專利名稱：用高硅尾礦生產(chǎn)高性能混凝土及其配制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用高硅尾礦生產(chǎn)高性能混凝土及其配制方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)混凝土主要原料的水泥工業(yè)是一種污染嚴(yán)重的不可持續(xù)發(fā)展的“夕陽工業(yè)”。 現(xiàn)在世界各國紛紛制定了“綠色”建材的性能指標(biāo)，“綠色”高性能混凝土(GHPC)這一全新 概念被提了出來。所謂“綠色”即是在混凝土材料中盡可能地用其他材料來代替水泥，生產(chǎn) 出性能更好，能耗更低，環(huán)境污染更小的新型混凝土。高性能混凝土是今后混凝土的發(fā)展方 向，國外曾稱之為21世紀(jì)混凝土。高性能混凝土具備的特點1、盡可能少用水泥熟料，以減少對大氣污染，降低天然資源與能源的消耗；2、盡可 能多用工業(yè)廢料或者其他材料作為摻合料，以改善環(huán)境，保持混凝土的可持續(xù)發(fā)展；3、使用 各種化學(xué)和礦物外加劑，改善和提高混凝土質(zhì)量及使用壽命。高性能混凝土是一種能符合特殊性能綜合與均勻性要求的混凝土，此種混凝土往 往不能用常規(guī)的混凝土組分材料和通常的攪拌、澆搗和養(yǎng)護(hù)的習(xí)慣做法所獲得。國際上，挪 威于1986年首先對此進(jìn)行了研究。由于高性能混凝土具有綜合的優(yōu)異技術(shù)特性，引起了國 內(nèi)外材料界與工程界的廣泛重視與關(guān)注。十多年來，世界上許多國家相繼投入了大量的人 力、財力、物力進(jìn)行該項研究與工業(yè)化開發(fā)及工程應(yīng)用。高性能混凝土是具有某些性能要求的勻質(zhì)混凝土，必須采用嚴(yán)格的施工工藝，采 用優(yōu)質(zhì)材料配制、便于澆搗、不離析、力學(xué)性能穩(wěn)定、早期強(qiáng)度高、具有韌性和體積穩(wěn)定性等 性能的耐久的混凝土。它具有高填充性、不離析、抗?jié)B性、抗侵蝕性、體積穩(wěn)定性。特別適用 于高層建筑、橋梁以及暴露在嚴(yán)酷環(huán)境中的建筑結(jié)構(gòu)，廣泛用于高層結(jié)構(gòu)、大跨度結(jié)構(gòu)、高 速公路橋梁的上部結(jié)構(gòu)、剪力墻等。。配制高性能混凝土的特點是低水膠比并摻有足夠數(shù)量 的礦物細(xì)摻合料和高效減水劑，從而使混凝土具有綜合的優(yōu)異的技術(shù)特性。摻入一定量的 膨脹劑；以部分粉煤灰等量取代水泥；配以高彈性模量的纖維選用高C28和低C3A、C4AF 的硅酸鹽水泥等等，減少并消除混凝土的自收縮發(fā)生。高性能混凝土原材料選擇不合理可能引起混凝土不合格、體積不穩(wěn)定、外觀等質(zhì) 量缺陷，同時使生產(chǎn)成本增大。本項技術(shù)，用強(qiáng)度等級42. SR的硅酸鹽水泥，可以配制出實 際強(qiáng)度超過100R混凝土。因此配制高性能混凝土不必強(qiáng)調(diào)水泥的強(qiáng)度等級。回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)的 42. SR的硅酸鹽水泥或普通水泥質(zhì)量穩(wěn)定，強(qiáng)度波動小，是配制高性能混凝土優(yōu)先選取的原 材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用高硅尾礦制造高性能混凝土的方法，要解決現(xiàn)有高性能混凝土 的制造方法不能用高硅尾礦、原料成本高的問題。技術(shù)創(chuàng)新點
1、在工業(yè)廢渣高硅尾礦制造高性能混凝土的方法，高硅尾礦成分特征、顆粒級配、 復(fù)合效應(yīng)、配方等方面進(jìn)行篩選和優(yōu)化，確定了最佳配方和工藝。2、利用高硅尾礦摻合料所具有的獨(dú)特的組成特點、結(jié)構(gòu)和作用，充分發(fā)揮了自身 和在活化劑的作用下所具有的膠凝性，產(chǎn)生疊加效應(yīng)。本發(fā)明所帶來的積極效果是1.鐵尾礦是一種礦山廢棄物，它侵占耕地、污染環(huán)境有可能造成潰壩等危及生命 財產(chǎn)的災(zāi)害性安全事故。將它作為工業(yè)原料加以利用可以減少其堆存量，減輕尾礦對生態(tài) 環(huán)境的危害。2.因為鐵尾礦是一種礦山廢棄物，所以它除了運(yùn)輸費(fèi)用以外其它成本基本為零。 將其用在高性能混凝土配合料中可以代替部分天然砂、硅粉、鐵粉等常規(guī)原料可以等量取 代混凝土中20% -35%的水泥；能夠降低配合料成本20%以上，還大大提高了混凝土的強(qiáng) 度與耐久性總之，本發(fā)明帶來的好處是提出了代替天然砂的新原料，能夠減少環(huán)境污染、降低 生產(chǎn)成本，保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境。并促進(jìn)礦產(chǎn)資源循環(huán)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。
具體實施例方式實施例1 用P. o42. 5級水泥(58Mpa)、高硅尾礦砂、碎石、粉煤灰Si、S2、高效減水劑，試配 CllO塑性高強(qiáng)度混凝土。一 .確定混凝土設(shè)計強(qiáng)度Rs28 = 1. 15X100 = 115MPa塑性高強(qiáng)度混凝土二.確定混凝土組成材料的顆粒直徑及表觀密度碎石顆粒直徑05-10mm ；細(xì)度模數(shù)大于2. 9尾礦人工砂；水泥比表面積4. 3-10. 6 倍粉煤灰Si，Sl比表面積4. 3-10. 3倍以上粉煤灰S2。Px = 2750，Py = 2700，Pc = 2680，Psl = Ps2 = 1900三.確定配制近單位體積(接近一立方米)混凝土主要組成材料的用量e集= 40%, A = 0. 8，W/C = 0. 26X = 2750 X (0. 8-0. 4) = IlOOkgY = 2700 X (1-0. 4) X0. 4 = 648kgC 灰=2680 X (1-0. 4) X0. 42 = 257kgC = C 膠 +C 灰=138+257 = 395kgSl = 1900 X 395/257 (1-0. 4) X0. 43 = 112kgS2 = 1900 X 395/257 (1-0. 4) X0. 44 = 45kgW = (395+112+45) X0. 26 = 143. . 5kg四.混凝 土 拌和物體積V 砼=0. 4+0. 4X6+395/2680+157/1900+0. 1435 = 1. 014M3 混凝土空隙率e 砼=[(143. 5-0. 36 X 157) +1014] X 100% +1%= 9. 58%五.混凝土配制強(qiáng)度m= log 1. 99. 58 = 3. 521R28 = 4. 1466 X 58 X (1_) = 116. 97Mpa > Rs28 = 115Mpa六.確定減水劑用量高效減水劑用量為水泥礦粉用量1. 8%時，混凝土已表現(xiàn)出 良好工作性，坍落度已經(jīng)超過10CM。
七.確定混凝土拌和物理論配合比X Y C Sl S2 W J = 1100 648 395 112 45 143.5 10試件28天抗壓強(qiáng)度為112_121MPa，7d抗壓強(qiáng)度89Mpa。實施例2 用P. o32. 5級水泥(42. IMpa)、高效減水劑、高硅尾礦砂、碎石，配制C50自密實混凝土。一 .確定混凝土設(shè)計強(qiáng)度Rs28 = 58Mpa自密實混凝土二.混凝土組成材料的顆粒直徑及表觀密度碎石顆粒直徑05-10mm ；細(xì)度模數(shù)大 于 2. 7，尾礦人工砂；Px = 2750，Py = 2700，Pc = 2650 ；三.確定配制近單位體積混凝土主要組成材料的用量e 集=50%，A = 0. 8，W/C = 0. 28 ；X = 2750 X (0. 8-0. 5) = 825kgY = 2700 X (1-0. 5) X0. 5 = 675kgC 灰=2650 X (1-0. 5) X0. 52 = 331kgC = C 膠 +C 灰=138+331 = 469kgW = 469X0. 28 = 131. 3kg四·混凝土拌和物體積=V 砼=0. 3+0. 5X0. 5+469/2650+0. 1313 = 0. 858m3 ；混凝土空隙率e砼=131. 3/858 = 15. 3% ；五.混凝土配制強(qiáng)度m= log 1. 915. 3 = 4. 24996，R28 = 4. 1466X42. IX (1_) = 62. 3Mpa > Rs28 = 58Mpa六.確定減水劑用量當(dāng)高效減水劑加到水泥用量2%時，上述配合比坍落度已經(jīng) 超過25CM，坍落擴(kuò)展度已經(jīng)達(dá)到60CM。七.確定混凝土理論配合比X Y C W J = 825 675 469 131. 3 9. 4對以上確定混凝土拌和物配合比，又分兩種情況裝入試模。1.直接將拌制的6kg水泥量混凝土拌和物一次性加到一組15 X 15 X 15試模內(nèi)，10 分鐘后多余混凝土從試模上流出，拆模后有可見氣孔。7天強(qiáng)度41MPa，28天強(qiáng)度53MPa。2.將拌制6kg水泥量混凝土拌和物分三次裝入15X15X15 —組試模內(nèi)，每次間隔 5-10分鐘。裝滿試模后停5-10分鐘沿試模周邊各輕擊十下，拆模后無可見氣孔，7d強(qiáng)度為 48MPa, 28 天強(qiáng)度為 61_66MPa。從例2可以看出，對自密實混凝土，裝模速度將影響混凝土中空氣逸出，降低混凝 土強(qiáng)度。因此控制自密實混凝土裝模速度是自密實混凝土施工應(yīng)特別重視的一個問題。實施例3 用P. o42. 5級水泥(50. IMpa)、高效減水劑、高硅尾礦砂、碎石、粉煤灰、汽油配制 C60塑性滲透混凝土，環(huán)境溫度攝氏200C以上，滲水率0. 001厘米/秒左右。一 .確定混凝土設(shè)計強(qiáng)度Rs28 = 69Mpa滲透混凝土二 .混凝土組成材料的顆粒直徑及表觀密度碎石顆粒直徑05-10mm ；細(xì)度模數(shù)大于2. 7尾礦人工砂；水泥比表面積4. 3-10. 3 倍磨細(xì)粉煤灰Si，Sl比表面積4. 3倍以上磨細(xì)粉煤灰S2。
Px = 2750，Py = 2700，Pc = 2680，Psl = Ps2 = 1900，PH = 660三.確定近單位體積混凝土主要組成材料的用量e 集=40%，A = 0. 8，W/C = 0. 28，X = 2750 X (0. 8-0. 4) = IlOOkg
Y = 2700 X (1-0. 4) X0. 4 = 648kgC 灰=2680 X (1-0. 4) X0. 42 = 257kgC = C 膠 +C 灰=138+257 = 395kgSl = 1900 X 395/257 (1-0. 4) X0. 43 = 112kgS2 = 1900 X 395/257 (1-0. 4) X0. 44 = 45kgW = (395+112+45) X0. 26 = 143. 5kgH = 5 升重 3. 3kg四.混凝 土 體積V 砼=0. 4+0. 24+395/2680+157/1900+0. 1435+0. 005 = 1. 019M3；混凝土空隙率e 砼=[(143. 5-0. 36X157+10X5)+1019] X 100%+1%= 14. 44%五.混凝土配制強(qiáng)度m= log 1. 914. 44 = 4. 1598，R28 = 4. 1466X50. IX (1_) = 77. 3Mpa > Rs28 = 69Mpa六.確定混凝土減水劑用量高效減水劑用量為水泥礦粉用量2%，混凝土已經(jīng)有 良好工作性。七.確定混凝土理論配合比X Y C Sl S2 W J H= 1110 648 395 112 45 143.5 11 5混凝土試件28天抗壓強(qiáng)度為74_79MPa，滲水率為10_3厘米/秒。
權(quán)利要求
一種用于高性能混凝土的復(fù)合摻合料，其特征在于它包含高硅尾礦砂、粉煤灰、石灰石、沸石，其中各組分的重量百分比范圍為高硅尾礦砂25～65％；粉煤灰15～55％；石灰石4～12％；沸石4～8％。
2.一種高性能混凝土復(fù)合摻合料，其特征在于其配合比按重量百分比的組合為 高硅尾礦砂25% ；粉煤灰35% ； 石灰石12% ； 沸石6%0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能混凝土復(fù)合摻合料，其特征在于其配合比按重量百 分比的組合為 高硅尾礦砂35% ； 粉煤灰30% ； 石灰石10% ； 沸石5%0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能混凝土復(fù)合摻合料，其特征在于其配合比按重量百 分比的組合為高硅尾礦砂40% ； 粉煤灰25% ； 石灰石8% ； 沸石7%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能混凝土復(fù)合摻合料，其特征在于該配合料按重量百分 比配比為高硅尾礦砂45% ； 粉煤灰30% ； 石灰石10% ； 沸石5%0
全文摘要
本發(fā)明涉及用高硅尾礦生產(chǎn)高性能混凝土及其配制方法。一種高性能混凝土，由膠凝材料、高硅尾礦砂、碎石、水和外加劑混合、膠凝而成。生產(chǎn)工藝簡單，制造成本低，在大幅度提高混凝土強(qiáng)度的同時，提高了混凝土的工作性及耐久性。
文檔編號C04B14/28GK101805139SQ20091000869
公開日2010年8月18日 申請日期2009年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月12日
發(fā)明者黃西江 申請人:北京清邁信息材料有限公司