一种含机制砂石粉和收尘石粉的混凝土及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种含机制砂石粉和收尘石粉的混凝土及其制备方法，所述混凝土包括水泥、粉煤灰、收尘石粉、机制砂、碎石、水和减水剂。制备方法包括备料、一次搅拌和二次搅拌。本发明采用良好的材料级配，能有效改善混凝土的和易性；采用理论配合比设计理念，保证了混凝土配合比高度一致，在混凝土生产过程中，确保了混凝土质量稳定；本发明充分利用机制砂石粉和收尘石粉，可替代部分水泥、粉煤灰或者矿粉，降低胶凝材料的用量，既节约了资源，又降低了混凝土生产成本。本发明所用机制砂石粉和收尘石粉均为现有砂石厂制砂过程中产生的废弃物，可减少废弃物的排放，有利于环境保护；本发明制备方法简单、操作方便、成本低、适用于工业化大规模生产。
【专利说明】
一种含机制砂石粉和收尘石粉的混凝土及其制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种混凝土，具体涉及一种含机制砂石粉和收尘石粉的混凝土及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 混凝土作为建筑施工的重要材料之一，发展到现在已有将近200年历史，目前是全 世界用量最大、用途最广的建筑材料。砂石骨料作为混凝土重要的组成材料，在混凝土中的 比例占到70%-80%，近年来随着国内房地产市场和基础设施建设的快速发展，砂石骨料的 用量出现了快速增长。砂石骨料作为一种资源，它具有不可再生的特点，当前我国不少地区 已出现天然砂资源减少，甚至枯竭的情况，混凝土用砂供需矛盾突出，在这种情况下机制砂 行业得到了迅速的发展，在一些地区机制砂逐渐成为建筑用砂的首选。
[0003] 目前机制砂已经广泛应用于混凝土中，机制砂的相关技术要求和试验方法还是参 考和沿用天然砂的标准。机制砂与天然砂的显著区别是机制砂表面粗糙、多棱角，且含有大 量粒径小于0.075mm的石粉颗粒，机制砂与天然砂的形貌特征、颗粒级配等方面存在较大差 异。目前国家标准采用和天然砂相同的技术要求和试验方法来评价机制砂，这就给机制砂 的生产和应用带来了一定的困难。在机制砂的生产过程中大约会产生10-20%的石粉，国家 标准GB/T14684-2011《建设用砂》中规定机制砂中石粉含量不得大于10%。对于河道采集卵 石破碎制砂生产系统，为湿法生产，一般采用水冲洗的方式将机制砂中的石粉冲洗掉，这样 就造成了环境污染和资源浪费，且由于冲洗后的机制砂较粗，在用于生产混凝土时需要掺 加天然砂，另外机制砂冲洗后，含水率变化波动较大，对于混凝土生产质量控制造成困难。 对于矿山破碎碎石制砂生产系统多采用干法生产，然后利用收尘设备收集生产过程中产生 的石粉，但是收集下来的石粉的处理又是一个是困扰制砂厂家的难题，多数生产厂家采用 外运填埋或者其它集中处理的方式处理这部分收尘石粉，不仅降低了生产效率同样也造成 了资源的浪费和环境的影响。目前，国内一些混凝土生产企业已将未冲洗的含石粉的机制 砂运用于混凝土生产，但是由于机制砂的石粉含量波动较大在混凝土生产利用时导致混凝 土的质量波动较大，另外对于干法制砂产生的收尘石粉在混凝土中的应用则少之又少。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有机制砂生产和应用技术的难点，提供一种利用废弃物 机制砂石粉和收尘石粉制备工作性能良好、经济环保、质量稳定的混凝土的方法。
[0005] 本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种含机制砂石粉和收尘石粉的混凝 土，它包括以下重量份的原料： 水泥： ~5? 粉煤灰： 10~20: 收尘石粉： 2~2Q; 机制砂： 160~200;
[0006] 碎石： 18Q~220; 水： 31~36; 减水剂： 1~L
[0007] 作为优选方案，它包括以下重量份的原料： 水泥： 45; 粉煤灰： 16; 收尘石粉： 7; 机制砂： 177;
[0008] 碎石： 200; 水： 35; 减水剂： 1.5。
[0009]进一步地，所述粉煤灰为F类Π 级粉煤灰。
[0010] 进一步地，所述碎石的粒径为5~31.5mm连续级配。
[0011] 进一步地，所述收尘石粉是砂石厂在骨料生产中收集的细粉，粒径<0.075_。
[0012] 进一步地，所述机制砂为卵碎石在机械破碎后制得的粒径小于4.75mm的岩石颗 粒，其中含有10~20%的粒径小于0.075_的石粉，所述机制砂含水量为1.5~2.5%。
[0013] 进一步地，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，减水率为30%。
[0014]本发明中的水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥或42.5R级普通硅酸盐水泥。
[0015] 一种含机制砂石粉和收尘石粉的混凝土的制备方法，它包括以下步骤：
[0016] Sl.备料:按上述配方比例称取各原料，备用；
[0017] S2.-次搅拌:将水泥、粉煤灰、收尘石粉、机制砂和碎石放入搅拌机中搅拌10~ 20s，得一次混合料；
[0018] S3.二次搅拌:将水和减水剂加入到一次混合料中搅拌30~60s，即制得含机制砂 石粉和收尘石粉的混凝土。
[0019] 本发明的配方比例采用理论配合比设计理念。理论配合比与生产配合比的不同之 处在于，生产配合比为实际称量各原材料量，理论配合比中将机制砂中4.75mm颗粒以上归 入石中，0 · 075mm颗粒以下归入到石粉中，碎石中0 · 075mm-4 · 75mm颗粒归入到砂中， 0.075mm以下颗粒归入到石粉中，收尘石粉中0.075mm以上颗粒归入到砂中，0.075mm以下归 入到石粉中。当设计理论配合比确定后，根据砂、石、收尘石粉级配的检测结果，调整生产配 合比，使其理论配合比保持一致，从而确保混凝土质量稳定。
[0020] 本发明具有以下优点：
[0021] (1)本发明采用机制砂全取代天然河砂，机制砂利用率高，大大缓解了河砂资源紧 缺的问题。所利用机制砂石粉和收尘石粉均为现有砂石厂制砂过程中产生的废弃物，可减 少废弃物的排放，有利于环境保护。所利用机制砂石粉及收尘石粉均为现有砂石厂实际生 产过程中产生的，无需额外增加设备投入或者生产工艺即可加以利用，容易被砂石企业接 受，实际推广难度较小，适用于工业化大规模生产；
[0022] (2)本发明采用良好的材料级配，能有效改善混凝土的和易性，使混凝土在大流动 性的状态下不易发生离析、分层等现象，混凝土密实度较高，所浇筑混凝土构件外观光滑， 平整度较好，不易产生蜂窝，麻面现象；
[0023] (3)本发明采用的理论配合比设计理念，保证了混凝土配合比高度一致，在混凝土 生产过程中，减少混凝土质量波动风险，确保混凝土质量稳定；
[0024] (4)本发明充分利用机制砂石粉和收尘石粉，可替代部分水泥、粉煤灰或者矿粉， 降低胶凝材料的用量，既节约了资源，又降低了混凝土生产成本。
[0025] (5)本发明制备方法简单、操作方便、成本低、适用于工业化大规模生产。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合实施例对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所 述。
[0027]实施例1: 一种含机制砂石粉和收尘石粉的混凝土，它包括以下重量份的原料： 水泥： 36; 粉煤灰： 10; 收尘如粉： 2; 机制砂： 16:0;
[0028] 碎石： 18Q;: 水： 31; 减水剂： 1。
[0029]其中，所述水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥;所述粉煤灰为F类Π 级粉煤灰所述碎 石的粒径为5~31.5_连续级配;所述收尘石粉是砂石厂在骨料生产中收集的细粉，粒径< 0.075mm;所述机制砂为卵碎石在机械破碎后制得的粒径小于4.75mm的岩石颗粒，其中含有 10~20%的粒径小于0.075mm的石粉，所述机制砂含水量为1.5%;所述减水剂为聚羧酸高 效减水剂，减水率为30 %。
[0030]上述含机制砂石粉和收尘石粉的混凝土的制备方法，它包括以下步骤：
[0031 ] Sl.备料:按上述配方比例称取各原料，备用；
[0032] S2. -次搅拌:将水泥、粉煤灰、收尘石粉、机制砂和碎石放入搅拌机中搅拌IOs，得 一次混合料；
[0033] S3.二次搅拌:将水和减水剂加入到一次混合料中搅拌30s，即制得含机制砂石粉 和收尘石粉的混凝土。
[0034]实施例2: -种含机制砂石粉和收尘石粉的混凝土，它包括以下重量份的原料： 水泥： 56; 粉煤灰: 20：：；： 收尘石粉： 2?; 机制砂： 200;
[0035] 碎石： 220; 水： 36; 减水剂:： 2。
[0036]其中，所述水泥采用42.5R级普通硅酸盐水泥;所述粉煤灰为F类Π 级粉煤灰所述 碎石的粒径为5~31.5_连续级配;所述收尘石粉是砂石厂在骨料生产中收集的细粉，粒径 <0.075mm;所述机制砂为卵碎石在机械破碎后制得的粒径小于4.75mm的岩石颗粒，其中含 有10~20%的粒径小于0.075mm的石粉，所述机制砂含水量为2.5%;所述减水剂为聚羧酸 高效减水剂，减水率为30%。
[0037]上述含机制砂石粉和收尘石粉的混凝土的制备方法，它包括以下步骤：
[0038] Sl.备料:按上述配方比例称取各原料，备用；
[0039] S2. -次搅拌:将水泥、粉煤灰、收尘石粉、机制砂和碎石放入搅拌机中搅拌20s，得 一次混合料；
[0040] S3.二次搅拌:将水和减水剂加入到一次混合料中搅拌60s，即制得含机制砂石粉 和收尘石粉的混凝土。
[0041 ]实施例3: -种含机制砂石粉和收尘石粉的混凝土，它包括以下重量份的原料： 水泥： 50; 粉煤灰： 12; 收尘石粉： 15; 机制砂： 190;
[0042] 碎石: 210； 水； 31-36； 减水剂： 1.8"
[0043]其中，所述水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥;所述粉煤灰为F类Π 级粉煤灰所述碎 石的粒径为5~31.5_连续级配;所述收尘石粉是砂石厂在骨料生产中收集的细粉，粒径< 0.075mm;所述机制砂为卵碎石在机械破碎后制得的粒径小于4.75mm的岩石颗粒，其中含有 10~20%的粒径小于0.075mm的石粉，所述机制砂含水量为1.8%;所述减水剂为聚羧酸高 效减水剂，减水率为30 %。
[0044] 上述含机制砂石粉和收尘石粉的混凝土的制备方法，它包括以下步骤：
[0045] Sl.备料:按上述配方比例称取各原料，备用；
[0046] S2. -次搅拌:将水泥、粉煤灰、收尘石粉、机制砂和碎石放入搅拌机中搅拌14s，得 一次混合料；
[0047] S3.二次搅拌:将水和减水剂加入到一次混合料中搅拌40s，即制得含机制砂石粉 和收尘石粉的混凝土。
[0048]实施例4: 一种含机制砂石粉和收尘石粉的混凝土，它包括以下重量份的原料： 水泥： 45; 粉煤灰： 16; 收尘石粉: 7; 机制砂： 177;
[0049] 砰'石： 200.;. 水： 35； 减水剂: L 5。
[0050] 其中，所述水泥采用42.5R级普通硅酸盐水泥;所述粉煤灰为F类Π 级粉煤灰;所述 碎石的粒径为5~31.5_连续级配;所述收尘石粉是砂石厂在骨料生产中收集的细粉，粒径 <0.075mm;所述机制砂为卵碎石在机械破碎后制得的粒径小于4.75mm的岩石颗粒，其中含 有10~20%的粒径小于0.075mm的石粉，所述机制砂含水量为2.3%;所述减水剂为聚羧酸 高效减水剂，减水率为30%。
[00511上述含机制砂石粉和收尘石粉的混凝土的制备方法，它包括以下步骤：
[0052] Sl.备料:按上述配方比例称取各原料，备用；
[0053] S2. -次搅拌:将水泥、粉煤灰、收尘石粉、机制砂和碎石放入搅拌机中搅拌18s，得 一次混合料；
[0054] S3.二次搅拌:将水和减水剂加入到一次混合料中搅拌52s，即制得含机制砂石粉 和收尘石粉的混凝土。
[0055]以下通过实验来说明本发明的有益效果：
[0056] I、机制砂，碎石，收尘石粉颗粒级配试验，具体检测方法及检测结果如下：
[0057] 1)机制砂
[0058] 方法概述:按照国标机制砂的级配检测方法，增加0 · 075mm筛，用于测量0 · 075mm以 下颗粒含量。根据筛分结果可得4.75mm以上颗粒含量和0.075mm以下颗粒含量，在基准配合 比设计中将这两部分颗粒分别计入石和石粉中。判断机制砂级配，将4.75mm以上颗粒及 0.075mm以下颗粒剔除后，计算所得0.075mm-4.75mm各粒径含量，得到各粒径筛余量，然后 计算细度模数。具体实施例1-4所用机制砂检测结果如表1所示：
[0059] 表1:实验例1-4机制砂检测结果
[0061 ] 检测结果分析:机制砂中4.75mm以上颗粒含量为7.2%，0.075mm以下颗粒含量为 12.4%。剔除4.75mm以上及0.075mm以下颗粒含量后，2.36mm，1.18mm，0.6mm，0.3mm，0.15mm 的累计筛余量分别为18.4%，39.3%，59.0%，81.1%，91.5%，颗粒级配符合机制砂Π 区， 细度模数为2.9。
[0062] 2)碎石按照国标方法进行筛分试验，其中0.075-4.75mm颗粒含量为2.4 %， 0.075mm以下颗粒含量为0.8%;收尘石粉进行细度检测，其中0.075mm以下颗粒含量为 58%，0.075mm以上颗粒含量为42%。
[0063] 2、实验例1-4所用原材料同实施例1-4相同，按照表2生产配合比称取原料，先称取 水泥、粉煤灰、收尘石粉、机制砂、碎石，放入搅拌机干混10-20S，然后称取减水剂、水，将减 水剂加入水中，搅拌30s-60s，即得。
[0064] 表2:实验例1-4生产配合比
[0066] 3、新拌混凝土工作性试验及抗压强度试验
[0067] 根据相关国家标准，测试新拌混凝土 Omin和60min时的塌落度和扩展度、混凝土抗 压强度，详见表3。
[0068]表3:实验例1-4新拌混凝土工作性能及抗压强度检测结果
[0070] 从检测结果可以看出，本发明所得混凝土强度等级在C30,具有高流动性，塌落度 损失小，早期强度高，便于混凝土施工及后续工序的开展。
[0071] 4、混凝土配合比的调整
[0072] 根据实验例1-4配合比及检测结果，实验例4综合性能较好，以实验例4为最优生产 配合比，根据机制砂、碎石、收尘石粉级配检测结果，计算理论配合比，结果如表4所示。其中 机制砂、收尘石粉、碎石中小于〇 . 〇75mm颗粒计为石粉，机制砂、碎石、收尘粉中0.075mm-4.75mm颗粒计为砂，机制砂、碎石中大于4.75mm颗粒计为石。
[0073] 表4:实验例4配合比分析
[0075] 根据确定理论配合比，结合实际生产所用机制砂、碎石、收尘石粉的质量波动情 况，主要是机制砂中石粉含量的波动以及收尘石粉细度的检测结果和碎石的含粉量，调整 三者的用量，以保证理论配合比不变，从而保证混凝土质量稳定。
[0076] 实验例5-8其中水泥、粉煤灰、水、外加剂同实施例1-4相同，机制砂、收尘石粉、碎 石来源产地与实施例1-4相同，颗粒级配不同，级配检测结果如表5所示。
[0077]表5:实验例5-8级配检测结果
L0079」根据级配检测结果调堅买验例5-8生产配合比中机制砂、砰石、收尘石粉掺量，使 其理论配合比与实施例4理论配合比一致，所得实验例5-8生产配合比如下表6所示。
[0080] 表6:实验例5-8生产配合比
L UUBZ」 P」见，a机市I」炒、忤右、叹芏右籾M重汲功叮，通迓调塋二有用重P」込到和冋的埋 论配合比，从而保证所制得的混凝土质量稳定。其中主要通过调整收尘石粉的掺入量，来减 小因机制砂石粉含量波动较大造成混凝土质量波动的影响。
【主权项】
1. 一种含机制砂石粉和收尘石粉的混凝土，其特征在于，它包括以下重量份的原料： 水泥： 36~56; 粉煤灰： 10~20; 收尘石粉： 2~20; 机制砂： 160~200; 碎石： 180~220; 水： 31~36; 减水剂： 1~2。2. 如权利要求1所述的一种含机制砂石粉和收尘石粉的混凝土，其特征在于，它包括以 下重量份的原料： 水泥： 45; 粉煤灰： 16; 收尘石粉：7; 机制砂： 177; 碎石： 200; 水： 35; 减水剂： 1.5。3. 如权利要求1或2所述的一种含机制砂石粉和收尘石粉的混凝土，其特征在于，所述 粉煤灰为F类Π 级粉煤灰。4. 如权利要求1或2所述的一种含机制砂石粉和收尘石粉的混凝土，其特征在于，所述 碎石的粒径为5~31.5mm连续级配。5. 如权利要求1或2所述的一种含机制砂石粉和收尘石粉的混凝土，其特征在于，所述 收尘石粉是砂石厂在骨料生产中收集的细粉，粒径<〇. 〇75_。6. 如权利要求1或2所述的一种含机制砂石粉和收尘石粉的混凝土，其特征在于，所述 机制砂为卵碎石在机械破碎后制得的粒径小于4.7 5mm的岩石颗粒，其中含有10~20%的粒 径小于0.075_的石粉，所述机制砂含水量为1.5~2.5%。7. 如权利要求1或2所述的一种含机制砂石粉和收尘石粉的混凝土，其特征在于，所述 减水剂为聚羧酸高效减水剂。8. 如权利要求1-7中任一项所述的一种含机制砂石粉和收尘石粉的混凝土的制备方 法，其特征在于，它包括以下步骤：51. 备料:按上述配方比例称取各原料，备用；52. -次搅拌:将水泥、粉煤灰、收尘石粉、机制砂和碎石放入搅拌机中搅拌10~20s， 得一次混合料；53. 二次搅拌:将水和减水剂加入到一次混合料中搅拌30~60s，即制得含机制砂石粉 和收尘石粉的混凝土。
【文档编号】C04B28/04GK106007579SQ201610346141
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】谢守龙, 张超, 张大康, 周波, 封培然
【申请人】青神鑫统领建材有限公司