CN109400062B - 一种天然火山灰绿色高性能混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种天然火山灰绿色高性能混凝土，属于绿色混凝土技术领域，包括以下重量份数的组分：波特兰水泥300‑350份，改性天然火山灰80‑120份，改性超细粉煤灰20‑40份，抗冻功能材料15‑25份，河砂400‑500份，机制砂300‑400份，碎石900‑1000份，水150‑165份，减水剂6‑6.5份。本发明能够大量应用地域性天然材料天然火山灰配制绿色高性能混凝土，通过对天然火山灰改性，添加改性超细粉煤灰克服了普通天然火山灰混凝土密实性较差的缺点，通过添加抗冻功能材料，克服了普通天然火山灰混凝土抗冻性不良的缺点。

Description

一种天然火山灰绿色高性能混凝土
技术领域
本发明属于绿色高性能混凝土技术领域，具体涉及一种天然火山灰绿色高性能混凝土。
背景技术
随着国内土木、水利、交通等基础设施建设的推进，作为最大宗的土木工程材料混凝土用量全球达到50亿立方米，在混凝土中加入粉煤灰、矿渣粉、硅灰等矿物掺合料能够改善混凝土的和易性、延缓水化放热速度、减少混凝土开裂、提高混凝土耐久性，是实现混凝土高性能化的关键技术之一。然而有些国家或者地区由于工业发达，缺乏传统矿物掺合料，如果坚持采用传统矿物掺合料则需要远距离运输，成本高，时间不可控，急需寻找替代性的材料。
天然火山灰质材料是指火山喷发的大量熔岩及碎屑、粉尘沉积在地表面或水中形成松散或轻度胶结的物质，包括的范围较广，包括火山灰、浮石、沸石岩、玄武岩、安山岩、凝灰岩、硅藻土等。这些天然火山灰质材料用于混凝土作为掺合料，具有与粉煤灰、烧粘土、烧页岩等人工火山灰质材料类似的作用，可以作为矿物掺合料使用。但是由于天然火山灰为天然材料磨细加工而成，存在活性较低，颗粒表面较为粗糙，粒形较差，颗粒级配不良等问题，另外其配制的天然火山灰混凝土往往密实性较差，抗冻性能不良。因此，研发一种能够克服上述技术缺陷的混凝土具有重要的现实意义。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种天然火山灰绿色高性能混凝土，其能够大量应用地域性天然材料天然火山灰配制绿色高性能混凝土，克服了普通天然火山灰混凝土密实性较差和抗冻性不良的缺点。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种天然火山灰绿色高性能混凝土，其包括以下重量份数的组分：波特兰水泥300-350份，改性天然火山灰80-120份，改性超细粉煤灰20-40份，抗冻功能材料15-25份，河砂400-500份，机制砂300-400份，碎石900-1000份，水150-165份，减水剂6-6.5份；
所述改性天然火山灰通过以下方法进行改性处理：
先将质量分数70％的晒干天然火山灰采用粉磨设备磨细至比表面积大于300m2/kg，然后加入质量分数19％的晒干天然火山灰、质量分数10％矿渣粉和质量分数1％的乙二醇，混磨至比表面积大于450m2/kg；
所述改性超细粉煤灰通过以下方法进行改性处理：
将99重量份的粉煤灰和1重量份的碱性激发剂放入球磨机，混磨至比表面积大于1200m2/kg，既得改性超细粉煤灰；所述碱性激发剂由25重量份的明矾石、45重量份的二水石膏和30重量份的元明粉组成；
所述抗冻功能材料由抗冻合金粉和疏水剂按照质量比(60-80)：(20-40)的比例混合而成。
所述波特兰水泥具体可为硅酸盐水泥。
作为优选，所述天然火山灰为火山渣、浮石或者凝灰岩。
作为优选，所述矿渣粉为S95矿渣粉，28d活性指数大于100％，比表面积大于350m2/kg。
作为优选，所述抗冻合金粉为二氧化硅、氧化镁、氧化铝和/或硅铝镁化合物经900-1000摄氏度的高温喷射、碾压、粉磨而成，其在所述的抗冻功能材料中的质量百分含量优选为65-75％。
作为优选，所述疏水剂为硅烷基憎水剂，其在所述的抗冻功能材料中含量为25-35％。
作为优选，所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，需水量比小于95％，细度小于12％。
作为优选，所述河砂的细度模数为2.6-3.0，添加量为440-460重量份。
作为优选，所述机制砂的细度模数为2.5-2.8，机制砂中石灰石粉的质量含量为5-10％，机制砂的压碎值小于10％。
作为优选，所述碎石为5-26.5mm连续级配碎石，密度等级大于2600kg/m3，孔隙率小于42％，碎石的压碎值小于6％。
作为优选，所述减水剂为聚羧酸盐减水剂，其固含量大于25％，减水率大于30％。
本发明的有益效果在于：
本发明提供了一种天然火山灰绿色高性能混凝土，能够大量应用地域性天然材料天然火山灰配制绿色高性能混凝土，通过天然火山灰和矿渣粉混合分级粉磨的方法对天然火山灰进行改性，改善其颗粒表面较为粗糙，粒形较差，颗粒级配不良的问题，另外添加矿渣粉还能够改善天然火山灰化学成分缺钙的问题；通过添加改性超细粉煤灰填充了天然火山灰颗粒间的空隙，使得混凝土硬化浆体整体性更好，另外改性超细粉煤灰还能够提高天然火山灰的水化活性，提高配制混凝土的密实性；通过添加抗冻功能材料提高配制混凝土的抗冻性，抗冻功能材料为抗冻合金粉和疏水剂混合而成，抗冻合金粉能够一定程度上封闭水进入混凝土内部的空隙，疏水剂一方面提高了抗冻合金粉在混凝土中的分散性能，另一方面可以减少水通过未水化的天然火山灰颗粒周边进入混凝土内部，冻融破坏混凝土结构。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明做进一步描述。实施例的描述仅为便于理解和应用本发明，而非对本发明保护的限制。
本发明可以根据实际工程对混凝土性能的要求适当调整配方，按照以下实施例所述的方法进行操作，配制出满足性能要求的天然火山灰绿色高性能混凝土。
采用的主要原料如下：
波特兰水泥：金隅42.5普通硅酸盐水泥。
天然火山灰：肯尼亚天然火山灰。
粉煤灰：北京建研昆仑科技有限公司出售。
河砂：北京建研昆仑科技有限公司出售，细度模数2.6。
机制砂：云南公路投资建设有限公司生产，细度模数2.5，石粉含量9％。
碎石：北京建研昆仑科技有限公司出售。
抗冻合金粉为河南科丽奥高新材料有限公司生产。
疏水剂为美国道康宁公司生产。
聚羧酸减水剂：北京建研昆仑科技有限公司出售的KLS3，减水率为35％。测试标准：
按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T 50081-2002)标准测试混凝土的抗压强度。
按照《普通混凝土耐久性和长期性能试验方法标准》(GB/T 50082-2009)标准测试混凝土的电通量和抗冻性能。
空白对比例：
常规的天然火山灰混凝土，其原料及重量百分比如下：波特兰水泥350kg，普通天然火山灰120kg，河砂400kg，机制砂400kg，碎石1000kg，水160kg，减水剂6kg，通过拌合成型抗压强度、电通量和抗冻性试块进行测试。
实施例1-7：
一种天然火山灰绿色高性能混凝土，
按照表1中配方所示，称取相应的重量的如下原料：波特兰水泥、改性天然火山灰、改性超细粉煤灰、抗冻功能材料、河砂、机制砂、碎石、水，通过拌合成型抗压强度、电通量和抗冻性试块进行测试。
所述改性天然火山灰通过以下方法进行改性处理：
先将质量分数70％的晒干天然火山灰采用粉磨设备磨细至比表面积大于300m2/kg，然后加入质量分数19％的晒干天然火山灰、质量分数10％矿渣粉和质量分数1％的乙二醇，混磨至比表面积大于450m2/kg；
所述改性超细粉煤灰通过以下方法进行改性处理：
将99重量份的粉煤灰和1重量份的碱性激发剂放入球磨机，混磨至比表面积大于1200m2/kg，即得改性超细粉煤灰；所述碱性激发剂由25重量份的明矾石、45重量份的二水石膏和30重量份的元明粉组成；
所述抗冻功能材料为60-80重量份的抗冻合金粉和20-40重量份的疏水剂混合。
其中实施例3采用的抗冻功能材料为70重量份的抗冻合金粉和30重量份的疏水剂混合。
实施例4采用的抗冻功能材料为70重量份的抗冻合金粉和30重量份的疏水剂混合。
实施例5采用采用的抗冻功能材料为60重量份的抗冻合金粉和40重量份的疏水剂混合。
实施例6采用采用的抗冻功能材料为80重量份的抗冻合金粉和20重量份的疏水剂混合。
实施例7采用采用的抗冻功能材料为75重量份的抗冻合金粉和25重量份的疏水剂混合。
表1.具体实施方式的原料配方表(单位：kg)
Figure GDA0001937806730000051
分别将空白对比例、实施例1-7的成型试块标准养护28d后，通过《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T 50081-2002)和《普通混凝土耐久性和长期性能试验方法标准》(GB/T 50082-2009)标准测试混凝土的抗压强度、电通量和抗冻性，测试结果如表2所示：
表2.具体实施方式的测试实验数据
Figure GDA0001937806730000061
通过以上数据可以看出，将实施例的测试结果与对比例进行比较，发现用改性天然火山灰替代普通天然火山灰后，在其他组分添加量不变的情况下(具体参见空白例和实例1的对比)，混凝土的抗压强度得到提升，从41.5MPa提升至45.5MPa，电通量由1780C下降到1510C，密实性提高，抗冻等级由不到F50提升至F100；添加改性超细粉煤灰混凝土抗压强度提高，电通量下降明显，下降至815C；而加入抗冻功能材料混凝土抗冻性能得到极大改善，由F100提升到F200；通过以上具体实施方式的测试数据来看，本发明与目前常见的天然火山灰混凝土相比，通过天然火山灰改性，加入改性超细粉煤灰和抗冻功能材料，显著提高混凝土抗压强度、密实性和抗冻性能。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种天然火山灰绿色高性能混凝土，其特征在于：它由以下重量份数的组分组成：波特兰水泥300-350份，改性天然火山灰80-120份，改性超细粉煤灰20-40份，抗冻功能材料15-25份，河砂400-500份，机制砂300-400份，碎石900-1000份，水150-165份和减水剂6-6.5份；
所述改性天然火山灰通过以下方法进行改性处理：
先将质量分数70%的晒干天然火山灰采用粉磨设备磨细至比表面积大于300 m2/kg，然后加入质量分数19%的晒干天然火山灰、质量分数10%矿渣粉和质量分数1%的乙二醇，混磨至比表面积大于450m2/kg；
所述改性超细粉煤灰通过以下方法进行改性处理：
将99重量份的粉煤灰和1重量份的碱性激发剂放入球磨机，混磨至比表面积大于1200m2/kg，既得改性超细粉煤灰；所述碱性激发剂由25重量份的明矾石、45重量份的二水石膏和30重量份的元明粉组成；
所述抗冻功能材料由抗冻合金粉和疏水剂按照质量比（60-80）：（20-40）的比例混合而成；
所述抗冻合金粉为二氧化硅、氧化镁、氧化铝和硅铝镁化合物经900-1000摄氏度的高温喷射、碾压、粉磨而成；
所述疏水剂为硅烷基憎水剂；
所述减水剂为聚羧酸盐减水剂，其固含量大于25%，减水率大于30%。
2.如权利要求1所述的天然火山灰绿色高性能混凝土，其特征在于：所述天然火山灰为火山渣、浮石或者凝灰岩。
3.如权利要求1或2所述的天然火山灰绿色高性能混凝土，其特征在于：所述矿渣粉为S95矿渣粉，28d活性指数大于100%，比表面积大于350 m2/kg。
4.如权利要求1所述的天然火山灰绿色高性能混凝土，其特征在于：所述抗冻功能材料由抗冻合金粉和疏水剂按照质量比（65-75）：（25-35）的比例混合而成。
5.如权利要求1所述的天然火山灰绿色高性能混凝土，其特征在于：所述的粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，需水量比小于95%，细度小于12%。
6.如权利要求1所述的天然火山灰绿色高性能混凝土，其特征在于：所述河砂的细度模数为2.6-3.0，添加量为440-460重量份。
7.如权利要求1所述的天然火山灰绿色高性能混凝土，其特征在于：所述机制砂的细度模数为2.5-2.8，机制砂中石灰石粉的质量含量为5-10%，机制砂的压碎值小于10%。
8.如权利要求1所述的天然火山灰绿色高性能混凝土，其特征在于：所述碎石为5-26.5mm连续级配碎石，密度等级大于2600kg/m3，孔隙率小于42%，碎石的压碎值小于6%。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110950584B (zh) * 2019-12-23 2021-12-07 中建西部建设新疆有限公司 一种硅灰/火山灰基地质聚合物混凝土及其制备方法
CN113998954B (zh) * 2021-11-26 2023-04-14 中建八局第二建设有限公司 改性复合超细粉道面混凝土、制备方法及应用
CN115259730B (zh) * 2022-05-23 2023-07-14 长江水利委员会长江科学院 一种含凝灰岩粉的混凝土复合掺合料及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004087600A2 (en) * 2003-03-27 2004-10-14 Research Incubator, Ltd. Cementitious composition
CN102503525A (zh) * 2011-10-15 2012-06-20 潍坊亚欣工贸有限公司 一种无机发泡防火保温板的制备方法
CN102765897A (zh) * 2012-07-20 2012-11-07 泰州振昌工业废渣综合利用有限责任公司 一种矿渣钢渣复合微粉
CN108249849A (zh) * 2018-01-16 2018-07-06 云南交投集团公路建设有限公司 一种高石灰石粉掺量绿色混凝土

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004087600A2 (en) * 2003-03-27 2004-10-14 Research Incubator, Ltd. Cementitious composition
CN102503525A (zh) * 2011-10-15 2012-06-20 潍坊亚欣工贸有限公司 一种无机发泡防火保温板的制备方法
CN102765897A (zh) * 2012-07-20 2012-11-07 泰州振昌工业废渣综合利用有限责任公司 一种矿渣钢渣复合微粉
CN108249849A (zh) * 2018-01-16 2018-07-06 云南交投集团公路建设有限公司 一种高石灰石粉掺量绿色混凝土

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《水泥砂浆和混凝土用天然火山灰质材料》JG/T315—2011 解读;周永祥等;《施工技术》;20120531;第41卷(第365期);第83-86页 *

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