CN115557746A - 一种耐久性预拌特种混凝土及制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种耐久性预拌特种混凝土及制备方法。一方面，本申请提供的一种耐久性预拌特种混凝土，所述耐久性预拌特种混凝土各组分及质量份数配比为：水泥200~300份、超细粉0~150份、收尘粉30~150份、矿粉0~100份、砂900~1150份、碎石700~1300份、外加剂1~10份、水100~250份，所述收尘粉是指在机制砂生产过程中产生的粉尘。另一方面，本申请还提供了上述耐久性预拌特种混凝土的制备方法。本申请固化后耐久性高，性能强，还能降低成本，节能环保。

Description

一种耐久性预拌特种混凝土及制备方法

技术领域

本申请涉及建材技术领域，尤其是涉及一种耐久性预拌特种混凝土及制备方法。

背景技术

从上世纪以来，混凝土就已经成为房屋建筑、公路、桥梁、水利等现代工程结构首选材料，至今已有上百年的历史。由于我国近年来工业化、城市化进程的加快，混凝土作为土木工程中最大宗的人造材料，其用量快速增长。当代高层、大跨、军事、海洋工程结构的发展对混凝土更是提出了严格的要求。处在恶劣环境下既有建筑不断的劣化、退化，导致过早的失效、退役，甚至出现恶性事故造成巨大损失的严重后果；此外，原材料生产、开采也造成了生态环境恶化以及砂石料枯竭的现象，资源短缺严重影响混凝土行业进一步发展。因 此，未来的混凝土必须从根本上减少水泥的用量，必须更多地利用各种工业废渣作为原材料； 必须充分考虑废弃混凝土如何再生利用，未来的混凝土也必须是以高强性能、高耐久性为首 要设计目标，为基础设施工程提供更久的使用寿命。

随着我国建筑工业的快速发展，工业废弃物在水泥混凝土行业中的应用越来越多。 其中，活性高，便于回收利用的工业废弃物，如：粉煤灰、硅灰、矿渣等已经得到了有效地 利用，也是国内外研究及应用较为广泛的矿物掺和料。矿物掺和料的应用，使得混凝土成本 降低，同时可以弥补普通水泥混凝土的性能缺陷。在这样的大背景下，许多地区因为资源短 缺的问题，出现了粉煤灰、矿渣的脱销现象，供不应求的市场无疑是增加了混凝土的生产成 本，另外，硅灰虽然对提高混凝土力学性能，有着更为明显的效果，但其市场价格昂贵，所 以，硅灰的应用也受到了一定的限制。因此，寻找便于就地取材，优质廉价的矿物掺和料势 在必行。

收尘粉，随着人们大量试验研究证明是具有一定活性的物质，能够替代混凝土中的 部分水泥和粉煤灰，它作为一种惰性材料，在水泥基材料中起到的功能协同效应，也正在逐 渐改变人们对其惰性观点的认识。

因此，急需开发研究出来一种科学合理地利用收尘粉进行传统矿物掺和料的方法， 以此来改善现有矿物掺和料资源不足的严峻局面。

发明内容

为了解决上述至少一种技术问题，开发了一种高强高耐久性、节能环保、成本较低的混凝土制备方法，本申请提供一种耐久性预拌特种混凝土及制备方法。

一方面，本申请提供的一种耐久性预拌特种混凝土，包括如下重量份的原料：水泥200～300份、超细粉0～150份、收尘粉30～150份、矿粉0～100份、砂900～1150份、碎石 700～1300份、外加剂1～10份、水100～250份。所述收尘粉是指在机制砂生产过程中产生的 粉尘，可以充当混凝土掺和料。

可选的，所述一种耐久性预拌特种混凝土，所述收尘粉根据粉料中各种不同粒径颗 粒的相对含量划分为两类，即收尘粉A和收尘粉B。所述收尘粉A中粒度不小于45μm的 粉料占比在85％以上，所述收尘粉B中粒度不小于45μm的粉料占比在55％以上。

可选的，所述一种耐久性预拌特种混凝土，所述收尘粉A中粒度不小于45μm的粉料占比在85～90％，所述收尘粉B中粒度不小于45μm的粉料占比在60～72％。

通过采用上述技术方案，本申请添加的收尘粉较细，能够均匀地分布在水泥浆内，填充毛细孔，使硬化后的混凝土，形成密实充填结构和细观层次的自密实堆积体系，从而有效的改善混凝土的孔结构和增大密实度，此外，致密且细小的收尘粉表面具有突出的减水能 力，可显著降低混凝土的黏度，它具有高度分散性。同时，细小的掺和料颗粒对水泥水化过 程中形成的“絮凝作用”有着解絮作用，可有效减小混凝土塌落度的损失。

可选的，所述一种耐久性预拌特种混凝土，所述超细粉的粒度不大于10μm。

通过采用上述技术方案，超细粉作为一种超细粉煤灰粉末，可以添加到混凝土中代 替水泥。同时，可以改善混凝土的整体性能。超细粉具有较大的比表面积，可以更积极地进 行混合，有效减少混凝土的水消耗和增加混凝土的流量，从而提高混凝土的强度和耐久性。

可选的，所述收尘粉A和收尘粉B的MB值在1.4～2.0。

可选的，所述收尘粉A和收尘粉B的流动性不低于100％，所述收尘粉A和收尘粉 B的28天活性指数在60～68％。

可选的，所述一种耐久性预拌特种混凝土，所述矿粉采用比表面积400～450m²/kg， 7d活性指数75％～85％，密度2.6～3.2g/cm的矿粉。

可选的，所述一种耐久性预拌特种混凝土，所述外加剂采用聚羧酸类外加剂。

可选的，所述一种耐久性预拌特种混凝土，所述耐久性预拌特种混凝土各组分及其 重量份为：水泥230～250份、超细粉50～130份、收尘粉30～130份、矿粉50～80份、砂1000～1120份、碎石850～1150份、外加剂5～10份、水120～200份。

通过采用上述技术方案，各组分质量份数得到了进一步的优化，混凝土的各项性能 处于最佳状态，不仅降低了水泥和/或粉煤灰的应用，节约了资源，还降低了混凝土的生产 成本，同时又确保了混凝土高强高耐久性。

第二方面，本申请提供了上述耐久性预拌特种混凝土的制备方法，包括以下步骤：

S1、将配方量的收尘粉、矿粉和/或超细粉混合均匀，制成预拌粉料；

S2、将配方量的水泥、砂、碎石和外加剂加水，持续混合搅拌，制成拌和料；

S3、向步骤S2的持续混合搅拌的拌和料中加入步骤S1的预拌粉料，并补水至配方量，继 续混合搅拌，制成混凝土浆料；

S4、将步骤S3的混凝土浆料，浇筑后养护，制得特种混凝土。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请添加的收尘粉A中粒度不小于45μm的粉料占比在85～90％，收尘粉B中粒度不 小于45μm的粉料占比在60～72％，其粉质均较细，能够均匀地分布在水泥浆内，填充毛细 孔，使硬化后的混凝土，形成密实充填结构和细观层次的自密实堆积体系，从而有效的改善 混凝土的孔结构和增大密实度，此外，致密且细小的收尘粉表面具有突出的减水能力，可显 著降低混凝土的黏度，它具有高度分散性。同时，细小的掺和料颗粒对水泥水化过程中形成 的“絮凝作用”有着解絮作用，可有效减小混凝土塌落度的损失。

2.本申请加入了粒度小于10μm的超细粉，它可以添加到混凝土中代替水泥，从而改善混凝土的整体性能。超细粉具有较大的比表面积，可以更积极地进行混合，有效减少混凝土的水消耗和增加混凝土的流量，从而提高混凝土的强度和耐久性。

3.本申请进一步限定了耐久性预拌特种混凝土中各组分质量份数，混凝土的各项性 能处于最佳状态，不仅降低了水泥和/或粉煤灰的应用，节约了资源，还降低了混凝土的生 产成本，同时又确保了混凝土高强高耐久性。

4.本申请将收尘粉、超细粉或矿粉复合使用，叠加效应可以使得混凝土中的胶凝材 料发挥出最大优势，既能改善混凝土的和易性和前期强度，保证了混凝土的高强高耐久性， 又能为降低混凝土生产成本提供一条有效途径，具有一定的经济价值。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

本申请设计了一种耐久性预拌特种混凝土，包括如下重量份的原料：水泥200～300 份、超细粉0～150份、收尘粉30～150份、矿粉0～100份、砂900～1150份、碎石700～1300 份、外加剂1～10份、水100～250份。所述收尘粉是指在机制砂生产过程中产生的粉尘，可 以充当混凝土掺和料。

本申请的一种耐久性预拌特种混凝土采用以下方法制备，包括以下步骤：

S1、将配方量的收尘粉、矿粉和/或超细粉混合均匀，制成预拌粉料；

S2、将配方量的水泥、砂、碎石和外加剂加水，持续混合搅拌，制成拌和料；

S3、向步骤S2的持续混合搅拌的拌和料中加入步骤S1的预拌粉料，并补水至配方量，继 续混合搅拌，制成混凝土浆料；

S4、将步骤S3的混凝土浆料，浇筑后养护，制得特种混凝土。

本申请的发明人在实践中发现，现有的混凝土一般都是由胶凝材料、骨料以及外加 剂、水混合而成，混凝土的种类一般是由胶凝材料的配方和骨料类型决定，胶凝材料和骨料 均为本领域人员所熟知的物质代称，这是本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可获得的。 其中，普遍使用的胶凝材料一般是指水泥、硅粉、矿渣和粉煤灰。硅灰虽然对提高混凝土力 学性能的效果明显，但是其价格昂贵，在混凝土的应用中受到了一定的限制；矿渣及粉煤灰 的使用，存在原材料的生产、开采等一系列问题，由于混凝土在建材领域的广泛应用，过度 利用自然环境资源逐渐导致生态环境的恶化，资源枯竭进一步影响到了混凝土行业的发展。 此外，随着我国近年来工业化、城市化进程的加快，当代高层、大跨、军事、海洋工程等结 构的发展对混凝土的性能更是提出了严格的要求。处在恶劣环境下的既有建筑不断的劣化、 退化，导致过早的失效、退役，甚至出现恶性事故，造成巨大的损失。

本申请之前，现有的特种混凝土包含：轻骨料混凝土、纤维增强混凝土、聚合物混凝土。轻骨料混凝土是通过改变骨料类型制成的新工艺，但是由于轻骨料的密度较小，在搅拌过程中容易出现骨料上浮的现象，另外，轻骨料混凝土还需要定期进行养护；纤维增强混凝土是将均匀分散的纤维与砂浆或混凝土制成的一种复合材料，一般情况下纤维表面由于受 到水泥碱性的腐蚀，会变得非常粗糙，所以粘合强度会随着水泥老化而变化，使用寿命较短； 聚合物混凝土是一种颗粒型有机-无机复合材料，又称为树脂混凝土，聚合物混凝土与普通 水泥混凝土相比虽然具有高强、耐蚀、耐磨、粘结力强等优点，但是从经济效益看，聚合物 混凝土价格高于普通型混凝土。以上几种混凝土的应用无法同时满足节能环保、高强高耐久 性的要求。因此，上述技术问题在本申请前并未见现有技术的报道。

本申请的发明人针对上述技术问题，设计了本申请的技术方案，通过特殊的组分配 比，和对应的制备方法，制备出了本申请的耐久性预拌特种混凝土，不仅降低了水泥和/或 粉煤灰的应用，节约了资源，还降低了混凝土的生产成本，同时又确保了混凝土高强高耐久 性，能够有效地解决上述技术问题。

本申请的设计充分考虑了高强高耐久性的提升，同时兼顾了经济效益。本申请在设 计时，首先设计了特殊的矿物掺和物的配比，设计的矿物掺和物、水泥、水、外加剂的混合 体系可以使混凝土具有较好的弹性模量，较优的和易性和耐候性，同时强度和耐久性都较佳。 本申请引入收尘粉后，它能够代替混凝土中的部分水泥和粉煤灰，不仅能改善混凝土的和易 性，还能通过叠加效应保证混凝土的抗压强度；同时，收尘粉颗粒表面具有突出的减水功能， 可显著降低混凝土的黏度，具有高度分散性。在选择本申请的矿物掺和料时，均选用粉质较 细的颗粒，可以充分填充胶凝材料与骨料之间的间隙，有效地改善了混凝土的孔结构，并且 增大了混凝土的密实度，另外，细小的收尘粉颗粒对水泥水化过程形成的“絮凝作用”有着 解絮作用，可有效减小混凝土塌落度的损失。形成的这种耐久性预拌特种混凝土，科学合理 地利用了收尘粉，有利于提高混凝土工程的质量，同时能提高收尘粉在混凝土中的利用率， 可以降低水泥用量，降低混凝土生产成本，具有很大的经济效益，并且能够促进节能，降耗， 低碳和可持续发展。

最后，本申请在设计上述复配体系时，充分考虑了混凝土的经济效益和高强高耐久 性，因此选择了上述设计方案，这种设计充分利用了工业废物“收尘粉”的叠加效应，使得 硬化后的混凝土能够形成密实充填结构和细观层次的自密实堆积体积，加速了水泥水化反应 的进程并为水化产物提供了充裕的空间，改善了水化产物的均匀性，使水泥石结构更为致密， 同时，又显著降低了混凝土的黏度，减小了混凝土塌落度的损失。以此实现混凝土的高强高 耐久性，并且发挥最大的经济效益。

下面结合实施例对本发明中的技术方案进一步说明。

以下为本申请的实施例，实施例的核心组分采用以下厂家和/或型号的具体产品。

水泥：P.O42.5普通硅酸盐水泥；

超细粉：湖州蓝云矿石粉有限公司；

收尘粉：湖州蓝云矿石粉有限公司；

矿粉：S95矿粉，稷山华越；

砂：机制砂；

外加剂：TFX-01标准型外加剂，陕西天福盛源。

实施例1～10，具体配比见表1。

表1：混凝土实施例各组分质量份数配比

实施例11，具体配比见表2。

表2：优选的混凝土实施例各组分质量份数配比

试验组	水泥	超细粉	收尘粉A	收尘粉B	矿粉	砂	碎石	外加剂	水
										实施例11	240	65	30	35	0	1060	1000	7.5	160

以公开号为CN105016641A，发明名称为“一种石灰石粉复合掺合料”的发明专利的表4中 的FB2和FA2两型混凝土作为对比例1和对比例2，检测本申请实施例1～11和对比例1～2 的各项性能。

混凝土的力学性能依据GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》检测， 塌落度和碳化深度分别依据GB/T 50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》和 GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》检测，抗压强度取28d 强度。具体结果见表3。

表3：收尘粉复合矿物掺和料对混凝土工作性能的影响

根据表3的数据可知，本申请的混凝土在提高了砂量，并且用特殊配比的预拌粉料的情况下， 混凝土的强度有了明显提高，塌落度也较佳，具有较好的泵送性能。同时，混凝土的碳化性 能比现有技术有明显的提升，成本也较低。

检测实施例1～11和对比例1～2的耐久性能，试样采用标准养护方式进行养护，强度 取28d强度，依据GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》检测 耐久性能。具体结果见表4。

表4：混凝土抗硫酸盐实验、弹性模量测量

根据表4的结果可知，本申请的混凝土在抗渗等级和抗硫酸盐等级上均优于现有技术同类型 的混凝土，耐久性能极为优异。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐久性预拌特种混凝土，其特征在于，包括如下重量份的原料：水泥200~300份、超细粉0~150份、收尘粉30~150份、矿粉0~100份、砂900~1150份、碎石700~1300份、外加剂1~10份、水100~250份，所述收尘粉是指在机制砂生产过程中产生的粉尘。

2.根据权利要求1所述的一种耐久性预拌特种混凝土，其特征在于，包括如下重量份的原料：水泥230~250份、超细粉50~130份、收尘粉30~130份、矿粉50~80份、砂1000~1120份、碎石850~1150份、外加剂5~10份、水120~200份。

3.根据权利要求1或2所述的一种耐久性预拌特种混凝土，其特征在于，所述收尘粉根据粉料中各种不同粒径颗粒的相对含量划分为两类，即收尘粉A和收尘粉B，所述收尘粉A中粒度不小于45μm的粉料占比在85%以上，所述收尘粉B中粒度不小于45μm的粉料占比在55%以上。

4.根据权利要求3所述的一种耐久性预拌特种混凝土，其特征在于，所述收尘粉A中粒度不小于45μm的粉料占比在85~90%，收尘粉B中粒度不小于45μm的粉料占比在60~72%。

5.根据权利要求3所述的一种耐久性预拌特种混凝土，其特征在于，所述收尘粉A和收尘粉B的MB值在1.4~2.0。

6.根据权利要求3所述的一种耐久性预拌特种混凝土，其特征在于，所述收尘粉A和收尘粉B的流动性不低于100%，所述收尘粉A和收尘粉B的28天活性指数在60~68%。

7.根据权利要求1或2所述的一种耐久性预拌特种混凝土，其特征在于，所述超细粉的粒度不大于10μm。

8.根据权利要求1或2所述的一种耐久性预拌特种混凝土，其特征在于，所述矿粉采用比表面积400~450m²/kg，7d活性指数75%~85%，密度2.6~3.2g/cm的矿粉。

9.根据权利要求1或2所述的一种耐久性预拌特种混凝土，其特征在于，所述外加剂采用聚羧酸类外加剂。

10.如权利要求1所述的一种耐久性预拌特种混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将配方量的收尘粉、矿粉和/或超细粉混合均匀，制成预拌粉料；

S2、将配方量的水泥、砂、碎石和外加剂加水，持续混合搅拌，制成拌和料；

S3、向步骤S2的持续混合搅拌的拌和料中加入步骤S1的预拌粉料，并补水至配方量，继续混合搅拌，制成混凝土浆料；

S4、将步骤S3的混凝土浆料，浇筑后养护，制得特种混凝土。