[发明专利]一种混凝土掺合料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料技术和环保技术领域，具体涉及一种节能环保并能提高混凝土抗渗性的掺合料及其制备方法。

背景技术

混凝土是指由胶凝材料将骨料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土是指用水泥作胶凝材料，砂、石作骨料，与水、掺合料或外加剂按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，它广泛应用于土木工程。

目前，水泥的生产过程是将矿石研磨成粉，煅烧后再用球磨机研磨而成，而随着混凝土用量的逐年增加，许多地方的天然矿石资源出现了匮乏；为了降低水泥的生产成本，减少混凝土中水泥的用量，改善混凝土性能，节约用水，通常在混凝土的胶凝材料中掺入天然的或人工的能改善混凝土性能的粉状矿物质做掺合料，常用的混凝掺合料有粉煤灰、粒化高炉矿渣、火山灰类等物质，尤其是粉煤灰、超细粒化电炉矿渣、硅灰等应用效果良好。然而，单独的粉煤灰、超细粒化电炉矿渣或硅灰并不能十分有效的提升混凝土的工作性能，配比不合理的掺合料不仅不能降低胶凝材料的生产成本，还起不到合理优化混凝土工作性能的作用，因此，如何选择合适的原料作为掺合料并改良掺合料中各原料的配比，使所得的掺合料既能充分利用废弃物，有效降低水泥的生产成本，产生环境及经济方面的效益，又能增加混凝土的抗渗性、坍落度、可泵性等工作性能是本发明的研究目的。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种混凝土掺合料及其制备方法，采用本发明的掺合料制备混凝土不仅节能、环保，可减少30％的水泥用量还能提高混凝土的抗渗性。

本发明所采用的技术方案为：

一种混凝土掺合料，包括以下重量份的原料：

石灰石粉44-66份、粉煤灰24-36份、磷渣16-24份、硅灰4-6份。

本发明选择石灰石粉作为掺合料的主要成分，以粉煤灰、磷渣和硅灰作为辅料，其中粉煤灰、磷渣和硅灰均为工业废料，存放需占用大量土地并产生有污染的废水，磷渣久置还会产生废气，因此采用粉煤灰、磷渣和硅灰作为辅料可以实现废料再利用，有效的降低废弃物的产生。

其中，粉煤灰可节约大量的水泥和细骨料，减少用水量，改善混凝土拌和物的和易性，增强混凝土的可泵性，减少混凝土的徐变，减少水化热、热能膨胀性，提高混凝土抗渗能力，增加混凝土的修饰性；

磷渣具有较高的矿物活性。不具备水硬活性，掺入混凝土后，必须被水泥中水泥熟料(水泥熟料是以石灰石和粘土、铁质原料为主要原料，按适当比例配制成生料，烧至部分或全部熔融，并经冷却而获得的半成品。硅酸盐水泥熟料加适量石膏共同磨细后，即成硅酸盐水泥)的水化产物氢氧化钙碱性激发才能产生水化反应，生成胶凝性水化产物，因此磷渣的水化比水泥熟料慢，另一方面磷渣对水泥混凝土具有缓凝作用，因而使磷渣混凝土早期强度有所降低。不过若水泥早期水化被抑制，其晶体“生长发育”条件好，使水化产物的质量显著提高，水泥石结构更加紧密，内部孔隙率下降，气孔直径变小，因而对混凝土后期强度发展有利，从而使混凝土后期强度提高。此外，磷渣具有较高的活性，其二次水化反应会提高水泥石强度，改善界面结构和孔径分布，使混凝土后期强度提高；微观机理研究证明，磷渣粉掺入水泥浆体后，能显著地改善硬化浆体的孔结构，使大孔减少，小孔增多，磷渣粉浆体的Ca(OH)₂显著减少，C-S-H增多，结构致密，强度增加；

硅灰能够填充水泥颗粒间的孔隙，同时与水化产物生成凝胶体，与碱性材料氧化镁反应生成凝胶体，提高混凝土的流变性能，显著提高抗压、抗折、抗渗、防腐、抗冲击及耐磨性能等；

因此，采用粉煤灰、磷渣和硅灰作为辅料既能充分利用废弃物，又能产生环境及经济方面的效益。