專利名稱：一種高性能火山灰水泥基材摻合料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑材料，特別涉及ー種高性能火山灰水泥基材摻合料。
背景技術(shù)：
水泥基材料作為工程結(jié)構(gòu)的物質(zhì)基礎(chǔ)，一直是最大宗的建筑材料之一，也是大量消耗能源、資源的ー種工程材料，世界各國為此相繼制定了水泥基材料的可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。各國相關(guān)科學(xué)家們在提升水泥基材料性能的同吋，也一直在尋求包括發(fā)展水泥替代材料(輔助性膠凝材料)在內(nèi)的水泥基材料可持續(xù)發(fā)展途徑，并取得了很大進(jìn)展，如粉煤灰、礦渣等エ業(yè)廢渣以及作為水泥基材料并大量應(yīng)用；同時(shí)，對天然火山灰的利用等進(jìn)行了大量研究。盡管火山灰(質(zhì))材料作為ー種重要的輔助性膠凝材料有較長的應(yīng)用歷史，但由于天然火山灰本身的特性及其性質(zhì)差異等原因，火山灰在我國基本上僅用于水泥混合材，而很少作為摻合料在水泥基材料生產(chǎn)制備時(shí)取代水泥而摻用，這很大程度上制約了火山灰資源的高效利用。我國的火山灰資源不少，包括云南、海南、廣西、黑龍江、西藏等地區(qū)均分布了豐富的火山灰資源，但一直未能得到有效利用；而另一方面，為了滿足社會經(jīng)濟(jì)快速、健康發(fā)展的需求，我國開展了大規(guī)模的工程設(shè)施建設(shè)，包括高速公路、高速鉄路以及現(xiàn)代化城市設(shè)施的建設(shè)，不僅對工程材料提出了更高的性能要求，而且由于工程材料用量的大大増加，導(dǎo)致原材料供應(yīng)日趨緊張，大型工程建設(shè)中缺少優(yōu)質(zhì)的水泥基材料原材料。迫切需要加強(qiáng)我國火山灰資源的高效利用，這不僅増加了可替代的建筑原材料，滿足了工程需要，確保了工程建設(shè)的順利進(jìn)行，而且也將為水泥基材料的可持續(xù)發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)?；鹕交沂腔鹕絿姲l(fā)時(shí)隨同熔巖一起噴發(fā)的大量熔巖碎屑和粉塵沉積在地表面或水中形成松散或輕度膠結(jié)的物質(zhì)，具有玻璃體結(jié)構(gòu)，有一定的化學(xué)活性，其活性組分SiO2和Al2O3,能分別與水泥熟料水化產(chǎn)生的高堿性的水化硅酸鈣凝膠和Ca(OH)2發(fā)生反應(yīng)，即火山灰效應(yīng)，其化學(xué)反應(yīng)如式如下xCa (OH) 2+Si02+mH20-xCaO · SiO2 · ηΗ20yCa (OH) 2+Al203+mH20-yCaO · Al2O3 · nH20式中x、y值決定于氫氧化鈣與活性氧化硅及活性Al2O3的比例、環(huán)境溫度以及反應(yīng)所延續(xù)的時(shí)間等，一般為I或稍大，η值一般為I 2. 5。在Ca(OH)2和SiO2相互作用的過程中，無定性的硅酸吸收了鈣離子，開始形成不定成分的吸附系統(tǒng)，然后形成無定形的水化硅酸鈣，再經(jīng)過較長一段時(shí)間后慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒕w或凝膠。氫氧化鈣與活性氧化鋁相互作用形成水化鋁酸鈣。當(dāng)液相中有石膏存在時(shí)，水化鋁酸鈣與石膏反應(yīng)生成水化硫鋁酸鈣。這些水化物發(fā)生凝結(jié)硬化后，具有一定強(qiáng)度。然而，火山灰顆粒具有疏松多孔，內(nèi)比表面積大,易吸水、易反應(yīng),干縮較大；同時(shí)，不同火山灰的化學(xué)組成變化較大，特別是活性Al2O3含量各異，不少火山灰摻入水泥基材料后導(dǎo)致其抗硫酸鹽侵蝕性能較差。上述方面使得火山灰在應(yīng)用中存在一定的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。如何減少或避免天然火山灰的上述不足是促進(jìn)火山灰進(jìn)ー步高效利用亟需開展的研究課題。

發(fā)明內(nèi)容
本 發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供ー種高性能火山灰水泥基材摻合料，以克服傳統(tǒng)天然火山灰在應(yīng)用過程中出現(xiàn)干縮大、抗硫酸鹽侵蝕性能差的缺點(diǎn)，改善了水泥基材料拌合物性能、水化放熱以及硬化后的性能，緩解建筑原材料日益緊缺的現(xiàn)狀，確保工程建設(shè)的順利進(jìn)行。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下本發(fā)明的ー種高性能火山灰水泥基材摻合料，其特征是該摻合料的組份和按重量份的配合比為火山灰77、I級粉煤灰15、生石膏粉4、聚こ烯醇聚合物可再分散乳膠粉
3.5、羥丙基甲基纖維素O. 05、木質(zhì)素磺酸鈣O. 5。本發(fā)明的有益效果是，以天然火山巖(凝灰?guī)r、浮石等)為主要原材料，克服傳統(tǒng)天然火山灰在應(yīng)用過程中出現(xiàn)干縮大、抗硫酸鹽侵蝕性能差的缺點(diǎn)，改善水泥基材料拌合物性能、水化放熱以及硬化后的影響，提供了ー種具有技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保綜合效應(yīng)的用于水泥基材料中的高性能火山灰摻合料；能有效地緩解建筑原材料日益緊缺的現(xiàn)狀，確保工程建設(shè)的順利進(jìn)行；適用性強(qiáng)，價(jià)格合理，應(yīng)用方便。


本說明書包括如下四幅附圖圖I為對比例和實(shí)施例水泥基材料試樣的28d齡期抗壓強(qiáng)度測試對比結(jié)果；圖2為對比例和實(shí)施例水泥基材料試樣的抗硫酸鹽侵蝕性能(5%硫酸鹽溶液浸泡)對比結(jié)果。圖3為對比例和實(shí)施例砂漿試樣的抗硫酸鹽侵蝕性能(抗蝕系數(shù))對比結(jié)果(5%硫酸鹽溶液浸泡)。圖4為對比例和實(shí)施例砂漿試樣的抗硫酸鹽侵蝕性能(線度膨脹率)對比結(jié)果(5%硫酸鹽溶液浸泡)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)ー步說明。本發(fā)明ー種高性能火山灰水泥基材摻合料，其特征是該摻合料的組份和按重量份的配合比為火山灰77、1級粉煤灰15、生石膏粉4、聚こ烯醇聚合物可再分散乳膠粉3. 5、羥丙基甲基纖維素O. 05、木質(zhì)素磺酸鈣O. 5。所述火山灰由凝灰?guī)r、浮石磨細(xì)的粉體，其細(xì)度為45 μ m方孔篩篩余< 6%。實(shí)施例及對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)施例為坍落度為160±20mm的C30水泥基材料，對比例采用粉煤灰摻合料，實(shí)施例、對比例采用相同的膠凝材料，進(jìn)行了相應(yīng)砂漿試件對比試驗(yàn)。實(shí)施例、對比例的組分如表I所示。表I試驗(yàn)用不同試樣的組分(kg/m3)
權(quán)利要求
1.ー種高性能火山灰水泥基材摻合料，其特征是該摻合料的組份和按重量份的配合比為火山灰77、1級粉煤灰15、生石膏粉4、聚こ烯醇聚合物可再分散乳膠粉3. 5、羥丙基甲基纖維素O. 05、木質(zhì)素磺酸鈣O. 5。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種高性能火山灰水泥基材摻合料，其特征是所述火山灰由凝灰?guī)r、浮石磨細(xì)的粉體，其細(xì)度為45 μ m方孔篩篩余< 6%。
全文摘要
一種高性能火山灰水泥基材摻合料，以克服傳統(tǒng)天然火山灰在應(yīng)用過程中出現(xiàn)干縮大、抗硫酸鹽侵蝕性能差的缺點(diǎn)，改善了水泥基材料拌合物性能、水化放熱以及硬化后的性能，緩解建筑原材料日益緊缺的現(xiàn)狀，確保工程建設(shè)的順利進(jìn)行。該摻合料的組份和按重量份的配合比為火山灰77、I級粉煤灰15、生石膏粉4、聚乙烯醇聚合物可再分散乳膠粉3.5、羥丙基甲基纖維素0.05、木質(zhì)素磺酸鈣0.5。
文檔編號C04B26/04GK102617067SQ201210093788
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月1日
發(fā)明者馮俊德, 王智猛, 白朝能, 馬昆林, 龍廣成 申請人:中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司