超高性能混凝土掺合料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超高性能混凝土掺合料及其制备方法，按质量百分数计由如下组分组成：钢渣粉30～45％、低温稻壳灰粉35～50％、赤泥粉10～23％、脱硫石膏粉5～15％、增效剂0～5％、抑缩剂0.03～0.1％、气相二氧化硅0.3～1％。本发明专利技术的超高性能混凝土掺合料综合利用了钢渣、低温稻壳灰、赤泥和脱硫石膏这几种固体废弃物，通过合理调配和粉体改性，所制备的矿物掺合料可等量替代硅灰配制超高性能混凝土，同时还能改善其力学性能、抑制塑性收缩和后期收缩。

Super high performance concrete admixture and preparation method thereof

The invention discloses an ultra high performance concrete admixture and its preparation method, according to the mass percentage is composed of the following components: steel slag powder 30 ~ 45%, 35 ~ 50% low temperature rice husk ash, red mud powder 10 ~ 23%, 5 ~ 15%, desulfurization gypsum powder synergist of 0 ~ 5%, anti shrinking agent 0.03 ~ 0.1%, 0.3 ~ 1% fumed silica. With the invention of the ultra high performance concrete admixture for comprehensive utilization of steel slag, low temperature rice husk ash, red mud and gypsum of these kinds of solid waste, through the rational allocation and powder modification, preparation of mineral admixtures can substitute wollastonite with ultra high performance concrete, but also can improve the mechanical properties, inhibition of plastic contraction and the late shrinkage.

【技术实现步骤摘要】
超高性能混凝土掺合料及其制备方法
本专利技术涉及混凝土掺合料
，具体地指一种超高性能混凝土掺合料及其制备方法。
技术介绍
超高性能混凝土(UHPC)是一种具有超高强度、韧性和耐久性的新型材料，它是通过剔除粗骨料、降低水胶比、高活性掺合料及最紧密堆积而实现材料的超高性能，所以UHPC的配制对原材料要求很高，其中常用掺合料有优质硅灰、矿粉、粉煤灰等，但随着需求量剧增，以上优质材料供不应求且价格持续走高，如果能利用几种廉价材料通过紧密堆积、活化设计制备出能适用于UHPC的掺合料，不仅能缓解优质掺合料资源的不足，还能降低UHPC的制备成本。此外，因超高的胶材用量和超低水胶比设计造成UHPC的拌和物粘度大、气泡不易排出、塑性收缩和后期收缩大，如能通过复合功能组分改善其性能，势必大大提高专用掺合料的优势。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要提供一种超高性能混凝土掺合料的制备方法，该超高性能混凝土掺合料综合利用了钢渣、低温稻壳灰、赤泥和脱硫石膏这几种固体废弃物，通过合理调配和粉体改性，所制备的矿物掺合料可等量替代硅灰配制超高性能混凝土，同时还能改善其力学性能、抑制塑性收缩和后期收缩。为实现上述目的，本专利技术所提供的一种超高性能混凝土掺合料，按质量百分数计由如下组分组成：钢渣粉30～45％、低温稻壳灰粉35～50％、赤泥粉10～23％、脱硫石膏粉5～15％、增效剂0～5％、抑缩剂0.03～0.1％、气相二氧化硅0.3～1％。作为优选方案地，该超高性能混凝土掺合料按质量百分数计由如下组分组成：钢渣粉35～40％、低温稻壳灰粉40～45％、赤泥粉10～15％、脱硫石膏粉5～10％、增效剂1～3％、抑缩剂0.03～0.05％、气相二氧化硅0.4～0.6％。作为最佳方案地，该超高性能混凝土掺合料按质量百分数计由如下组分组成：钢渣粉38％、低温稻壳灰粉42％、赤泥粉11.4％、脱硫石膏粉5％、增效剂3％、抑缩剂0.04％、气相二氧化硅0.56％。进一步地，所述钢渣粉中按质量百分数计包括如下组分：硅酸二钙2-10％、硅酸三钙2-10％、玻璃体60-70％、CaO1-5％、MgO1-5％；所述低温稻壳灰粉中含有质量百分数为90-95％的无定型SiO2；所述赤泥粉中含有质量百分数为60-65％的文石和方解石，碱的质量百分数含量为2-5％；所述脱硫石膏粉中含有90-95％的二水硫酸钙。进一步地，所述钢渣粉、低温稻壳灰粉、赤泥粉、脱硫石膏粉均为采用高效开流选粉磨或立磨制得，所述钢渣粉的表面积为450～550m2/kg，所述低温稻壳灰粉的表面积为800～1000m2/kg，所述赤泥粉的表面积为600～700m2/kg，所述脱硫石膏粉的表面积为380～450m2/kg。进一步地，所述的增效剂为六氟硅酸镁、氟化钠、甲酸钙中的一种或两种，所述六氟硅酸镁、氟化钠、甲酸钙的纯度均高于98％。进一步地，所述抑缩剂为尿素、二氮烯二羧酸酰胺中的一种或两种。进一步地，所述的气相二氧化硅为采用化学气相沉积法制备而成的纳米二氧化硅，其纯度为98～99.9％，表面积为100～150m2/g。本专利技术还提供了上述超高性能混凝土掺合料的制备方法，包括如下步骤：1)按质量百分数计称取钢渣30～45％、低温稻壳灰35～50％、赤泥10～23％、脱硫石膏5～15％、增效剂0～5％、抑缩剂0.03～0.1％、气相二氧化硅0.3～1％，备用；2)将步骤1)称取的钢渣、低温稻壳灰、赤泥、脱硫石膏于高效开流选粉磨或立磨中分别粉磨至比表面积为450～550m2/kg、800～1000m2/kg、600～700m2/kg和380～450m2/kg，得到钢渣粉、低温稻壳灰粉、赤泥粉、脱硫石膏粉；3)将步骤2)所得的钢渣粉、低温稻壳灰粉、赤泥粉、脱硫石膏粉与步骤1)称取的增效剂、抑缩剂、气相二氧化硅置入均化机中均化6～8min，即可制得超高性能混凝土掺合料。进一步地，在所述步骤3)中，均化机的转速为100～150r/min。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：其一，本专利技术利用钢渣粉中所含橄榄石、硅酸二钙、硅酸三钙的胶凝性和低温稻壳灰中所含无定型SiO2的高火山灰活性作基础，低温稻壳灰是一种工业废弃物，含有90％以上的无定型SiO2，火山灰活性很高，对水泥基材料具有增强改性作用，通过赤泥粉中所含Na2O、K2O和脱硫石膏粉中所含CaSO4·2H2O进行硫碱复合激发，显著提高了钢渣粉和低温稻壳灰粉的活性。其二，本专利技术利用紧密堆积原理对钢渣、低温稻壳灰、赤泥和脱硫石膏进行粉体尺度设计，再利用分别粉磨技术将以上固体废弃物分别粉磨至所需细度，粉体复合均化后颗粒级配处在最佳范围。其三，本专利技术利用气相二氧化硅的促分散性、消泡性、流变性等特性对粉体进行物理改性，其具备表面积大、表面能大、化学纯度高、分散性能好的特点，由于其纳米效应，在材料中表现出卓越的促分散、增强、消泡、流变、防流挂等性质，可提高各组分在混凝土中的分散性，显著降低拌和物的粘度、含气量，从而改善混凝土拌和物工作性能和硬化后力学性能。其四，本专利技术利用增效剂可提高胶凝材料的水化效率来提高强度，利用抑缩剂和钢渣粉中所含CaO、MgO的协同作用，明显降低混泥土的塑性收缩和后期收缩。其五，本专利技术所提供的超高性能混凝土掺合料能够大量利用钢渣、低温稻壳灰、赤泥和脱硫石膏，掺入量分别在30～45％、35～50％、10～23％、5～15％，即能变废为宝，又能缓解环境污染问题，而且本专利技术制备的超高性能混凝土掺合料能等量替代硅灰，同时具备硅灰不具备的降粘、抑制收缩的功能。其六，本专利技术制备工艺简单，只需高效开流选粉磨或立磨和均化机，原材料廉价易得，成本明显低于优质硅灰。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。实施例1本实施例中所提供的超高性能混凝土掺合料的制备方法如下：1)原材料的配比：按各组分质量百分数钢渣30％，低温稻壳灰50％，赤泥10％，脱硫石膏6.4％，增效剂3.0％，抑缩剂0.04％，气相二氧化硅0.56％，精确称取上述组分；其中增效剂为氟化钠，抑缩剂为尿素。2)将步骤1)称取的钢渣、低温稻壳灰、赤泥、脱硫石膏于高效开流选粉磨中分别粉磨至比表面积为550m2/kg、1000m2/kg、700m2/kg和450m2/kg，得到钢渣粉、低温稻壳灰粉、赤泥粉、脱硫石膏粉；3)将步骤2)所得的钢渣粉、低温稻壳灰粉、赤泥粉、脱硫石膏粉与步骤1)称取的增效剂、抑缩剂、气相二氧化硅置入120r/min的带飞刀的均化机中均化6min，即可制得超高性能混凝土掺合料。上述原材料中，所述钢渣粉中按质量百分数计包括如下组分：硅酸二钙10％、硅酸三钙10％、玻璃体60％、CaO5％、MgO5％；所述低温稻壳灰粉中含有质量百分数为95％的无定型SiO2；所述赤泥粉中含有质量百分数为65％的文石和方解石，碱的质量百分数含量为5％；所述脱硫石膏粉中含有95％的二水硫酸钙。实施例2本实施例中所提供的超高性能混凝土掺合料的制备方法如下：1)原材料的配比：按各组分质量百分数钢渣45％，低温稻壳灰35％，赤泥10％，脱硫石膏6.4％，增效剂3.0％，抑缩剂0.04％，气相二氧化硅0.56％，精确称取上述组分；其中增效剂为六氟硅酸镁，抑缩剂为二氮烯二羧酸酰胺。2)将钢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超高性能混凝土掺合料，其特征在于，该超高性能混凝土掺合料按质量百分数计由如下组分组成：钢渣粉30～45％、低温稻壳灰粉35～50％、赤泥粉10～23％、脱硫石膏粉5～15％、增效剂0～5％、抑缩剂0.03～0.1％、气相二氧化硅0.3～1％。

【技术特征摘要】
1.一种超高性能混凝土掺合料，其特征在于，该超高性能混凝土掺合料按质量百分数计由如下组分组成：钢渣粉30～45％、低温稻壳灰粉35～50％、赤泥粉10～23％、脱硫石膏粉5～15％、增效剂0～5％、抑缩剂0.03～0.1％、气相二氧化硅0.3～1％。2.根据权利要求1所述的超高性能混凝土掺合料，其特征在于，该超高性能混凝土掺合料按质量百分数计由如下组分组成：钢渣粉35～40％、低温稻壳灰粉40～45％、赤泥粉10～15％、脱硫石膏粉5～10％、增效剂1～3％、抑缩剂0.03～0.05％、气相二氧化硅0.4～0.6％。3.根据权利要求2所述的超高性能混凝土掺合料，其特征在于，该超高性能混凝土掺合料按质量百分数计由如下组分组成：钢渣粉38％、低温稻壳灰粉42％、赤泥粉11.4％、脱硫石膏粉5％、增效剂3％、抑缩剂0.04％、气相二氧化硅0.56％。4.根据权利要求1或2或3所述的超高性能混凝土掺合料，其特征在于，所述钢渣粉中按质量百分数计包括如下组分：硅酸二钙2-10％、硅酸三钙2-10％、玻璃体60-70％、CaO1-5％、MgO1-5％；所述低温稻壳灰粉中含有质量百分数为90-95％的无定型SiO2；所述赤泥粉中含有质量百分数为60-65％的文石和方解石，碱的质量百分数含量为2-5％；所述脱硫石膏粉中含有90-95％的二水硫酸钙。5.根据权利要求1或2或3所述的超高性能混凝土掺合料，其特征在于，所述钢渣粉、低温稻壳灰粉、赤泥粉、脱硫石膏粉均为采用高效开流选粉磨或立磨制得，所述钢渣粉的表面积为450～550m2/kg，所述低温稻壳灰粉的表面积为800～1000...

【专利技术属性】
技术研发人员：李顺凯，明阳，沈尔卜，高玉军，舒腾飞，屠柳青，
申请(专利权)人：中交武汉港湾工程设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42