CN114213148A - 一种利用多孔玄武岩作骨料制作混凝土的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用多孔玄武岩作骨料制作混凝土的方法，包括下列步骤：步骤1：对多孔玄武岩进行破碎，筛分得到粒径小于4.75mm的多孔玄武岩机制砂和粒径4.75~19mm的多孔玄武岩粗骨料；步骤2：按混凝土的原料配方称量多孔玄武岩机制砂、多孔玄武岩粗骨料，倒入搅拌机搅拌均匀形成拌合物；所述混凝土的原料配方包括下列重量份的原料：300‑500重量份的水泥、50‑90重量份的粉煤灰、450‑700重量份的多孔玄武岩机制砂、1150‑1200重量份的多孔玄武岩粗骨料、7‑12重量份的减水剂、170‑190重量份的水。本发明的多孔玄武岩骨料用于混凝土，因为它气孔多，又相当坚硬，因此，将它搀在混凝土里，可以使混凝土重量减轻，但仍很坚固，同时有隔音、隔热等特点，是高层建筑轻质混凝土的良好骨料。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种利用多孔玄武岩作骨料制作混凝土的方法。
背景技术
玄武岩是由火山喷发出的岩浆冷却后凝固而成的一种致密状或泡沫状结构的岩石。它在地质学的岩石分类中，属于岩浆岩(也叫火成岩)。岩浆岩分侵入岩和喷出岩两种。其中侵入岩是地下岩浆在内力作用下侵入地壳上部，岩层冷却凝固而形成岩石，它的矿物结晶颗粒较大，代表岩石有花岗岩。喷出岩是地下岩浆在内力作用下，沿地壳薄弱地带喷出地表冷凝而形成岩石，它的矿物结晶颗粒细小，有的有流纹或气孔构造，代表岩石就是玄武岩。它主要有SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO和MgO等一些成分组成，其中SiO2含量最多，大约占40％～50％，其多孔气状的结构也称多孔玄武岩。玄武岩密度大、岩性脆、硬度高，它不仅坚固耐用，而且隔热和隔音效果也好。
由于玄武岩分布的比较广泛，而且具有强度满足施工规范、加工比较简单、颗粒体型好等众多的优点，所以被广泛的应用，对于多孔骨料用混凝土，因其对生态环境具有很好的作用，玄武岩作为多孔骨料，它的透水性能强，而且孔隙连续密集，可大部分作为道路地面、使污水进行净化和吸声材料等众多行业领域中。对于多孔的混凝土来说，其内部所具有的细骨料比较少，大部分是粗骨料相互之间由水泥浆粘结而成，会具有分布均与的孔隙，对于透水性能来说具有很强的效果。
混凝土是由胶凝材料，颗粒状集料(也称为骨料)，水，以及必要时加入的外加剂和掺合料按一定比例配制，经均匀搅拌，密实成型，养护硬化而成的一种人工石材，是最主要的土木工程材料之一。混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。这些特点使其使用范围十分广泛，不仅在各种土木工程中使用，就是造船业，机械工业，海洋的开发，地热工程等，混凝土也是重要的材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用多孔玄武岩作骨料制作混凝土的方法。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供的技术方案是：一种利用多孔玄武岩作骨料制作混凝土的方法，包括下列步骤：
步骤1：对多孔玄武岩进行破碎，筛分得到粒径小于4.75mm的多孔玄武岩机制砂和粒径4.75～19mm的多孔玄武岩粗骨料；
步骤2：按混凝土的原料配方称量多孔玄武岩机制砂、多孔玄武岩粗骨料，倒入搅拌机搅拌均匀形成拌合物；所述混凝土的原料配方包括下列重量份的原料：300-500重量份的水泥、50-90重量份的粉煤灰、450-700重量份的多孔玄武岩机制砂、1150-1200重量份的多孔玄武岩粗骨料、7-12重量份的减水剂、170-190重量份的水。
优选的技术方案为：所述减水剂为聚羧酸减水剂，减水率为30％。
优选的技术方案为：当制备C30混凝土时，原料配方包括下列重量份的原料：394重量份的水泥、70重量份的粉煤灰、624重量份的多孔玄武岩机制砂、1127重量份的多孔玄武岩粗骨料、9.2重量份的减水剂、185重量份的水。
优选的技术方案为：当制备C50混凝土时，原料配方包括下列重量份的原料：473重量份的水泥、84重量份的粉煤灰、478重量份的多孔玄武岩机制砂、1170重量份的多孔玄武岩粗骨料、11.2重量份的减水剂、173重量份的水。
优选的技术方案为：当制备C50混凝土时，原料配方包括下列重量份的原料：308重量份的水泥、54重量份的粉煤灰、668重量份的多孔玄武岩机制砂、1195重量份的多孔玄武岩粗骨料、7.24重量份的减水剂、175重量份的水。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有的优点是：
1、骨料通常约占混凝土体积的70％～80％，是混凝土的重要组成部分，不同种类骨料特性直接影响混凝土的基本性能。在房屋建筑的混凝土施工中，由于优质的天然砂石骨料贫乏，一般选用当地岩石制成人工骨料。然而在有的房屋建设中优质的岩石不易获取或者是岩石料场较远，成本较高。为了节约成本，降低工程造价，可以就地取材。在我国安徽滁州，多孔玄武岩产量丰富。所以为了节约天然的砂石骨料，使多孔玄武岩作为骨料去配制不同等级的混凝土。多孔玄武岩也称为火山岩，这种石材性能优越、风格独特、除具有普通石材一般风格外，还具有吸音隔热、吸热储热、吸水防滑、耐酸碱等特殊功能。被石材专家称为功能性石材，火山石材进过高温冷却后，其放射性物质大部分挥发，经检测其放射性远远低于国家建筑材料放射性限量标准，该石材的放射性低，可安全用于任何场所，而且抗风化、耐气候，经久耐用，吸声降噪有利于改善听觉环境，古朴自然避免眩光，有益于改善视觉环境，吸水防滑、阻热有益于改善体感环境。
2、本发明的多孔玄武岩骨料用于混凝土，因为它气孔多，又相当坚硬，因此，将它搀在混凝土里，可以使混凝土重量减轻，但仍很坚固，同时有隔音、隔热等特点，是高层建筑轻质混凝土的良好骨料。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
实施例1：一种利用多孔玄武岩作骨料制作混凝土的方法
一种利用多孔玄武岩作骨料制作混凝土的方法，其特征在于，包括以下技术步骤。
(1)多孔玄武岩预处理
多孔玄武岩是来自安徽省滁州市当地开采所得，多孔玄武岩经过破碎，把多孔玄武岩筛分为粒径小于4.75mm的多孔玄武岩机制砂、粒径4.75-19mm的多孔玄武岩粗骨料。
(2)制作多孔玄武岩拌合物
按配合比称量多孔玄武岩机制砂、两种粒径的多孔玄武岩粗骨料，以及其它原料，倒入强制式搅拌机以快速(45r/min)搅拌均匀，搅拌时间为1min，形成拌合物。
配合比：300-500重量份的水泥、50-90重量份的粉煤灰、450-700重量份的多孔玄武岩机制砂、1150-1200重量份的多孔玄武岩粗骨料、7-12重量份的减水剂、170-190重量份的水。所述的减水剂为聚羧酸减水剂，减水率为30％。
优选的，依据GB50010-2010《混凝土结构设计规范》规定，多孔玄武岩为骨料的C30、C40、C50混凝土，配合比见下表。
C30玄武岩混凝土最优设计配合比(kg/m3)
C40玄武岩混凝土最优设计配合比(kg/m3)
C50玄武岩混凝土最优设计配合比(kg/m3)
(3)搅拌
按配合比称量水泥、粉煤灰倒入强制式搅拌机内，搅拌3min，使骨料和胶凝材料拌合均匀。优选的，强制式搅拌机的转速是为45转/分。
(4)第一步加水
将聚羧酸高效减水剂和设计量70％的水混合后一起倒入搅拌机内，搅拌3min，形成粘稠浆体。优选的，加水的水质符合《混凝土用水标准》JGJ63要求，水温为18-23℃。
(5)第二步加水
将余下的水倒入步骤3中的粘稠浆体中，继续搅拌2-3min；至物料具有较好的流动性，即得到混凝土。
混凝土密度检测：
将拌合好的浆体倒出，按照标准测定其扩展度，倒入100mm×100mm×100mm的三联试模中，置于振动台上振动30s，静置密封养护一天。一天后拆模，采取标准养护的方式养护28天，温度20±2℃，湿度＞95％。
按照C30、C40、C50多孔玄武岩混凝土最优设计配合比制备的C30、C40、C50混凝土，C30混凝土密度是2183kg/m3，C40混凝土密度是2201kg/m3，C50混凝土密度是2215kg/m3。
混凝土配方优化与性能试验：
将拌合好的浆体倒出，按照标准测定其扩展度，倒入100mm×100mm×100mm的三联试模中，置于振动台上振动30s，静置密封养护一天。一天后拆模，采取标准养护的方式养护28天，温度20±2℃，湿度＞9％。
实验用材料：水泥：东凯搅拌场425水泥
粉煤灰：采用F类Ⅱ级粉煤灰
骨料：我国安徽省滁州市地区的多孔玄武岩，该多孔玄武岩由60％斜长石(拉长石)、35％辉石(辉石)、5％氧化铁和粘土矿物组成，其中粗集料采用4.75～10mm和10～19多孔玄武岩碎石。细集料采用多孔玄武岩碎石破碎而成的机制砂。
减水剂：外加剂为合肥某公司生产，减水率为30％。
技术方案：(石一：4.75～10mm，石二：10～19mm)
实验所用仪器：
试样强制式搅拌机是采用济南金恒翔机电有限公司生产的J60型强制式混凝土搅拌机。
按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081，试样压力强度测试仪器采用上海三思纵横机械制造有限公司生产的YAW-2000微机控制压力试验机。测定标准的立方试样的3天、7天和28的抗压强度。
电通量法是目前国际上应用最为广泛的混凝土抗氯离子渗透性试验方法之一，本实验所用仪器为NJ-DTL型混凝土氯离子电通量测定仪，测定试样混凝土电通量，氯离子渗透扩散性试验参照美国标准ASTM C1202—97，以同组3个试件6h通过的电量平均值来评定混凝土氯离子渗透扩性，提供耐久性评定的参数。将混凝土试块切割成
的圆柱体试样，试样宜养护28d龄期进行，每组3个试件。利用真空饱水饱盐装置将试样进行真空饱水24h后用于测试。
方法：
1、2、3组为不同水灰比。
4、5两组分别在第2组添加10％、15％的粉煤灰。
6、7两组分别在第5组添加1％、2％的减水剂。
C30玄武岩混凝土设计配合比(kg/m3)
C40玄武岩混凝土设计配合比(kg/m3)
C50玄武岩混凝土设计配合比(kg/m3)
实验结果：
28天电通量(C)
根据C30配合比，从实验结果可以发现，1、2、3组不同的水灰比，1组的电通量相对要低，说明低水胶比的混凝土的抗氯离子渗透性能强，但是1组水泥添量多，造价较高。4、5组可以发现，粉煤灰添量为15％的抗氯离子渗透能力比粉煤灰添量为10％的强，而且它们都要比2组电通量低，说明添加一定量的粉煤灰可以提高混凝土的抗氯离子的渗透能力。6、7两组可知，减水剂掺量为2％要比减水剂掺量为1％的抗氯离子性能好，而且6、7两组的电通量也比2组电通量低，说明添加一定量的减水剂可以提高混凝土的抗氯离子的渗透能力。最后总结为7组配制C30多孔玄武岩混凝土最合理。C40、C50多孔玄武岩混凝土的结果分析如上。
抗压强度(MPa)
根据C30多孔玄武岩混凝土配比，由以上表格可以发现1、2、3组中，1组的混凝土抗压强度较高，说明，低水胶比的多孔玄武岩混凝土的抗压强度较高，但1组水泥用量多，造价高，2组可以配制C30混凝土。从4、5组可以发现，添加15％的粉煤灰要比添加10％的粉煤灰的混凝土力学性能好，5组可以满足C30混凝土抗压强度要求，6、7组，都可以配制C30混凝土，7组力学性能较好。根据C40多孔玄武岩混凝土配比，由以上表格可以发现1、2、3组中，1组的混凝土抗压强度较高，说明，低水胶比的多孔玄武岩混凝土的抗压强度较高，但1组水泥用量多，造价高，2组可以配制C40混凝土。从4、5组可以发现，添加15％的粉煤灰要比添加10％的粉煤灰的混凝土力学性能好，但都不满足C40配制要求，6、7组，都可以配制C40混凝土，7组力学性能较好。根据C50多孔玄武岩混凝土配比，由以上表格可以发现1、2、3组中，1组的混凝土抗压强度较高，说明，低水胶比的多孔玄武岩混凝土的抗压强度较高，但1组水泥用量多，造价高，2组可以配制C50混凝土。根据4、5组，添加10％的粉煤灰可以配制C50混凝土，由6、7两组发现，添加2％的减水剂可以配制C50混凝土。
实施例2：一种利用多孔玄武岩作骨料制作混凝土的方法
一种利用多孔玄武岩作骨料制作混凝土的方法，包括下列步骤：
步骤1：对多孔玄武岩进行破碎，筛分得到粒径小于4.75mm的多孔玄武岩机制砂和粒径4.75～19mm的多孔玄武岩粗骨料；
步骤2：按混凝土的原料配方称量原料，倒入搅拌机搅拌均匀形成拌合物；所述混凝土的原料配方包括下列重量份的原料：300重量份的水泥、50重量份的粉煤灰、450重量份的多孔玄武岩机制砂、1150重量份的多孔玄武岩粗骨料、7重量份的减水剂、170重量份的水。
优选的实施方式为：所述减水剂为聚羧酸减水剂，减水率为30％。
实施例3：一种利用多孔玄武岩作骨料制作混凝土的方法
一种利用多孔玄武岩作骨料制作混凝土的方法，包括下列步骤：
步骤1：对多孔玄武岩进行破碎，筛分得到粒径小于4.75mm的多孔玄武岩机制砂和粒径4.75～19mm的多孔玄武岩粗骨料；
步骤2：按混凝土的原料配方称量原料，倒入搅拌机搅拌均匀形成拌合物；所述混凝土的原料配方包括下列重量份的原料：500重量份的水泥、90重量份的粉煤灰、700重量份的多孔玄武岩机制砂、1200重量份的多孔玄武岩粗骨料、12重量份的减水剂、190重量份的水。
优选的实施方式为：所述减水剂为聚羧酸减水剂，减水率为30％。
以上所述者仅为用以解释本发明之较佳实施例，并非企图具以对本发明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之发明精神下所作有关本发明之任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护之范畴。
Claims (5)
1.一种利用多孔玄武岩作骨料制作混凝土的方法，其特征在于：包括下列步骤：
步骤1：对多孔玄武岩进行破碎，筛分得到粒径小于4.75mm的多孔玄武岩机制砂和粒径4.75~19mm的多孔玄武岩粗骨料；
步骤2：按混凝土的原料配方称量原料，倒入搅拌机搅拌均匀形成拌合物；所述混凝土的原料配方包括下列重量份的原料：300-500重量份的水泥、50-90重量份的粉煤灰、450-700重量份的多孔玄武岩机制砂、1150-1200重量份的多孔玄武岩粗骨料、7-12重量份的减水剂、170-190重量份的水。
2.根据权利要求1所述的利用多孔玄武岩作骨料制作混凝土的方法，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸减水剂，减水率为30%。
3.根据权利要求1所述的利用多孔玄武岩作骨料制作混凝土的方法，其特征在于：当制备C30混凝土时，原料配方包括下列重量份的原料：394重量份的水泥、70重量份的粉煤灰、624重量份的多孔玄武岩机制砂、1127重量份的多孔玄武岩粗骨料、9.2重量份的减水剂、185重量份的水。
4.根据权利要求1所述的利用多孔玄武岩作骨料制作混凝土的方法，其特征在于：当制备C50混凝土时，原料配方包括下列重量份的原料：473重量份的水泥、84重量份的粉煤灰、478重量份的多孔玄武岩机制砂、1170重量份的多孔玄武岩粗骨料、11.2重量份的减水剂、173重量份的水。
5.根据权利要求1所述的利用多孔玄武岩作骨料制作混凝土的方法，其特征在于：当制备C50混凝土时，原料配方包括下列重量份的原料：308重量份的水泥、54重量份的粉煤灰、668重量份的多孔玄武岩机制砂、1195重量份的多孔玄武岩粗骨料、7.24重量份的减水剂、175重量份的水。
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