專利名稱：：一種含廢石粉的高性能特細砂混凝土膠凝材料及其應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，特別涉及一種含廢石粉的高性能特細砂混凝土膠凝材料及其制造與應(yīng)用方法。
背景技術(shù)：
：我國2007年石材總產(chǎn)量為24億米2，需加工荒壞石料4800萬米3，折合1.25億噸。以每切磨加工一立方米石料產(chǎn)生50公斤廢石粉計算，全國每年產(chǎn)生廢石粉625萬噸。石材的切磨過程所產(chǎn)生的廢石粉大部分為數(shù)十微米和數(shù)微米的細粉，粗顆粒極少，因此廢石粉的排放和堆存極易產(chǎn)生環(huán)境污染，特別是在石材工業(yè)密集區(qū)，巳經(jīng)成為區(qū)域經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的主要制約因素之一。在現(xiàn)有技術(shù)中石粉有些被作為混凝土的摻合料直接使用，但由于未能在級配和活性方面與混凝土中的其它組份進行精心配合使之產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，因此不能在提高混凝土性能方面產(chǎn)生有益的效果。因此這項技術(shù)未得到大范圍的推廣應(yīng)用。此外廢石粉還用來制造免燒磚、隔熱磚、隔墻板等產(chǎn)品，伹基本都因為成本競爭不過現(xiàn)有同類建材產(chǎn)品而不能推廣。石粉還用來制造加氣混凝土、陶瓷和作為涂料的填料等，但都因為成本和市場原因未能實現(xiàn)大規(guī)模推廣應(yīng)用。發(fā)明專利"石粉混凝土(CN16869117)"涉及一種石粉混凝土，其包括有一定量的水泥、天然黃沙、水、石子、灰、以及外加劑，還包括有重量約占天然黃沙重量1%至60%左右的石粉機制沙。該混凝土使用一定比例的石粉代替黃沙作為細骨料，從而能夠節(jié)省有限而寶貴的黃砂資源和降低該混凝土的制造成本。該專利所公開的技術(shù)是采用天然石子破碎制造人工砂的過程中所廢棄的石粉代替部分黃沙來制備混凝土，而不是本發(fā)明所指的石材切磨所廢棄的石粉。制造人工砂過程所廢棄的石粉較粗，很少含有50"m以下的超細顆粒，而石材切磨過程中所廢棄的石粉含有大量50"m以下的超細顆粒。此外該專利也沒有提到對石粉及其它相關(guān)組份進行級配與活性協(xié)同的雙重優(yōu)化。發(fā)明專利"活化廢渣復(fù)合粉和將其用于水泥、混凝土和免燒磚及其制法(CN1493541)"公幵了活化廢渣復(fù)合粉及其在水泥、混凝土及免燒磚中的應(yīng)用，其特征是活化廢渣復(fù)合粉由如下成分按重量配比構(gòu)成酸化沸石巖10~20%、有色金屬鹽廢渣鉛渣或銅渣10~20%、碳酸鹽廢渣石粉5%、磷酸鹽廢渣磷石膏5%、石灰渣10%、粉煤灰基材40~60%。該專利中提到碳酸鹽廢渣石粉用量為5%，用量較少，同時該專利也沒有提到對廢石粉及它相關(guān)組份進行級配和活性協(xié)同的雙重優(yōu)化。發(fā)明專利"一種細石混凝土管材(CNU27186)"公開了一種細石混凝土水泥管材及其制造方法，這種水泥管材是選用新鮮具有活性的石粉和水泥、碎石按一定比例混合，先千拌2分鐘以上后加水，再攪拌5分鐘，并控制其塌落度在25cm的范圍內(nèi)，然后投入離心機中離心成型，通過蒸汽養(yǎng)護，脫模后灑水養(yǎng)護3天，再纏上鋼絲并涂上保護層。這種不用河砂的細石混凝土水泥管材不滲漏，經(jīng)受水壓超過9kg/cm2，管材的抗化學(xué)侵蝕能力增強，延長其使用壽命，增強管材的密實度。這種水泥管材的主要原料為水泥、石粉和碎石，其中水泥為15-40%，新鮮的石粉為20~40%，碎石20~60%。該專利使用廢石粉的比例較高，但不是配制大流動性的特細砂混凝土，也沒有提到對廢石粉及其他相關(guān)組份進行級配和活性協(xié)同雙重優(yōu)化的技術(shù)特征，。發(fā)明專利"一種新型的加氣混凝土(CN1440594)"公開了一種新型加氣混凝土，其主要成份為石粉，具體配方是石粉5070%;水泥1~10%;石灰20~40%;鋁粉512%。。該發(fā)明石粉的用量高達50%70%，但該發(fā)明是制造低強度等級的，具有保溫功能的、不含骨料的加氣混凝土。該發(fā)明也沒有提到對廢石粉及其他組份進行級配和活性協(xié)同雙重優(yōu)化的技術(shù)特征。綜上所述，在現(xiàn)有廢石粉利用技術(shù)中還沒有大比例利用石材切磨過程中形成的超細廢石粉制備高性能、高強度混凝土專用膠凝材料，和進一步制備高性能特細砂混凝土的報道，更沒有對廢石粉及其他組份進行級配和活性協(xié)同雙重優(yōu)化的技術(shù)特征。特細砂高性能混凝土制備技術(shù)是近些年來由于符合GB/T14684-2001三個級配區(qū)細度標準的粗砂、中砂和細砂在某些地區(qū)都出現(xiàn)資源短缺，為了就近用砂而發(fā)展起來的一項利用特細砂代替正常建筑用砂的混凝土制備新技術(shù)。這項技術(shù)目前存在的問題主要是水泥用量過大和減水劑效果不好，從而有時導(dǎo)致混凝土收縮開裂，因此膠凝材料成本偏高和混凝土質(zhì)量不易保證成為特細砂混凝土制備技術(shù)的主要障礙。《重慶交通學(xué)院學(xué)報》第20巻第4氣陳思甜等的論文介紹了利用特細砂和硅粉配制高性能混凝土的研究；《商品混凝土》2005年第6期張闊介紹了特細砂在商品混凝土中的應(yīng)用技術(shù)；《混凝土》2004年第11期張亞海報道了在細集料缺乏地區(qū)采用特細砂配制混凝土的施工技術(shù)。但上述公開的技術(shù)中均未涉及對廢石粉及其他相關(guān)組份進行級配和活性協(xié)同雙重優(yōu)化并使其在特細砂混凝土中發(fā)揮重要作用的的技術(shù)思想。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是通過對廢石粉再加工，使其在特細砂高性能混凝土中與其他礦物摻和料、水泥熟料、各種外加劑及粗細骨料之間具有級配和活性兩方面的協(xié)同雙重優(yōu)化，解決現(xiàn)有特細砂高性能混凝土由于水泥用量過大而引起的膠凝材料成本過高和減水劑效果不好而易發(fā)生收縮干裂的難題，進而促進廢石粉的大宗高值利用和特細砂在高性能混凝土中的應(yīng)用。一種含廢石粉的高性能特細砂混凝土膠凝材料，制備步驟為(1)首先將廢石粉烘干至含水率《1%，然后將烘干的廢石粉過200目篩網(wǎng)，篩上部分作為細骨料使用，篩下部分(《0.074mm)與烘干后的高爐水淬礦渣原始顆粒(粒度為0.1~5mm，含水率《1%)，一起混磨至0.045mm方孔篩篩余《5%。其中廢石粉的重量百分比為3040%，高爐水淬礦渣的重量百分比為60~70%。在上述混磨過程中，原始高爐水淬礦渣顆粒相對于已經(jīng)很細的廢石粉其粒徑要粗10~20倍，因此實際上是作為微磨球?qū)U石粉進一步被磨細起到了助磨作用，發(fā)生了"微磨球效應(yīng)"。因此本來已經(jīng)很細的廢石粉較容易被磨到微米和亞微米的粒度，并從原來的"惰性"顆粒變成具有一定的活性。(2)將上述高爐水淬礦渣與廢石粉的混合細粉、水泥熟料原始顆粒(0.150mm)、減水劑或泵送劑一起混磨至0.045mm方孔篩篩余《5%,所得粉體就是高性能特細砂混凝土膠凝材料。在本步驟的配料中，按重量百分比步驟(1)所得的高爐水淬礦渣與廢石粉的混合粉體占50~70%，水泥熟料占27.5~49.5%，減水劑或泵送劑占0.5~2.5%。所述的減水劑或泵送劑是普通水泥混凝土通用的高效減水劑或泵送劑。在步驟(2)的混磨過程中，新加入的水泥熟料原始顆粒繼續(xù)對廢石粉和高爐水淬礦渣粉產(chǎn)生"微磨球效應(yīng)"，基本形成大部分廢石粉比高爐水淬礦渣粉粒徑小一個數(shù)量級，大部分高爐水淬礦渣微粉比水泥熟料微粉小一個數(shù)量級的三級充填的級配優(yōu)化；而在水化活性方面，形成廢石微粉活性最低，高爐水淬礦渣微粉活性中等，水泥熟料微粉活性最高的三級活性優(yōu)化。當這些混合粉體在混凝土中遇水拌和后能夠在減水劑的幫助下，形成用水量最小的緊密充填，同時避免了使用高標號水泥時大量超細水泥熟料顆?；虼罅砍毟郀t水淬礦渣粉顆粒遇水迅速水化導(dǎo)致混凝土流動性快速下降和大量消耗減水劑的弊端。同時由于各級粉體水化活性互相補充再加上用水量的減少，可以保證混凝土具有良好的早期強度和后期強度。由于本發(fā)明所形成的高性能特細砂混凝土膠凝材料總體細度遠高于42.5普通硅酸鹽水泥，因此對于膠凝材料顆粒在特細砂和粗骨料表面的優(yōu)化分布、膠凝活性的優(yōu)化分布都奠定了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)，有利于特細砂混凝土性能的穩(wěn)定和提高。如上所述一種含廢石粉的高性能特細砂混凝土膠凝材料的使用方法，其特征是將步驟(2)所得的高性能特細砂混凝土膠凝材料按每立方米混凝土450~600kg/m3，特細砂700~900kg/m3，粗骨料1000~1200kg/m3，水150~180kg/m3進行配制混凝土，可得到具有良好工作性能，干縮率低、不開裂并具有較高強度與優(yōu)良耐久性能的高性能特細砂混凝土。本發(fā)明的有益效果(1)充分發(fā)揮石材切磨過程中形成的超細廢石粉粒度極細的特點，通過兩次混磨對廢石粉及其他組份進行級配和活性協(xié)同雙重優(yōu)化，使廢石粉在高性能特細砂混凝土中充分發(fā)揮其有利作用，使廢石粉得到高值利用。(2)較大比例利用石材切磨過程中形成的超細廢石粉制備高性能、高強度混凝土專用膠凝材料，和進一步制備高性能特細砂混凝土，具有消納廢石粉，解決部分地區(qū)正常建筑用砂稀缺的難題和促進高性能混凝土推廣應(yīng)用等三方面的有益效果。具體實施方式實施例1(1)首先將廢石粉烘干至含水率0.8%，然后將烘干的廢石粉過200目篩網(wǎng)，篩上部分作為細骨料使用，篩下部分與烘干后的高爐水淬礦渣顆粒(粒度為0.1~5mm,含水率0.9%)，一起混磨至0.045mm方孔篩篩余4.8%。其中廢石粉的重量百分比為40%，高爐水淬礦渣的重量百分比為60%。(2)將上述高爐水淬礦渣與廢石粉的混合細粉、水泥熟料原始顆粒(0.1~50mm)、減水劑一起混磨至0.045mm方孔篩篩余4.2%，所得粉體就是高性能特細砂混凝土膠凝材料。在本步驟的配料中，按重量百分比步驟(1)所得的高爐水淬礦渣與廢石粉的混合粉體占70%，水泥熟料占27.5%，減水劑2.5%。所述的減水劑是普通水泥混凝土通用的木質(zhì)素璜酸鈣減水劑。(3)將步驟(2)所得的膠凝材料按每立方米混凝土450kg/m3，特細砂900kg/m3，粗骨料1150kg/m3，水160kg/m3進行配制混凝土，可得到具有良好工作性能,干縮率低、不開裂并具有較高強度與優(yōu)良耐久性能的高性能特細砂混凝土。其主要性能如表1所示。表1用實施例1所配制的高性能特細砂混凝土主要性能指標<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實施例2(1)首先將廢石粉烘干至含水率0.6%，然后將烘干的廢石粉過200目篩網(wǎng)，篩上部分作為細骨料使用，篩下部分與烘干后的高爐水淬礦渣顆粒(粒度為0.1~5mm，含水率0.7%)，一起混磨至0.045mm方孔篩篩余3.9%。其中廢石粉的重量百分比為30%，高爐水淬礦渣的重量百分比為70%。(2)將上述高爐水淬礦渣與廢石粉的混合細粉、水泥熟料原始顆粒((U50mm)、減水劑一起混磨至0.045mm方孔篩篩余4.9%，所得粉體就是高性能特細砂混凝土膠凝材料。在本步驟的配料中，按重量百分比步驟(1)所得的高爐水淬礦渣與廢石粉的混合粉體占50%，水泥熟料占49%，泵送劑1%。所述的泵送劑是普通水泥混凝土通用的泵送劑。(3)將步驟(2)所得的膠凝材料按每立方米混凝土450kg/m3，特細砂900kg/m3，粗骨料1150kg/m3，水155kg/m3進行配制混凝土，可得到具有良好工作性能，干縮率低、不開裂并具有較高強度與優(yōu)良耐久性能的高性能特細砂混凝土。其主要性能如表2所示。表2用實施例2所配制的高性能特細砂混凝土主要性能指標<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實施例3(1)首先將廢石粉烘干至含水率0.8%，然后將烘干的廢石粉過200目篩網(wǎng)，篩上部分作為細骨料使用，篩下部分與烘干后的高爐水淬礦渣顆粒(粒度為(U5mm，含水率0.7°/。)，一起混磨至0.045mm方孔篩篩4.6%。其中廢石粉的重量百分比為37%，高爐水淬礦渣的重量百分比為63%。(2)將上述高爐水淬礦渣與廢石粉的混合細粉、水泥熟料原始顆粒(0.1-50mm)、減水劑一起混磨至0.045mm方孔篩篩余4.8%,所得粉體就是高性能特細砂混凝土膠凝材料。在本步驟的配料中，按重量百分比步驟(1)所得的高爐水淬礦渣與廢石粉的混合粉體占65%，水泥熟料占34%，減水劑占1%。所述的減水劑是普通水泥混凝土通用的萘系高效減水劑。(3)將步驟(2)所得的膠凝材料按每立方米混凝土600kg/m3，特細砂700kg/m3，粗骨料1200kg/m3，水180kg/m3進行配制混凝土，可得到具有良好工作性能，干縮率低、不開裂并具有較高強度與優(yōu)良耐久性能的高性能特細砂混凝土。其主要性能如表3所示。表3用實施例3所配制的高性能特細砂混凝土主要性能指標<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1.一種含廢石粉的高性能特細砂混凝土膠凝材料，制備步驟為(1)首先將廢石粉烘干至含水率≤1％，然后將烘干的廢石粉過200目篩網(wǎng)，篩上部分作為細骨料使用，篩下粒度≤0.074mm部分與烘干后的高爐水淬礦渣原始顆粒，粒度為0.1～5mm、含水率≤1％，一起混磨至0.045mm方孔篩篩余≤5％，其中廢石粉的重量百分比為30～40％，高爐水淬礦渣的重量百分比為60～70％；(2)將上述高爐水淬礦渣與廢石粉的混合細粉、水泥熟料原始顆粒0.1～50mm、減水劑或泵送劑一起混磨至0.045mm方孔篩篩余≤5％，所得粉體就是高性能特細砂混凝土膠凝材料；在本步驟的配料中，按重量百分比步驟(1)所得的高爐水淬礦渣與廢石粉的混合粉體占50～70％，水泥熟料占27.5～49.5％，減水劑或泵送劑占0.5～2.5％；所述的減水劑或泵送劑是普通水泥混凝土通用的高效減水劑或泵送劑。2.如權(quán)利要求1所述一種含廢石粉的高性能特細砂混凝土膠凝材料，其特征使用方法上是將步驟(2)所得的高性能特細砂混凝土膠凝材料按每立方米混凝土450~600kg/m3，特細砂700~900kg/m3，粗骨料1000~1200kg/m3，水150~180kg/i^進行配制混凝土。全文摘要一種含廢石粉的高性能特細砂混凝土膠凝材料及其應(yīng)用方法，屬于建筑材料領(lǐng)域。首先將廢石粉烘干過200目篩網(wǎng)，篩下部分與烘干后的高爐水淬礦渣原顆粒一起混磨至0.045mm方孔篩篩余≤5％。其中廢石粉的重量百分比為30～40％，高爐水淬礦渣的重量百分比為70～60％。將上述高爐水淬礦渣與廢石粉的混合細粉、水泥熟料原始顆粒、減水劑或泵送劑按一定比例一起混磨至0.045mm方孔篩篩余≤5％，所得粉體就是特細砂高性能混凝土膠凝材料。將所得的膠凝材料與特細砂和粗骨料進行配制混凝土，可得到具有良好工作性能，干縮率低、不開裂并具有較高強度與優(yōu)良耐久性能的高性能特細砂混凝土。本發(fā)明具有消納廢石粉、解決部分地區(qū)正常建筑用砂稀缺的難題和促進高性能混凝土推廣應(yīng)用等三方面的有益效果。文檔編號C04B28/00GK101353245SQ200810222380公開日2009年1月28日申請日期2008年9月18日優(yōu)先權(quán)日2008年9月18日發(fā)明者文倪,張旭芳,張玉燕,張靜文申請人:北京科技大學(xué)