CN103224355A - 一种绿色环保混凝土连锁块砖 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及路面铺设工程领域，更具体地，涉及一种绿色环保混凝土连锁块砖。该连锁块砖由如下质量分配比的原料制成：平均粒径30~60μm的低碱硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥620~660份；平均粒径0.18μm、SiO2含量≥85%的硅灰90~110份；平均粒径10~20μm的Ⅰ级粉煤灰130~150份；平均粒径10~30μm的S95级以上矿渣粉130~150份；粒径为0.16~4.75mm的河砂1100~1200；减水率大于30%的复合高效减水剂20~26份；阻锈剂7~12份；水135~155份；直径0.18~0.25mm、长度10~15mm的镀铜钢纤维40~60份；直径0.4~0.6mm、长度20~25mm、抗拉强度≥1000MPa的端钩钢纤维25~35份；聚丙烯纤维0.8~1.5份。上述配方中采用了环保型混凝土材料，大幅度提高了产品的力学指标性能好耐久性，不用做防腐涂层处理，使其设计寿命大幅度提高。
Description
技术领域
本发明涉及路面铺设工程领域，更具体地，涉及一种绿色环保混凝土连锁块砖。
背景技术
活性粉末混凝土是由法国等西方国家在二十世纪90年代初开发出的一种超高强度、高韧性、高耐久性、体积稳定的新型混凝土材料，该材料在国外主要应用推广级别为200MPa级，性能抗压指标可达130~200MPA，抗折强度可达16~50MPA，弹性模量在45GPa以上，抗渗性能一般在P30以上，28天碳化检测为0，电通量小于40库伦。在国内RPC材料现已在不断研究和发展，主要使用在铁路工程、桥梁预制上，在港口、机场等路面铺设工程中应用还是空白。目前港口或机场路面工程主要使用的是普通混凝土制作的超厚混凝土高强砖，其吸水率大（一般在5~8%）、抗冻融性差、混凝土容易碳化，自身混凝土脆性大、寿命短，容易在基础不均匀沉降时出现断裂、***或折断，冻融过程易产生裂纹破损、搬运安装自重大，运输施工费用高，特别是靠近海岸港口路面铺设要做环氧煤沥青做表面防腐蚀处理，大大限制了产品的应用与发展，增加了防护费用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有混凝土高强砖的缺陷，提供一种绿色环保混凝土连锁块砖，其具有超高强度、高抗裂性能、高耐久性、高抗渗性、低吸水性、耐冲击性，同时采用独特的远红外线养护，其性能满足在港口、机场等路面工程的应用。
上述目的是通过以下技术手段加以实现的：
一种绿色环保混凝土连锁块砖，由如下质量分配比的原料制成：
平均粒径30~60μm的低碱硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥620~660份；
平均粒径0.18μm、SiO2含量≥85%的硅灰90~110份；
平均粒径10~20μm的Ⅰ级粉煤灰130~150份；
平均粒径10~30μm的S95级以上矿渣粉130~150份；
粒径为0.16~2.36mm的河砂1100~1200份；
减水率大于30%的复合高效减水剂20~26份；
阻锈剂7~12份；
水135~155份；
直径0.18~0.25mm、长度10~15mm的镀铜钢纤维40~60份；
直径0.4~0.6 mm、长度20~25 mm、抗拉强度≥1000MPa的端钩钢纤维25~35份；
聚丙烯纤维0.8~1.5份。
上述连锁块砖更优选由如下质量分配比的原料制成：
平均粒径30~60μm的低碱硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥630~650份；
平均粒径0.18μm、SiO2含量≥85%的硅灰95~105份；
平均粒径10~20μm的Ⅰ级粉煤灰135~145份；
平均粒径10~30μm的S95级以上矿渣粉135~145份；
粒径为0.16~4.75mm的河砂1140~1180份；
减水率大于30%的复合高效减水剂22~24份；
阻锈剂9~10份；
水140~150份；
直径0.18~0.25mm、长度10~15mm的镀铜钢纤维45~55份；
直径0.4~0.6 mm、长度20~25 mm、抗拉强度≥1000MPa的端钩钢纤维28~32份；
聚丙烯纤维1.1~1.3份。
上述配方中采用环保型混凝土材料，大幅度提高了产品的力学指标性能和耐久性，特别是采用了聚丙烯纤维改善了原有普通混凝土耐车辆冲击性差的缺点，采用了端钩钢纤维增强了局部沉降抗折性能，从宏观和微观上解决了裂纹发展问题，粉末混凝土整体确保了产品对各种海洋环境和气候的适应性更好，不用做防腐涂层处理，使其设计寿命大幅度提高。
优选地，所述粉煤灰中的氧化钙含量为≤10%。
优选地，所述复合高效减水剂的主要成分为消泡剂、增效剂和高效减水剂；所述阻锈剂为三乙醇胺硼酸酯和有机硅类复合阻锈剂。
所述河沙优选为连续级配的河沙。材料设计中采用了大量的工业废渣粉作为胶凝和填充材料，且采用了0.16~4.75毫米的连续级配河沙取代了原有粉末混凝土中的石英砂，大幅度降低了产品成本，使产品更能市场化。
优选地，所述河砂的含泥量小于0.5%，限制含泥量可以减小粉末混凝土材料收缩性能，并提高抗折性能。
所述混凝土连锁块砖的厚度为40~60 mm，每个块砖的表面尺寸为0.029~0.053m2。该设计优化了外形结构，大幅度减轻了产品的自重，单平方自重为原混凝土自重的1/3~2/3，降低了运输、搬运、安装等施工成本。
该连锁块砖由环保型粉末混凝土浇筑振动成型。上述混凝土连锁块砖的制备方法，具体包括以下步骤：
S1.将镀铜钢纤维、端钩钢纤维、聚丙烯纤维和河砂加入搅拌机搅拌2~3分钟至分散均匀；
S2.向搅拌机中加入水泥、硅灰、粉煤灰及矿渣粉继续搅拌1~2分钟至均匀备用；
S3.向上述搅拌备用材料中依次加入阻锈剂、复合减水剂和水继续搅拌3~4分钟至分散均匀，得到绿色活性粉末混凝土（搅拌过程中的水依据实际塌落度13~18CM的需要可以适当微调）；
S4.将上述混凝土通过布料机均匀分布在整体塑料连锁块模盒内，高频振动后进行碾压抹平，经过红外线养护后得到混凝土连锁块砖。
上述方法采用大塌落度材料，变频高频振动生产工艺，整体模盒浇筑方式生产，更加节能、环保。并且采用了远红外线养护，代替了传统的自然养护或蒸汽养护，节能环保，缩短了生产与供货周期。
优选地，步骤S4中所述振动为：采用频率为50~70赫兹的变频振动器振动，变频振动器的转速为3000~5000转/分钟，振动时间为1~2.5分钟。采用该条件下的振动能够确保材料颗粒发生共振，浆体迅速剥落有效相互填充，形成致密结构。
优选地，步骤S4所述红外线养护为静停养护2~4小时，放入红外线养护窑中高温养护，温度为90+5℃、湿度85%~95%，养护12小时。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：
（1）上述配方和制备过程制备的绿色环保混凝土连锁块砖，其混凝土抗压强度可达120~160MPA，抗折强度可达14~20MPA，弹性模量在45GPa以上，抗渗性能在P30以上，28天碳化检测为0，电通量小于40库伦，抗冻融600次循环无重量损失，吸水率1~1.5%，整体技术指标是普通混凝土产品的两倍到三倍，并且耐海水腐蚀性好。能够应用于需要较高承载力的港口码头堆场、道路或机场堆场、道路等路面工程铺设，或酸雨多发区，盐碱地区道路铺设等环境路面铺设工程。特别适合在港口码头、机场等地使用。
（2）产品的高耐久性使得不需要再对构件表面进行涂层防腐处理，高抗渗性能和抗冻融循环性能确保了产品不随港口气候、盐度的变化而影响产品性能；高抗折性能减少了产品的折断和破损，耐冲击性能确保了承载使用寿命的延长。
（3）整体产品重量轻，铺设单位平方面积混凝土重量是原普通混凝土面积的1/3~2/3，重量大幅降低、大量节约材料，单块面积设计进行了优化，减少了铺设安装工程数量，混凝土配比中采用了大量硅灰、矿粉和粉煤灰等工业废渣粉，骨料采用连续级配河沙大大降低了制作产品的成本。
具体实施方式
实施例1
按照如下比例配备混凝土原材料：
平均粒径30~60μm的低碱硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥640份；
平均粒径0.18μm、SiO2含量≥85%的硅灰100份；
平均粒径10~20μm的低钙Ⅰ级粉煤灰140份（氧化钙含量≤10%）；
平均粒径10~30μm的S95级以上矿渣粉140份；
粒径为0.16~4.75mm连续级配的河砂1160份（含泥量小于0.5%）；
减水率大于30%的复合高效减水剂23份；
阻锈剂9.5份；
水145份；
直径为0.18~0.25mm、长度10~15mm的镀铜钢纤维及50份；
直径0.4~0.6 mm、长度20~25 mm、抗拉强度≥1000MPa的端钩钢纤维30份；
聚丙烯纤维1.2份；
上述原材料配备完成后按照如下步骤进行制备及加工：
S1.将配方限定的镀铜钢纤维、端钩钢纤维、聚丙烯纤维和河砂加入搅拌机搅拌2~3分钟进行分散均匀；
S2.再向搅拌机中加入配方限定的水泥、硅灰、粉煤灰及矿渣粉继续搅拌1~2分钟至均匀备用；
S3.向上述搅拌备用材料中依次加入阻锈剂、复合减水剂和水继续搅拌3~4分钟至分散均匀，得到绿色活性粉末混凝土（制备过程中的水依据实际塌落度13cm~18cm的需要可以适当微调）；
S4.将上述混凝土通过布料机均匀分布在整体模盒内，经过50~70赫兹的高频振动器振动1~2分钟（变频振动器的转速为3000~5000转/分钟）后进行表面压光，结束后经过自然静停2~4小时，放入远红外线养护窑、池中进行养护。远红外线养护窑、池中养护温度为90+5℃，湿度85%~95%，恒温12小时。
本实施例制备的混凝土连锁块砖性能如下：
混凝土抗压强度：144.5MPa
混凝土抗折强度：16.9MPa
混凝土弹性模量：46.7GPa
混凝土抗渗性能：≥P30，P30等级无渗水高度
混凝土抗碳化性：28天碳化检测深度为0mm
混凝土电通量：0.21*10-12m2/s
混凝土抗冻融性：快速试验，600次冻融循环无质量损失
混凝土工作度：塌落度16cm
混凝土吸水率：1.13%
连锁块抗折性能：16.9MPa
耐化学腐蚀性：分别侵泡在PH=2的硫酸溶液、PH=3的盐酸溶液、PH=4 醋酸溶液、10%氯化镁、10%的硫酸钠溶液中，28天检测，重量无损失，强度无损失。
实施例2
按照如下比例配备混凝土原材料：
平均粒径30~60μm的低碱硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥620份；
平均粒径0.18μm、SiO2含量≥85%的硅灰90份；
平均粒径10~20μm的低钙Ⅰ级粉煤灰130份（氧化钙含量≤10%）；
平均粒径矿渣10~30μm的S95级以上矿粉130份；
粒径为0.16~2.36mm连续级配的河砂1100份（含泥量小于0.5%）；
减水率大于30%的复合高效减水剂20份；
阻锈剂7份；
水135份；
直径为0.18~0.25mm、长度10~15mm的镀铜钢纤维及40份；
直径0.4~0.6 mm、长度20~25 mm、抗拉强度≥1000MPa的端钩钢纤维25份；
聚丙烯纤维0.8份；
制备步骤同实施例1。
本实施例制备的混凝土连锁块砖性能如下：
混凝土抗压强度：126MPa
混凝土抗折强度：14.2MPa
混凝土弹性模量：46.3GPa
混凝土抗渗性能：≥P30，P30等级无渗水高度
混凝土抗碳化性：28天碳化检测深度为0mm
混凝土电通量：0.28*10-12m2/s
混凝土抗冻融性：快速试验，600次冻融循环无质量损失
混凝土工作度：塌落度12cm
混凝土吸水率：1.17%
连锁块抗折性能：14.0MPa
耐化学腐蚀性：分别侵泡在PH=2的硫酸溶液、PH=3的盐酸溶液、PH=4醋酸溶液、10%氯化镁、10%的硫酸钠溶液中，28天检测，重量无损失，强度无损失。
实施例3
按照如下比例配备混凝土原材料：
平均粒径30~60μm的低碱硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥660份；
平均粒径0.18μm、SiO2含量≥85%的硅灰110份；
平均粒径10~20μm的低钙Ⅰ级粉煤灰150份（氧化钙含量≤10%）；
平均粒径10~30μm的S95级以上矿渣粉150份；
粒径为0.16~2.36mm连续级配的河砂1200份（含泥量小于0.5%）；
减水率大于30%的复合高效减水剂26份；
阻锈剂12份；
水155份；
直径为0.18~0.25mm、长度10~15mm的镀铜钢纤维60份；
直径0.4~0.6 mm、长度20~25 mm、抗拉强度≥1000MPa的端钩钢纤维35份；
聚丙烯纤维1.5份；
制备步骤同实施例1。
本实施例制备的混凝土连锁块砖性能如下：
混凝土抗压强度：157MPa
混凝土抗折强度：17.4MPa
混凝土弹性模量：46.8GPa
混凝土抗渗性能：≥P30，P30等级无渗水高度
混凝土抗碳化性：28天碳化检测深度为0mm
混凝土电通量：0.31*10-12m2/s
混凝土抗冻融性：快速试验，600次冻融循环无质量损失
混凝土工作度：塌落度18.5cm
混凝土吸水率：1.11%
连锁块抗折性能：17.1MPa
耐化学腐蚀性：分别侵泡在PH=2的硫酸溶液、PH=3的盐酸溶液、PH=4醋酸溶液、10%氯化镁、10%的硫酸钠溶液中，28天检测，重量无损失，强度无损失。
实施例4
按照如下比例配备混凝土原材料：
平均粒径30~60μm的低碱硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥630份；
平均粒径0.18μm、SiO2含量≥85%的硅灰95份；
平均粒径10~20μm的低钙Ⅰ级粉煤灰135份（氧化钙含量≤10%）；
平均粒径10~30μm的S95级以上矿渣粉135份；
粒径为0.16~2.36mm连续级配的河砂1140份（含泥量小于0.5%）；
减水率大于30%的复合高效减水剂22份；
阻锈剂9份；
水140份；
直径为0.18~0.25mm、长度10~15mm的镀铜钢纤维45份；
直径0.4~0.6 mm、长度20~25 mm、抗拉强度≥1000MPa的端钩钢纤维28份；
聚丙烯纤维1.1份；
制备步骤同实施例1。
本实施例制备的混凝土连锁块砖性能如下：
混凝土抗压强度：142MPa
混凝土抗折强度：15.5MPa
混凝土弹性模量：46.7GPa
混凝土抗渗性能：≥P30，P30等级无渗水高度
混凝土抗碳化性：28天碳化检测深度为0mm
混凝土电通量：0.21*10-12m2/s
混凝土抗冻融性：快速试验，600次冻融循环无质量损失
混凝土工作度：塌落度15cm
混凝土吸水率：1.19%
连锁块抗折性能：15.5MPa
耐化学腐蚀性：分别侵泡在PH=2的硫酸溶液、PH=3的盐酸溶液、PH=4醋酸溶液、10%氯化镁、10%的硫酸钠溶液中，28天检测，重量无损失，强度无损失。
实施例5
按照如下比例配备混凝土原材料：
平均粒径30~60μm的低碱硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥650份；
平均粒径0.18μm、SiO2含量≥85%的硅灰105份；
平均粒径10~20μm的低钙Ⅰ级粉煤灰145份（氧化钙含量≤10%）；
平均粒径10~30μm的S95级以上矿渣粉145份；
粒径为0.16~2.36mm连续级配的河砂1180份（含泥量小于0.5%）；
减水率大于30%的复合高效减水剂24份；
阻锈剂10份；
水150份；
直径为0.18~0.25mm、长度10~15mm的镀铜钢纤维55份；
直径0.4~0.6 mm、长度20~25 mm、抗拉强度≥1000MPa的端钩钢纤维32份；
聚丙烯纤维1.5份；
制备步骤同实施例1。
本实施例制备的混凝土连锁块砖性能如下：
混凝土抗压强度：149MPa
混凝土抗折强度：17.1MPa
混凝土弹性模量：46.0GPa
混凝土抗渗性能：≥P30，P30等级无渗水高度
混凝土抗碳化性：28天碳化检测深度为0mm
混凝土电通量：0.34*10-12m2/s
混凝土抗冻融性：快速试验，600次冻融循环无质量损失
混凝土工作度：塌落度18.5cm
混凝土吸水率：1.22%
连锁块抗折性能：16.8MPa
耐化学腐蚀性：分别侵泡在PH=2的硫酸溶液、PH=3的盐酸溶液、PH=4醋酸溶液、10%氯化镁、10%的硫酸钠溶液中，28天检测，重量无损失，强度无损失。
Claims (9)
1.一种绿色环保混凝土连锁块砖，其特征在于，由如下质量分配比的原料制成：
平均粒径30~60μm的低碱硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥620~660份；
平均粒径0.18μm、SiO2含量≥85%的硅灰90~110份；
平均粒径10~20μm的Ⅰ级粉煤灰130~150份；
平均粒径10~30μm的S95级以上矿渣粉130~150份；
粒径为0.16~4.75mm的河砂1100~1200份；
减水率大于30%的复合高效减水剂20~26份；
阻锈剂7~12份；
水135~155份；
直径0.18~0.25mm、长度10~15mm的镀铜钢纤维40~60份；
直径0.4~0.6 mm、长度20~25 mm、抗拉强度≥1000MPa的端钩钢纤维25~35份；
聚丙烯纤维0.8~1.5份。
2.根据权利要求1所述的混凝土连锁块砖，其特征在于，由如下质量分配比的原料制成：
平均粒径30~60μm的低碱硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥630~650份；
平均粒径0.18μm、SiO2含量≥85%的硅灰95~105份；
平均粒径10~20μm的Ⅰ级粉煤灰135~145份；
平均粒径10~30μm的S95级以上矿渣粉135~145份；
粒径为0.16~4.75mm的河砂1140~1180份；
减水率大于30%的复合高效减水剂22~24份；
阻锈剂9~10份；
水140~150份；
直径0.18~0.25mm、长度10~15mm的镀铜钢纤维45~55份；
直径0.4~0.6 mm、长度20~25 mm、抗拉强度≥1000MPa的端钩钢纤维28~32份；
聚丙烯纤维1.1~1.3份。
3.根据权利要求1或2所述的混凝土连锁块砖，其特征在于，所述粉煤灰中的氧化钙含量为≤10%。
4.根据权利要求1或2所述的混凝土连锁块砖，其特征在于，所述河砂为连续级配的河沙。
5.根据权利要求1或2所述的混凝土连锁块砖，其特征在于，所述河砂的含泥量小于0.5%。
6.根据权利要求1或2所述的混凝土连锁块砖，其特征在于，所述混凝土连锁块砖的厚度为40~60 mm，每个块砖的表面尺寸为0.029~0.053m2。
7.权利要求1所述混凝土连锁块砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将镀铜钢纤维、端钩钢纤维、聚丙烯纤维和河砂加入搅拌机搅拌2~3分钟至分散均匀；
S2.向搅拌机中加入水泥、硅灰、粉煤灰及矿渣粉继续搅拌1~2分钟至均匀备用；
S3.向上述搅拌备用材料中依次加入阻锈剂、复合减水剂和水继续搅拌3~4分钟至分散均匀，得到绿色活性粉末混凝土；
S4.将上述混凝土通过布料机均匀分布在整体模盒内，振动后进行碾压抹平，经过红外线养护后得到混凝土连锁块砖。
8.根据权利要求7的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述振动为：采用频率为50~70赫兹的变频振动器振动，变频振动器的转速为3000~5000转/分钟，振动时间为1~2.5分钟。
9.根据权利要求7的制备方法，其特征在于，步骤S4所述远红外线养护为静停养护2~4小时，放入红外线养护窑中高温养护，温度为90+5℃、湿度85%~95%，养护12小时。
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