專(zhuān)利名稱(chēng)：用玄武巖微粉-礦渣微粉-石灰石粉作摻合料制備混凝土的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及ー種利用玄武巖微粉-礦渣微粉-石灰石粉復(fù)合礦粉作為摻合料制備高性能混凝土的方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代建筑物的高層化、大跨化、輕型化、地下化以及使用環(huán)境的嚴(yán)酷化，對(duì)良好工作性、高強(qiáng)度、高耐久性的混凝土的需求日益增長(zhǎng)，高性能混凝土成為科技工作者競(jìng)相研究的課題。近年來(lái)，高性能混凝土的研究重點(diǎn)集中在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、低水灰比、活性礦物細(xì)摻料以及高效外加劑的使用等幾個(gè)方面。因此，利用エ業(yè)廢渣、天然礦物或者復(fù)合礦粉作為混凝土摻合料是實(shí)現(xiàn)配制高性能混凝土的有效手段之一。
目前，全國(guó)鋼鐵冶金、能源、有色、礦山等行業(yè)每年產(chǎn)生的鋼渣、礦渣、粉煤灰、煤矸石、赤泥、尾礦等固體エ業(yè)廢渣共計(jì)18億噸，但是綜合利用率僅為55. 7%，大量的固體エ業(yè)廢物仍然未能得到有效利用。因此，如何實(shí)現(xiàn)固體廢棄物的無(wú)害化、減量化和資源化，已成為發(fā)展經(jīng)濟(jì)和保護(hù)環(huán)境的關(guān)鍵。目前混凝土中最常用的摻合料有磨細(xì)礦渣、粉煤灰、硅灰
坐寸ο玄武巖屬于基性巖衆(zhòng)巖中的噴出熔巖，由流在地殼表面上的主要巖衆(zhòng)所生成，化學(xué)組成以Si02、Al2O3為主，其中SiO2含量可達(dá)到40%以上，Al2O3為15%左右，另有CaO、Fe2O3以及少量MgO與R2O(K2CHNa2O)等。具備具有耐磨、吃水量少、導(dǎo)電性能差、抗壓性強(qiáng)、壓碎值低、抗腐蝕性強(qiáng)、浙青粘附性等優(yōu)點(diǎn)。是ー種潛在活性較高的材料，與礦渣、粉煤灰等エ業(yè)廢渣ー樣，具有應(yīng)用開(kāi)發(fā)的價(jià)值。目前我國(guó)對(duì)玄武巖粉在混凝土的研究主要集中將玄武巖高溫制成纖維以后摻入混凝土，但其成本較高，目前實(shí)際工程中很少運(yùn)用。用于水泥混合材的玄武巖相關(guān)研究也只停留在初歩研究階段。礦渣，是指高爐煉鐵熔融的礦渣在驟冷時(shí)，來(lái)不及結(jié)晶而形成的玻璃態(tài)物質(zhì)。呈細(xì)粒狀。熔融的礦渣直接流入水池中冷卻的又叫水淬礦渣，俗稱(chēng)水渣，鋼鐵企業(yè)每生產(chǎn)It鐵水產(chǎn)生礦渣約O. 2t，礦渣磨細(xì)成粉等量替代各種用途混凝土及水泥制品中的水泥用量，可以明顯的改善混凝土和水泥制品的綜合性能。礦渣微粉作為高性能混凝土的新型摻合料，具有改善混凝土各種性能的優(yōu)點(diǎn)，作為海エ水泥可以有效提高水泥混凝土的抗海水浸蝕性能。在近幾十年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，礦渣具有和水泥相似的礦物組分，可以作為二次資源再加以利用，不僅具有良好的社會(huì)效益，同時(shí)還具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。在我國(guó)生產(chǎn)石灰石碎石、機(jī)制砂等集料時(shí)，產(chǎn)生了大量的石屑、石粉。用石屑代砂、摻入一定的石灰石粉可改善混凝土的各項(xiàng)性能，但不定量、無(wú)限制的使用，必然對(duì)其強(qiáng)度、施工性能和耐久性能帶來(lái)不良影響。其表現(xiàn)為混凝土単位用水量大、強(qiáng)度低、施工性能以及耐久性能差。為了達(dá)到有效利用石灰石粉，研究以石灰石粉作為摻合料的混凝土的各項(xiàng)性能，以達(dá)到有目的、高效利用石灰石粉。如果在提高混凝土的強(qiáng)度、施工性和耐久性的同吋，實(shí)現(xiàn)石灰石粉的有效利用，將實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的結(jié)合。
目前還沒(méi)有將玄武巖微粉、礦渣微粉和石灰石粉復(fù)合制備成混凝土摻合料用于高性能混凝土的相關(guān)研究報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是利用ー種以玄武巖微粉、礦渣微粉和石灰石粉為主要原料作為混凝土摻合料，該摻合料能夠大量利用天然玄武巖和石灰石。井能在外加劑(高效減水劑和激發(fā)劑)作用下，通過(guò)與其它砂石料配合，制備得到滿(mǎn)足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求的混凝土。具體步驟為
(O原料由膠凝材料、集料、外加劑和拌合水組成；膠凝材料、集料和拌合水的質(zhì)量百分比分別為15% 25%、65% 75%和5% 10% ;其中膠凝材料質(zhì)量百分比為水泥40% 50%，玄武巖微粉30% 35%，礦渣微粉10% 20%，石灰石粉5% 10% ;集料部分粗集料級(jí)配連續(xù)，粒徑5 30mm，其中5 IOmm :質(zhì)量百分比為15% 45% ；10"20mm :質(zhì)量百分比為40% 70% ；20"30mm 質(zhì)量百分比為10°/Γ15% ;細(xì)集料細(xì)度模數(shù)為2. 5^3. 0，砂率為32°/Γ40% ;外加劑為堿性激發(fā)劑和高效減水劑，激發(fā)劑為膠凝材料質(zhì)量百分比的19Γ5% ;減水劑為膠凝材料質(zhì)量百分比的
I.5% 3%，水膠比為O. 30 0· 50 ；
(2)將玄武巖、礦渣和石灰石烘干至含水率小于1%，放入球磨機(jī)中分別粉磨至比表面積400^600 m2 / kg,500^800 m2 / kg和600 900 m2 / kg，得到玄武巖微粉、礦渣微粉和石灰石粉；
(3)將水泥及步驟(2)所得的玄武巖微粉、礦渣微粉和石灰石粉按步驟(I)比例混合均勻得到膠凝材料；
(4)將激發(fā)劑和減水劑先后加入到拌合水中，并混合均勻得到拌合溶液； (5)先將步驟(I)級(jí)配且含水率小于1%的碎石倒入強(qiáng)制式攪拌機(jī)中，再將步驟(3)配好的膠凝材料倒入，然后將步驟(I)細(xì)度模數(shù)且含水率小于1%的細(xì)集料倒入攪拌機(jī)中進(jìn)行干拌60秒；
(6)在攪拌過(guò)程中將步驟(4)配制好的拌合溶液緩慢加入到步驟(5)所得干料中，攪拌180^240秒后停機(jī)，制備成型，在溫度20±2°C，濕度90±5%環(huán)境下養(yǎng)護(hù)即可；
所述激發(fā)劑為KOH、NaOH, Ca (OH)2, K2SO4, Na2SO4和CaSO4中的ー種或兩種；
所述減水劑為NSOb-萘磺酸甲醛高縮物鈉鹽。本發(fā)明的有益效果是
(O能夠大量利用玄武巖、礦渣和石灰石制備混凝土摻合料，摻入量分別在20°/Γ35%、10% 20%和5% 10%，改善環(huán)境，減少污染，節(jié)約資源；
(2)配制的混凝土強(qiáng)度完全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)度滿(mǎn)足C2(TC60各等級(jí)要求，而且其抗侵蝕性，抗凍性，收縮性等耐久性能均良好，符合高性能混凝土的要求；
(3)制備技術(shù)簡(jiǎn)單，成本低，同時(shí)也降低了混凝土生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :
(I)膠凝材料、集料和拌合水的質(zhì)量百分比分別為19. 5%、72%和8. 5% ;其中膠凝材料的質(zhì)量百分比為水泥50%，玄武巖微粉35%，礦渣微粉10%，石灰石粉5% ;粗集料質(zhì)量百分比為5 10_ 30% ；10 20_ 55% ；20 30mm : 15% ;細(xì)集料砂細(xì)度模數(shù)為2. 6 ;激發(fā)劑化學(xué)純Na2SO4為膠凝材料質(zhì)量百分比的3%，減水劑NSOb-萘磺酸甲醛高縮物鈉鹽為膠凝材料質(zhì)量百分比的I. 5%，水膠比采用O. 44，砂率采用36% ；
(2)將玄武巖、礦渣和石灰石烘干至含水率小于1%，放入球磨機(jī)中分別粉磨至比表面積為450 m2 / kg,550 m2 / kg和600 m2 / kg，得到玄武巖微粉、礦渣微粉和石灰石粉；
(3)將步驟(2)所得水泥、玄武巖微粉、礦渣微粉和石灰石粉按步驟(I)比例混合均勻得到膠凝材料；
(4)將激發(fā)劑和減水劑先后加入到拌合水中，混合均勻得到拌合溶液；
(5)先將碎石倒入強(qiáng)制式攪拌機(jī)中，再將步驟(3)配好的膠凝材料倒入，然后將細(xì)集料倒入攪拌機(jī)中進(jìn)行干拌60秒；
(6)在攪拌過(guò)程中將步驟(4)配制好的拌合溶液緩慢加入到步驟(5)所得干料中，攪拌 180秒后停機(jī)，倒出拌制的混凝土，測(cè)其工作性能，并制作成型，將成型好的混凝土試件24h后拆模，在溫度20±2°C,濕度90±5%的環(huán)境下養(yǎng)護(hù)28天。測(cè)的混凝土試件的強(qiáng)度分別為3d抗壓強(qiáng)度33. 5MPa ；7d抗壓強(qiáng)度37. 65MPa ；28d抗壓強(qiáng)度45. 3MPa。實(shí)施例2:
(O膠凝材料、集料和水的質(zhì)量百分比分別為21. 5%,70. 7%和7. 8% ;其中膠凝材料的百分比為水泥40%，玄武巖微粉30%，礦渣微粉20%，石灰石粉10% ;粗集料質(zhì)量百分比為5 IOmm 35% ；10 20mm :55% ；20 30mm :10% ;細(xì)集料砂細(xì)度模數(shù)為2. 7 ;激發(fā)劑化學(xué)純Na2SO4為膠凝材料質(zhì)量百分比的3%，減水劑NSOb-萘磺酸甲醛高縮物鈉鹽為膠凝材料質(zhì)量百分比的2%，水膠比采用O. 36，砂率采用32% ；
(2)將玄武巖、礦渣和石灰石烘干至含水率小于1%，放入球磨機(jī)中分別粉磨至比表面積為 500 m2 / kg、600 m2 / kg和 720 m2 / kS ；
(3)將步驟(2)所得水泥、玄武巖微粉、礦渣微粉和石灰石粉按步驟(I)比例混合均勻得到膠凝材料；
(4)將激發(fā)劑和減水劑先后加入到拌合水中，混合均勻得到拌合溶液；
(5)先將碎石倒入強(qiáng)制式攪拌機(jī)中，再將步驟(3)配好的膠凝材料倒入，然后將細(xì)集料倒入攪拌機(jī)中進(jìn)行干拌60秒；
(6)在攪拌過(guò)程中將步驟(4)配制好的拌合溶液緩慢加入到步驟(5)所得干料中，攪拌240秒后停機(jī)，倒出拌制的混凝土,測(cè)其工作性能,并制作成型,將成型好的混凝土試件24h后拆模，在溫度20±2°C,濕度90±5%的環(huán)境下養(yǎng)護(hù)56天。測(cè)的混凝土試件的強(qiáng)度分別為3d抗壓強(qiáng)度43. 6MPa ；7d抗壓強(qiáng)度49. 65MPa ；28d 抗壓強(qiáng)度 58. 3. 7MPa。以上兩例塌落度都在180mm左右，工作性良好，塌落度損失小，無(wú)泌水現(xiàn)象。通過(guò)配合比可看出，玄武巖微粉-礦渣微粉-石灰石粉復(fù)合礦粉摻合料摻量在50%飛0%時(shí)所制備的混凝土抗壓強(qiáng)度完全滿(mǎn)足C35和C45的強(qiáng)度要求。實(shí)施例3:
(O膠凝材料、集料和水的質(zhì)量百分比分別為24. 2%,66. 1%和9. 7% ;其中膠凝材料的百分比為水泥40%，玄武巖微粉30%，礦渣微粉20%，石灰石粉10% ;粗集料質(zhì)量百分比為5 IOmm :45% ; 10 20mm :45% ；20 30mm :10% ;細(xì)集料砂細(xì)度模數(shù)為2. 8 ;激發(fā)劑化學(xué)純Na2SO4為膠凝材料質(zhì)量百分比的3%，減水劑NSOb-萘磺酸甲醛高縮物鈉鹽為膠凝材料質(zhì)量百分比的2. 5%，水膠比采用O. 40，砂率采用40% ；(2)將玄武巖、礦渣和石灰石烘干至含水率小于1%，放入球磨機(jī)中分別粉磨至比表面積為 520 m2 / kg、610 m2 / kg和 800 m2 / kS ；
(3)將步驟(2)所得水泥、玄武巖微粉、礦渣微粉和石灰石粉按步驟(I)比例混合均勻得到膠凝材料；
(4)將激發(fā)劑和減水劑先后加入到拌合水中，混合均勻得到拌合溶液；
(5)先將碎石倒入強(qiáng)制式攪拌機(jī)中，再將步驟(3)配好的膠凝材料倒入，然后將細(xì)集料倒入攪拌機(jī)中進(jìn)行干拌60秒；
(6)在攪拌過(guò)程中將步驟(4)配制好的拌合溶液緩慢加入到步驟(5)所得干料中，攪拌240秒后停機(jī)，倒出拌制的混凝土，測(cè)其工作性能，并制作成型，所配制的混凝土塌落度170_，工作性良好，塌落度損失小，無(wú)泌水現(xiàn)象。將成型好的混凝土試件24h后拆模，在溫 度20 ± 2 °C，濕度90 土 5%的環(huán)境下養(yǎng)護(hù)28天。測(cè)的混凝土試件的強(qiáng)度分別為3d抗壓強(qiáng)度48. 6MPa ;7d抗壓強(qiáng)度59. 3MPa ； 28d抗壓強(qiáng)度71. 4MPa。在進(jìn)行混凝土抗收縮性、抗凍性、抗海水侵蝕性試驗(yàn)中，得出玄武巖微粉-礦渣微粉-石灰石粉高性能混凝土耐久性均高于普通混凝土。此例說(shuō)明利用玄武巖微粉-礦渣微粉-石灰石粉復(fù)合礦粉摻合料制備的混凝土可滿(mǎn)足C60的強(qiáng)度要求。
權(quán)利要求
1.一種用玄武巖微粉-礦渣微粉-石灰石粉作摻合料制備混凝土的方法，其特征在于具體步驟為 (1)原料由膠凝材料、集料、外加劑和拌合水組成；膠凝材料、集料和拌合水的質(zhì)量百分比分別為15% 25%，65% 75%和5% 10% ;其中膠凝材料質(zhì)量百分比為水泥40% 50%，玄武巖微粉30% 35%，礦渣微粉10% 20%，石灰石粉5% 10% ;集料部分粗集料級(jí)配連續(xù)，粒徑5 30mm，其中5 IOmm :質(zhì)量百分比為15% 45% ；10"20mm :質(zhì)量百分比為40% 70% ；20"30mm 質(zhì)量百分比為109^15% ;細(xì)集料細(xì)度模數(shù)為2. 5^3. 0，砂率為329^40% ;外加劑為堿性激發(fā)劑和高效減水劑，激發(fā)劑為膠凝材料質(zhì)量百分比的1% 5%，減水劑為膠凝材料質(zhì)量百分比的1% 3%，水膠比為0. 30 0. 50 ； (2)將玄武巖、礦渣和石灰石烘干至含水率小于1%，放入球磨機(jī)中分別粉磨至比表面積400 600 m2 / kg、50(T800 m2 / kg和600 900 m2 / kg，得到玄武巖微粉、礦渣微粉和石灰石粉； (3)將水泥及步驟(2)所得的玄武巖微粉、礦渣微粉和石灰石粉按步驟(I)比例混合均勻得到膠凝材料； (4)將激發(fā)劑和減水劑先后加入到拌合水中，并混合均勻得到拌合溶液； (5)先將步驟(I)級(jí)配且含水率小于1%的碎石倒入強(qiáng)制式攪拌機(jī)中，再將步驟(3)配好的膠凝材料倒入，然后將步驟(I)細(xì)度模數(shù)且含水率小于1%的細(xì)集料倒入攪拌機(jī)中進(jìn)行干拌60秒； (6)在攪拌過(guò)程中將步驟(4)配制好的拌合溶液緩慢加入到步驟(5)所得干料中，攪拌180^240秒后停機(jī)，制備成型，在溫度20±2°C，濕度90±5%環(huán)境下養(yǎng)護(hù)28天即可； 所述激發(fā)劑為KOH、NaOH, Ca (OH)2, K2SO4, Na2SO4和CaSO4中的一種或兩種； 所述減水劑為NSO b-萘磺酸甲醛高縮物鈉鹽。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用玄武巖微粉-礦渣微粉-石灰石粉作摻合料制備混凝土的方法。(1)原料由膠凝材料、激發(fā)劑、集料、外加劑和水組成；膠凝材料由水泥、玄武巖微粉、礦渣微粉和石灰石粉復(fù)合而成，外加劑為堿性激發(fā)劑和高效減水劑。(2)所用玄武巖微粉、礦渣微粉和石灰石粉的比表面積分別控制在400~600㎡/㎏、500~800㎡/㎏和600~900㎡/㎏。(3)采用小粒徑連續(xù)級(jí)配粗集料。(4)激發(fā)劑預(yù)先溶于水，隨拌合水摻入。本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單，可配制C20~C60等級(jí)混凝土，可顯著提高混凝土中工業(yè)廢渣摻量；所得混凝土工作性能良好，抗收縮性、抗凍性和抗海水侵蝕性等耐久性得到明顯改善。
文檔編號(hào)C04B28/08GK102674782SQ20121016638
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月28日
發(fā)明者劉榮進(jìn), 趙艷榮, 陳平, 馬清清 申請(qǐng)人:桂林理工大學(xué)