单粒级煤矸石自密实混凝土的制作方法

1.本发明属于混凝土技术领域，具体涉及一种采用煤矸石为单粒级配骨料取代部分天然粗骨料的单粒级煤矸石自密实混凝土。


背景技术：

2.煤矸石是煤矿生产过程中产生的废渣,是我国目前年排放量和累计存量最大的工业废弃物之一，每年的排放量相当于当年煤炭产量的l0～15％，占中国工业固体废物排放总量的40％以上，目前已累计存量约45亿多吨。我国大部分煤矸石以简单堆存的方式处理，形成大小矸石山千余座，由于常年风吹日晒，经风化、淋溶、氧化自燃等物理、化学作用，产生污染(水、土、大气)、自燃、占地、爆炸、结构侵蚀、失稳等环境岩土效应，日趋恶化矿区环境，也会因堆积物的不稳定发生泥石流等动力灾害事故，不仅严重危害了矿山的正常安全生产，带来了巨大的经济损失，也给市区人们的正常生活造成很大威胁。
3.自密实混凝土是一种新型高性能混凝土，具有较高的流动性，施工时不需要振捣就能充满模板，尤其适用于钢筋密集区混凝土的浇筑，极大提高了施工效率，并保证了混凝土的浇筑质量。
4.目前已有的煤矸石混凝土都是将煤矸石破碎、筛分后制备连续级配的混凝土，骨料制备工艺复杂、效率低下。并且破碎后的煤矸石孔隙率大，吸水率是普通粗骨料的2～5倍，搅拌过程中拌合物越拌越粘，坍落度损失大，施工性能差。
5.因此，针对上述技术问题，有必要提供一种单粒级煤矸石自密实混凝土。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种采用含有煤矸石作为单粒级配粗骨料取代部分天然粗骨料的单粒级煤矸石自密实混凝土，以解决现有技术中的问题。
7.为了实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
8.一种单粒级煤矸石自密实混凝土，包括以下原料组分，按重量份组成：
[0009][0010]
其中，所述煤矸石为粒径范围介于10～20mm之间的单粒级煤矸石。
[0011]
进一步地，所述单粒级煤矸石自密实混凝土，包括以下原料组分，按重量份组成：
[0012][0013]
进一步地，所述单粒级煤矸石自密实混凝土，包括以下原料组分，按重量份组成：
[0014][0015][0016]
进一步地，所述单粒级煤矸石自密实混凝土，包括以下原料组分，按重量份组成：
[0017][0018]
进一步地，所述单粒级煤矸石是由煤矸石经过破碎和筛分候后，再分别经过圆孔筛20mm和10mm圆孔筛，筛除粒径小于10mm和大于20mm的煤矸石颗粒后制得的。
[0019]
进一步地，所述天然骨料为5～20mm连续粒级的碎石。
[0020]
进一步地，所述水泥为p
·
o42.5普通硅酸盐水泥。
[0021]
进一步地，所述河沙为细度模数是2.39的中砂。
[0022]
进一步地，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
[0023]
进一步地，所述粉煤灰为ⅰ级粉煤灰，和/或所述水为自来水。
[0024]
本发明有益效果：
[0025]
与现有技术相比，本发明提供的单粒级煤矸石自密实混凝土，采用的单粒级煤矸石骨料，相较于现有的连续级煤矸石骨料，便于筛分且大大减少了制备成本；并且利用破碎后的煤矸石孔隙率大、吸水性强的特点，将煤矸石作为内养护材料，促进了混凝土的后期水化，有利于提高混凝土的强度；而且利用煤矸石取代部分天然骨料，不但有效坚决了环境污染问题，还解决了我国天然粗骨料稀缺的问题，具有较强经济效益。
具体实施方式
[0026]
为了更充分理解本发明的技术内容，下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步介绍和说明。
[0027]
需要说明的是，以下的说明中，表示量的“％”和“份”只要无特别说明，则为重量基准。除非另外指明，否则本说明书和权利要求中使用的表示特征尺寸、数量和物理特性的所有数字均应该理解为在所有情况下均是由术语“约”来修饰的。因此，除非有相反的说明，否则上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均是近似值，本领域的技术人员能够利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性，适当改变这些近似值。用端点表示的数值范围的使用包括该范围内的所有数字以及该范围内的任何范围，例如，1至5包括1、1.2、1.4、1.55、2、2.75、3、3.80、4和5等等。
[0028]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素；术语“优选”指的是较优的选择方案，但不只限于所选方案。
[0029]
本发明提供了一种单粒级煤矸石自密实混凝土，其包括以下原料组分，按重量份组成：天然骨料592～761份；煤矸石85～254份；河沙700～800份；粉煤灰100～130份；水泥400～500份；减水剂1～3份；水190～210份；其中，所述煤矸石为粒径范围介于10～20mm之间的单粒级煤矸石。
[0030]
一优选的实施方式中，单粒级煤矸石自密实混凝土包括以下原料组分，按重量份组成：天然骨料761份；煤矸石85份；河沙700～800份；粉煤灰100～130份；水泥400～500份；减水剂1～3份；水190～210份；其中，所述煤矸石为粒径范围介于10～20mm之间的单粒级煤矸石。
[0031]
另一优选的实施方式中，单粒级煤矸石自密实混凝土包括以下原料组分，按重量份组成：天然骨料676份；煤矸石169份；河沙700～800份；粉煤灰100～130份；水泥400～500份；减水剂1～3份；水190～210份；其中，所述煤矸石为粒径范围介于10～20mm之间的单粒级煤矸石。
[0032]
再一优选的实施方式中，单粒级煤矸石自密实混凝土包括以下原料组分，按重量份组成：天然骨料592份；煤矸石254份；河沙700～800份；粉煤灰100～130份；水泥400～500份；减水剂1～3份；水190～210份；其中，所述煤矸石为粒径范围介于10～20mm之间的单粒级煤矸石。
[0033]
在本申请中的实施例和对比例中的天然骨料优选为5～20mm连续粒级的碎石，其表观密度为2.81g/cm3，堆积密度为1.41g/cm3，吸水率为1.32％。碎石可以是河砾石、海砾石、山砾石、碎石、矿渣碎石等。
[0034]
在本申请中的实施例和对比例中的煤矸石优选为由天然煤矸石经过破碎和筛分候后，再分别经过圆孔筛20mm和10mm圆孔筛，筛除粒径小于10mm和大于20mm的煤矸石颗粒后制得的单粒级煤矸石。本申请中的单粒级煤矸石制备方式简单，避免了常规的连续级配煤矸石粗骨料，需要经过多次破碎、筛分、称重混合，工艺复杂、效率低、可操作性差的缺点。单粒级煤矸石主要化学成分见表1：
[0035]
表1
‑
单粒级煤矸石主要化学成分(％)
[0036]
caomgoal2o3sio2fe2o3k2ona2olosstotal2.532.0119.4459.328.852.191.181.7397.25
[0037]
在本申请中的实施例和对比例中的河沙优选为细度模数为2.39的中砂，其表观密度为2.67g/cm3、堆积密度为1.43g/cm3、含水率为0.44％。
[0038]
在本申请中的实施例和对比例中的粉煤灰优选为ⅰ级粉煤灰，其表观密度为2.09g/cm3。粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废物。
[0039]
在本申请中的实施例和对比例中的水泥优选为p
·
o42.5普通硅酸盐水泥，其表观密度为3.11g/cm3。
[0040]
在本申请中的实施例和对比例中的减水剂优选为聚羧酸减水剂。聚羧酸减水剂(polycarboxylate superplasticizer)是一种高性能减水剂，是水泥混凝土运用中的一种水泥分散剂，化学上可以分为两类，一类是以甲基丙烯酸为主链，羧酸基团和mpeg(methoxy polyethylene glycol)为侧链的聚酯型结构；另一类是以聚丙烯酸为主链，vinyl alcohol polyethylene glycol为侧链的聚醚型结构。
[0041]
在本申请中的实施例和对比例中的水优选为自来水，并且水灰比优选为0.4～0.45。
[0042]
实施例1
[0043]
将天然煤矸石经过破碎和筛分候后，再分别经过圆孔筛20mm和10mm圆孔筛，筛除粒径小于10mm和大于20mm的煤矸石颗粒后制得的10～20mm单粒级煤矸石。
[0044]
称取天然骨料761份，单粒级煤矸石85份，河沙732份，粉煤灰104份，水泥406份和减水剂2份，依次投入到搅拌机中，干拌2min，得到干拌料。
[0045]
然后再向干拌料中加入203份水，继续搅拌2min，即制得所述单粒级煤矸石自密实混凝土。
[0046]
实施例2
[0047]
将天然煤矸石经过破碎和筛分候后，再分别经过圆孔筛20mm和10mm圆孔筛，筛除粒径小于10mm和大于20mm的煤矸石颗粒后制得的10～20mm单粒级煤矸石。
[0048]
称取天然骨料676份，单粒级煤矸石169份，河沙732份，粉煤灰104份，水泥406份和减水剂2份，依次投入到搅拌机中，干拌2min，得到干拌料。
[0049]
然后再向干拌料中加入203份水，继续搅拌2min，即制得所述单粒级煤矸石自密实混凝土。
[0050]
实施例3
[0051]
将天然煤矸石经过破碎和筛分候后，再分别经过圆孔筛20mm和10mm圆孔筛，筛除粒径小于10mm和大于20mm的煤矸石颗粒后制得的10～20mm单粒级煤矸石。
[0052]
称取天然骨料592份，单粒级煤矸石254份，河沙732份，粉煤灰104份，水泥406份和减水剂2份，依次投入到搅拌机中，干拌2min，得到干拌料。
[0053]
然后再向干拌料中加入203份水，继续搅拌2min，即制得所述单粒级煤矸石自密实混凝土。
[0054]
对比例1
[0055]
将天然煤矸石经过破碎和筛分候后，再分别经过圆孔筛20mm和10mm圆孔筛，筛除粒径小于10mm和大于20mm的煤矸石颗粒后制得的10～20mm单粒级煤矸石。
[0056]
称取天然骨料846份，河沙732份，粉煤灰104份，水泥406份和减水剂2份，依次投入到搅拌机中，干拌2min，得到干拌料。
[0057]
然后再向干拌料中加入203份水，继续搅拌2min，即制得所述单粒级煤矸石自密实混凝土。
[0058]
工作性能测试
[0059]
表2
‑
各实施例和对比例所制得的单粒级煤矸石自密实混凝土工作性能测试结果：
[0060][0061][0062]
由表2可知，不同单粒级煤矸石掺量下新拌混凝土坍落扩展度的等级为sf2级，抗离析性的等级为sr2级；满足规范中对自密实混凝土工作性能的相关条件。
[0063]
抗压强度测试
[0064]
表3
‑
各实施例和对比例所制得的单粒级煤矸石自密实混凝土的抗压强度
[0065][0066]
结合实施例1～3和对比例1，由表3可以看出，本发明提供的单粒级煤矸石自密实混凝土在后期强度明显高于普通混凝土。这是由于煤矸具有潜在活性，能够与水泥水化产物ca(oh)2发生二次水化反应，而降低了混凝土孔溶液中ca(oh)2的浓度，促进水泥继续水
化，并且二次水化产物能够填充混凝土的原生孔洞，提高混凝土的密实度和强度；同时破碎后的煤矸石吸水率高，含水量大，可作为混凝土的内养护材料。
[0067]
综上所述，本发明提供的单粒级煤矸石自密实混凝土，采用的单粒级煤矸石骨料，相较于现有的连续级煤矸石骨料，便于筛分且大大减少了制备成本；并且利用破碎后的煤矸石孔隙率大、吸水性强的特点，将煤矸石作为内养护材料，促进了混凝土的后期水化，有利于提高混凝土的强度；而且利用煤矸石取代部分天然骨料，不但有效坚决了环境污染问题，还解决了我国天然粗骨料稀缺的问题，具有较强经济效益；同时使用合理的混凝土配合比及砂率，使得单粒级煤矸石自密实混凝土具有高流动性。
[0068]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
[0069]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。