之該複合型摻料混拌成份示意圖；及圖7是該較佳實施例之該複合型摻料另一混拌成份示意圖。

22‧‧‧多功能複合型礦物摻料

221‧‧‧爐石粉

222‧‧‧轉爐石粉

Claims (4)

1. 一種用於混凝土膠結材之多功能複合型礦物摻料，主要包含有爐石粉及轉爐石粉混拌而成；其中，該爐石粉佔該摻料之60^~ 90%重量百分比，而該轉爐石粉佔該摻料之10^~ 40%重量百分比。
2. 一種用於混凝土膠結材之多功能複合型礦物摻料，其主要包含有爐石粉、轉爐石粉及飛灰而混拌；其中，該飛灰係佔該摻料之20^~ 50%重量百分比，該爐石粉係佔該摻料之30^~ 60%重量百分比，而該轉爐石粉係佔該摻料之10^~ 30%重量百分比。
3. 依據申請專利範圍第1或第2項所述用於混凝土膠結材之多功能複合型礦物摻料，其中，該摻料另可加入一添加劑，該添加劑係佔該摻料之0.1^~ 15%重量百分比。
4. 依據申請專利範圍第3項所述用於混凝土膠結材之多功能複合型礦物摻料，其中，該添加劑係可為矽灰、脫硫石膏、天然石膏或化學摻料。