专利名称：一种以河砂或尾砂为骨料的活性粉末混凝土及其制备方法
技术领域：
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种低成本的活性粉末混凝土及其制备方法。
背景技术：
活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,简称RPC)是二十世纪九十年代初 由法国的BOUYGUES科学部以Pierre Richard为首的研究小组首先研究开发的一种新型 超高强水泥基材料，这种材料由于其中粉末组分的活性和细度的增加而取名为活性粉末 混凝土。活性粉末混凝土是一种高强度、高韧性、低孔隙率和极低渗透性的超高性能混 凝土。它主要由水泥、石英砂、石英粉、硅灰、钢纤维和高效减水剂组成，采用适当的 成型和养护工艺制成的。它的基本配制原理是材料含有的微裂缝和孔隙等缺陷最少， 就可以获得由其组成材料所决定的最大承载能力，并具有特别好的耐久性。根据这个原 理，RPC所采用的原材料平均颗粒尺寸在Ο. μιη到Imm之间，目的是尽量减小混凝土 中的孔间距，从而使拌合物更加密实。RPC的制备采取了以下措施(1)去除粗骨料以 提高勻质性；(2)优化颗粒级配，以提高拌合物的密实度；(3)凝固后以热养护使RPC的 反应性得到充分发挥，改善微结构；(4)掺加微细的钢纤维以提高韧性。活性粉末混凝土目前已广泛应用于高速铁路和客运专线的人行道挡板、电缆槽 盖板等构件的制备，铁路工程的长条状特性决定了活性粉末混凝土构件厂分布的分散 性。但在我国，作为活性粉末混凝土中用量最大的组分——石英砂的资源较为稀缺、价 格昂贵，导致活性粉末混凝土成本较高，阻碍了活性粉末混凝土的推广的应用。与此同时，我国大量堆存采矿尾砂，大部分尾砂的主要成分是石英，同时颗粒 粒级较细，如能将尾砂替代石英砂应用于活性粉末混凝土的生产，不仅可以降低活性粉 末混凝土的生产成本，同时可以大量利用尾砂，有效缓解因尾砂大量堆存所带来的生态 环境破坏等问题。
发明内容
本发明基于制备活性粉末混凝土用量最大的石英砂价格昂贵的问题，以廉价易 得的河砂和大量堆积的矿业固体废弃物尾砂来代替石英砂，有效降低活性粉末混凝土的 生产成本，同时有效缓解因尾砂大量堆存所带来的生态环境破坏等问题。本发明的技术方案一种以河砂或尾砂为骨料的活性粉末混凝土，其特征在 于其组分包括胶凝材料、骨料、水、减水剂、钢纤维；活性粉末混凝土的配合比各组 分的质量比如下胶凝材料1骨料0.8-1.3水0.1-0.25减水剂0.005-0.07
钢纤维0.01-0.25上述胶凝材料组分包括水泥、硅灰和矿物掺合料，其中矿物掺合料为粉煤灰、 磨细矿渣粉、偏高岭土、石英粉、钢渣粉、磷渣粉、锂渣粉之中的一种或二种以上的混 合物。上述骨料为河砂、尾砂中的一种或河砂与尾砂的混合物。较好的骨料最大粒径 为5mm ；更好的骨料最大粒径为1.25mm ；上述钢纤维为镀铜高强度圆截面纤维、波浪型、端钩型钢纤维中的一种；上述的活性粉末混凝土的制备方法，其制备工艺的步骤是按配方称量好胶 凝材料、骨料、钢纤维加入搅拌机中搅拌均勻，再将减水剂的拌合水加入搅拌机继续搅 拌，搅拌均勻后，倒出搅拌机，进行成型和养护后即可制的活性粉末混凝土制品。上述的活性粉末混凝土的制备方法，所用的成型工艺可以采用振动成型或者压 制成型中的一种。上述的活性粉末混凝土的制备方法，养护工艺是振动成型后试件可采用带模 养护或脱模后养护，采用带模养护时，试件需静停6h以上；养护工艺采用蒸汽养护或蒸 压养护，采用蒸汽养护时，养护温度为60-95°C，养护时间24-96小时；采用蒸压养护 时，养护温度100-200°C，养护时间24-96小时。蒸汽养护或蒸压养护完成后再放入混凝 土标准养护室养护。本发明的显著特点和优点是与传统的活性粉末混凝土相比，本发明通过采用 廉价易得的河砂和大量堆积的矿业固体废弃物——尾砂来代替石英砂，制备高性能的活 性粉末混凝土材料，不仅有效降低了活性粉末混凝土的生产成本，有利于活性粉末混凝 土在我国的推广和应用，而且大量利用了矿业固体废弃物尾砂，对于节约资源和能源、 保护生态环境、促进可持续发展具有重要的意义和深远的影响。
具体实施例方式下面以实施例说明
具体实施例方式实施例1 将各原料按下列比例称量水泥0.6硅灰0.2磨细矿渣粉0.2河砂1.1减水剂0.03水0.15钢纤维(镀铜高强度圆截面纤维)0.01首先将称量好的水泥、硅灰、磨细矿渣粉、钢纤维、河砂倒入混凝土搅拌机中 搅拌4分钟，使其搅拌均勻，再将溶解有减水剂的水倒入搅拌机中，再搅拌6分钟。将 搅拌好的活性粉末混凝土装入试模，振动2分钟；成型好的试件在室温下静停一天后拆 模，拆模后的试件放入混凝土蒸养箱中，以10°C/h的速度升温至80°C，恒温养护48h后 以10°C /h的速度降温至室温，试件移入混凝土标准养护室中养护4天。
所得活性粉末混凝土试件的性能为抗压强度143MPa;抗折强度 19.8MPa。实施例2将各原料按下列比例称量水泥0.4粉煤灰0.3硅灰0.3尾砂1.2减水剂0.005水0.25钢纤维(波浪型)0.15首先将称量好的水泥、粉末、硅灰、钢纤维、尾砂倒入混凝土搅拌机中搅拌5 分钟，使其搅拌均勻，再将溶解有减水剂的水倒入搅拌机中，再搅拌4分钟。将搅拌好 的活性粉末混凝土装入试模，采用挤压成型。成型好的试件在室温下静停一天后放入蒸 压釜中，130°C蒸压24h，蒸压完成后放入标养室养护7天。所得活性粉末混凝土试件的性能为抗压强度207MPa;抗折强度 25.5MPa。实施例3将各原料按下列比例称量水泥0.3硅灰0.2钢渣粉0.2石英粉0.2尾砂0.3河砂0.9减水剂0.047jC 0.12钢纤维(端钩型)0.25首先将称量好的水泥、硅灰、钢渣粉、石英粉、尾砂、河砂、钢纤维倒入混凝 土搅拌机中搅拌5分钟，使其搅拌均勻，再将溶解有减水剂的水倒入搅拌机中，再搅拌4 分钟。将搅拌好的活性粉末混凝土装入试模，振动2分钟；成型好的试件在室温下静停 6h后放入混凝土蒸养箱中，以12°C/h的速度升温至70°C，恒温养护96h后以10°C/h的 速度降温至室温，试件拆模后移入混凝土标准养护室中养护3天。所得活性粉末混凝土试件的性能为抗压强度156MPa;抗折强度 26.2MPa。实施例4将各原料按下列比例称量水泥0.7粉煤灰0.1
硅灰0.1石英粉0.1河砂1.0减水剂0.04水0.13钢纤维(镀铜高强度圆截面纤维)0.2首先将称量好的水泥、粉煤灰、硅灰、石英粉、钢纤维、河砂倒入混凝土搅拌 机中搅拌5分钟，使其搅拌均勻，再将溶解有减水剂的水倒入搅拌机中，再搅拌5分钟。 将搅拌好的活性粉末混凝土装入试模，振动3分钟；成型好的试件在室温下静停一天后 拆模，拆模后的试件放入混凝土蒸养箱中，以10°C/h的速度升温至90°C，恒温养护60h 后以10°C /h的速度降温至室温，试件移入混凝土标准养护室中养护4天。所得活性粉末混凝土试件的性能为抗压强度168MPa;抗折强度 25.3MPa。实施例5将各原料按下列比例称量水泥0.5硅灰0.2粉煤灰0.2锂渣粉0.1尾砂0.8减水剂0.05水0.14钢纤维(镀铜高强度圆截面纤维)0.08首先将称量好的水泥、硅灰、粉煤灰、锂渣粉、钢纤维、尾砂倒入混凝土搅拌 机中搅拌4分钟，使其搅拌均勻，再将溶解有激发剂、减水剂的水倒入搅拌机中，再搅 拌6分钟。将搅拌好的活性粉末混凝土装入试模，压制成型；成型好的试件在室温下静 停一天后放入混凝土蒸养箱中，以10°C/h的速度升温至85°C，恒温养护72h后以10°C/ h的速度降温至室温，试件移入混凝土标准养护室中养护3天。所得活性粉末混凝土试件的性能为抗压强度148MPa;抗折强度 23.9MPa。实施例6将各原料按下列比例称量水泥0.5硅灰0.1粉煤灰0.2偏高岭土 0.2河砂0.7尾砂0.6减水剂0.07
水0.1钢纤维(镀铜高强度圆截面纤维)0.1首先将称量好的水泥、硅灰、粉煤灰、偏高岭土、钢纤维、河砂、尾砂倒入混 凝土搅拌机中搅拌6分钟，使其搅拌均勻，再将溶解有减水剂的水倒入搅拌机中，再搅 拌5分钟。将搅拌好的活性粉末混凝土装入试模，振动4分钟；成型好的试件在室温下 静停一天后拆模，拆模后的试件放入混凝土蒸养箱中，以10°C/h的速度升温至80°C，恒 温养护48h后以10°C /h的速度降温至室温，试件移入混凝土标准养护室中养护25天。所得活性粉末混凝土试件的性能为抗压强度158MPa;抗折强度 24.6MPa。上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本 发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说 明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里 的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在 本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种以河砂或尾砂为骨料的活性粉末混凝土，其特征在于其组分包括胶凝材 料、骨料、水、减水剂、钢纤维；活性粉末混凝土的配合比各组分的质量比如下胶凝材料1骨料0.8-1.37jC 0.1-0.25减水剂0.005-0.07钢纤维0.01-0.25
2.根据权利要求1所述的活性粉末混凝土，其特征在于 硅灰和矿物掺合料，其中矿物掺合料为粉煤灰、磨细矿渣粉、 粉、磷渣粉、锂渣粉之中的一种或二种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的活性粉末混凝土，其特征在于 的一种或河砂与尾砂的混合物。
4.根据权利要求1所述的活性粉末混凝土，其特征在于 5mm ο
5.根据权利要求1所述的活性粉末混凝土，其特征在于 1.25mm0
6.根据权利要求1所述的活性粉末混凝土，其特征在于 圆截面纤维、波浪型、端钩型钢纤维中的一种。
7.根据权利要求1所述的活性粉末混凝土的制备方法，其特征在于其制备工艺的步骤 是按配方称量好胶凝材料、骨料、钢纤维加入搅拌机中搅拌均勻，再将减水剂的拌合 水加入搅拌机继续搅拌，搅拌均勻后，倒出搅拌机，进行成型和养护后即可制得活性粉 末混凝土制品。
8.根据权利要求7所述的活性粉末混凝土的制备方法，其特征在于所用的成型工 艺可以采用振动成型或者压制成型中的一种。
9.根据权利要求7所述的活性粉末混凝土的制备方法，其特征在于养护工艺是振 动成型后试件可采用带模养护或脱模后养护，采用带模养护时，试件需静停6h以上； 养护工艺采用蒸汽养护或蒸压养护，采用蒸汽养护时，养护温度为60-95°C，养护时间 24-96小时；采用蒸压养护时，养护温度100-200°C，养护时间24-96小时。胶凝材料组分包括水泥、 偏高岭土、石英粉、钢渣所用骨料为河砂、尾砂中所用骨料的最大粒径为所用骨料的最大粒径为所用钢纤维为镀铜高强度
全文摘要
一种以河砂或尾砂为骨料的活性粉末混凝土及其制备方法，由质量比为1∶0.8-1.3∶0.1-0.25∶0.005-0.07∶0.01-0.25的胶凝材料、骨料、水、减水剂、钢纤维制得。其中骨料为河砂或尾砂中的一种或两种的混合物。其制备方法是称量好的胶凝材料、骨料、钢纤维倒入搅拌机中搅拌均匀后加入溶有减水剂的水，搅拌均匀后通过振动成型或压制成型，成型后的试件通过蒸压养护或蒸汽养护后即制得活性粉末混凝土。本发明以河砂和尾砂代替传统制备活性粉末混凝土所用的石英砂，不仅制得的活性粉末混凝土强度高、耐久性好，而且达到了降低成本、保护环境的效果。
文档编号C04B14/06GK102010156SQ20101013381
公开日2011年4月13日 申请日期2010年3月29日 优先权日2010年3月29日
发明者仲新华, 易忠来, 朱长华, 李化建, 谢永江, 谭盐宾 申请人:中国铁道科学研究院铁道建筑研究所