一种C90高强混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术属于混凝土领域，具体公开了一种C90高强混凝土及其制备方法，该混凝土由以下材料组成：水泥410‑460份、矿粉90‑120份、粉煤灰30‑40份、固硫灰55‑65份、粗骨料970‑1010份、细骨料650‑670份、减水剂4.5‑6.5份、阻锈剂5‑15份、水120‑130份，以重量份数计。本发明专利技术提供了一种C90高强混凝土，该混凝土具有较高的塌落度、扩展度、抗压强度以及弹性模量，综合性能优异，同时克服了矿粉、粉煤灰等传统水泥掺合料资源短缺以及固硫灰资源化途径有限、利用率低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种C90高强混凝土及其制备方法
本专利技术属于混凝土领域，具体公开一种C90高强混凝土及其制备方法。
技术介绍
高强混凝土是抗压强度达到或超过60MPa的混凝土。高强混凝土作为一种新的建筑材料，以其抗压强度高、抗变形能力强、密度大、孔隙率低等优点，在高层建筑结构、大跨度桥梁结构以及某些特种结构中得到了广泛的应用。目前，在高强混凝土的制备技术中，常常将矿粉、粉煤灰、硅灰等工业固废作为水泥掺合料，与普通硅酸盐水泥按一定比例复配后作为胶凝材料。这与全部采用普通硅酸盐水泥做胶凝材料相比而言，矿粉、粉煤灰、硅灰等的掺入可替代部分普通硅酸盐水泥，从而降低水泥用量，达到减少水泥工业生产耗能、污染性废气排放以及降低混凝土生产成本等目的；除此在外，矿粉、粉煤灰、硅灰等的掺入一般还可改善混凝土的力学性能、抗腐蚀、抗冻性、耐久性等，其作用原理主要是利用矿渣微粉、粉煤灰等工业固废的微集料填充效应与潜在火山灰活性。然而，随着我国经济建设高速发展、建设规模不断扩张，矿粉、粉煤灰、硅灰等传统水泥掺合料也日益面临资源短缺、供应品质严重下滑等问题，常常引起混凝土性能不良的后果。因此，若能开发其它类的工业固废作水泥掺合料，并能一定程度替代或完全替代上述传统工业固废制备高强混凝土，则不仅能缓解矿粉、粉煤灰、硅灰等资源日益短缺的问题，同时还可丰富其它类工业固废的资源化利用途径。循环流化床锅炉燃煤固硫灰是指含硫煤与固硫剂以一定比例(Ca/S＝2.0-2.5)混合后在循环流化床锅炉内经一定温度(850～950℃)煅烧固硫后所产生的收集于烟道的废弃灰，以下简称“固硫灰”。固硫灰中主要含有α-石英、活性硅铝矿物、赤铁矿与硬石膏，以及少量的游离氧化钙与石灰石，其化学成分主要包括Al2O3、SiO2、Fe2O3、SO3、CaO、MgO和f-CaO。不同地区的固硫灰，在化学成分、矿物组成、水化活性等方面存在一定差异。目前，我国固硫灰的年排放量在千万吨级，因存在资源化利用途径有限、利用率低等问题，多采用堆放或填埋的方式处理，不仅占用土地资源而且容易造成环境污染。研究表明，固硫灰不仅具有潜在火山灰活性，还具有水硬性等特点，同时也具有微米级颗粒粒径特征，因此具备了作水泥掺合料的基本条件。
技术实现思路
为克服矿粉、粉煤灰、硅灰等传统水泥掺合料资源日益短缺的问题及固硫灰资源化途径有限、利用率低的问题，本专利技术提供了一种C90高强混凝土及其制备方法。本专利技术的技术方案如下：一种C90高强混凝土，由以下材料组成：水泥410-460份、矿粉90-120份、粉煤灰30-40份、固硫灰55-65份、粗骨料970-1010份、细骨料650-670份、减水剂4.5-6.5份、阻锈剂5-15份、水120-130份，以重量份数计。作为优选，一种C90高强混凝土，由以下材料组成：水泥427-452份、矿粉95-110份、粉煤灰33-38份、固硫灰55-60份、粗骨料980-1000份、细骨料655-665份、减水剂5-6份、阻锈剂8-13份、水122-128份，以重量份数计。进一步地，一种C90高强混凝土，由以下材料组成：水泥442份、矿粉100份、粉煤灰35份、固硫灰58份、粗骨料995份、细骨料663份、减水剂5.2份、阻锈剂10份、水125份，以重量份数计。所述水泥选自P.O525水泥，由都江堰拉法基水泥有限公司提供，其性能检测结果如下：标准稠度需水量27.1％，比表面积373m2·kg-1，初凝时间153min，终凝时间272min，3天抗折强度6.1MPa，28天抗折强度8.5MPa，3天抗压强度31.5MPa，28天抗压强度60.6MPa，SO3含量2.16％(≤3.5％)，MgO含量2.54％(≤5％)，安定性合格。所述矿粉选自S95级粒化高炉矿渣微粉，由成都砼新建材有限公司提供，其性能检测结果如下：比表面积为478m2·kg-1，流动度比101％，28天抗压强度比99.5％。所述粉煤灰选自原状F类Ⅰ级粉煤灰，由四川铁润商贸有限公司提供，其性能检测结果如下：标准稠度需水量23.2％，比表面积414m2·kg-1，SO3含量1.2％，MgO含量0.83％，28天抗压强度比93.1％。所述固硫灰选自经过粉磨处理的固硫灰，原状固硫灰由四川省内江市白马火电厂提供，粉磨处理后固硫灰的性能检测结果如下：标准稠度需水量37.9％，比表面积为735m2·kg-1，SO3含量8.7％，MgO含量2.74％，28天抗压强度比84.6％。其中，所述固硫灰的粉磨处理方法如下：称取原状固硫灰投入Φ500×500mm水泥试验球磨机中粉磨60min即可。所述粗骨料选自5-20mm连续级配花岗岩碎石，表观密度2750kg/m3，含泥量0.5％，泥块含量0.2％，针片状含量7.0％，压碎值5.5％，岩石抗压强度134Mpa。所述细骨料选自天然河砂，属中砂，细度模数为2.67，颗粒粒径分布符合国家标准GB/T14684-2011《建设用砂》中天然砂2区要求，含泥量0.1％。所述减水剂选自SikaVisco3301型聚羧酸高性能减水剂，由瑞士西卡公司提供，固含量为50％，减水率为40％，与水泥和矿物掺合料适应性良好。所述阻锈剂选自复合型氨基醇类钢筋阻锈剂，由北京德昌伟业建筑工程技术有限公司提供，与水泥和矿物掺合料适应性良好。一种C90高强混凝土的制备方法，具体步骤如下：(1)按上述重量比例准确称取原材料，将水泥、矿粉、粉煤灰、固硫灰、细骨料、粗骨料、阻锈剂投入混凝土搅拌机中；(2)再将减水剂与水混合成含减水剂的稀释溶液；(3)启动搅拌机，搅拌30-60s使搅拌机中的物料先混合均匀，然后开始向搅拌机中匀速加入上述稀释溶液，稀释溶液全部加完时间控制在10-20s范围内，继续搅拌3-5min即可制得C90高强混凝土。本专利技术中52.5普通硅酸盐水泥、S95级矿粉、Ⅰ级粉煤灰、粉磨固硫灰构成了C90高强混凝土的胶凝体系，水泥水化生成的Ca(OH)2是矿粉、粉煤灰以及固硫灰潜在活性的主要激发剂，同时矿粉、粉煤灰以及固硫灰也是该胶凝体系胶凝性的重要来源。与单独使用52.5普通硅酸盐水泥作高强混凝土胶凝材料相比，水泥中复掺一定量的矿粉、粉煤灰以及固硫灰后必然会对高强混凝土胶凝体系的水化硬化性能产生一定程度的影响。矿粉、粉煤灰、固硫灰三者之间的物化性能存在较大差异，三者对高强混凝土胶凝体系性能的影响机理也就必然不同，但若能充分利用胶凝体系中不同组分物质的物化性能特点，实现不同组分之间的优化组合，则有利于改善整个胶凝体系的水化硬化性能。矿粉是用水淬高炉矿渣经干燥、粉磨等工艺处理后得到的一种高细度、高活性粉料。矿粉的主要化学成分与硅酸盐水泥基本相同，其主要结构为硅酸盐玻璃体结构，其潜在活性主要源于其玻璃体结构中的硅氧四面体。研究表明，矿粉中的硅氧四面体聚合度较低，Si-O键的相对数量较少，从而具有较高的化学活性；除此之外，矿粉的玻璃体中还存在一定数量的铝氧四面体、六配位体、AlO+离子，这使得其潜在活性进一步增强。矿粉活性的激发方式包括物理激发和化学激发，但矿粉活性的发挥主要是依赖于化学激发的作用，常用的化学激发方式有碱激发和硫酸盐激发。矿粉与水泥复掺时，水泥水化产物Ca(OH)2中的OH-离子使矿粉中的硅氧四面体、铝氧四本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种C90高强混凝土，其特征在于：由以下材料组成：水泥410‑460份、矿粉90‑120份、粉煤灰30‑40份、固硫灰55‑65份、粗骨料970‑1010份、细骨料650‑670份、减水剂4.5‑6.5份、阻锈剂5‑15份、水120‑130份，以重量份数计。

【技术特征摘要】
1.一种C90高强混凝土，其特征在于：由以下材料组成：水泥410-460份、矿粉90-120份、粉煤灰30-40份、固硫灰55-65份、粗骨料970-1010份、细骨料650-670份、减水剂4.5-6.5份、阻锈剂5-15份、水120-130份，以重量份数计。2.根据权利要求1所述的一种C90高强混凝土，其特征在于：由以下材料组成：水泥427-452份、矿粉95-110份、粉煤灰33-38份、固硫灰55-60份、粗骨料980-1000份、细骨料655-665份、减水剂5-6份、阻锈剂8-13份、水122-128份，以重量份数计。3.根据权利要求2所述的一种C90高强混凝土，其特征在于：由以下材料组成：水泥442份、矿粉100份、粉煤灰35份、固硫灰58份、粗骨料995份、细骨料663份、减水剂5.2份、阻锈剂10份、水125份，以重量份数计。4.根据权利要求3所述的一种C90高强混凝土，其特征在于：所述水泥选自P.O525水泥，其性能检测结果如下：标准稠度需水量27.1％，比表面积373m2·kg-1，初凝时间153min，终凝时间272min，3天抗折强度6.1MPa，28天抗折强度8.5MPa，3天抗压强度31.5MPa，28天抗压强度60.6MPa，SO3含量2.16％，MgO含量2.54％，安定性合格。5.根据权利要求2所述的一种C90高强混凝土，其特征在于：所述矿粉选自S95级粒化高炉矿渣微粉，其性能检测结果如下：比表面积为478m2·kg-1，流动度比101％，28天抗压强度比99.5％。6.根据权利要求1所述的一种C90高强混凝土，其特征在于：所述粉煤灰选自原状F类Ⅰ...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖超，范长利，张皓玉，
申请(专利权)人：成都宏基建材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51