[发明专利]一种矿物掺合料混凝土及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿物掺合料混凝土及其制备方法，用于各种工程建设及混凝土制品中的矿物掺合料混凝土，属于建筑材料。

背景技术

混凝土作为一种传统的建筑材料，随着对其使用量的增加，资源、能源和环境问题也日益突出。传统水泥生产时，原生资源消耗大，废气、粉尘排放量大，对环境造成严重的污染，因此，今后混凝土的发展方向必然是既要符合人们的需要，又要减轻对地球环境的负荷，尽可能地少占用资源，降低能耗，减少废弃物排放，从而满足可持续发展的要求，和环境更好地协调和符合循环经济模式。

新型混凝土的生产应充分利用工业废渣，如矿渣、粉煤灰等，不用或少用水泥熟料，尽可能降低熟料产量，减少水泥生产过程中的环境负荷，实现混凝土发展与环境的协调。

矿渣，粉煤灰等工业废渣已作为水泥或混凝土中的掺合料。但由于技术上的原因，将这些掺合料作为取代水泥的混合材，存在取代量低，一般不超过50％，且活性不高、混凝土稳定性差的问题，不能完全发挥这些材料的性能。碱激发工业废渣和普通水泥混凝土相比，具有低水化热、高早强、高抗渗性及各种优异的耐久性。利用碱组分通过化学及物理方法激活矿渣，粉煤灰等各种工业废渣制备无熟料、少熟料的胶结材，免去锻烧和多次粉磨工序，是促进水泥与混凝土的可持续发展的有效途径。

目前，激发工业废弃物的碱激发剂中最有效的是低模数液体水玻璃，但采用液体水玻璃具有以下缺点：(1)稳定性差，对人和环境的危害较大，不利于运输储存；(2)现场生产的碱激发水泥混凝土拌合物粘度大，施工十分不便；(3)凝结时间难以控制，实际的混凝土应用中很容易出现速凝或不凝的现象，强度很难保证；(4)凝结的混凝土容易出现泛霜和裂缝的现象。而早期激发效果好的固体激发剂中多以NaOH、KOH为主，NaOH、KOH在空气中极易吸收水分潮解，与胶凝材料共同磨细，会发生局部的碱-胶凝材料的水化反应，造成碱胶凝材料很快失效。如果使用固态碱金属硅酸盐，由于它们在水中的溶解度小且溶解速度很慢，单独对矿渣、粉煤灰进行激发很难达到效果，即使是使用溶解性较好的速溶粉状硅酸钠激发矿渣、粉煤灰，但因凝结时间太长(大于24h)也很难达到效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种凝结时间正常、强度高、耐久性好，不粘稠、便于施工，成本低廉、节能环保的一种矿物掺合料混凝土及其制备方法。

技术解决方案：

本发明所述矿物掺合料混凝土，包括下列物料的重量百分组分：掺合料14～19％，水泥0.6～1.7％，复合固体激发剂0.9～1.7％，砂子25～34％，石子42～50％，水7～7.6％.

所述掺合料为矿渣粉和粉煤灰的的复合物，其组成重量比为：矿渣粉50～60％，粉煤灰40～50％。

所述复合固体激发剂包括：氢氧化钠、碳酸钠、低模数液体水玻璃、改性剂，其原料组成重量比为：氢氧化钠10～25％，碳酸钠10～25％，低模数液体水玻璃(模数2.5～2.8，波美度40～50度)55～65％，改性剂聚丙烯酰胺或聚磷酸盐0.2～0.5％。在矿物掺合料混凝土中，复合固体激发剂一方面可以提供充足的OH^-离子，使混凝土PH值提高，水化反应加速，对混凝土有较好的早强作用，另一方面使矿渣粉在碱性溶液中水化产生的Ca(OH)₂进一步与粉煤灰玻璃体进行火山灰反应，保证了混凝土的后期强度。与现有技术相比，本发明中所采用的复合固体激发剂克服了传统固体碱激发剂的稳定性差、液体激发剂现场施工难的弊端，碱性强，空气中稳定性好，加工简单，成本低廉，使用、储存方便，且对矿渣粉、粉煤灰激发效果显著，混凝土强度高、抗渗性能和抗冻性能等耐久性优异。

所述水泥为普通硅酸盐水泥，水泥水化生成的Ca(OH)₂可以激发粉煤灰中活性组分，生成钙矾石和C-S-H凝胶，因此具有提高混凝土早期强度和调整凝结时间的作用。

所述砂子为含泥量不大于5％的中、粗砂或细砂，石子为5～20mm或5～31.5mm连续级配的碎石。砂、石其它指标控制在国家标准以内。

本发明所述矿物掺合料混凝土制备方法，包括如下步骤：

(1)制备复合固体激发剂：将原料组成按重量比计：氢氧化钠10～25％，碳酸钠10～25％，低模数液体水玻璃55～65％，改性剂聚丙烯酰胺或聚磷酸盐0.2～0.5％的各组分混合均匀，在真空条件下陈化消解24～48小时，在140～170℃下干燥，干燥后，再进行粉磨至比表面积不小于300m²/kg得到的固体粉末；