本發(fā)明涉及建筑材料領(lǐng)域。更具體地說，本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)混凝土摻合料及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
在高強(qiáng)混凝土生產(chǎn)配制中，往往水泥用量較高，水化熱較大，溫度應(yīng)力和自身收縮給高強(qiáng)混凝土的開裂帶來隱患，國內(nèi)外的研究結(jié)果表明，礦物摻合料能有效地降低高強(qiáng)混凝土的脆性系數(shù)，提高其抗裂性，在高強(qiáng)混凝土中使用礦物摻合料取代水泥是緩解這一問題的有效手段。
高爐礦渣是冶煉生鐵時(shí)從高爐中排出的一種硅酸鹽質(zhì)材料的廢渣。高爐礦渣是由脈石、灰分、助熔劑和其他不能進(jìn)入生鐵中的雜質(zhì)組成的，是一種易熔混合物。高爐礦渣是一種常用的混凝土礦物摻合料，由于其具有成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，我國普通混凝土的制備中多頻繁使用。然而，單純采用高爐礦渣來代替水泥在混凝土中的比例，其效果差強(qiáng)人意，且由于現(xiàn)代選礦和煉鐵技術(shù)的提高，每噸生鐵產(chǎn)出的高爐礦渣量已經(jīng)大大下降。
有研究表明，不同礦物外加劑在混凝土中的作用機(jī)理不盡相同，礦物外加劑在提高混凝土某方面性能的同時(shí)，也會(huì)影響其他方面的性能。有國內(nèi)外相關(guān)的研究表明：礦物外加劑之間相互復(fù)合可產(chǎn)生疊加效應(yīng)或超疊效應(yīng)，即不同種類礦物外加劑復(fù)合可以發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)以達(dá)到優(yōu)勢互補(bǔ)效果。因此，在常用的高爐礦渣基礎(chǔ)上，研發(fā)一種能促進(jìn)其混凝土抗壓性能更優(yōu)、脆性小的摻合料具有廣闊的市場前景。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問題，并提供至少后面將說明的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是通過在適宜溫度下引入廢棄物食用菌菌渣與高爐礦渣以及石膏、片麻巖、頁巖共混處理，在外加劑的調(diào)和下，制得一種脆性小的高強(qiáng)混凝土摻合料。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種高強(qiáng)混凝土摻合料的應(yīng)用，通過采用本發(fā)明制備的摻合料適量取代水泥，增強(qiáng)混凝土的抗壓性能，減小混凝土的脆性，提高高強(qiáng)混凝土的工作性能。
為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種高強(qiáng)混凝土摻合料，由以下重量份分?jǐn)?shù)的原料制成：高爐礦渣200份、食用菌菌渣35-45份、石膏10-15份、片麻巖10-20份、頁巖25-35份、活性炭渣30-40份、凹凸棒土20-30份、松柏灰15-18份、聚丙烯纖維2-4份、玉米須0.2-0.5份、外加劑1-3份；
所述外加劑由糯米膠、辛烯基琥珀酸酯化淀粉、魚鰾膠和葡甘聚糖按重量比為500:20:1-3:5組成；
所述高爐礦渣為磨細(xì)的粒化高爐礦渣粉，勃氏比表面積為500-600m2/kg。
優(yōu)選的是，所述的高強(qiáng)混凝土摻合料及其制備方法，所述食用菌菌渣為金針菇菌渣。
優(yōu)選的是，所述的高強(qiáng)混凝土摻合料及其制備方法，所述松柏灰為將松樹枝和柏樹枝按照重量比為1:1燃燒后殘留的灰燼采用球磨機(jī)粉碎至400-500目得到。
優(yōu)選的是，所述的高強(qiáng)混凝土摻合料及其制備方法，所述聚丙烯纖維為2-5mm。
本發(fā)明還公開了一種高強(qiáng)混凝土摻合料的制備方法，包括以下步驟：
步驟一、按上述重量份將糯米膠、辛烯基琥珀酸酯化淀粉、魚鰾膠和葡甘聚糖分別按上述重量比稱取，將魚鰾膠先粗粉碎過60目，然后與糯米膠、辛烯基琥珀酸酯化淀粉、葡甘聚糖混合均勻，經(jīng)超微粉碎至10-20μm后獲得外加劑；
步驟二、將上述重量份的玉米須切碎后粉碎至其長度小于5mm，然后與上述重量份的聚丙烯纖維混合，得纖維混合物；
步驟三、將上述重量份的石膏、片麻巖、頁巖置于粉磨機(jī)中進(jìn)行粉磨，轉(zhuǎn)速為110r/min，粉磨至粉磨物顆粒度為0.5-0.8mm，得第一混合物；
步驟四、將上述重量份的食用菌菌渣、活性炭渣、凹凸棒土在粉磨機(jī)中進(jìn)行粉磨，轉(zhuǎn)速為150r/min，粉磨至粉磨顆粒粒度大小為0.8-1.0mm，得第二混合物；
步驟五、將高爐礦渣與第一混合物置入高溫爐中，先以5℃/min的速率升溫至600℃，冷卻至300℃時(shí)加入第二混合物，保溫2h，然后冷卻至室溫后在粉磨機(jī)中在粉磨3h，得到第三混合物；
步驟六、將纖維混合物和外加劑置于混合料機(jī)中混合攪拌3-5min，再加入松柏灰，繼續(xù)攪拌3-5min，再加入第三混合物繼續(xù)攪拌30-40min，得高強(qiáng)混凝土摻合料。
優(yōu)選的是，所述的高強(qiáng)混凝土摻合料的制備方法，所述步驟二中的玉米須與聚丙烯纖維混合后，置于含有硅烷偶聯(lián)劑、芥酸酰胺、精油和水依次按質(zhì)量比為1:0.5:0.2:100的有機(jī)溶劑中浸泡40min，取出后置于100℃烘箱中烘干至水分含量低于2％，即得纖維混合物進(jìn)入步驟六的處理。
本發(fā)明還公開了一種高強(qiáng)混凝土摻合料的應(yīng)用，在高強(qiáng)混凝土配制中，所述摻合料在混凝土中取代水泥的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25％-35％。
本發(fā)明至少包括以下有益效果：
本發(fā)明采用的原料易購，生產(chǎn)工藝簡單，能在改善高強(qiáng)混凝土抗壓強(qiáng)度的同時(shí)，改善其抗裂性能和脆性，且當(dāng)本發(fā)明的摻合料在混凝土中取代水泥的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25％-35％，利用其所配制的高強(qiáng)混凝土的工作性能、抗壓強(qiáng)度均較為優(yōu)異；
本發(fā)明使用的原料中，食用菌菌渣與活性炭渣、凹凸棒土一起粉磨，有助于提高多孔性物質(zhì)之間的粉磨效率和混勻效果；片麻巖、頁巖富含豐富的礦質(zhì)，由于頁巖還含有黏土物質(zhì)，其與石膏、片麻巖一起粉磨，有助于提高其粉磨效率，與高爐礦渣在高溫?zé)坪笈c粉磨后的食用菌菌渣與活性炭渣、凹凸棒土一起在相對低溫下燒制后繼續(xù)混合粉磨，具有一加一大于二的效果，對于改善混凝土的強(qiáng)度和脆性具有較大作用；外加劑、松柏灰以及纖維混合物具有較強(qiáng)的輔助膠凝作用，對于改善混凝土的脆性具有較大作用。
本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。
需要說明的是，下述實(shí)施方案中所述實(shí)驗(yàn)方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法，所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得。
實(shí)施例1：
一種高強(qiáng)混凝土摻合料，由以下重量份分?jǐn)?shù)的原料制成：高爐礦渣200份、食用菌菌渣35份、石膏10份、片麻巖10份、頁巖25份、活性炭渣30份、凹凸棒土20份、松柏灰15份、聚丙烯纖維2份、玉米須0.2份、外加劑1份；
所述外加劑由糯米膠、辛烯基琥珀酸酯化淀粉、魚鰾膠和葡甘聚糖按重量比為
500:20:1:5組成；
所述高爐礦渣為磨細(xì)的粒化高爐礦渣粉，勃氏比表面積為500-600m2/kg。
其中，所述食用菌菌渣為金針菇菌渣。
其中，所述松柏灰為將松樹枝和柏樹枝按照重量比為1:1燃燒后殘留的灰燼采用球磨機(jī)粉碎至400-500目得到。
其中，所述聚丙烯纖維為2-5mm。
本發(fā)明還公開了一種高強(qiáng)混凝土摻合料的制備方法，包括以下步驟：
步驟一、按上述重量份將糯米膠、辛烯基琥珀酸酯化淀粉、魚鰾膠和葡甘聚糖分別按上述重量比稱取，將魚鰾膠先粗粉碎過60目，然后與糯米膠、辛烯基琥珀酸酯化淀粉、葡甘聚糖混合均勻，經(jīng)超微粉碎至10-20μm后獲得外加劑；
步驟二、將上述重量份的玉米須切碎后粉碎至其長度小于5mm，然后與上述重量份的聚丙烯纖維混合，得纖維混合物；
步驟三、將上述重量份的石膏、片麻巖、頁巖置于粉磨機(jī)中進(jìn)行粉磨，轉(zhuǎn)速為110r/min，粉磨至粉磨物顆粒度為0.5-0.8mm，得第一混合物；
步驟四、將上述重量份的食用菌菌渣、活性炭渣、凹凸棒土在粉磨機(jī)中進(jìn)行粉磨，轉(zhuǎn)速為150r/min，粉磨至粉磨顆粒粒度大小為0.8-1.0mm，得第二混合物；
步驟五、將高爐礦渣與第一混合物置入高溫爐中，先以5℃/min的速率升溫至600℃，冷卻至300℃時(shí)加入第二混合物，保溫2h，然后冷卻至室溫后在粉磨機(jī)中在粉磨3h，得到第三混合物；
步驟六、將纖維混合物和外加劑置于混合料機(jī)中混合攪拌3-5min，再加入松柏灰，繼續(xù)攪拌3-5min，再加入第三混合物繼續(xù)攪拌30-40min，得高強(qiáng)混凝土摻合料。
實(shí)施例2：
一種高強(qiáng)混凝土摻合料，由以下重量份分?jǐn)?shù)的原料制成：高爐礦渣200份、食用菌菌渣45份、石膏15份、片麻巖20份、頁巖35份、活性炭渣40份、凹凸棒土30份、松柏灰18份、聚丙烯纖維4份、玉米須0.5份、外加劑3份；
所述外加劑由糯米膠、辛烯基琥珀酸酯化淀粉、魚鰾膠和葡甘聚糖按重量比為500:20:3:5組成；
所述高爐礦渣為磨細(xì)的粒化高爐礦渣粉，勃氏比表面積為500-600m2/kg。
其中，所述食用菌菌渣為金針菇菌渣。
其中，所述松柏灰為將松樹枝和柏樹枝按照重量比為1:1燃燒后殘留的灰燼采用球磨機(jī)粉碎至400-500目得到。
其中，所述聚丙烯纖維為2-5mm。
本實(shí)施例中高強(qiáng)混凝土摻合料的制備方法同實(shí)施例1。
實(shí)施例3：
一種高強(qiáng)混凝土摻合料，由以下重量份分?jǐn)?shù)的原料制成：高爐礦渣200份、食用菌菌渣40份、石膏13份、片麻巖15份、頁巖30份、活性炭渣35份、凹凸棒土25份、松柏灰17份、聚丙烯纖維3份、玉米須0.3份、外加劑2份；
所述外加劑由糯米膠、辛烯基琥珀酸酯化淀粉、魚鰾膠和葡甘聚糖按重量比為500:20:2:5組成；
所述高爐礦渣為磨細(xì)的粒化高爐礦渣粉，勃氏比表面積為500-600m2/kg。
其中，所述食用菌菌渣為金針菇菌渣。
其中，所述松柏灰為將松樹枝和柏樹枝按照重量比為1:1燃燒后殘留的灰燼采用球磨機(jī)粉碎至400-500目得到。
其中，所述聚丙烯纖維為2-5mm。
本實(shí)施例中高強(qiáng)混凝土摻合料的制備方法同實(shí)施例1。
實(shí)施例4：
在實(shí)施例3的基礎(chǔ)上，所述的高強(qiáng)混凝土摻合料的制備方法，所述步驟二中的玉米須與聚丙烯纖維混合后，置于含有硅烷偶聯(lián)劑、芥酸酰胺、精油和水依次按質(zhì)量比為1:0.5:0.2:100的有機(jī)溶劑中浸泡40min，取出后置于100℃烘箱中烘干至水分含量低于2％，即得纖維混合物進(jìn)入步驟六的處理。
本發(fā)明還公開了一種高強(qiáng)混凝土摻合料的應(yīng)用，在高強(qiáng)混凝土配制中，所述摻合料在混凝土中取代水泥的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25％-35％。
為了說明本發(fā)明的技術(shù)效果，本發(fā)明的發(fā)明人針對實(shí)施例3和實(shí)施例4所分別制備的摻合料M1和M2進(jìn)行配制高強(qiáng)混凝土，研究摻合料所取代水泥的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對高強(qiáng)混凝土抗壓強(qiáng)度以及脆性的影響分別見表2和表3。
其中常規(guī)混凝土的配方為：水泥600kg，河沙、碎石和減水劑共計(jì)1900kg，水145kg。本發(fā)明以常規(guī)現(xiàn)有摻合料M0代替常規(guī)混凝土中25％的水泥為對比例摻合料所取代水泥的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對高強(qiáng)混凝土抗壓強(qiáng)度以及脆性的影響見表1。
表1.M0摻合料取代水泥對混凝土抗壓強(qiáng)度和脆性的影響
表2.M1摻合料取代水泥質(zhì)量分?jǐn)?shù)對混凝土抗壓強(qiáng)度和脆性的影響
表3.M2摻合料取代水泥質(zhì)量分?jǐn)?shù)對混凝土抗壓強(qiáng)度和脆性的影響
結(jié)合表1和表2可以看出，本發(fā)明的實(shí)施例3所制備的摻合料，與對比例中常規(guī)的摻合料相比，在水泥取代質(zhì)量分?jǐn)?shù)同為25％時(shí)，其抗壓強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，而脆性明顯減小；從表2可以看出，隨著M1摻合料取代水泥質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加至60％，其抗壓程度是逐漸增加的，但是脆性也逐漸增大，高強(qiáng)混凝土中一般的抗壓強(qiáng)度值在100-120足以，此時(shí)脆性系數(shù)也控制在8.0左右，故以M1摻合料取代水泥質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25％-35％為宜。
結(jié)合表2和表3可以看出，隨著M1摻合料和M2摻合料取代水泥質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同時(shí)，M2制備的混凝土與M1制備的混凝土其抗壓程度大小變化不明顯，而M2制備的混凝土其脆性卻有一定程度的減小，以此可以說明，對混合纖維進(jìn)行改性處理得到的M2摻合料，能在一定程度在降低混凝土的脆性。
盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的實(shí)施例。