CN113788654A - 一种基于火山岩石灰石粉的自密实清水混凝土及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于火山岩石灰石粉的自密实清水混凝土及制备方法，自密实清水混凝土包括以下组分：拉萨安山岩碎石、拉萨花岗岩机制砂、火山岩石灰石粉、铜矿渣粉、水泥、聚羧酸系减水剂以及水；制备方法包括：首先将拉萨安山岩碎石、拉萨花岗岩机制砂、火山岩石灰石粉、铜矿渣粉和水泥搅拌混合均匀，得到干粉料；然后将聚羧酸系减水剂与水等液体搅拌均匀后倒入干粉料中，机械搅拌后即得到自密实清水混凝土。与现有技术相比，本发明可有效利用拉萨安山岩碎石、拉萨花岗岩机制砂、西藏地区火山岩石灰石粉及铜矿渣粉这些在西藏地区储量较大但是利用率较低的岩石或工业副产物，实现就地取材、降低成本，并促进其在建筑材料领域中的资源化利用。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种基于火山岩石灰石粉的自密实清水混凝土及制备方法。
背景技术
我国已成为世界上高速铁路运营里程最长的国家。CRTS III型板式无砟轨道是目前新建高速铁路中最常用的轨道结构为保证CRTS III型板式无砟轨道的高平顺性，通常采用无需振捣密实，凭借优良的流动性在自身重力作用下即可完全填充模板的自密实混凝土作为CRTS III型板式无砟轨道的填充层材料。自密实混凝土必须具备良好的流动性、间距通过性和稳定性，否则会出现大气泡、浮浆层、水纹和泡沫层等原始缺陷，直接影响结构的强度和耐久性。
国内外学者对自密实混凝土的配合比及性能进行了广泛的研究。例如：中国专利CN202010868935.7公开了一种自密实清水混凝土，采用水泥为胶凝材料，石子为粗骨料，砂为细骨料，粉煤灰及矿渣为掺合料，通过控制各组分为上述特定配比以及一定的规格，使混凝土能够实现清水效果，且在不离析泌水的前提下，达到自密实效果。然而，这些配合比设计方法对原材料品质及施工操作的要求较高，导致自密实混凝土的生产成本极高，实际施工困难。
发明内容
本发明的目的就是提供一种基于火山岩石灰石粉的自密实清水混凝土及其制备方法，用于解决现有自密实清水混凝土成本高、性能不佳的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于火山岩石灰石粉的自密实清水混凝土，包括以下组分及重量份含量：
其余为水，具体水量按胶凝材料质量的35％-40％称取，即控制水胶比为0.35-0.4。
进一步地，所述的火山岩石灰石粉由西藏地区火山安山岩经破碎、粉磨制成，所制得的火山岩石灰石粉粒径范围为(2.7～89.0)μm，平均粒径31.6μm。粉磨之后的火山岩石灰石粉是一种具有火山灰活性并呈层片状、多微孔的结构的天然矿物掺合料。其中，层片状结构有助于提高混凝土浆体的工作性能，而微孔结构有助于起到保水作用，可防止混凝土浆体产生离析和泌水。
进一步地，所述的火山岩石灰石粉的比表面积为750-850m2/kg，烧失量不大于2.5％，28d活性指数不小于115％。火山岩石灰石粉比表面积过大会导致流动性下降，而过小会导致其活性降低，并引起泌水。
进一步地，所述的水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，水泥标准稠度用水量不大于26％。
作为优选的技术方案，所述的水泥的28d胶砂强度不低于48MPa。
进一步地，所述的拉萨花岗岩机制砂，其细度模数为2.7-3.0，MB值小于1.4，石粉含量不大于3％，泥块含量不大于0.5％。
进一步地，所述的拉萨安山岩碎石的粒径范围为(5-16)mm，平均粒径为12mm，粒径过小会导致混凝土工作性下降而粒径过大会导致混凝土产生泌水和离析。
进一步地，所述的减水剂为含固量35％-45％的聚羧酸系减水剂，减水率不低于30％。
一种自密实混凝土的制备方法，包括：首先将称取好的拉萨安山岩碎石、拉萨花岗岩机制砂、火山岩石灰石粉、铜矿渣粉和水泥倒入搅拌机中，搅拌3min使各干粉料混合均匀，然后将减水剂与水等液体搅拌均匀后倒入混合均匀的干粉料中，经机械搅拌5min即得到自密实清水混凝土。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
1)本发明以火山岩石灰石粉作为辅助凝胶材料制备得到一种自密实清水混凝土，通过火山岩石灰石粉所具有的特殊的层片状且多微孔的结构，有效提高混凝土的工作性能和保水性能，且火山岩石灰石粉与铜矿渣粉具有一定的火山灰活性，其含有的活性SiO2和Al2O3可与水泥的水化产物Ca(OH)2反应生成C-S-H凝胶等物质，提高混凝土的性能；实验表明，通过本发明所制备的自密实清水混凝土28d抗压强度＞45MPa，SF＜680mm，3s＜T500＜7s，J环障碍高差＜18mm，同时稳定性指数L不大于7mm，具有优异的强度与工作性，能够满足高速铁路轨道板填充层等多领域对混凝土性能要求；
2)为实现就地取材，进一步降低自密实混凝土的生产成本，本发明除采用储量较大但利用率较低的火山岩石灰石粉外，还采用工业副产物铜矿渣粉为辅助胶凝材料，减少了水泥的用量，并采用拉萨安山岩碎石和拉萨花岗岩机制砂分别代替石灰石和河砂用作粗、细骨料，在实现混凝土低碳化、低成本制备的同时，促进了这些材料在建筑材料领域的资源化利用；
3)本发明所制备的自密实混凝土还具有拌合时间短、工作性好、易于制备与施工、综合成本低等优点，有利于实现大规模生产，并具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
一种基于火山岩石灰石粉的自密实清水混凝土，以每立方米混凝土用量计，包括以下组分：拉萨安山岩碎石(750-850)kg、拉萨花岗岩机制砂(800-900)kg、火山岩石灰石粉(75-100)kg、铜矿渣粉(50-75)kg、水泥(250-350)kg、聚羧酸系减水剂(10-15)kg以及水；其中水的用量以水胶比为0.35-0.4称取。
将西藏地区火山安山岩破碎、粉磨至粒径范围为(2.7～89.0)μm，平均粒径31.6μm后，得到比表面积为(750-850)m2/kg的火山岩石灰石粉，其烧失量不大于2.5％，28d活性指数不小于115％；水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，水泥标准稠度用水量不大于26％，且水泥的28d胶砂强度不低于48MPa；拉萨花岗岩机制砂的细度模数为2.7-3.0，MB值小于1.4，石粉含量不大于3％，泥块含量不大于0.5％；拉萨安山岩碎石的粒径范围为(5-16)mm，平均粒径为12mm；减水剂为含固量35-45％的聚羧酸系减水剂，减水率不低于30％。
所述自密实混凝土的制备方法如下：首先将称取好的拉萨安山岩碎石、拉萨花岗岩机制砂、火山岩石灰石粉、铜矿渣粉和水泥倒入搅拌机中，搅拌3min使各干粉料混合均匀，然后将减水剂与水等液体搅拌均匀后倒入混合均匀的干粉料中，经机械搅拌5min即得到自密实清水混凝土。
本专利所述拉萨安山岩碎石、拉萨花岗岩机制砂及西藏地区火山安山岩均采自拉萨市堆龙德庆区马镇朗巴村莫嘎火山附近，由拉萨市城市建设投资经营有限公司下属升航建材集团控股企业—西藏吾羊实业有限公司负责开采。
本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：
一种基于火山岩石灰石粉的自密实清水混凝土，其制备方法包括：将拉萨安山岩碎石850kg、拉萨花岗岩机制砂800kg、火山岩石灰石粉75kg、铜矿渣粉50kg、水泥350kg倒入搅拌机中，干拌3min再将减水剂15kg与水190kg(水胶比为0.4)混合，并经过强制式搅拌机搅拌5min后，即得到该自密实清水混凝土。
其中，火山岩石灰石粉，其烧失量为2.1％，28d活性指数为117％；水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，水泥标准稠度用水量为22％，水泥的28d胶砂强度为54MPa；拉萨花岗岩机制砂的细度模数为2.7-3.0，MB值为1.2，石粉含量为2.4％，泥块含量为0.4％；拉萨安山岩碎石的平均粒径优选为(5-16)mm；减水剂为含固量40％的聚羧酸系减水剂，减水率37％。
依照JGJ/T283-2012《自密实混凝土应用技术规程》及GB/T50081-2016《普通混凝土力学性能试验方法标准》对实施例1进行性能测试，结果表明，混凝土工作性佳，无离析、泌水现象。混凝土拌合物SF为665mm，T500为5s，J环障碍高差为14mm，稳定性指数L为6mm，28d抗压强度为48MPa。
实施例2：
一种基于火山岩石灰石粉的自密实清水混凝土，其制备方法包括：将拉萨安山岩碎石800kg、拉萨花岗岩机制砂850kg、火山岩石灰石粉86kg、铜矿渣粉60kg、水泥300kg倒入搅拌机中，干拌3min再将减水剂12kg与水169kg(水胶比为0.38)混合，并经过强制式搅拌机搅拌5min后，即得到该自密实清水混凝土。
采用同实施例1的方法进行性能测试，结果表明，混凝土工作性佳，无离析、泌水现象。混凝土拌合物SF为590mm，T500为6s，J环障碍高差为14mm，稳定性指数L为6mm，28d抗压强度为52MPa。
对比例1：
一种普通自密实清水混凝土，其制备方法包括：将石灰石750kg、河砂900kg、矿渣粉175kg、水泥250kg倒入搅拌机中，干拌3min再将减水剂10kg与水149kg(水胶比为0.35)混合，并经过强制式搅拌机搅拌5min后，即得到该自密实清水混凝土。
采用同实施例1的方法进行性能测试，结果表明，混凝土工作性较差，存在离析、泌水现象。混凝土拌合物SF为560mm，T500为11s，J环障碍高差为14mm，稳定性指数L为7mm，28d抗压强度为45MPa。
上述的对实施例及对比例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。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，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于火山岩石灰石粉的自密实清水混凝土，其特征在于，该混凝土包括以下组分及重量份含量：
其余为水，并保持水胶比为0.35-0.4。
2.根据权利要求1所述的一种基于火山岩石灰石粉的自密实清水混凝土，其特征在于，所述的火山岩石灰石粉由西藏地区火山安山岩破碎粉磨制成，所制得的火山岩石灰石粉粒径范围为(2.7～89.0)μm。
3.根据权利要求2所述的一种基于火山岩石灰石粉的自密实清水混凝土，其特征在于，所述的火山岩石灰石粉的比表面积为(750-850)m2/kg，烧失量≤2.5％，28d活性指数＞115％。
4.根据权利要求1所述的一种基于火山岩石灰石粉的自密实清水混凝土，其特征在于，所述的水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，水泥标准稠度用水量≤26％。
5.根据权利要求1所述的一种基于火山岩石灰石粉的自密实清水混凝土，其特征在于，所述的拉萨花岗岩机制砂的细度模数为2.7-3.0，MB值小于1.4，石粉含量不大于3％，泥块含量不大于0.5％。
6.根据权利要求1所述的一种基于火山岩石灰石粉的自密实清水混凝土，其特征在于，所述的拉萨安山岩碎石的粒径范围为(5-16)mm，平均粒径为12mm。
7.根据权利要求1所述的一种基于火山岩石灰石粉的自密实清水混凝土，其特征在于，所述的聚羧酸系减水剂为含固量35-45％的聚羧酸系减水剂，减水率不低于30％。
8.一种权利要求1至7任一项所述的自密实清水混凝土的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)将拉萨安山岩碎石、拉萨花岗岩机制砂、火山岩石灰石粉、铜矿渣粉和水泥倒入搅拌机中，搅拌混合均匀，得到干粉料；
2)将减水剂与水搅拌均匀后，倒入干粉料中，经机械搅拌即得到自密实清水混凝土。
9.根据权利要求8所述的一种基于火山岩石灰石粉的自密实清水混凝土的制备方法，其特征在于，步骤1)中，搅拌时间为3min。
10.根据权利要求8所述的一种基于火山岩石灰石粉的自密实清水混凝土的制备方法，其特征在于，步骤2)中，机械搅拌时间为5min。
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Citations (4)
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| JP2004256316A (ja) * | 2003-02-24 | 2004-09-16 | Kamada Kogyo:Kk | 良質コンクリート |
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| CN111138106A (zh) * | 2020-01-15 | 2020-05-12 | 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所 | 一种铁路高性能混凝土用火成岩质矿物掺和料 |
-
2021
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Patent Citations (4)
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|---|
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