CN102010156A - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Abstract

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。

Description

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0.1μm到1mm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)去除粗骨料以提高匀质性；(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匀，再将减水剂的拌合水加入搅拌机继续搅拌，搅拌均匀后，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℃，养护时间24-96小时；采用蒸压养护时，养护温度100-200℃，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。
具体实施方式：
下面以实施例说明具体实施方式：
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，使其搅拌均匀，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℃/h的速度升温至80℃，恒温养护48h后以10℃/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，使其搅拌均匀，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℃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：0.04
水：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，使其搅拌均匀，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℃/h的速度升温至70℃，恒温养护96h后以10℃/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，使其搅拌均匀，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℃/h的速度升温至90℃，恒温养护60h后以10℃/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，使其搅拌均匀，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℃/h的速度升温至85℃，恒温养护72h后以10℃/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，使其搅拌均匀，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℃/h的速度升温至80℃，恒温养护48h后以10℃/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。

Claims (9)

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：0.8-1.3
水：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：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。
3.根据权利要求1所述的活性粉末混凝土，其特征在于：所用骨料为河砂、尾砂中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：所用骨料的最大粒径为5mm。
5.根据权利要求1所述的活性粉末混凝土，其特征在于：所用骨料的最大粒径为1.25mm。
6.根据权利要求1所述的活性粉末混凝土，其特征在于：所用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。
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匀，再将减水剂的拌合水加入搅拌机继续搅拌，搅拌均匀后，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℃，养护时间24-96小时；采用蒸压养护时，养护温度100-200℃，养护时间24-96小时。
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