CN109485351A - 一种混凝土及其加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及混凝土的技术领域，具体涉及一种混凝土，包括如下重量份的原料组分：水泥180‑300份、粉煤灰30‑50份、废石粉120‑180份、尾矿砂60‑120份、混合砂780‑900份、空心玻璃微珠120‑200份、石子950‑1100份、外加剂10‑18份和水110‑160份，所述混合砂包括占混合砂总重如下重量百分含量的组分：风化砂28‑45%和特细砂55‑72%，所述特细砂的细度模数为1.0‑1.4，所述混合砂的细度模数不小于3，所述空心玻璃微珠的粒径为200‑450μm；本发明具有骨料级配连续，同等混凝土强度的情况下，相对降低胶凝材料用量的优点；本发明还提供了该混凝土的加工工艺。

Description

一种混凝土及其加工工艺

技术领域

本发明涉及混凝土的技术领域，具体涉及一种混凝土及其加工工艺。

背景技术

混凝土，简称为“砼(tóng)”，是指由胶凝材料将骨料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作骨料；与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，它广泛应用于土木工程。为了在保证同等抗压强度的情况下，尽量降低胶凝材料添加量以节约成本，目前出现了向混凝土中添加特细砂，配合骨料，以适当降低胶凝材料的添加成本。

特细砂是指细度模数为0.70～1.50的砂，一般具有平均粒径小、颗粒级配差、细度模数小、含泥量大、空隙率高、比表面积大的特点而被广泛应用到混凝土的生产加工中。但是特细砂中大颗粒较少，与粗骨料组成混合骨料时，中间级配缺失，混凝土流变性较差，坍落度大时容易造成浆石分离；并且坍落度增加，将造成胶凝材料的用量增加，混凝土收缩增大，开裂风险增加。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种骨料级配连续、相对降低胶凝材料用量的混凝土。

本发明的第一个目的通过以下技术方案来实现：

一种混凝土，包括如下重量份的原料组分：水泥180-300份、粉煤灰30-50份、废石粉120-180份、尾矿砂60-120份、混合砂780-900份、空心玻璃微珠120-200份、石子950-1100份、外加剂10-18份和水110-160份，所述混合砂包括占混合砂总重如下重量百分含量的组分：风化砂28-45％和特细砂55-72％，所述特细砂的细度模数为1.0-1.4，所述混合砂的细度模数不小于3，所述空心玻璃微珠的粒径为200-450μm。

通过采用上述技术方案，风化砂是岩石在经受长期的风化作用后破碎崩解而产生的一种产物，在我国广泛分布，尤其是在湖北宜昌三峡库区的夷陵区、秭归县、兴山县等地，更是漫山遍野随处可见。风化砂有一定的粒径，棱角分明，利用风化砂与细度模数为1.0-1.4(平均粒径在0.15-0.25mm之间)的特细砂混合得到细度模数不小于3的混合砂(平均粒径在0.4mm以上)；空心玻璃微珠是微小的球体，球型率大，具有很小的比表面积，它在混凝土骨料混合物中能够具有良好的分散性，很容易被压紧密实，因此它具有很高的填充性能；加入粒径为200-450μm的空心玻璃微珠，填充风化砂和特细砂的中间级配，使粗细骨料配合，实现骨料级配的连续性，使混凝土即使在相对较高的坍落度时也不会造成胶凝材料用量增加的问题出现，并且在同等混凝土强度的情况下，胶凝材料用量相对降低。

作为优选，包括如下重量份的原料组分：水泥220-280份、粉煤灰35-46份、废石粉135-160份、尾矿砂80-100份、混合砂820-880份、空心玻璃微珠150-180份、石子980-1050份、外加剂12-16份和水120-150份，所述混合砂包括占混合砂总重如下重量百分含量的组分：风化砂28-45％和特细砂55-72％。

作为优选，包括如下重量份的原料组分：水泥250份、粉煤灰43份、废石粉147份、尾矿砂80份、混合砂840份、空心玻璃微珠165份、石子1000份、外加剂14份和水132份，所述混合砂包括占混合砂总重如下重量百分含量的组分：风化砂35％和特细砂65％。

通过采用上述技术方案，通过优化各原料组分配比，提高混凝土的综合性能。

作为优选，所述石子为5-15mm连续级配的，压碎值为6.9％，含泥量不大于0.9％。

通过采用上述技术方案，石子作为粗骨料，连续级配的选择，配合混合砂和空心玻璃微珠，进一步保证粗细骨料的级配连续，保证混凝土的流变性，即使坍落度大时也不会造成浆石分离；克服因中间级配缺失导致坍落度增加而造成胶凝材料的用量增加、混凝土收缩增大、开裂风险增加的问题。控制石子的含泥量不大于0.9％，可以在同等重量的石子情况下，相对提高石子的硬度和强度，从而相对提高混凝土的结构强度。

作为优选，所述废石粉的含水率不大于0.8％，粒径为180-220目。

通过采用上述技术方案，石材在加工过程中会产生大量的废料，主要包括边角料和石粉，将废石粉应用在混凝土加工生产中，使石材加工产生的废石粉得到综合利用，有效解决了石粉污染问题，节约环保。自发明人利用废石粉作为原料生产混凝土以来，累积使用废石粉1000吨，不仅将废料变废为宝，而且使粉煤灰用量节约了约700吨，节省了成本，对节能减排有极大的促进作用。

作为优选，所述尾矿砂的粒度为0.20-0.35mm。

通过采用上述技术方案，尾矿砂是选矿厂将矿石磨细，选取有用成分后排放的废弃物，一般由选矿厂排放的尾矿矿浆经自然脱水后形成的固体矿物废，固体工业废料的主要成分，可视为一种复合的硅酸盐\碳酸盐等矿物材料，将尾矿砂用于混凝土中，变废为宝，节能减排。尾矿砂的粒度为0.20-0.35mm，配合特细砂0.15-0.25mm和空心玻璃微珠0.2-0.45mm，使细骨料形成连接级配，结合风化砂后，形成大于0.5mm的细骨料，配合连续级配的粗骨料，可以有效保证混凝土的流变性，提高混凝土的和易性。

作为优选，所述粉煤灰为二级风选粉煤灰。

通过采用上述技术方案，粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。中国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、CaO、TiO₂等。粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害，将粉煤灰作为混凝土的掺合料，即节能又环保。一般情况下，混凝土工程C30以下(含)可采用二级粉煤灰，C30以上可采用一级粉煤灰，三级粉煤灰原则上不使用。

作为优选，所述外加剂为聚羧酸高性能减水剂。

通过采用上述技术方案，聚羧酸高性能减水剂是以聚羧酸盐为主体的多种高分子有机化合物，经接枝共聚生成的，具有极强的减水性能，属当今世界上技术领先的环保型混凝土外加剂。与各种水泥的相容性好，混凝土的坍落度保持性能好，掺量低，减水率高，收缩小，可以大幅度提高混凝土的早期、后期强度。并且其氯离子含量低、碱含量低，有利于混凝土的耐久性。

作为优选，所述水泥为普通硅酸盐水泥。

通过采用上述技术方案，普通硅酸盐水泥，由硅酸盐水泥熟料、5％-20％的混合材料及适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。具有强度高、水化热大，抗冻性好、干缩小，耐磨性较好、抗碳化性较好、耐腐蚀性差、不耐高温的特性。

本发明的第二个目的是提供一种上述混凝土的加工工艺。

本发明的第二个目的通过以下技术方案来实现：

一种混凝土的加工工艺，包括如下操作步骤：

将水泥、粉煤灰和废石粉混合搅拌，得到混合料A；将尾矿砂、混合砂、石子、外加剂和水混合搅拌，得到混合料B；将混合料A加入混合料B中，搅拌均匀后加入空心玻璃微珠，以30-50r/min的速度混合搅拌0.5-1.5min，得到混凝土。

通过采用上述技术方案，控制空心玻璃微珠在混凝土各骨料与外加剂均搅拌混合均匀后再加入，即最后加入，并控制在温和的搅拌速度下搅拌，确保空心玻璃微珠保持结构完整性，从而保证其可以填补骨料的中间级配缺失，配合粗细骨料，起到降低混凝土坍落度的作用。

综上所述，本发明具有如下有益效果：

(1)加入空心玻璃微珠，配合尾矿砂，用来填充风化砂和特细砂的中间级配，使粗细骨料配合，实现骨料级配的连续性，使混凝土即使在相对较高的坍落度时也不会造成胶凝材料用量增加的问题出现；

(2)本发明的混凝土的水胶比最高达到0.60，在保证混凝土性能达标的同时，降低了水泥和粉煤灰的添加量，降低了胶凝材料的成本；

(3)利用本发明的配方与加工工艺制得的混凝土，28d的抗压强度最高达到64.1Mpa，并且工作性评价的各项性能相比于现有的混凝土均有进一步的提升，并且均达到优异水平；

(4)尾矿砂和废石粉的加入，一方面起到了变废为宝的作用，另一方面，相对降低了粉煤灰的加入量，每一百吨的混凝土约可节省0.38吨的粉煤灰。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的内容进行进一步的说明。

本发明加工混凝土的原料中：外加剂选用聚羧酸高性能减水剂，选自南通润丰石油化工有限公司，固含量20±2％，密度1.08±0.02g/ml，pH 6-7，氯离子＜0.05，水泥净浆流动度，W/C＝0.29≥250mm：水泥为PC32.5普通硅酸盐水泥；石子为5-15mm的连续级配的石子，压碎值为6.9％，含泥量不大于0.9％；废石粉的含水率不大于0.8％，选择粒径为180-220目区间的颗粒；尾矿砂选择0.20-0.35mm粒度区间的颗粒；粉煤灰为二级风选粉煤灰。空心玻璃微珠选用粒径为200-450μm大小的，尾矿砂、废石粉、空心玻璃微珠在同一实施例中各自粒度区间内大小的颗粒均有，保证连续级配；各实施例中均控制风化砂的细度模数，使特细砂与风化砂混合得到的混合砂的细度模数不小于3。

实施例1

按照表1中各原料的添加量，将水泥、粉煤灰和废石粉，加入机械搅拌机中混合并干拌1.5分钟，得到混合料A；将尾矿砂、风化砂、细度模数为1.0的特细砂、石子、外加剂和水加入另一个搅拌机中混合搅拌1.5分钟，得到混合料B；将混合料A从搅拌机中导出并导入另一个搅拌机中与混合料B混合，搅拌2分钟后加入空心玻璃微珠，以30r/min的速度混合搅拌1.5分钟，得到混凝土。

实施例2

按照实施例1中各原料的添加量，将水泥、粉煤灰和废石粉，加入机械搅拌机中混合并干拌1.5分钟，得到混合料A；将尾矿砂、风化砂、细度模数为1.1的特细砂、石子、外加剂和水加入另一个搅拌机中混合搅拌1.5分钟，得到混合料B；将混合料A从搅拌机中导出并导入另一个搅拌机中与混合料B混合，搅拌2分钟后加入空心玻璃微珠，以40r/min的速度混合搅拌1分钟，得到混凝土。

实施例3

按照实施例1中各原料的添加量，将水泥、粉煤灰和废石粉，加入机械搅拌机中混合并干拌1.5分钟，得到混合料A；将尾矿砂、风化砂、细度模数为1.2的特细砂、石子、外加剂和水加入另一个搅拌机中混合搅拌1.5分钟，得到混合料B；将混合料A从搅拌机中导出并导入另一个搅拌机中与混合料B混合，搅拌2分钟后加入空心玻璃微珠，以50r/min的速度混合搅拌0.5分钟，得到混凝土。

实施例4-9

实施例4-9的混凝土的制备方法与实施例2完全相同，区别在于各原料组分的添加量不同，具体添加量见表1。其中，实施例4-9的特细砂的细度模数分别为1.2、1.2、1.4、1.4、1.3和1.1。

表1实施例1-9中制备混凝土的各原料组分的添加量

对比例1

对比例1与实施例2的区别在于：对比例1中的原料中无空心玻璃微珠，其余与实施例2的一致。

对比例2

申请公布号为CN 107459308 A的发明专利申请中，实施例1制得的混凝土。

性能检测按照JGJ/T 283-2012中的检测标准及检测方法，以及该技术规程所涉及到的相关检测标准和方法，对实施例1-9和对比例1和对比例2的混凝土进行性能检测，具体检测结果见表2所示。

表2实施例1-9、对比例1-2的混凝土的性能测试结果

由表2中的检测结果表明，利用本发明的配方与加工工艺制得的混凝土，28d的抗压强度最高达到64.1Mpa，与对比例2的专利申请公开的混凝土相比，工作性评价的各项性能均有进一步的提升，并且均达到优异水平，反映出本发明混凝土流动性、粘聚性、保水性好，具体评价指标表参见对比例2中的表1。本发明的混凝土的水胶比最高达到0.60，在保证混凝土性能达标的同时，降低了水泥、粉煤灰、矿粉的添加量，降低了胶凝材料的成本。此外，由对比例1和实施例2对比可知，本发明中空心玻璃微珠的加入，不仅可以增强混凝土的抗压强度，而且对混凝土的坍落度具有影响，去掉空心玻璃微珠后，在同等水胶比的情况下，按照本发明配方加工的混凝土的坍落度过大，混凝土的流变性太大，而使混凝土难以固化凝结，需要增大胶凝材料的用量才能满足施工的要求，因此空心玻璃微珠应用到本发明的配方中，对混凝土的易和性也起到了正向的促进作用。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种混凝土，其特征在于，包括如下重量份的原料组分：水泥180-300份、粉煤灰30-50份、废石粉120-180份、尾矿砂60-120份、混合砂780-900份、空心玻璃微珠120-200份、石子950-1100份、外加剂10-18份和水110-160份，所述混合砂包括占混合砂总重如下重量百分含量的组分：风化砂28-45%和特细砂55-72%，所述特细砂的细度模数为1.0-1.4，所述混合砂的细度模数不小于3，所述空心玻璃微珠的粒径为200-450μm。

2.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于，包括如下重量份的原料组分：水泥220-280份、粉煤灰35-46份、废石粉135-160份、尾矿砂80-100份、混合砂820-880份、空心玻璃微珠150-180份、石子980-1050份、外加剂12-16份和水120-150份，所述混合砂包括占混合砂总重如下重量百分含量的组分：风化砂28-45%和特细砂55-72%。

3.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于，包括如下重量份的原料组分：水泥250份、粉煤灰43份、废石粉147份、尾矿砂80份、混合砂840份、空心玻璃微珠165份、石子1000份、外加剂14份和水132份，所述混合砂包括占混合砂总重如下重量百分含量的组分：风化砂35%和特细砂65%。

4.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于：所述石子为5-15mm连续级配的，压碎值为6.9%，含泥量不大于0.9%。

5.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于：所述废石粉的含水率不大于0.8%，粒径为180-220目。

6.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于：所述尾矿砂的粒度为0.20-0.35mm。

7.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于：所述粉煤灰为二级风选粉煤灰。

8.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于：所述外加剂为聚羧酸高性能减水剂。

9.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于：所述水泥为普通硅酸盐水泥。

10.一种权利要求1-9任一项所述的混凝土的加工工艺，其特征在于，包括如下操作步骤：

将水泥、粉煤灰和废石粉混合搅拌，得到混合料A；将尾矿砂、混合砂、石子、外加剂和水混合搅拌，得到混合料B；将混合料A加入混合料B中，搅拌均匀后加入空心玻璃微珠，以30-50r/min的速度混合搅拌0.5-1.5min，得到混凝土。