一种采用粉煤灰与磷渣粉双掺技术的高钛重矿渣混凝土的制作方法

本发明属于混凝土
技术领域：
，具体涉及一种采用粉煤灰和磷渣粉双掺技术的高钛重矿渣混凝土。
背景技术：
：矿物掺合料在预拌混凝土行业中应用广泛，随着混凝土技术的发展，特别是70年代出现高效减水剂，80年代出现矿物掺合料以后，作为现今大量应用的混凝土复合化倾向更加明显。90年代以后，人们对掺合料的认识不断深化，人们不再把一些工业废渣仅仅看成是混凝土的掺合料，而把它们看成是混凝土中必不可少的改性材料，已成为混凝土中除砂、石、水泥、水、高效减水剂以外不可缺乏的第六组分。由于掺合料及掺合料技术的飞速发展，使得混凝土作为生态复合材料越来越功能化，生态化和可持续发展化。在我国，由于各地区资源差异很大，混凝土用矿物掺合料主要有粉煤灰、矿渣粉、磷渣粉、硅灰等。在攀枝花，工业废渣资源品种多、资源丰富，主要有高钛重矿渣、粉煤灰、磷渣等。攀枝花现有的粉煤灰主要是发电厂锅炉粉煤灰，属硅铝型低钙粉煤灰，主要化学成份为：sio2(43-56％)、al2o3(20-32％)、fe2o3(4-10％)、cao(1.5-5.5％)、mgo(0.6-2.0％)、nacl(1.0-2.5％)、s2o3(0.3-1.5％)。主要来源于攀枝花发电公司和攀钢集团公司发电厂，从电厂粉煤炉烟道气体中收集的粉末经深加工成ⅰ、ⅱ、ⅲ级粉煤灰，用于水泥和混凝土等建材制品中。磷渣是电炉法制备黄磷时的工业副产品，在黄磷的制备过程中，利用焦炭和硅石作为还原剂和成渣剂，使磷矿石中的钙和二氧化硅化合，形成以硅酸钙为主要成分的熔融炉渣，将之排出后，经淬冷成粒，即为粒化电炉磷渣，简称磷渣。主要化学成分为cao和sio2(约占80％以上)，同时还含有少量的al2o3、p2o5和caf2等成分。每生产1吨黄磷就会排出8～10吨磷渣。目前，攀枝花市大约每年产生170万吨磷渣，并且逐年递增。经过长期的试验研究，磷渣粉作为混凝土掺合料，可以大幅度降低混凝土的水化热和绝热温升，降低混凝土的弹性模量，提高混凝土的极限拉伸值，这种混凝土的后期强度高，强度增长率大，磷渣的缓凝作用可满足大体积混凝土施工的需要。目前攀枝花市磷渣粉逐步应用于建筑工程、水利工程、水泥混凝土及其它行业中。磷渣粉的逐步推广应用能降低其对环境的污染及土地资源的浪费，实现资源二次利用，符合可持续发展的战略要求。利用磷渣粉作为掺合料配制混凝土，不仅解决了攀枝花地区磷矿渣造成的污染问题及粉煤灰供不应求的实际问题，而且能降低水泥用量，因而具有良好的实用意义，并能产生良好的经济效益。攀枝花位于四川省西南部金沙江与雅砻江汇合处，天然砂石资源较为稀少，近年来，随攀枝花建设工程越来越快的发展，每年需要消耗大量的砂石，而过度地开采天然砂石资源，容易造成水土流失，影响生态平衡。高钛重矿渣是高炉冶炼钒钛磁铁矿时产生的熔融矿渣在空气中自然冷却或水冷形成的一种由钛辉石、钙钛矿等矿物为主的石质材料，攀钢集团公司的高钛渣ti02含量超过18％。利用攀枝花攀钢集团公司冶炼生成的高钛重矿渣强度高、化学稳定性好的特点，作为粗细集料替代天然砂、石，制备高性能混凝土，不仅节约了自然资源、降低混凝土的生产成本，同时对保护长江上游的生态环境具有重要的意义，符合国家推动资源综合利用的相关政策。并且，高钛重矿渣碎石由于具有多孔性质且表面粗糙棱角多，会需要更多的浆体包裹，而高钛重矿渣砂中的细粉可以补充一部分浆体。随着环境及能源保护政策的推进，火力发电机组将逐渐关闭和梯级水电站的陆续开工建设，出于环保角度考虑，火电的生存空间将会逐年缩小，粉煤灰将面临供不应求的局面。近些年来，国家在混凝土行业中大力推行掺合料的应用，采用复合掺合料双掺技术将有效的缓解粉煤灰供不应求的局面，并且符合国家的资源综合利用政策需求。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是提供一种采用粉煤灰与磷渣粉双掺技术的c20～c30高钛重矿渣混凝土。本发明一种采用粉煤灰与磷渣粉双掺技术的高钛重矿渣混凝土，所述混凝土组成成分按照每平方米材料用量计算为：水泥150～220kg，粉煤灰55～60kg，磷渣粉55～60kg，矿渣砂990～1070kg，矿渣石890～900kg，水215-223kg，外加剂4.32～5.80kg；其砂率为52.2％～54.7％，水胶比为0.65～0.83，强度等级为c20～c30。进一步的，上述一种采用粉煤灰与磷渣粉双掺技术的高钛重矿渣混凝土，所述混凝土组成成分按照每平方米普通混凝土材料用量计算为：水泥150kg，粉煤灰60kg，磷渣粉60kg，矿渣砂1070kg，矿渣石887kg，水223kg，外加剂4.32kg；其砂率为54.7％，水胶比为0.83，设计强度为c20。进一步的，上述一种采用粉煤灰与磷渣粉双掺技术的高钛重矿渣混凝土，所述混凝土组成成分按照每平方米普通混凝土材料用量计算为：水泥184kg，粉煤灰58kg，磷渣粉58kg，矿渣砂1030kg，矿渣石900kg，水220kg，外加剂4.80kg；其砂率为53.4％，水胶比为0.73，设计强度为c25。进一步的，上述一种采用粉煤灰与磷渣粉双掺技术的高钛重矿渣混凝土，所述混凝土组成成分按照每平方米普通混凝土材料用量计算为：水泥220kg，粉煤灰55kg，磷渣粉55kg，矿渣砂995kg，矿渣石910kg，水215kg，外加剂5.28kg；其砂率为52.2％，水胶比为0.65，设计强度为c30。上述一种采用粉煤灰与磷渣粉双掺技术的高钛重矿渣混凝土，其中所述水泥为普通硅酸盐水泥42.5r。上述一种采用粉煤灰与磷渣粉双掺技术的高钛重矿渣混凝土，其中所述粉煤灰为ⅱ级粉煤灰。上述一种采用粉煤灰与磷渣粉双掺技术的高钛重矿渣混凝土，其中所述磷渣粉为l70级磷渣粉。上述一种采用粉煤灰与磷渣粉双掺技术的高钛重矿渣混凝土，其中所述矿渣砂为高钛重矿渣砂，细度模数为2.6～3，单级最大压碎指标≤25％，堆积密度1720kg/m3，表观密度3300kg/m3。上述一种采用粉煤灰与磷渣粉双掺技术的高钛重矿渣混凝土，其中所述矿渣石为高钛重矿渣碎石，5～25mm连续级配，压碎指标15％，空隙率52％，堆积密度1360kg/m3，表观密度2830kg/m3。上述一种采用粉煤灰与磷渣粉双掺技术的高钛重矿渣混凝土，其中所述外加剂为缓凝高效减水剂。本发明具有如下有益效果：1、掺入磷渣粉的混凝土早期强度较基准配合比有所下降，但混凝土后期强度大幅度提高；2、较基准配合比混凝土，掺入磷矿渣和粉煤灰均使得混凝土坍落度、扩展度有所增加，现场测得坍落度经时损失小；3、当磷渣粉掺入比例达50％时，混凝土坍落度、扩展度较大，和易性高、流动度最大；4、当掺入磷渣粉的比例为30％、40％时，其抗压强度能达到国家规范要求，且生产成本较低，其坍落度及扩展度偏小一点；5、通过现场观察掺入50％磷渣粉配制的混凝土无离析现象，保水性、粘聚性良好，明显改善了混凝土的工作性，使混凝土具有良好的可泵性，对长距离运输及泵送施工是非常有利的，且生产成本最低；6、掺入磷渣粉生产的混凝土，其抗渗性能随着磷矿渣掺量的增加而增长；7、实际生产过程中，可根据施工技术要求，混凝土工作性能，合理调整复合矿物掺合料的掺量比例。附图说明图1粉煤灰与磷渣粉1:1双掺与单掺粉煤灰的c20～c30混凝土抗压强度情况对比；图2磷渣粉和粉煤灰1:1双掺与单掺粉煤灰的c20混凝土坍落度情况；图3磷渣粉和粉煤灰1:1双掺与单掺粉煤灰的c25混凝土坍落度情况；图4磷渣粉和粉煤灰1:1双掺与单掺粉煤灰的c30混凝土坍落度情况。具体实施方式为了解决粉煤灰逐渐稀少、利用磷渣粉和粉煤灰作为混凝土的掺合料，有效发挥磷渣粉、粉煤灰掺合料的优点，采用高钛重矿渣作为混凝土的粗细骨料，试验研究出粉煤灰与磷渣粉双掺技术的高钛重矿渣混凝土。粉煤灰、磷渣粉、高钛重矿渣的综合利用，符合国家推动资源综合利用的相关政策，采用粉煤灰、磷渣粉、高钛重矿渣砂石预拌生产的混凝土和易性良好、强度和耐久性满足工程施工要求，不仅提高了工程质量，且能降低成本，节约资源，保护环境，经济实用，是一种绿色建材产品。本发明一种采用粉煤灰与磷渣粉双掺技术的高钛重矿渣混凝土，所述混凝土组成成分按照每平方米材料用量计算为：水泥150～220kg，粉煤灰55～60kg，磷渣粉55～60kg，矿渣砂990～1070kg，矿渣石890～900kg，水215-223kg，外加剂4.32～5.80kg；其砂率为52.2％～54.7％，水胶比为0.65～0.83，强度等级为c20～c30。进一步的，上述一种采用粉煤灰与磷渣粉双掺技术的高钛重矿渣混凝土，所述混凝土组成成分按照每平方米普通混凝土材料用量计算为：水泥150kg，粉煤灰60kg，磷渣粉60kg，矿渣砂1070kg，矿渣石887kg，水223kg，外加剂4.32kg；其砂率为54.7％，水胶比为0.83，设计强度为c20。进一步的，上述一种采用粉煤灰与磷渣粉双掺技术的高钛重矿渣混凝土，所述混凝土组成成分按照每平方米普通混凝土材料用量计算为：水泥184kg，粉煤灰58kg，磷渣粉58kg，矿渣砂1030kg，矿渣石900kg，水220kg，外加剂4.80kg；其砂率为53.4％，水胶比为0.73，设计强度为c25。进一步的，上述一种采用粉煤灰与磷渣粉双掺技术的高钛重矿渣混凝土，所述混凝土组成成分按照每平方米普通混凝土材料用量计算为：水泥220kg，粉煤灰55kg，磷渣粉55kg，矿渣砂995kg，矿渣石910kg，水215kg，外加剂5.28kg；其砂率为52.2％，水胶比为0.65，设计强度为c30。各材料技术要求应符合相关规范要求，复合矿物掺合料各组分的掺量不宜超过单掺时的最大掺量，复合矿物掺合料总掺量应符合复合掺合料的掺量规定。上述一种采用粉煤灰与磷渣粉双掺技术的高钛重矿渣混凝土，其中所述水泥为普通硅酸盐水泥42.5r。上述一种采用粉煤灰与磷渣粉双掺技术的高钛重矿渣混凝土，其中所述粉煤灰为ⅱ级粉煤灰。上述一种采用粉煤灰与磷渣粉双掺技术的高钛重矿渣混凝土，其中所述磷渣粉为l70级磷渣粉。上述一种采用粉煤灰与磷渣粉双掺技术的高钛重矿渣混凝土，其中所述矿渣砂为高钛重矿渣砂，细度模数为2.6～3，单级最大压碎指标≤25％，堆积密度1720kg/m3，表观密度3300kg/m3。上述一种采用粉煤灰与磷渣粉双掺技术的高钛重矿渣混凝土，其中所述矿渣石为高钛重矿渣碎石，5～25mm连续级配，压碎指标15％，空隙率52％，堆积密度1360kg/m3，表观密度2830kg/m3。上述一种采用粉煤灰与磷渣粉双掺技术的高钛重矿渣混凝土，其中所述外加剂为缓凝高效减水剂。本发明一种采用粉煤灰与磷渣粉双掺技术的高钛重矿渣混凝土，广泛适用于建材行业，提高混凝土综合性能、推行绿色建材。通过长期的试配及生产应用，当粉煤灰和磷渣掺入比例各为50％时(1:1)，混凝土的综合性能最优，具体有：a、粉煤灰和磷渣掺入比例各为50％时(1:1)的c20-c30混凝土相对于只掺等量粉煤灰的混凝土，早期强度略有降低，后期强度明显提高；b、粉煤灰和磷渣掺入比例各为50％时(1:1)的c20-c30混凝土相对于只掺等量粉煤灰的混凝土，坍落度经时损失更小；c、粉煤灰和磷渣掺入比例各为50％时(1:1)的混凝土，以c30为例，相对于只掺等量粉煤灰的混凝土，抗渗性能更好。下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。实施例1一种粉煤灰与磷渣粉双掺技术的高钛重矿渣混凝土：1、单掺粉煤灰及按1:1比例配制的双掺粉煤灰和磷渣粉的混凝土材料用量等情况见表1所示：表1强度为c20-30双掺和单掺材料用量表通过长期的试配及生产应用，当磷渣粉和粉煤灰掺入比例分别为50％时，混凝土坍落度较小，和易性高、流动度较大，混凝土强度高，具体实验结果见表2所示。表2单掺与双掺混凝土性能对比通过表2及附图1～4可以看出：a、粉煤灰和磷渣掺入比例各为50％时(1:1)的c20-c30混凝土相对于只掺等量粉煤灰的混凝土，早期强度略有降低，后期强度明显提高；b、粉煤灰和磷渣掺入比例各为50％时(1:1)的c20-c30混凝土相对于只掺等量粉煤灰的混凝土，坍落度经时损失更小。2、单掺粉煤灰与粉煤灰和磷渣粉按一定比例配制的双掺混凝土抗渗性能等情况混凝土的抗渗性，是指混凝土抵抗有压介质(水、油、溶液)渗透作用的能力。它是决定混凝土耐久性最基本的因素，若混凝土的抗渗性差，不仅周围水等液体物质易渗入内部，而且当遇低温或环境水中含有侵蚀性介质时，混凝土就易遭受冰冻或侵蚀作用而破坏，对钢筋混凝土还将引起其内部钢筋的锈蚀，并导致表面混凝土保护层开裂与剥落。混凝土的密实度及内部孔隙的大小和构造是决定抗渗性的重要因素，因此，试验采用检测混凝土抗渗性能的常规性试验，混凝土的抗渗性试验来测定粉煤灰与磷渣粉双掺的混凝土抗渗性并对其进行分析，分别研究不同复合掺量混凝土的抗渗性能。试验过程中，所有试件均无渗水现象，测量试块渗水深度，分析其对抗渗性能的影响。表3粉煤灰与磷渣粉双掺混凝土抗渗性能对比分析表序号粉煤灰掺量/％磷渣粉掺量/％水胶比强度等级渗水高度(mm)150500.65c3084260400.65c3096370300.65c30106410000.65c30120通过表3可以看出：通过测量矿物掺合料不同掺量比例的混凝土28d渗水深度，掺入50％磷渣粉和50％粉煤灰的混凝土抗渗性明显比只掺入粉煤灰的混凝土好。综上所述：a、当粉煤灰和磷渣粉掺入比例各为50％时(1:1)早期强度较基准配合比略有下降，但混凝土后期强度明显提高；b、较基准配合比混凝土，1:1掺入磷矿渣和粉煤灰均使得混凝土坍落度经时损失更小；c、1:1掺入磷渣粉和粉煤灰生产的混凝土相对于只掺入粉煤灰的混凝土，其抗渗性能有所增长；d、实际生产过程中，可根据施工技术要求，混凝土的工作性能，合理调整复合矿物掺合料的掺量比例。当前第1页12