[发明专利]一种含有微硅粉的PD复合矿物掺合料的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种含有微硅粉(俗称硅灰或硅粉，下同)的复合矿物掺合料生产制备方法和应用技术，可广泛用于各类型的混凝土和砂浆。

背景技术

矿物掺合料是混凝土(砂浆)必不可少的改性材料，其作为普通混凝土和高性能混凝土的重要组成部分，能改善混凝土的工作性能和力学性能，降低混凝土水化热，提高混凝土体积稳定性与使用寿命，并能降低混凝土生产成本，成为各类型混凝土工程应用领域的重要选择。随着混凝土施工技术的提高，混凝土掺合料的制备方法与应用技术也得到不断拓展，掺合料的种类不再局限于传统的几种，如：粉煤灰、矿渣粉、沸石粉、微硅粉等。有些工程所处地区因缺乏常规的掺合料资源，导致使用掺合料不经济，需要开发适应性很好的新型混凝土掺合料。这种新型掺合料必须满足因地制宜、综合利用、经济节能的要求。根据现有的掺合料使用经验与研究成果表明：复合型掺合料的各组分能起到相互激发、相互补充的作用，双掺以上的复合掺合料比单掺某种掺合料的性价比更合理。国内已有很多复合掺合料的应用案例，如：“粉煤灰+矿渣粉”、“石粉+矿渣粉”、“凝灰岩+磷矿渣粉”等。复合掺合料的优良性能引起人们的广泛关注，更重要的是复合掺合料可利用地方材料甚至利用废物生产获得，在缺乏常规掺合料资源的地方拓宽了掺合料的选择范围，并为进一步研制出高性价比的掺合料创造了条件。

云南省滇西地区拥有丰富的微硅粉、天然火山岩和石粉(碳酸岩和硅酸岩类)资源，单掺其中任何一种材料在云南均有实际应用案例。用天然的火山岩磨细加工的火山灰粉，具有一定的火山灰活性效应，与二级粉煤灰应用效果相近，其缺点是不适宜在干燥环境使用，随着火山灰掺量增加使混凝土干缩增大的趋势明显；石粉做掺合料并非是完全惰性的，它能促进水泥熟料矿物C₃S的水化，并与C₃A、C₄AF矿物反应生成碳铝酸钙，对提高混凝土早期强度有利，控制磨细石粉的粒径，能降低混凝土的需水量，但石粉不宜大掺量使用，否则使混凝土后期强度降低太多；微硅粉是活性极高的材料，研究表明单掺微硅粉超过10％时，将使混凝土需水量急剧增加，并使混凝土干缩增大。本发明运用三种材料各自的特性，生产一种含有微硅粉的复合矿物掺合料，是一种综合利用地方资源，做到趋利避害、优势互补的新型高性能矿物掺合料，可广泛用于商品混凝土、水利水电工程和其他混凝土应用工程。

发明内容

本发明的目的是提供一种含有微硅粉的PD复合矿物掺合料，是一种新型的高性能混凝土掺合料。利用云南丰富的天然火山灰、石粉、微硅粉及少量硫酸盐激发剂(如：石膏)配制，没有天然火山灰的地方可用人工火山灰代替。该复合掺合料可弥补混凝土单掺火山灰早期强度低的问题，又能补偿石粉带来混凝土后期强度下降的弊病。石膏起调凝和强度激发作用，对严格限制硫酸根离子的工程，可不添加石膏。这种新型复合掺合料利用“石粉-火山灰-微硅粉-石膏”多元体系的化学交互和促进作用，体系科学严谨，原料资源丰富，组分调整灵活，可根据不同工程应用特点配制出性能各异的复合掺合料。

本发明的技术方案是：用火山灰质原料、碳酸盐岩或硅酸盐岩(或机制石粉)、适量的微硅粉和石膏(可用其他硫酸盐型激发剂，如硫酸钠、硫酸钾)等四种原料，取火山灰和石粉的一种或两种(火山灰与石粉的含量不能同时为零)与微硅粉复合，再配以适量的石膏(石膏含量可为零)，组成两掺、三掺和四掺的复合掺合料，双掺类型有：“火山灰+微硅粉”、“石粉+微硅粉”；三掺类型有：“火山灰+石粉+微硅粉”、“火山灰+微硅粉+石膏”、“石粉+微硅粉+石膏”；四掺类型有：“火山灰+石粉+微硅粉+石膏”。各组分原料按比例配料经混合粉磨制成，也可先分别粉磨制成矿粉再按比例配制，四种材料的质量百分比为：

火山灰：0～95％

石粉：0～95％

微硅粉：5％～30％

石膏：0～8％(根据工程限制，可以不添加石膏激发剂)

按上述配方范围内，通过调整各组分的比例，可生产出不同性能的复合矿物掺合料，以满足不同工程混凝土设计要求。质量须符合表1要求。

原料质量要求如下：