本發(fā)明涉及材料科學(xué)與工程領(lǐng)域和非金屬礦深加工領(lǐng)域，尤其涉及一種高性能火山灰混凝土及其生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
：近年來(lái)隨著我國(guó)大規(guī)?；A(chǔ)建設(shè)的展開(kāi)，混凝土產(chǎn)量激增，導(dǎo)致優(yōu)質(zhì)摻和料日益緊缺，很多地區(qū)出現(xiàn)了粉煤灰、礦渣等資源緊缺的現(xiàn)象。因此，迫切需要開(kāi)發(fā)一種容易獲取、優(yōu)質(zhì)廉價(jià)的新型摻和料替代品?；鹕交沂怯苫鹕交顒?dòng)產(chǎn)生的細(xì)微碎屑物，其主要成分為巖石、礦物、火山玻璃碎片，直徑小于2mm。在我國(guó)，北起黑龍江南至海南島的火山分布區(qū)，火山灰資源極其豐富?；鹕交屹|(zhì)材料常用于水泥制品的研究中，改善普通水泥在某些特定工程中的應(yīng)用缺陷。火山灰的引入利用減少了工程成本。然而，由于天然火山灰具有疏松多孔、比重小、吸附性較強(qiáng)、比表面積大、活化指數(shù)低等特點(diǎn)，用其配制的混凝土存在需水量大、坍落度損失快、外加劑適應(yīng)性差、早期強(qiáng)度低、強(qiáng)度發(fā)展慢、耐久性不夠等問(wèn)題。硅灰作為一種高活性礦物摻合料，但因其價(jià)格昂貴制約了硅灰的廣泛應(yīng)用，通常僅用于高強(qiáng)混凝土和超高強(qiáng)混凝土中，摻量在5%～10%之間。硅灰極細(xì)的顆粒和極高的火山灰活性對(duì)提高混凝土強(qiáng)度、增加致密性，提高混凝土的抗?jié)B性、抗化學(xué)腐蝕性等效果顯著。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種高性能火山灰混凝土及其生產(chǎn)工藝，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的耐久性、工作性能等不能滿(mǎn)足要求的缺陷。為了實(shí)現(xiàn)上述目的或者其他目的，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種高性能火山灰混凝土，包括膠凝材料、砂、石、水以及外加劑，所述膠凝材料包括水泥、優(yōu)質(zhì)火山灰、硅灰，所述外加劑為高效減水劑；所述高性能火山灰混凝土中各原料組成為：水的用量≤150kg，膠凝材料的總量為300kg/m3~350kg/m3，其中：水泥用量為膠凝材料總量的50%~60%，優(yōu)質(zhì)火山灰用量為膠凝材料總量的30%~40%，硅灰用量為膠凝材料總量的2%~5%；所述高效減水劑的用量為膠凝材料總量的0.5%~1.0%；砂：325~370kg/m3；砂率為40%~44%；水膠比不大于0.5。進(jìn)一步地，所述水泥為市售的普通硅酸鹽52.5水泥。進(jìn)一步地，所述優(yōu)質(zhì)火山灰是指將火山灰原礦經(jīng)以下處理所得：（1）將火山灰原礦加入水中，得到火山灰原礦水溶液，不斷攪拌進(jìn)行擦洗，然后加入堿性調(diào)節(jié)劑，繼續(xù)攪拌，加入分散劑，繼續(xù)攪拌至擦洗結(jié)束；（2）將步驟（1）中擦洗結(jié)束后得到的溶液經(jīng)150~200目篩，保留篩下物，并進(jìn)行離心處理，離心結(jié)束后保留沉淀，即為優(yōu)質(zhì)火山灰。優(yōu)選地，步驟（1）中火山灰原礦水溶液的固形物的質(zhì)量濃度為50%~70%。優(yōu)選地，步驟（1）中擦洗攪拌5~10min后，加入質(zhì)量濃度為0.1~0.3%的堿性調(diào)節(jié)劑，繼續(xù)攪拌5~10min后加入質(zhì)量濃度為0.2~0.6%的分散劑，并繼續(xù)攪拌30~40min。更優(yōu)選地，堿性調(diào)節(jié)劑為氫氧化鉀、氫氧化鈉等任一種的水溶液。分散劑為硬脂酸鈣或硬脂酸鎂。優(yōu)選地，步驟（2）中離心處理時(shí)溶液的固形物質(zhì)量濃度為20%~30%，離心因數(shù)為4~10，離心時(shí)間為3~5min。本發(fā)明中優(yōu)質(zhì)火山灰重量百分比為30%~40%，火山灰比例過(guò)高會(huì)帶來(lái)強(qiáng)度不足和堿含量超標(biāo)的問(wèn)題，因此對(duì)高性能的摻合料混凝土，不宜大于40%。進(jìn)一步地，所述硅灰的比表面積為400~16000m2/kg，粒徑為0.5~60μm，二氧化硅含量大于50%。進(jìn)一步地，所述高效減水劑為聚羧酸系高效減水劑。進(jìn)一步地，所述砂率為砂的用量/(砂的用量+石子用量)×100%。本發(fā)明還提供了一種制備上述高性能火山灰混凝土的方法，即將各原料組分混合攪拌均勻，即得產(chǎn)品。本發(fā)明另一方面還提供了一種上述高性能火山灰混凝土在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用。本發(fā)明所公開(kāi)的高性能火山灰混凝土，摻入適量的火山灰，可改善普通水泥存在某些缺陷。而摻入適量硅灰，可以彌補(bǔ)天然火山灰活性不足的缺陷，提高混凝土強(qiáng)度；另一方面，細(xì)小的微粒水化物填塞混凝土顯微結(jié)構(gòu)中的微空隙，可提高混凝土的密實(shí)性，增強(qiáng)混凝土抗?jié)B及抗化學(xué)腐蝕的能力。而且小摻量硅灰對(duì)單方混凝土成本增加不大，性?xún)r(jià)比較高。單方用水量對(duì)耐久性指標(biāo)影響顯著，應(yīng)嚴(yán)格控制。對(duì)于火山灰混凝土，高效減水劑可以減少水的用量，能完全滿(mǎn)足泵送混凝土的塌落度要求，且保塌效果良好?？傊?，本發(fā)明所制備的高性能火山灰混凝土不僅具有較好的抗?jié)B、抗化學(xué)腐蝕能力，還具有較好的耐久性，且保塌效果良好，所采用的原料成本小，性?xún)r(jià)比高。具體實(shí)施方式以下通過(guò)特定的具體實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的具體實(shí)施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。需說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，以下實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。實(shí)施例11、優(yōu)質(zhì)火山灰的制備：（1）將火山灰原礦加入水中，得到固形物質(zhì)量濃度為70%的火山灰原礦水溶液，攪拌5min，然后加入質(zhì)量濃度為0.1%的堿性調(diào)節(jié)劑，繼續(xù)攪拌10min，加入質(zhì)量濃度為0.4%的分散劑，繼續(xù)攪拌30min，擦洗結(jié)束；（2）將步驟（1）中擦洗結(jié)束后得到的溶液經(jīng)150~200目篩，保留篩下物，并進(jìn)行離心處理，離心處理時(shí)溶液的固形物質(zhì)量濃度為20%，離心因數(shù)為4~10，離心時(shí)間為5min，離心結(jié)束后得到溢流和底流，底流即為優(yōu)質(zhì)火山灰。2、高性能火山灰混凝土制備本實(shí)施例中各原料組成為：膠凝材料總量350kg/m3，其中，水泥用量為膠凝材料總量的60%，優(yōu)質(zhì)火山灰用量為膠凝材料總量的35%，硅灰用量為膠凝材料總量的5%；所述高效減水劑的用量為膠凝材料總量的1.0%；砂率0.40；水膠比0.40；將各原料組分混合攪拌均勻，即得產(chǎn)品。實(shí)施例21、優(yōu)質(zhì)火山灰的制備：（1）將火山灰原礦加入水中，得到固形物質(zhì)量濃度為50%的火山灰原礦水溶液，攪拌8min，然后加入質(zhì)量濃度為0.3%的堿性調(diào)節(jié)劑，繼續(xù)攪拌5min，加入質(zhì)量濃度為0.2%的分散劑，繼續(xù)攪拌40min，擦洗結(jié)束；（2）將步驟（1）中擦洗結(jié)束后得到的溶液經(jīng)150~200目篩，保留篩下物，并進(jìn)行離心處理，離心處理時(shí)溶液的固形物質(zhì)量濃度為20%，離心因數(shù)為4~10，離心時(shí)間為5min，離心結(jié)束后得到溢流（上層清液）和底流（沉淀），底流即沉淀物為優(yōu)質(zhì)火山灰。2、高性能火山灰混凝土制備2、高性能火山灰混凝土制備本實(shí)施例中各原料組成為：膠凝材料總量320kg/m3，其中，水泥用量為膠凝材料總量的55%，優(yōu)質(zhì)火山灰用量為膠凝材料總量的40%，硅灰用量為膠凝材料總量的3%；所述高效減水劑的用量為膠凝材料總量的0.6%；砂率0.44；水膠比0.40；將各原料組分混合攪拌均勻，即得產(chǎn)品。實(shí)施例31、優(yōu)質(zhì)火山灰的制備：（1）將火山灰原礦加入水中，得到固形物質(zhì)量濃度為60%的火山灰原礦水溶液，攪拌10min，然后加入質(zhì)量濃度為0.2%的堿性調(diào)節(jié)劑，繼續(xù)攪拌8min，加入質(zhì)量濃度為0.6%的分散劑，繼續(xù)攪拌35min，擦洗結(jié)束；（2）將步驟（1）中擦洗結(jié)束后得到的溶液經(jīng)150~200目篩，保留篩下物，并進(jìn)行離心處理，離心處理時(shí)溶液的固形物質(zhì)量濃度為30%，離心因數(shù)為4~10，離心時(shí)間為3min，離心結(jié)束后得到溢流和底流，底流即為優(yōu)質(zhì)火山灰。2、高性能火山灰混凝土制備本實(shí)施例中各原料組成為：膠凝材料總量300kg/m3，其中，水泥用量為膠凝材料總量的50%，優(yōu)質(zhì)火山灰用量為膠凝材料總量的30%，硅灰用量為膠凝材料總量的2%；所述高效減水劑的用量為膠凝材料總量的0.5%；砂率0.43；水膠比0.4；將各原料組分混合攪拌均勻，即得產(chǎn)品。性能測(cè)試對(duì)上述實(shí)施例1-3所制得的高性能火山灰混凝土參考GB50010、GB/T749進(jìn)行相關(guān)性能測(cè)試，具體測(cè)試結(jié)果見(jiàn)下表：性能測(cè)試實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3塌落度21.4cm18.6cm20.5cm28天抗壓強(qiáng)度59.3MPa40.2MPa55.7MPa56天電通量768C769C765C抗蝕系數(shù)0.970.980.96電的抗通量可用來(lái)評(píng)價(jià)混凝土的滲透性，而混凝土的滲透性直接影響混凝土的抗凍融循環(huán)性能和耐久性能。本發(fā)明所制得的高性能火山灰混凝土56天電通量為768C左右，滿(mǎn)足普通環(huán)境下100年設(shè)計(jì)年限耐久性要求；滿(mǎn)足H3、H4環(huán)境作用等級(jí)100年設(shè)計(jì)年限耐久性要求。而且塌效果好，具有抗腐蝕性能，原料成本低、性?xún)r(jià)比高。上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3