CN108911544A - 一种掺和料及其制备的混凝土及其它们的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机制骨料加工技术领域，尤其涉及一种掺和料及其制备的混凝土以及它们的制备方法。包括配比为6：4的石灰石粉和稻壳灰，其中石灰石粉中CaO、SiO2、Fe2O3和MgO含量不低于65%，稻壳灰中SiO2含量不低于80%。本发明涉及一种掺和料及其制备的混凝土以及它们的制备方法，通过回收生产机制砂中产生的石粉石灰，将之与稻壳灰以一定的比例混合，得到一种能增加混凝土强度、价格低廉的掺和料。本专利中通过资源再利用，达到经济可持续发展的目的。

Description

一种掺和料及其制备的混凝土及其它们的制备方法
技术领域
本发明涉及机制骨料加工技术领域，尤其涉及一种掺和料及其制备的混凝土以及它们的制备方法。
背景技术
随着现代水泥混凝土技术的发展，高强、高耐久性已成为了混凝土材料的重要发展方向。高强及高耐久性混凝土以其抗压强度高、抗变形能力强、耐久性能好等的特点，在建筑行业得到了大规模的应用。高强及高耐久性混凝土一般需要掺入掺合料，也同时对掺合料要求较高。目前高强及高耐久性混凝土掺合料大多使用优质粉煤灰、超细矿渣，此类掺合料成本较高、生产耗能较大。因此，开发资源较多、成本低廉以及生产耗能较小的掺合料是混凝土掺合料研究的重点。
发明内容
为了解决上述问题并而提出一种掺和料及其制备的混凝土以及它们的制备方法。
一种掺和料，其特点是，包括石灰石粉和稻壳灰，其中，石灰石粉和稻壳灰的配比为1：1~2：1。
优选的，所述的石灰石粉和稻壳灰的配比为6：4。
优选的，石灰石粉中CaO、SiO2、Fe2O3和MgO含量不低于65%。
优选的，所述的石灰石粉中CaO含量不低于50%。
优选的，所述的石灰石粉中CaO占比50.36%，SiO2占比6.09%，Fe2O3占比4.54%，MgO占比7.69%。
优选的，所述的稻壳灰中SiO2含量不低于80%。
优选的，所述的稻壳灰中SiO2 占比91.71%，CaO占比0.86%，MgO占比0.31%，Fe2O3占比0.9%，Al2O3占比0.36%。
一种掺和料的制配方法，其制作步骤如下：
步骤1），取原料石砂，依次经过1mm筛网，0.5mm筛网，0.1mm筛网，75μm筛网筛得外部尺寸小于75μm的石灰石粉；
步骤2），取步骤1）中的石灰石粉6000g，加入到4000g的稻壳灰中得到混合物；
步骤3），将步骤2）中的混合物倒入搅拌机中，搅拌30分钟，得到掺和料。
一种掺和料的高强度混凝土，其中掺和料和混凝土的配比为10%~20%。
一种高强度混凝土的制配方法，其步骤如下：
步骤1），先取混凝土8000g，先往搅拌机内加入2000g的混凝土；
步骤2），取2000g的掺和料，往步骤1）的搅拌机内加入500g的掺和料；搅拌机开机运转10分钟；
步骤3），然后每隔10分钟，依次加入2000g的混凝土和500g的掺和料，知道混凝土和掺和料都加入混合；之后再搅拌30分钟，得到高强度混凝土。
随着天然砂资源的日益减少，机制砂在水泥混凝土中的应用会越来越多。在机制砂生产过程中，不可避免地会产生一部分石粉(粒径小于 75 μm 的颗粒。以往我们一般认为石粉对混凝土的性能有一定的负面影响。石粉不同于河沙中的泥，它与母岩石的化学成分完全一样。而且与水泥的颗粒粒径相近，完全可以作为一种外加掺合料参与水泥水化硬化的过程中，石粉加入到混凝土中起到物理填充和化学活性的作用，并最终影响混凝土的性能。因此，通过合理的技术手段完全可以将石粉作为一中外加掺和料制备高强混凝土，以达到经济和可持续发展的的要求。稻壳灰灰作为农业副产品的一种，其作为混凝土掺合料的活性受到了其形成过程的影响，其掺量通常在10%左右。作为硅质掺合料的稻壳灰，其与石灰石粉复合作为掺合料，其能吸收石灰石粉中的游离氧化钙而克服石灰石粉可能存在的安定性不良问题，而石灰石粉中的游离氧化钙及其水化产物氢氧化钙同样也可作为稻壳灰二次水化反应的激发剂。
本发明的有益效果是：本发明涉及一种掺和料及其制备的混凝土以及它们的制备方法，通过回收生产机制砂中产生的石粉石灰，将之与稻壳灰以一定的比例混合，得到一种能增加混凝土强度、价格低廉的掺和料。本专利中通过资源再利用，达到经济可持续发展的目的。
具体实施例
实施例1
复合掺合料的制备过程：将原砂依次经过1mm筛网，0.5mm筛网，0.1mm筛网，75μm筛网，筛分得到比表面积为300~400m2/kg的石粉石灰，将其与稻壳灰以6:4复合。分别取6kg的石粉石灰与4kg的稻壳灰，用搅拌机搅拌30分钟，即得复合掺合料，记为S-F，实施例中钢渣和稻壳灰的化学组成分别见下表1至表2。
将以上制备S-F用于制备高强混凝土，用质量为胶凝材料质量的10%的S-F代替水泥；水泥为贵州毕节江天水泥厂生产的P·O42.5R普通硅酸盐水泥；细集料为贵州毕节磐石建材公司产的河砂，细度模数Mx=2.84，含泥量0.9 % ；粗集料为增城石场产5~10mm 瓜米石和大亚湾石场产5~20mm碎石两级粗集料配合成5~20mm 连续级配骨料；减水剂是科杰KJ-JS聚羧酸系高性能减水剂。
该混凝土的配合比见表3，分别于净水泥混凝土、单掺同等掺量的钢渣、稻壳灰混凝土对比。制备的混凝土的工作性能及各龄期抗压强度见表4。
由试验结果表4可见，用本发明的石灰石粉和稻壳灰复合掺合料在0.22水胶比下置换10%的硅酸盐水泥，制备得到的高强混凝土7d强度活性达到95.8%，28d强度活性达到110.6%,90d强度活性达到106.2%。相比等掺量的单掺钢渣或稻壳灰，利用本发明的复合配方，可以明显提高其单掺的强度活性。相比单掺同等掺量的石灰石粉情况（NO.2组）而言，利用本发明的复合配方，7d强度提高了2MPa，28d强度提高了12.12MPa，90d强度提高了12.03MPa；相比单掺同等掺量的稻壳灰情况（NO.3组）而言，利用本发明的复合配方，7d强度提高了12.3MPa，28d强度提高了18.26MPa，90d强度提高了14.88MPa。此外，利用本发明的复合配方，混凝土的工作性能也得到了改善。
实施例2
将实施例1制备的S-F用质量为胶凝材料质量的20%的S-F代替水泥；水泥为贵州毕节江天水泥厂生产的P·O42.5R普通硅酸盐水泥；细集料为贵州毕节磐石建材公司产的河砂，细度模数Mx=2.84，含泥量0.9 % ；粗集料为增城石场产5~10mm 瓜米石和大亚湾石场产5~20mm碎石两级粗集料配合成5~20mm 连续级配骨料；减水剂是科杰KJ-JS聚羧酸系高性能减水剂。
该混凝土的配合比见表5，分别于净水泥混凝土、单掺同等掺量的钢渣、稻壳灰混凝土对比。制备的混凝土的工作性能及各龄期抗压强度见表6。
由试验结果表6可见，用本发明的石灰石粉和稻壳灰复合掺合料在0.22水胶比下置换20%的硅酸盐水泥，制备得到的高强混凝土7d强度活性达到93.6%，28d强度活性达到107%,90d强度活性达到105%。相比等掺量的单掺石灰石粉或稻壳灰，利用本发明的复合配方，可以明显提高其单掺的强度活性。相比单掺同等掺量的石灰石粉情况（NO.2组）而言，利用本发明的复合配方，7d强度提高了4.82MPa，28d强度提高了13.07MPa，90d强度提高了14.92MPa；相比单掺同等掺量的稻壳灰情况（NO.3组）而言，利用本发明的复合配方，7d强度提高了9.91MPa，28d强度提高了12.88MPa，90d强度提高了12.62MPa。此外，利用本发明的复合配方，混凝土的工作性能也得到了改善。
实施例3
复合掺合料的制备过程：将原砂依次经过1mm筛网，0.5mm筛网，0.1mm筛网，75μm筛网，筛分得到比表面积为300~400m2/kg的石粉石灰，将其与稻壳灰以1:1复合，分别取5kg的石粉石灰与5kg的稻壳灰，用搅拌机搅拌30分钟，即得复合掺合料，记为S-F，实施例中钢渣和稻壳灰的化学组成分别见表1至表2。
将以上制备S-F用于制备高强混凝土，用质量为胶凝材料质量的10%的S-F代替水泥；水泥为贵州毕节江天水泥厂生产的P·O42.5R普通硅酸盐水泥；细集料为贵州毕节磐石建材公司产的河砂，细度模数Mx=2.84，含泥量0.9 % ；粗集料为增城石场产5~10mm 瓜米石和大亚湾石场产5~20mm碎石两级粗集料配合成5~20mm 连续级配骨料；减水剂是科杰KJ-JS聚羧酸系高性能减水剂。
该混凝土的配合比见表7，分别于净水泥混凝土、单掺同等掺量的钢渣、稻壳灰混凝土对比。制备的混凝土的工作性能及各龄期抗压强度见表8。
由试验结果表8可见，用本发明的石灰石粉和稻壳灰复合掺合料在0.22水胶比下置换10%的硅酸盐水泥，制备得到的高强混凝土7d强度活性达到95.8%，28d强度活性达到110.6%,90d强度活性达到106.2%。相比等掺量的单掺钢渣或稻壳灰，利用本发明的复合配方，可以明显提高其单掺的强度活性。相比单掺同等掺量的石灰石粉情况（NO.2组）而言，利用本发明的复合配方，7d强度提高了2MPa，28d强度提高了16.12MPa，90d强度提高了17.03MPa；相比单掺同等掺量的稻壳灰情况（NO.3组）而言，利用本发明的复合配方，7d强度提高了11.87MPa，28d强度提高了26.86MPa，90d强度提高了23.85MPa。此外，利用本发明的复合配方，混凝土的工作性能也得到了改善。
实施例4
将实施例3制备的S-F用质量为胶凝材料质量的20%的S-F代替水泥；水泥为贵州毕节江天水泥厂生产的P·O42.5R普通硅酸盐水泥；细集料为贵州毕节磐石建材公司产的河砂，细度模数Mx=2.84，含泥量0.9 % ；粗集料为增城石场产5~10mm 瓜米石和大亚湾石场产5~20mm碎石两级粗集料配合成5~20mm 连续级配骨料；减水剂是科杰KJ-JS聚羧酸系高性能减水剂。
该混凝土的配合比见表9，分别于净水泥混凝土、单掺同等掺量的钢渣、稻壳灰混凝土对比。制备的混凝土的工作性能及各龄期抗压强度见表10。
由试验结果表10可见，用本发明的石灰石粉和稻壳灰复合掺合料在0.22水胶比下置换20%的硅酸盐水泥，制备得到的高强混凝土7d强度活性达到93.6%，28d强度活性达到107%,90d强度活性达到105%。相比等掺量的单掺石灰石粉或稻壳灰，利用本发明的复合配方，可以明显提高其单掺的强度活性。相比单掺同等掺量的石灰石粉情况（NO.2组）而言，利用本发明的复合配方，7d强度提高了3.2MPa，28d强度提高了17.65MPa，90d强度提高了20.8MPa；相比单掺同等掺量的稻壳灰情况（NO.3组）而言，利用本发明的复合配方，7d强度提高了5.35MPa，28d强度提高了15.58MPa，90d强度提高了18.53MPa。此外，利用本发明的复合配方，混凝土的工作性能也得到了改善。
实施例5
复合掺合料的制备过程：将原砂依次经过1mm筛网，0.5mm筛网，0.1mm筛网，75μm筛网，筛分得到比表面积为300~400m2/kg的石粉石灰，将其与稻壳灰以2:1复合，分别取6.667kg的石粉石灰与3.333kg的稻壳灰，用搅拌机搅拌30分钟，即得复合掺合料，记为S-F，实施例中钢渣和稻壳灰的化学组成分别见表1至表2。
将以上制备S-F用于制备高强混凝土，用质量为胶凝材料质量的10%的S-F代替水泥；水泥为贵州毕节江天水泥厂生产的P·O42.5R普通硅酸盐水泥；细集料为贵州毕节磐石建材公司产的河砂，细度模数Mx=2.84，含泥量0.9 % ；粗集料为增城石场产5~10mm 瓜米石和大亚湾石场产5~20mm碎石两级粗集料配合成5~20mm 连续级配骨料；减水剂是科杰KJ-JS聚羧酸系高性能减水剂。
该混凝土的配合比见表11，分别于净水泥混凝土、单掺同等掺量的钢渣、稻壳灰混凝土对比。制备的混凝土的工作性能及各龄期抗压强度见表12。
由试验结果表12可见，用本发明的石灰石粉和稻壳灰复合掺合料在0.22水胶比下置换10%的硅酸盐水泥，制备得到的高强混凝土7d强度活性达到95.8%，28d强度活性达到110.6%,90d强度活性达到106.2%。相比等掺量的单掺钢渣或稻壳灰，利用本发明的复合配方，可以明显提高其单掺的强度活性。相比单掺同等掺量的石灰石粉情况（NO.2组）而言，利用本发明的复合配方，7d强度提高了4.02MPa，28d强度提高了11.72MPa，90d强度提高了11.69MPa；相比单掺同等掺量的稻壳灰情况（NO.3组）而言，利用本发明的复合配方，7d强度提高了14MPa，28d强度提高了12.73MPa，90d强度提高了18.83MPa。此外，利用本发明的复合配方，混凝土的工作性能也得到了改善。
实施例6
将实施例5制备的S-F用质量为胶凝材料质量的20%的S-F代替水泥；水泥为贵州毕节江天水泥厂生产的P·O42.5R普通硅酸盐水泥；细集料为贵州毕节磐石建材公司产的河砂，细度模数Mx=2.84，含泥量0.9 % ；粗集料为增城石场产5~10mm 瓜米石和大亚湾石场产5~20mm碎石两级粗集料配合成5~20mm 连续级配骨料；减水剂是科杰KJ-JS聚羧酸系高性能减水剂。
该混凝土的配合比见表13，分别于净水泥混凝土、单掺同等掺量的钢渣、稻壳灰混凝土对比。制备的混凝土的工作性能及各龄期抗压强度见表14。
由试验结果表14可见，用本发明的石灰石粉和稻壳灰复合掺合料在0.22水胶比下置换20%的硅酸盐水泥，制备得到的高强混凝土7d强度活性达到93.6%，28d强度活性达到107%,90d强度活性达到105%。相比等掺量的单掺石灰石粉或稻壳灰，利用本发明的复合配方，可以明显提高其单掺的强度活性。相比单掺同等掺量的石灰石粉情况（NO.2组）而言，利用本发明的复合配方，7d强度提高了3.74MPa，28d强度提高了11.34MPa，90d强度提高了14.7MPa；相比单掺同等掺量的稻壳灰情况（NO.3组）而言，利用本发明的复合配方，7d强度提高了9.03MPa，28d强度提高了14.44MPa，90d强度提高了5.95MPa。此外，利用本发明的复合配方，混凝土的工作性能也得到了改善。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种掺和料，其特征在于：包括石灰石粉和稻壳灰，其中，石灰石粉和稻壳灰的配比为1：1~2：1。
2.根据权利要求1所述的一种掺和料，其特征在于：所述的石灰石粉和稻壳灰的配比为6：4。
3.根据权利要求2所述的一种掺和料，其特征在于：石灰石粉中CaO、SiO2、Fe2O3和MgO含量不低于65%。
4.根据权利要求3所述的一种掺和料，其特征在于：所述的石灰石粉中CaO含量不低于50%。
5.根据权利要求4所述的一种掺和料，其特征在于：所述的石灰石粉中CaO占比50.36%，SiO2占比6.09%，Fe2O3占比4.54%，MgO占比7.69%。
6.根据权利要求2所述的一种掺和料，其特征在于：所述的稻壳灰中SiO2含量不低于80%。
7.根据权利要求6所述的一种掺和料，其特征在于：所述的稻壳灰中SiO2 占比91.71%，CaO占比0.86%，MgO占比0.31%，Fe2O3占比0.9%，Al2O3占比0.36%。
8.一种如权利要求1~7所述掺和料的制备方法，其制作步骤如下：
步骤1），取原料石砂，依次经过1mm筛网，0.5mm筛网，0.1mm筛网，75μm筛网筛得外部尺寸小于75μm的石灰石粉；
步骤2），取步骤1）中的石灰石粉6000g，加入到4000g的稻壳灰中得到混合物；
步骤3），将步骤2）中的混合物倒入搅拌机中，搅拌30分钟，得到掺和料。
9.一种采用权利要求1~7所述掺和料的高强度混凝土，其特征在于：包括掺和料和混凝土，其中掺和料的配比为10%~20%。
10.一种如权利要求9所述的高强度混凝土的制备方法，其步骤如下：
步骤1），先取混凝土8000g，先往搅拌机内加入2000g的混凝土；
步骤2），取2000g的掺和料，往步骤1）的搅拌机内加入500g的掺和料；搅拌机开机运转10分钟；
步骤3），然后每隔10分钟，依次加入2000g的混凝土和500g的掺和料，知道混凝土和掺和料都加入混合；之后再搅拌30分钟，得到高强度混凝土。
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