一种绿色高性能混凝土的工艺制备方法
【专利说明】
[0001]本发明涉及一种混凝土的工艺制备方法，尤其是一种绿色高性能混凝土的工艺制备方法，属于建筑材料技术领域。
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【背景技术】
[0003]随着我国改革开放和现代化进程的加快，我国在国内及国外的建设规模正日益增大，如何保证建筑工程质量的同时也能使工程能长久的安全使用下去，日益受到各级政府和社会各界的广泛关注。在众多的土木工程建设中，混凝土的应用面之广，对工程质量的影响尤为显著。近年来，一种高性能混凝土的制造技术正在快速发展并且运用到许多实际工程项目中。高性能混凝土(High Performance Concrete，HPC)是20世纪80年代末90年代初，一些发达国家基于混凝土结构耐久性设计提出的一种全新概念的混凝土，它以耐久性为首要设计指标，这种混凝土有可能为基础设施工程提供100年以上的使用寿命。区别于传统混凝土，尚性能混凝土由于具有尚耐久性、尚工作性、尚强度和尚体积稳定性等许多优良特性，被认为是目前性能最为全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程中显示出其独特的优越性，在工程安全使用期、经济合理性、环境条件的适应性等方面产生了明显的效益，因此被各国学者所接受，被认为是今后混凝土技术的发展方向。但是，制造该高性能混凝土确给环境带来负面影响，如制造水泥时燃烧碳酸钙排出的二氧化碳和含硫气体，形成酸雨，产生温室效应，影响环境。另外，由于该高性能混凝土缺乏透气性，透水性，对温度，湿度的调节性能差，也会加速城市的气温上升。随着世界经济的发展，人类对自然环境的要求越来越高，目前的高性能混凝土已经无法满足当前的需求，需要一种高性能绿色混凝土的制备方法及产品来尽量减少对自然环境的负担，能够与自然协调，与环境共生，从而有利于资源、能源的节省和生态平衡。
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【发明内容】
[0005]针对现有技术中的上述不足，本发明的主要目的在于解决现目前的高性能混凝土在制作时容易产生二氧化碳、导致酸雨以及温室效应等问题，而提供一种绿色高性能混凝土的工艺制备方法。
[0006]本发明的技术方案:一种绿色高性能混凝土的工艺制备方法，所述混凝土由水泥、掺合料、外加剂、砂和石料混合组成；其特征在于，所述水泥为绿色硅酸盐水泥，所述掺合料包括硅粉、磨细矿渣、粉煤灰、沸石粉、偏高岭土，所述外加剂为栗送剂；其中，绿色硅酸盐水泥中CaSi03的质量比大于72%，绿色硅酸盐水泥中CaO与S1的质量比为2.4:1 ;硅粉中Si02质量含量大于93%，硅粉的比表面积大于14500m2/kg ;磨细矿渣的质量占掺和料质量的26%?47%，粉煤灰的质量占掺和料质量的25%?28%，沸石粉的质量占掺和料质量的5.5%?12%，偏高岭土的平均粒径为1.3?1.8 μ m，偏高岭土中A1203的质量含量大于90% ；栗送剂的减水率大于20%，砂的细度模数大于2.7，砂中的含泥量小于1.3%。
[0007]本发明中，对绿色硅酸盐水泥中CaSi03的含量要求较高，这样有利于提高混凝土成型后的结构强度，并且混凝土的凝固时间相对较慢，这样有利于在运输过程中防止物料板结，而CaO与S1的质量比对于混凝土的刚性和成型后的粘接度则是重要的调节参数；本发明中，对硅粉中Si02质量含量也做了较高的要求，这样有利于减少杂质，提高凝固后晶体之间的结构力，同时要求硅粉的比表面积较大是为了增大结合面；磨细矿渣的质量和粉煤灰的质量是为了更好的促进水泥与砂和石料的结合，起到粘接剂和缩小孔隙的作用，沸石粉的质量含量相对较低，是为了控制物料之间的润滑，避免出现局部的孔隙过大而导致的不均匀；本发明中还对偏高岭土中A1203的质量含量做了较高的要求，这比一般混凝土中的含量要高，目的是为了促进CaSi03与其他氧化剂发生反应，生成亚硅酸钙等物质，促进一段时间后混凝土的结构强度进一步提高；而栗送剂的减水率大于20%则是在水泥自身凝固时间相对较慢的情况下，进一步提高混凝土的粘接能力，同时还通过增大砂的细度模数来再进一步的促进孔隙减小，对整体混凝土形成压缩，增强结构强度。
[0008]优化地，所述石料最大骨料粒径小于24mm，石料的强度大于所述混凝土强度的2倍。这里采用了强度较大的石料并采用更小的石料粒径，目的是增强微小颗粒之间混凝土的强度，同时又便于石料与水泥的混合，还能有效的减小裂缝发生的几率。
[0009]优化地，所述混凝土中砂的质量比小于1.2%。本发明采用了更低含量的砂。目的是因为采用了上述小粒径的石料，因此砂更多起到粘接和减小孔隙的效果。
[0010]优化的，所述硅粉的质量为水泥质量的8%，所述磨细矿渣的质量为水泥质量的30%，所述沸石粉质量为水泥质量的10%。采用上述质量含量的硅粉、磨细矿渣和沸石粉可以更进一步的提高混凝土的成型后的刚性以及内部的粘接强度，是更优化的方案。
[0011]优化的，所述粉煤灰中Si02质量含量大于2%，粉煤灰中A1203质量含量为3%~15%。这里对粉煤灰中物质含量的要求是为了提高粉煤灰自身的连接能力，同时还能对水泥的粘接能力进行调节，具有很好的效果。
[0012]优化的，所述外加剂中加入有引气剂、缓凝剂、防水剂、膨胀剂和防冻剂。通过弓I入上述多种制剂，可以提高混凝土的附加能力，例如提高防水能力、在寒冷地区的防冻裂能力、在高温地区的防膨胀能力等。
相对对于现有技术，本发明的绿色高性能混凝土的工艺制备方法是针对传统行业中制作混凝土对环境造成严重污染而设计的，它考虑了目前混凝土材料优秀的强度和耐久性，既满足了结构和力学的要求、使用功能及使用年限的要求，通过采用水泥、掺合料、外加剂的新配方，有效的实现了高性能混凝土与自然环境的协调性，减轻对地球环境系统的负荷，实现非再生性资源的可循环使用，节省能源，以及有害物质的“零排放”。
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【具体实施方式】
[0014]本发明提供一种绿色高性能混凝土的工艺制备方法，所述混凝土由水泥、掺合料、外加剂、砂和石料混合组成；其特征在于，所述水泥为绿色硅酸盐水泥，所述掺合料包括硅粉、磨细矿渣、粉煤灰、沸石粉、偏高岭土，所述外加剂为栗送剂；其中，绿色硅酸盐水泥中CaSi03的质量比大于72%，绿色硅酸盐水泥中CaO与S1的质量比为2.4:1 ;硅粉中Si02质量含量大于93%，硅粉的比表面积大于14500m2/kg ;磨细矿渣的质量占掺和料质量的26%?47%，粉煤灰的质量占掺和料质量的25%?28%，沸石粉的质量占掺和料质量的5.5%?12%，偏高岭土的平均粒径为1.3?1.8 μ m，偏高岭土中A1203的质量含量大于90% ;栗送剂的减水率大于20%，砂的细度模数大于2.7，砂中的含泥量小于1.3%。
[0015]进一步，所述石料最大骨料粒径小于24mm，石料的强度大于所述混凝土强度的2倍。所述混凝土中砂的质量比小于1.2%。所述娃粉的质量为水泥质量的8%，所述磨细矿渣的质量为水泥质量的30%，所述沸石粉质量为水泥质量的10%。所述粉煤灰中Si02质量含量大于2%，粉煤灰中A1203质量含量为3%~15%。这样能更多的节约水泥熟料，更有效地减少环境污染，同时也能大量降低料耗与能耗；能更多的掺加以工业废渣为主的细掺料，节代熟料，改善环境，减少二次污染；能更大地发挥高性能混凝土的优势，尽量减少水泥与混凝土的用量，达到节省资源、能源与改善环境的目的。
[0016]进一步，所述外加剂可加入引气剂、缓凝剂、防水剂、膨胀剂、防冻剂。外加剂的掺量可根据不同品种和要求根据需要选用，本发明的制造绿色高性能混凝土的制作方法是针对传统行业中制作混凝土对环境造成严重污染而设计的，它考虑了目前混凝土材料优秀的强度和耐久性，既满足了结构和力学的要求、使用功能及使用年限的要求，通过采用水泥、掺合料、外加剂的新配方，有效的实现了高性能混凝土与自然环境的协调性，减轻对地球环境系统的负荷，实现非再生性资源的可循环使用，节省能源，以及有害物质的“零排放”。
[0017]需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明技术方案进行的修改或者等同替换，不能脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种绿色高性能混凝土的工艺制备方法，所述混凝土由水泥、掺合料、外加剂、砂和石料混合组成；其特征在于，所述水泥为绿色硅酸盐水泥，所述掺合料包括硅粉、磨细矿渣、粉煤灰、沸石粉、偏高岭土，所述外加剂为栗送剂；其中，绿色硅酸盐水泥中CaSi03的质量比大于72%，绿色硅酸盐水泥中CaO与S1的质量比为2.4:1 ;硅粉中Si02质量含量大于93%，硅粉的比表面积大于14500m2/kg ;磨细矿渣的质量占掺和料质量的26%?47%，粉煤灰的质量占掺和料质量的25%?28%，沸石粉的质量占掺和料质量的5.5%?12%，偏高岭土的平均粒径为1.3?1.8 μ m，偏高岭土中A1203的质量含量大于90% ;栗送剂的减水率大于20%，砂的细度模数大于2.7，砂中的含泥量小于1.3%。2.根据权利要求1所述的一种绿色高性能混凝土的工艺制备方法，其特征在于，所述石料最大骨料粒径小于24_，石料的强度大于所述混凝土强度的2倍。3.根据权利要求2所述的一种绿色高性能混凝土的工艺制备方法，其特征在于，所述混凝土中砂的质量比小于1.2%。4.根据权利要求3所述的一种绿色高性能混凝土的工艺制备方法，其特征在于，所述硅粉的质量为水泥质量的8%，所述磨细矿渣的质量为水泥质量的30%，所述沸石粉质量为水泥质量的10%。5.根据权利要求4所述的一种绿色高性能混凝土的工艺制备方法，其特征在于，所述粉煤灰中Si02质量含量大于2%，粉煤灰中A1203质量含量为3%~15%。6.根据权利要求5所述的一种绿色高性能混凝土的工艺制备方法，其特征在于，所述外加剂中加入有引气剂、缓凝剂、防水剂、膨胀剂和防冻剂。
【专利摘要】本发明提供了一种绿色高性能混凝土的工艺制备方法，所述混凝土由水泥、掺合料、外加剂、砂和石料混合组成；水泥为绿色硅酸盐水泥，所述掺合料包括硅粉、磨细矿渣、粉煤灰、沸石粉、偏高岭土，所述外加剂为泵送剂；绿色硅酸盐水泥中CaSiO3的质量比大于72%，绿色硅酸盐水泥中CaO与SiO的质量比为2.4:1；硅粉中SiO2质量含量大于93%，磨细矿渣的质量占掺和料质量的26%～47%，粉煤灰的质量占掺和料质量的25%～28%，沸石粉的质量占掺和料质量的5.5%～12%，偏高岭土中Al2O3的质量含量大于90%。本发明能减少对自然环境的负担，从而有利于资源、能源的节省和生态平衡。
【IPC分类】C04B14/10, C04B18/08, C04B28/04, C04B18/12
【公开号】CN105272072
【申请号】CN201510838021
【发明人】赵玉青, 邢振贤, 李克亮, 杨中正, 霍洪媛
【申请人】华北水利水电大学
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年11月26日