专利名称：一种矿粉及制备方法和免压蒸养护的phc管桩生产方法
技术领域：
本发明涉及用于作为混凝土矿物外加剂的矿粉以及矿粉的制备方法和一种生产PHC管桩的方法，具体而言，涉及一种超细颗粒的矿粉以及制备超细微粒矿粉的方法和一种节能环保免压蒸的生产PHC管桩的方法，属于建筑材料领域。
背景技术：
矿粉(即矿渣微粉，下同)作为一种矿物外加剂，目前已经成熟应用于预拌商品混凝土、海工混凝土及预制构件等建筑领域，但随着经济的发展，市场上的S95矿粉和S105矿、粉已经不能满足建筑市场的需求，通过大量研究表明S95级和S105级矿粉的粒径分布主要在I 40 μ m区间，比表面积在400 500m2/kg，比表面积越大说明微粉颗粒越细，活性越高，粉体水化最快部分颗粒是在IOym以下，然而，这种细度对于矿渣粉具有相当大的粉磨难度。正因为如此，传统的粉磨方式由于不能达到足够的细度而抑制了其活性的充分发挥，故生产中仍仅作一般掺入料使用，尤其是矿渣硅酸盐水泥的最大掺量普遍只在25%左右，尚不足国标允许最大值(70% )的一半。显然，寻求超细矿粉生产工艺，对改善水泥及其制品性能，节省熟料，降低生产成本，以及资源的综合利用等方面具有重要意义。中国专利“立磨矿渣微粉及其生产工艺”(申请号02136907. O)的公开了一种矿粉和制备方法，其方法制备出的矿粉比表面积在400 500m2/kg之间，并且活性指数没有明确的提高。可见现在尚没有一种粒径较小，比表面积较大并且活性指数较市售矿粉有明确提高的矿粉和矿粉的制备工艺。PHC管桩(即为预应力高强度混凝土管桩，英文全名the prestressedhigh-intensity concrete,下同)。目前基础建设中最为常用的水泥制品构件，具有单桩承载力高，性能优良，适应性好，施工便捷等优点，已广泛地应用于工业与民用建筑、公路与铁路桥梁、港口码头等各类工程结构。PHC管桩桩身混凝土一般为C80级混凝土，均采用常压蒸汽养护加高压蒸汽养护的工艺。以确保管桩产品的早期强度，加快生产周期和周转速度。然而，高压蒸养提高了管桩早期强度的同时，也带来了一些质量、安全等方面的问题，主要表现在(I)压蒸混凝土晶胶比过大，混凝土脆性变大，打桩时混凝土易剥落，从而影响PHC管桩的耐打性；(2)压蒸时温度高，为加快周转率，只能采用了加快升降温速度的方法，造成PHC管桩制品缺陷增多，如裂缝增加并经常发生爆桩，及耐久性能下降；(3)生产工艺比较复杂，操作生产安全性低，因为压蒸釜的工作压力为IOatm左右，极容易发生高压釜爆炸等事故，有较大的安全隐患；(4) 二次蒸养护过程中，要消耗大量的能源，常压蒸养和压蒸消耗的能源比例大致在I 2左右，据相关统计每立方米管桩混凝土在二次蒸养护过程中要消耗50 60kg标煤的能源，近年来生产蒸汽所需要的重油或燃煤价格的大幅提升，大大提高了管桩的生产成本，按目前能源价格来算，二次蒸养的成本在70 85元；(5)投资费用高，压蒸釜及锅炉造价很高，维护费用大；(6)省去管桩上下高压釜台车工序，降低安全生产风险及降低产品成本。
中国专利“掺磨细矿渣微粉的混凝土管桩及其生产方法”(申请号200410017634. 4)公开了一种方法，其仍是不可避免的使用到了高压蒸汽养护的办法，较高能耗和成本降低了其生产的PHC管桩的市场竞争力。现在尚没有一种能够在保证PHC管桩质量的前提下不采用高压蒸汽养护的办法进行生产的方法。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种超细颗粒的矿粉、一种制备超细颗粒矿粉的方法和一种免压蒸生产PHC管桩的方法。为了实现上述目标，本发明的采用如下的技术方案一种矿粉的制备方法，其特征在于，包括如下的环节a、原料矿粉的入仓输运符合标准的原料矿粉通过第一输运设备输送到原料仓；b、原料矿粉的出仓输运上述原料仓内的原料矿粉通过第二输运设备输送至分级 处理设备；C、分级处理设备的分级处理进入到分级处理设备中的矿粉为待检矿粉，设定一个分级标准，分级处理设备按照上述分级标准对进入其中的待检矿粉进行分级，符合分级标准的矿粉为合格矿粉，通过收集设备对其进行收集，不符合分级标准的矿粉为待磨矿粉；d、合格矿粉的输运上述合格矿粉通过第三输运设备输运至成品料仓；e、待磨矿粉的输运上述待磨矿粉通过第四输运设备输送至超细粉磨设备；f、待磨矿粉的超细粉磨通过超细粉磨设备对上述待磨矿粉进行粉磨,经过粉磨后的待磨矿粉为再加工矿粉；g、再加工矿粉的输运上述再加工矿粉通过第五输运设备输运至分级处理设备中，作为待检矿粉。前述的一种矿粉的制备方法，其特征在于，上述第一输运设备和第四输运设备为气力输送设备，上述第二输运设备和第五输运设备为分级处理设备的负压吸入进料系统，上述第三输运设备为气力输送设备或螺旋输送设备，上述收集设备为旋风收集器和布袋除尘器。前述的一种矿粉的制备方法，其特征在于，上述分级处理设备为自分流式微粉分级机。前述的一种矿粉的制备方法，上述超细粉磨设备为球磨机或立式辊压磨。前述的一种矿粉的制备方法，其特征在于，上述分级标准为粒径小于15 μ m为合格矿粉，大于15 μ m为待磨矿粉。 前述的一种矿粉的制备方法，其特征在于，上述环节c和环节g中使用的分级处理设备为不同的两台或多台分级处理设备；上述环节f中使用的超细粉磨设备为不同的两台或多台超细粉磨设备。一种矿粉，其特征在于，由上述权利要求I所述的方法制成，上述分级标准为粒径在小于15 μ m为合格矿粉，大于15 μ m为待磨矿粉时其比表面积为750m2/kg 2000m2/kg，粒径D97指标为3 μ m 15 μ m。一种免压蒸养护的PHC管桩生产方法，其特征在于，包括
A、管桩原料矿粉的制备，其主要包括如下子流程Al、原料矿粉的入仓输运符合标准的原料矿粉通过第一输运设备输送到原料仓；A2、原料矿粉的出仓输运上述原料仓内的原料矿粉通过第二输运设备输送至分级处理设备；A3、分级处理设备的分级处理进入到分级处理设备中的矿粉为待检矿粉，设定一个分级标准，分级处理设备按照上述分级标准对进入其中的待检矿粉进行分级，符合分级标准的矿粉为合格矿粉，通过收集设备对其进行收集，不符合分级标准的矿粉为待磨矿粉；A4、合格矿粉的输运上述合格矿粉通过收集设备进行收集，并通过第三输运设备输运至成品料仓；
A5、待磨矿粉的输运上述待磨矿粉通过第四输运设备输送至超细粉磨设备；A6、待磨矿粉的超细粉磨通过超细粉磨设备对上述待磨矿粉进行粉磨,经过粉磨后的待磨矿粉为再加工矿粉；A7、再加工矿粉的输运上述再加工矿粉通过第五输运设备输运至分级处理设备中，作为待检矿粉。上述成品料仓中的矿粉为管桩原料矿粉；B、利用管桩原料矿粉生产管桩，其主要包括如下子步骤BI、将管桩原料矿粉与混凝土原材料按照一定的质量比例混合搅拌形成搅拌后混凝土料，所添加的管桩原料矿粉为搅拌后混凝土料总质量的10 30%，水胶比为O. 25 O. 28 ；B2、将上述搅拌后的混凝土料在装有钢筋笼的钢模中布料、合模；B3、施加预应力，并高速离心成型；B4、排浆；B5、根据温度变化进行6到12小时的常压蒸汽养护；B6、脱模，完成生产。前述的免压蒸养护的PHC管桩生产方法，其特征在于，上述子步骤B5中的常压蒸汽养护包括升温阶段I至2. 5小时；恒温阶段4至8小时，恒温温度为(80±5) °C;降温阶段I至3小时。本发明有益之处在于就本发明的矿粉而言，其普通矿渣微粉具有更高的细度，比表面积在600 2000m2/kg;可作为高性能掺合料替代一部分水泥掺入混凝土中，不仅能降低混凝土的生产成本，还可大大改善混凝土的强度、和易性和耐久性；就本发明的矿粉制备方法而言，在提供了一种高性能的矿粉的同时方法本身具有便于实现和管控的特点，能够提高产品的竞争力带来经济效益，同时所生产的矿粉的如果得以推广将具有积极的社会效益并对环保做出了贡献；就本发明的免压蒸养护的PHC管桩生产方法而言，不需要高压蒸汽养护，只需经常压蒸汽养护后，桩身混凝土强度即可达到C80级以上要求的生产方法。采用这种生产方法，可以提高管桩的混凝土强度、耐久性，加快生产周期和周转速度；而且因生产过程中不使用高压蒸养，故既能提高管桩的质量，裂缝大大减少，降低脆性，提高耐久性，又能降低生产成本，还能提高生产的安全性，减少污染物的排放，属于节能环保安全的生产方法。
图I是本发明的矿粉制备方法的一个优选实施例的示意框图；图2是本发明的矿粉制备方法的另一个优选实施例的示意框图；图3是本发明的矿粉制备方法的第三个优选实施例的示意框图；图4是本发明的免压蒸养护的PHC管桩生产方法的示意框图；图5是本发明的矿粉一个优选实施例的SEM图；
图6是采用LS-POP (VI)激光粒度分析仪测定的一般S95矿粉的粒径分布图；图7是采用LS-POP(VI)激光粒度分析仪测定的本发明方法制备的矿粉S的粒径分布图；图中附图标记的含义L为累积分布曲线，W为微分分布曲线。
具体实施例方式以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。参照图I至图3所示，就本发明的矿粉而言，其生产环节主要包括多个输运环节和多个由特定的设备完成的加工环节。以下首先介绍输运环节，其包括a、原料矿粉的入仓输运符合标准的原料矿粉通过第一输运设备输送到原料仓。该环节主要完成将能够作为原料的矿粉输运至原料仓中，以便之后的环节使用。作为一种优选方案，第一输运设备可以米用气力输送设备。b、原料矿粉的出仓输运原料仓内的原料矿粉通过第二输运设备输送至分级处理设备。该环节主要为原料仓内的原料矿粉出仓输运至分级处理设备，等待进行初次的分级处理。参照图I至图3所示，无论在哪种方案中，都需要输运环节b将原料仓内的原料矿粉输运至完成第一次分级处理的分级处理设备的设备中。作为优选，第二输运设备可以采用分级处理设备本身的负压吸入进料系统，当然也可以是其他的气力输运设备。d、合格矿粉的输运分级处理设备中合格矿粉通过第三输运设备输运至成品料仓。该环节主要是将分级处理设备中收集的合格矿粉进行输运，使其输运至成品料仓进行保存。参照图I至图3所示，在采用多个分级处理设备的情况下，所有分级处理设备中收集的合格矿粉均通过该输运环节d进行入仓。作为优选方案，第三输运设备为气力输送设备或螺旋输送设备。e、待磨矿粉的输运待磨矿粉通过第二输运设备输送至超细粉磨设备。该环节的作用是将分级处理设备中的待磨矿粉移送至超细粉磨机中，以便后续加工，作为一种优选方案，第四输运设备可以采用气力输运设备。g、再加工矿粉的输运再加工矿粉通过第五输运设备输运至分级处理设备中，作为待检矿粉。该环节的主要的作用在于使超细粉磨机中的再加工矿粉能够输运至分级处理设备中，使再加工矿粉构成进入到本发明矿粉制备方法各个环节构成的循环中，使再加工矿粉中符合分级标准的矿粉与不符合的矿粉均能够被再分级、输运、加工、收集等。第五输运设备可以采用分级处理设备自带的负压吸入进料系统。需要说明的是，所有的输运环节均可以通过设有中间存储设备，对所输运的矿粉进行暂存，以便调节各个加工环节不一致的问题。加工环节主要包括C、分级处理设备的分级处理进入到分级处理设备中的矿粉为待检矿粉，设定一个分级标准，分级处理设备按照上述分级标准对进入其中的待检矿粉进行分级，符合分级 标准的矿粉为合格矿粉，通过收集设备对其进行收集，不符合分级标准的矿粉为待磨矿粉。环节c是本发明的矿粉制备方法中较为重要的一个环节，其主要的作用在于将待检矿粉分成符合分级标准和不符合分级标准，即合格矿粉和待磨矿粉两部分，以便后续的收集和再粉磨，该环节保证了收集到成品料仓的矿粉是制备目标所需要达到的。需要说明的是，环节C是可以在不同的多个分级处理设备上进行的。作为优选，收集设备采用旋风收集器和布袋除尘器，分级处理设备采用自分流式微粉分级机，分级标准以粒径大小作为分级标准，具体而言，分级标准为粒径在小于15 μ m为合格矿粉，大于15 μ m为待磨矿粉。f、待磨矿粉的超细粉磨通过超细粉磨设备对待磨矿粉进行粉磨，经过粉磨后的待磨矿粉为再加工矿粉。该环节也为一个重要的加工环节，其作用在于通过超细粉磨使被加工的待磨矿粉的一部分微粒的粒径能够降下来，以期在作为再加工矿粉再次送入分级处理设备中时，这部分能够被收集到成品料仓。作为优选，超细粉磨设备为球磨机或立式辊压磨。作为优选，环节c和环节g中使用的分级处理设备为不同的两台或多台分级处理设备；上述环节f中使用的超细粉磨设备为不同的两台或多台处理设备。需要说明的是，本发明的矿粉制备方法中的各个环节，无论是输运环节还是加工环节，均是组成本发明的矿粉制备方法的最基本的环节，通过对各个环节的组合和重复，搭配以不同数目的相应设备，可以衍生出很多中具体的实施方式，以下对图I至图3所示的实施例加以简要说明。首先，本发明的矿粉制备方法中，环节a、b是较为固定步骤，也为以下介绍的各个实施例中均采用的环节，以下不再赘述。图I所示的实施例,设有一个环节c和一个环节f,其通过环节e、f、g在分级处理设备和超细粉磨设备构成一个循环。即环节c中的分级处理设备即执行环节b后的第一次分级处理也执行再加工矿粉的再分级。需要说明的是，环节c中的分级处理设备可以是一个也可以是多个，同样环节f中的超细粉磨设备也可以是一个或多个，环节b可以是原料仓分别到多个分级处理设备的输运；环节e可以是一个分级处理设备到多个超细粉磨设备的输运，也可是一对一的输运。在以下实施例中也均可采用相同的方案，在以下介绍中就不再重复说明。图2所示的实施例，设有两个环节C、两个环节d、两个环节e、一个环节f，其通过环节f、g、C、e构成一个循环，如图2所示，设有两个环节C、两个环节d、两个环节f就代表设有两个或两类不同的分级处理设备，接收环节b输送的原料矿粉的为第一级分级处理设备，接收环节g输运的再加工矿粉的为第二级分级处理设备，在该实施例中，第一级分级处理设备和第二级处理设备分别承担了原料矿粉和再加工矿粉的分级，因此设有两个环节C、两个环节d、两个环节e。环节f只设有一个，无论第一级分级处理设备和第二级处理设备分级出的不符合的矿粉均输运至同一个或同一类的超细粉磨设备中。上述中所指的同一类的分级处理设备和超细粉磨设备是指相对于整个按照本发明矿粉制备方法中各个环节所组成的生产流程而言，其起到作用和与其他设备的关系是相同的。以下未加特别说明，采用同样的含义。图3所示的实施例，设有三个环节C、三个环节d、两个环节e、两个环节f，其通过f> g、C、e、f、g、c、e构成一个或者两个循环,如图3所示，三个环节c代表在设有三类分级处理设备，如图3，即第一类分级处理设备、第二类分级处理设备、第三类分级处理设备。同样，两个环节f代表设有两类超细粉磨设备，如图3，即第一类超细粉磨设备、第二类超细粉磨设备。其中，第一类分级处理设备承担了原料矿粉分级，第一类超细粉磨设备对第一类 分级处理设备分级出的待磨矿粉进行加工，然后第一次再加工矿粉进入第二类分级处理设备进行二次分级处理，第二次分级处理后的二次待磨矿粉接下来进入到下一级也就是第二类超细粉磨设备进行加工，第二次再加工矿粉进入下一级也就是第三类分级处理设备进行分级处理，按照这样的方式，好处在于，不同类中的分级处理设备和超细粉磨设备中的符合分级标准的矿粉的比例是越来越大的，相应的分级效率和粉磨时间均可做适当调整，提高生产效率，但是继续扩展下去，应当在考量设备成本和生产效率的综合情况下，在某一级的分级处理设备设定一个返回构成循环的环节e，在本例中，第三类分级处理设备分级后，没有下一级的超细粉磨设备，所以采用环节e返回至第二类超细粉磨设备、第一类超细粉磨设备或同时返回它们进行粉磨加工，即图3中，第三类分级分级处理设备中环节e，既可以米用el也可以米用e2或者同时米用el、e2。本发明的矿粉由上述方法制成，以在原料采用市售的国标矿粉S95、S105矿粉作为原料，在分级标准粒径在小于15 μ m为合格矿粉，大于15 μ m为待磨矿粉时制备的实施例矿粉S，参照图5所示，矿粉S其颗粒形状成不规则的板状或棒状，并且较小颗粒粘附较大粒径的颗粒。另外，因为超细粉磨，使粉体颗粒之间互相撞击，磨细的颗粒形状不规则程度加大，出现板状或棒状颗粒，粘附在大的颗粒表面上。这样的好处在于，较大和较小的颗粒之间存在着因为粘附而形成的空隙，这对提高矿粉的表面活性有很大的作用。该矿粉S依据GB/T18046《用于水泥和混凝土的高炉粒化矿渣》进行超细矿粉掺 合料强度活性试验和流动度比试验，实验结果与国标S95矿粉进行比较，结果如表I所示。
检测项目矿粉SS95
流动度比％ 98100
活性Id% 503d%937权利要求
1.一种矿粉的制备方法，其特征在于，包括如下的环节 a、原料矿粉的入仓输运符合标准的原料矿粉通过第一输运设备输送到原料仓； b、原料矿粉的出仓输运上述原料仓内的原料矿粉通过第二输运设备输送至分级处理设备； C、分级处理设备的分级处理进入到分级处理设备中的矿粉为待检矿粉，设定一个分级标准，分级处理设备按照上述分级标准对进入其中的待检矿粉进行分级，符合分级标准的矿粉为合格矿粉，通过收集设备对其进行收集，不符合分级标准的矿粉为待磨矿粉； d、合格矿粉的输运上述合格矿粉通过第三输运设备输运至成品料仓； e、待磨矿粉的输运上述待磨矿粉通过第四输运设备输送至超细粉磨设备； f、待磨矿粉的超细粉磨通过超细粉磨设备对上述待磨矿粉进行粉磨，经过粉磨后的待磨矿粉为再加工矿粉； g、再加工矿粉的输运上述再加工矿粉通过第五输运设备输运至分级处理设备中，作为待检矿粉。
2.根据权利要求I所述的一种矿粉的制备方法，其特征在于，上述第一输运设备和第四输运设备为气力输送设备，上述第二输运设备和第五输运设备为分级处理设备的负压吸入进料系统，上述第三输运设备为气力输送设备或螺旋输送设备，上述收集设备为旋风收集器和布袋除尘器。
3.根据权利要求I所述的一种矿粉的制备方法，其特征在于，上述分级处理设备为自分流式微粉分级机。
4.根据权利要求I所述的一种矿粉的制备方法，上述超细粉磨设备为球磨机或立式辊压磨。
5.根据权利要求I至4任意一项所述的一种矿粉的制备方法，其特征在于，上述分级标准为粒径小于15 m为合格矿粉，大于15 m为待磨矿粉。
6.根据权利要求5所述的一种矿粉的制备方法，其特征在于，上述环节c和环节g中使用的分级处理设备为不同的两台或多台分级处理设备；上述环节f中使用的超细粉磨设备为不同的两台或多台超细粉磨设备。
7.一种矿粉，其特征在于，由上述权利要求I所述方法制成，上述分级标准为粒径在小于15 m为合格矿粉，大于15 m为待磨矿粉时其比表面积为750 m2/kg 2000 m2/kg，粒径D97指标为3 m 15 m。
8.一种免压蒸养护的PHC管桩生产方法，其特征在于，包括 A、管桩原料矿粉的制备，其主要包括如下子流程 Al、原料矿粉的入仓输运符合标准的原料矿粉通过第一输运设备输送到原料仓； A2、原料矿粉的出仓输运上述原料仓内的原料矿粉通过第二输运设备输送至分级处理设备； A3、分级处理设备的分级处理进入到分级处理设备中的矿粉为待检矿粉，设定一个分级标准，分级处理设备按照上述分级标准对进入其中的待检矿粉进行分级，符合分级标准的矿粉为合格矿粉，通过收集设备对其进行收集，不符合分级标准的矿粉为待磨矿粉； A4、合格矿粉的输运上述合格矿粉通过收集设备进行收集，并通过第三输运设备输运至成品料仓；A5、待磨矿粉的输运上述待磨矿粉通过第四输运设备输送至超细粉磨设备； A6、待磨矿粉的超细粉磨通过超细粉磨设备对上述待磨矿粉进行粉磨,经过粉磨后的待磨矿粉为再加工矿粉； A7、再加工矿粉的输运上述再加工矿粉通过第五输运设备输运至分级处理设备中，作为待检矿粉； 上述成品料仓中的矿粉为管桩原料矿粉； B、利用管桩原料矿粉生产管桩，其主要包括如下子步骤 BI、将管桩原料矿粉与混凝土原材料按照一定的质量比例混合搅拌形成搅拌后混凝土料，所添加的管桩原料矿粉为搅拌后混凝土料总质量的10 30%，水胶比为O. 25 O. 28 ;B2、将上述搅拌后的混凝土料在装有钢筋笼的钢模中布料、合模； B3、施加预应力，并高速离心成型； B4、排浆； B5、根据温度变化进行6到12小时的常压蒸汽养护； B6、脱模,完成生产。
9.根据权利要求8所述的免压蒸养护的PHC管桩生产方法，其特征在于，上述子步骤B5中的常压蒸汽养护包括 升温阶段I至2. 5小时； 恒温阶段4至8小时，恒温温度为(80±5) V ； 降温阶段I至3小时。
全文摘要
本发明公开一种矿粉及矿粉的制备方法和一种免压蒸养护的PHC管桩生产方法，其中矿粉的性能超过S115等级，矿粉的制备方法主要包括原料输运、分级、粉磨和再次循环的分级等主要过程，本发明的一种免压蒸养护的PHC管桩生产方法主要包括两个主要的步骤管桩原料矿粉的制备和利用管桩原料矿粉生产管桩，本发明的有益之处在于就本发明的矿粉而言，比普通矿渣微粉具有更高的细度，可大大改善混凝土的强度、和易性和耐久性；就本发明的矿粉制备方法而言，在提供了一种高性能的矿粉的同时方法本身具有便于实现和管控的特点，具有较大经济效益；就本发明的免压蒸养护的PHC管桩生产方法能提高管桩的质量，裂缝大大减少，降低脆性，提高耐久性，又能降本增效。
文档编号C04B28/04GK102659334SQ20121011245
公开日2012年9月12日 申请日期2012年4月17日 优先权日2012年4月17日
发明者单爱珍, 胡有来 申请人:昆山德固新型建材科技有限公司