一种矿粉超细掺合料混凝土的制作方法
【专利摘要】本发明一种矿粉超细掺合料混凝土，由以下成分配制而成：水泥175-255kg/m3、矿粉超细掺合料40-120kg/m3、粉煤灰65-85kg/m3、黄砂650-850kg/m3、碎石920-1090kg/m3、外加剂2-5kg/m3、水150-170kg/m3。本发明通过加入矿粉超细掺合料，使混凝土具有较高的早期强度活性及显著改善混凝土耐久性，采用本发明配方的混凝土，可广泛应用于不同的工程中；本发明混凝土增加了固体废弃物的利用率，大幅降低生产成本，降低CO2排放量，有利于节能、减排、降耗和环境的可持续发展；综合利用工业废渣，变废为宝，减轻环境负荷，其经济及社会效益显著，可大力推广应用。
【专利说明】一种矿粉超细掺合料混凝土
【技术领域】
[0001]本发明属于混凝土【技术领域】，尤其涉及一种矿粉超细掺合料混凝土。
【背景技术】
[0002]随着国内高速铁路、城市轨道交通等大型基础设施的持续兴建，对混凝土等大宗建筑材料的需求不断增长；同时，国家对混凝土耐久性问题日益重视，近年来陆续推出了GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》、JGJ/T193-2009《混凝土耐久性检验评定标准》以及一系列耐久性测试设备标准，对混凝土性能提出了更高的要求。但是，“低碳之风”的席卷使得建材行业成为众矢之的，限时供电、限量生产等“低碳措施”导致建材产品产量降低，质量下降，尤其对水泥行业影响较大，从而进一步影响混凝土质量。在“高需求、高要求”和“产量低、质量差”的突出矛盾下，进一步深化利用工业固体废弃物开发高活性的辅助胶凝材料来替代水泥，不但能够缓解以上矛盾，在满足混凝土需求量的情况下保证混凝土的高性能，工业固体废弃物的综合利用更是符合低碳减排的国家政策，是切实可行的低碳措施。
[0003]在低碳经济浪潮的推动的大环境下，建筑行业正在经历一场新的技术变革，尤其对于建筑材料领域提出了更高的减碳任务，对于混凝土这类大宗材料来说，如何变废为宝，将固体废弃物综合利用成为减排的一个重要手段；而对于目前水泥质量下降、混凝土性能要求提高的现状，开发能够替代水泥，且具有高活性、低成本的胶凝材料成为急需解决的问题。
[0004]节能减排，发展循环经济是我国现阶段发展的重要指导思想，工业废弃物的减排和循环利用又是重中之重。充分利用工业废弃物，节约原料、降低资源和能源的消耗、减少生产过程中的污染排放，生产绿色生态建材，走高质量、低消耗、高效率以及环境相容的可持续发展道路，已成为我国建 材行业的发展方向。采用非熟料的其他组分(如矿渣微粉)对水泥、混凝土进行改性，减少水泥对原料、燃料的消耗以及污染物的排放，无疑是符合发展循环经济政策的。
[0005]自2000年11月上海宝田新型建材有限公司从日本川崎重工株式会社引进了全套CK-310型立磨设备，建立了第一条年产50万吨磨细矿渣粉生产线(标志着大规模矿粉生产在国内全面展开)以来，我国矿渣粉在混凝土中的应用取得了长足的发展。但目前常用的S95矿粉在混凝中的应用仍存在诸多问题:①颗粒级配较差；②早期强度低(3d强度一般小于65%);③干缩偏大等。另外，随着上海后世博时代建设规模缩小，矿粉需求总量将进一步减少，上海矿粉市场竞争必将日趋激烈。因此，挖掘矿渣粉的高附加值，开发矿渣粉的高端衍生品，将会成为各个建材企业抢占掺合料市场先机的必然手段，符合市场竞争发展的内在规律。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种矿粉超细掺合料混凝土。[0007]所述的一种矿粉超细掺合料混凝土，其特征在于由以下成分配制而成:
水泥 175-255kg/m3 矿粉超细掺合料 40_120kg/m3
粉煤灰 65_85kg/m3黄砂 650_850kg/m3
碎石 920-1090kg/m3 外加剂 2_5kg/m3 水150-170kg/m3。 [0008]所述的一种矿粉超细掺合料混凝土，其特征在于由以下成分配制而成:
水泥215kg/m3 矿粉超细掺合料 80kg/m3
粉煤灰 75kg/m3黄砂 788kg/m3
碎石 1045kg/m3 外加剂 3.35kg/m3 水160kg/m3。
[0009]所述的一种矿粉超细掺合料混凝土，其特征在于所述矿粉超细掺合料由以下重量份数的组分组成:高炉矿渣50-70份、石灰石10-20份、沸石5-10份、锂渣1_5份、助磨剂
0.15-0.25 份。
[0010]所述的一种矿粉超细掺合料混凝土，其特征在于所述矿粉超细掺合料由以下重量份数的组分组成:高炉矿渣70份、石灰石15份、沸石10份、锂渣4份、助磨剂0.2份。
[0011 ] 所述的一种矿粉超细掺合料混凝土，其特征在于所述矿粉超细掺合料的比表面积为700-1400m2/kg，平均粒径在1-1OMm的颗粒占59-61%，IMm以下的颗粒占26-27%。矿粉超细掺合料具有较高的比表面积和火山灰活性，在混凝土中掺加一定数量的矿粉超细掺合料，一方面对改善新拌混凝土和易性具有一定作用:矿粉超细掺合料具有微珠润滑功能，因此对水泥混凝土有一定的减水作用；另一方面:混凝土强度显著提高，矿粉超细掺合料经超细粉磨后，由于其玻璃体结构的破坏，其潜在的活性被激发出来；另外，矿粉超细掺合料比表面积增大，能快速吸收水泥水化时形成的Ca(OH)2，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，后者在S042_的激发作用下反应形成钙矾石，且能加速水泥水化进程，从而增加混凝土早期强度；由于矿粉超细掺合料的活性需要碱的激发，因此具有良好的吸碱能力，使混凝土制品中Ca(OH)2, K2O, Na2O的浓度降低，因此，减少了碱集料反应的危险；矿粉超细掺合料在混凝土中起到微填充作用，同时矿粉超细掺合料中的活性Al2O3与水泥中Ca (OH)2^SO3生成钙矾石，钙矾石具有一定的微膨胀作用，可以补偿混凝土的化学干缩，从而提高密实度和抗渗性；矿粉超细掺合料对混凝土的抗化学侵蚀性、抗空气腐蚀性、抗冲击性、早强性、耐久性也可大幅度提闻。
[0012]所述的一种矿粉超细掺合料混凝土，其特征在于所述黄砂为级配良好的中砂。
[0013]所述的一种矿粉超细掺合料混凝土，其特征在于所述碎石为5-16连续级配的碎
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[0014]所述的一种矿粉超细掺合料混凝土，其特征在于所述外加剂为萘系高效减水剂与聚羧酸系高效减水剂的复合物，且两者的复合比例为1:4。
[0015]上述的矿粉超细掺合料通过人工喂料，将原粉通过旋转给料机将粉落入分级系统主管道；然后将被分级机剔除的粗粉经电动锁气机落入气力喷射泵打到LHM-340X9.36m矿渣磨进一步磨细；超细分级机分级后获得的5um~15um超细粉由旋风分离器收集，经电动锁气机将细粉输入链运机；未被旋风分离器捕捉的细粉随气体排入脉冲式布袋除尘器，被布袋除尘器收集的细粉经底部链运机将细粉输入斗式提升机；链运机将细粉输送到皮带输送系统，最后送到打包机料仓；打包机打包，成品待出厂；调节二次进风阀和分级机转速可调整矿粉的细度和纯度；本系统采用负压开路运行，含尘空气经布袋除尘器净化后向外排放，空气排放符合环保要求。
[0016]矿粉超细掺合料是指以矿渣微粉为主要原材料，通过一定程度的深化加工和复配，形成的细度更细(比表面积达到500m2/kg以上)的新型掺合料，属于矿渣微粉的一种高端衍生品。
[0017]本发明混凝土粉料中，水泥颗粒粒径最大，粉煤灰次之，矿粉超细掺合料的球状小颗粒可填充在水泥和粉煤灰之间的空隙中，置换了期间的填充水，使得原本填充于凝胶材料颗粒之间的水得以释放，增加了体系的自由水；矿粉超细掺合料加入到水泥中时，一般都采用质量置换法，即以相同的矿粉替代相同质量的水泥在等质量置换水泥的条件下，可以获得更多的胶凝材料浆体体积，从而提高拌和物的流动性。但是，由于比表面积的增加，矿粉超细掺合料的需水量比升高，这种效应称为比表面积效应，为负效应，与微填充效应和体积质量效应(正效应)的作用相反。需要说明的是，矿粉超细惨合料的减水效果是正效应和负效应的叠加，正效应必须大于负效应，这就需要根据实际应用情况，选用合理的掺量和细度来保证矿粉超细掺合料的减水作用。矿粉超细掺合料具有极强的火山灰性能。拌和混凝土时，矿粉超细掺合料和水接触，矿粉超细掺合料中部分Si02、Al2O3小颗粒迅速溶解，并与水泥水化产生的对强度不利的Ca(OH)2反应生成新的物质C-S-H、C-A-H凝胶，即所谓火山灰效应。C3S和C2S在水泥中含量最多，可达总量的70%~90%，遇水水化首先生成Ca(OH)2,据估算，生成的Ca (OH) 2约占C3S和C2S总量的40%，水泥总量的20%~25%。水泥在水化过程中，Ca(OH)2浓度不断增加，直至达到过饱和状态，并且析出Ca(OH)2晶体，在未水化的水泥颗粒及水化产物周围形成一个半稳定状态的Ca(OH)2薄层，延缓了水泥的进一步水化，由于矿粉超细掺合料的掺入，矿粉超细掺合料中高活性的Si02、Al2O3与溶液中的Ca(OH)2结合，生成水化硅酸钙C-S-H， 降低溶液中Ca(OH)2浓度，加速水泥的水化过程。
[0018]本发明的有益效果是:通过加入矿粉超细掺合料，使制得的混凝土可大幅度提高其早期强度及显著改善混凝土耐久性，由于矿粉超细掺合料的加入，其具有较高的早期强度活性，三天抗压强度均达到95%以上，采用本发明配方生产的混凝土，可广泛应用于不同的工程中，与现有技术相比，本发明混凝土增加了固体废弃物的利用率，大幅度降低混凝土的生产成本，同时降低CO2排放量，利用It矿粉超细掺合料代替It硅酸盐水泥，可减少ItCO2排放，2t石灰石的消耗，减排大量的N02、SO2和粉尘。多生产It矿粉超细掺合料，少生产I t硅酸盐水泥，由于每吨超细矿渣粉的能耗仅占硅酸盐水泥的30%，可节约97kg标准煤。2009年上海消耗水泥量2600万t，以矿粉超细掺合料等量替代40%水泥计算，则约可减少1040万t CO2的排放，2080万t石灰石的消耗，可节约100万t标准煤。由此看出，用本发明的混凝土有利于节能、减排、降耗和环境的可持续发展，本发明还综合利用了工业废渣，变废为宝，减轻环境负荷，其经济效益和社会效益显著，可大力推广应用。
【具体实施方式】
[0019]本发明下面结合实施例予以进一步详述。
[0020]本发明矿物掺合料中各成分按以下比例配制:高炉矿渣70份、石灰石15份、沸石10份、锂渣4份、助磨剂0.2份，掺合料比表面积为700-1400m2/kg，平均粒径在1-1OMm的颗粒占59-61%，IMm以下的颗粒占26_27%，用量为40_120kg/m3 ;用水量控制在150_170kg/m3，水泥采用普通硅酸盐水泥，其用量为175-255kg/m3，粉煤灰用量为65_85kg/m3，黄砂采用级配良好的中砂，用量为650-850kg/m3 ;碎石为5_16连续级配的碎石，用量为920_1090kg/m3，外加剂为萘系高效减水剂与聚羧酸系高效减水剂的复合物，且两者的复合比例为1:4，用量为2-5kg/m3，。混凝土配合比见表1中配比1-8，为进行对比，特配制掺合料采用S95矿粉，及单独使用萘系高效减水剂的配比，见表1中的配比8-9、12-13，或单独使用聚羧酸系高效减水剂的配比，见表1中的配比10-11、15-16。进行混凝土拌合物和易性，3d、7d、28d龄期抗压强度试验。
[0021 ] 表1混凝土配合比(kg/m3)
【权利要求】
1.一种矿粉超细掺合料混凝土，其特征在于由以下成分配制而成: 水泥 175-255kg/m3 矿粉超细掺合料 40_120kg/m3 粉煤灰 65_85kg/m3黄砂 650_850kg/m3 碎石 920-1090kg/m3 外加剂 2_5kg/m3 水150-170kg/m3。
2.如权利要求1所述的一种矿粉超细掺合料混凝土，其特征在于由以下成分配制而成: 水泥215kg/m3 矿粉超细掺合料 80kg/m3 粉煤灰 75kg/m3黄砂 788kg/m3 碎石 1045kg/m3 外加剂 3.35kg/m3 水160kg/m3。
3.如权利要求1或2所述的一种矿粉超细掺合料混凝土，其特征在于所述矿粉超细掺合料由以下重量份数的组分组成:高炉矿渣50-70份、石灰石10-20份、沸石5-10份、锂渣1-5份、助磨剂0.15-0.25份。
4.如权利要求3所述的一种矿粉超细掺合料混凝土，其特征在于所述矿粉超细掺合料由以下重量份数的组分组成:高炉矿渣70份、石灰石15份、沸石10份、锂渣4份、助磨剂 0.2 份。
5.如权利要求1或2所述的一种矿粉超细掺合料混凝土，其特征在于所述矿粉超细掺合料的比表面积700-1400m2/kg,平均粒径在1-1OMm的颗粒占59-61%, IMm以下的颗粒占26-27%。
6.如权利要求1所述的一种矿粉超细掺合料混凝土，其特征在于所述黄砂为级配良好的中砂。
7.如权利要求1所述的一种矿粉超细掺合料混凝土，其特征在于所述碎石为5-16连续级配的碎石。
8.如权利要求1所述的一种矿粉超细掺合料混凝土，其特征在于所述外加剂为萘系高效减水剂与聚羧酸系高效减水剂的复合物，且两者的复合比例为1:4。
【文档编号】C04B28/08GK103588447SQ201310545222
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月6日 优先权日:2013年11月6日
【发明者】方坤礼, 徐文俊 申请人:衢州职业技术学院