一种利用粉煤灰替代细骨料制备混凝土的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用粉煤灰替代细骨料制备混凝土的方法，该方法是将粉煤灰作为一种独立组分，采用等体积替代部分细骨料的方式制备粉煤灰细骨料混凝土；所述粉煤灰细骨料混凝土主要由水、水泥、粉煤灰、细骨料、粗骨料和减水剂组成，其中水、水泥、细骨料、粗骨料各组分的质量比为：1：1.77：4.87：5.88。本发明专利技术将粉煤灰作为一种独立的材料组分进行混凝土配合，制备出绿色环保、高强度的粉煤灰细骨粉混凝土，在实际应用中不仅大幅度提升了粉煤灰的综合利用率，减少了天然砂石的用量，并且降低了土木工程建设成本，缓解了工业废渣对环境的污染，节约了堆放粉煤灰的大量宝贵土地，进一步拓展了粉煤灰的利用方法。

A Method of Preparing Concrete with Fly Ash as Substitute for Fine Aggregate

【技术实现步骤摘要】
一种利用粉煤灰替代细骨料制备混凝土的方法
：本专利技术属于混凝土制备
，特别是一种利用粉煤灰替代细骨料制备混凝土的方法。
技术介绍
：截止目前国内外研究者通过不懈研究，已使粉煤灰成为与水泥、集料、外加剂同等重要的掺合料，有效提高了粉煤灰的综合利用率，同时对其作为胶凝材料替代水泥后的3种效应作用机理进行了大量的研究报道。但将粉煤灰单独作为一种混凝土集料组分的研究成果还鲜有报道，就其影响规律和作用机理的相关研究尚不系统，限制了在实际工程之中粉煤灰的更大量使用。目前，现有技术在混凝土配合比设计中，较为普遍的是将粉煤灰作为外掺物等质量取代部分水泥在混凝土原料中进行粉煤灰混凝土的制备。这种设计方法很难满足现代混凝土多样性的需求，并伴随着强度下降的趋势。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种将粉煤灰作为独立组分代替细骨料用于混凝土的配合设计与施工中，获得绿色环保、高强度混凝土的方法。为达到上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种利用粉煤灰替代细骨料制备混凝土的方法，该方法是将粉煤灰作为一种独立组分，采用等体积替代部分细骨料的方式制备粉煤灰细骨料混凝土；所述粉煤灰细骨料混凝土主要由水、水泥、粉煤灰、细骨料、粗骨料和减水剂组成，其中：所述粉煤灰采用等体积替代细骨料的方式掺入，掺入量通过以下公式精确得到：上式中：MFA为每立方米粉煤灰用量，MS为每立方米细骨料用量，ρFA为粉煤灰的密度，ρS为细骨料的密度；上述公式为粉煤灰等体积替代5％细骨料得出的掺入量，粉煤灰的掺入量数值范围为0％～50％，其它替代率和5％的计算方法相似，进行换算后与其它组分进行配比，即得粉煤灰细骨料混凝土。上述粉煤灰细骨料混凝土中水、水泥、细骨料、粗骨料各组分的质量比为：1：1.77：4.87：5.88。优选地，上述粉煤灰细骨料混凝土按重量份计各组分的含量如下：粗骨料1027份，水泥308份，细骨料383～851份，粉煤灰0～380份，水174～181份，减水剂7～13份。优选地，上述粗骨料采用级配连续粒径5～31.5mm的天然碎石，表观密度为2690kg/m3，孔隙率为46.3％。优选地，上述细骨料采用天然河砂，其细度模数为2.71，表观密度为2600kg/m3。优选地，上述减水剂为萘系减水剂，其掺入量为水泥质量的2.5％～4％。上述粉煤灰细骨料混凝土的制备方法，包括以下步骤；S1：向搅拌机内按配比依次加入细骨料、水泥和粉煤灰进行搅拌30s；S2：搅拌均匀后，按配比将水和减水剂预先混合，先加入75％的水和减水剂；S3：搅拌90s后，再加入粗骨料与剩余的水和减水剂，再搅拌90s，即得所述的粉煤灰细骨料混凝土。上述制备粉煤灰细骨料混凝土的方法中水的温度为5～35℃。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术将粉煤灰作为一种独立的材料组分进行混凝土配合，在明晰粉煤灰细骨料微观结构发展特征对混凝土性能影响机理的基础上，建立了以粉煤灰细骨料替代率为参数的混凝土配合比计算公式，由此制备出绿色环保、高强度的粉煤灰细骨粉混凝土。(2)本专利技术采用粉煤灰替代部分细骨粉制备的粉煤灰细骨粉混凝土，实际应用在混凝土工程中不仅大幅度提升了粉煤灰的综合利用率，减少了天然砂石的用量，并且降低了土木工程建设成本，缓解了工业废渣对环境的污染，节约了堆放粉煤灰的大量宝贵土地，进一步拓展了粉煤灰的利用方法。具体实施方式：下面结合具体实施方式对本专利技术的技术方案进行详细说明。本专利技术利用粉煤灰替代细骨料制备混凝土的方法，是将粉煤灰作为一种独立组分，采用等体积替代部分细骨料的方式制备粉煤灰细骨料混凝土。制备的粉煤灰细骨料混凝土主要由水、水泥、粉煤灰、细骨料、粗骨料和减水剂组成，其中水、水泥、细骨料、粗骨料各组分的质量比为：1：1.77：4.87：5.88；粉煤灰采用等体积替代细骨料的方式掺入，再与其他组分进行配比，即得粉煤灰细骨料混凝土。上述粉煤灰掺入量通过以下公式精确得到：上式中：MFA为每立方米粉煤灰用量，MS为每立方米细骨料用量，ρFA为粉煤灰的密度，ρS为细骨料的密度。1.配制粉煤灰细骨料混凝土中各组分(1)本专利技术中粉煤灰细骨料混凝土的水泥采用某厂生产的P.O42.5普通硅酸盐水泥(赛马牌P.O42.5)，其主要物理、力学性能指标分别如表1、表2：表1水泥主要物理性能指标表2水泥主要力学性能指标(2)本专利技术采用的细骨料和粗骨料的性能指标，其中细骨料为天然河砂，粗骨料为最大粒径不超过31.5mm的天然碎石，如表3：表3细骨料和粗骨料的主要物理性能指标(3)本专利技术采用某热电厂生产的二级粉煤灰，其性能指标如表4：表4粉煤灰主要性能指标(4)粉煤灰作为掺合料替代部分细骨料，使砂的用量减少，同时有利于细化孔隙和增加强度。(5)本专利技术采用的减水剂为萘系减水剂，加入量为混凝土配合比中水泥质量的2.5％～4％，它的减水效果为20％的水量。本试验中减水剂采用溶液加入法，将液体减水剂与水混合搅拌成溶液再加入拌和物中。2.试验方法以普通C30泵送混凝土施工配合比作为本专利技术的试验基础。将混凝土配合比设计等级定为C30，因为是泵送混凝土，所以塌落度设计为180mm。粉煤灰细骨料混凝土强度性能采用《GB/T50081-2002普通混凝土力学性能试验方法标准》进行测试，抗压强度采用100mm×100mm×100mm的立方体试块，抗折强度采用100mm×100mm×400mm的棱柱体试块，测试标养7d、28d、56d、91d、180d龄期时强度。每立方米混凝土中水灰比、粗骨料和水泥用量定值为0.6kg、1027kg和308.9kg；只用粉煤灰等体积来替代混凝土中的砂子，其掺入量按5个百分点依次递増，即为0％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、50％，其中0％掺入量就是原始对照组，目标塌落度为180mm。具体配合比如表5：表5粉煤灰细骨料混凝土配合比3.性能测定根据上述表5中粉煤灰细骨料混凝土的配合比设计，对其性能进行以下检测：(1)粉煤灰细骨料混凝土的抗压强度测试了粉煤灰细骨料混凝土7d、28d、56d、91d、180d龄期时抗压强度。试验结果如表6：表6粉煤灰细骨料混凝土抗压强度试验结果(2)粉煤灰细骨料混凝土的抗折强度测试了粉煤灰细骨料混凝土7d、28d、56d、91d、180d龄期时抗折强度。试验结果如表7：表7粉煤灰细骨料混凝土抗折强度试验结果对以上粉煤灰细骨料混凝土的抗压、抗折强度试验结果，通过对表6和表7中的数据进行分析，得出以下结论：(1)不同掺入量下粉煤灰细骨料混凝土抗压强度的增幅不同。龄期7d时，掺入量25％以上的粉煤灰混凝土抗压强度均已达到了设计值，粉煤灰效应发挥较好；由此可知，在水泥量不变的情况下，粉煤灰替代细骨料后，部分起到胶凝材料作用，同时部分发挥了微集料效应，使混凝土内部骨料颗粒更加匀称，提高了混凝土密实性。且20％～50％粉煤灰细骨料混凝土抗压强度均在40MPa以上，与以往粉煤灰替代水泥熟料的试验相比，粉煤灰替代细骨料混凝土的早期强度并未降低，反而高于设计强度。(2)各配合比混凝土龄期28d前强度增长较快，粉煤灰掺入量25％以下混凝土56d龄期的强度增长率较为明显。掺入量大于25％的粉煤灰细骨料混凝土56d后龄期强度较为接近，增长率趋于平缓本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用粉煤灰替代细骨料制备混凝土的方法，其特征在于：该方法是将粉煤灰作为一种独立组分，采用等体积替代部分细骨料的方式制备粉煤灰细骨料混凝土；所述粉煤灰细骨料混凝土主要由水、水泥、粉煤灰、细骨料、粗骨料和减水剂组成，其中：所述粉煤灰采用等体积替代细骨料的方式掺入，掺入量通过以下公式精确得到：

【技术特征摘要】
1.一种利用粉煤灰替代细骨料制备混凝土的方法，其特征在于：该方法是将粉煤灰作为一种独立组分，采用等体积替代部分细骨料的方式制备粉煤灰细骨料混凝土；所述粉煤灰细骨料混凝土主要由水、水泥、粉煤灰、细骨料、粗骨料和减水剂组成，其中：所述粉煤灰采用等体积替代细骨料的方式掺入，掺入量通过以下公式精确得到：上式中：MFA为每立方米粉煤灰用量，MS为每立方米细骨料用量，ρFA为粉煤灰的密度，ρS为细骨料的密度；上述公式为粉煤灰等体积替代5％细骨料得出的掺入量，粉煤灰的掺入量数值范围为0％～50％，其它替代率和5％的计算方法相似，进行换算后与其它组分进行配比，即得粉煤灰细骨料混凝土。2.根据权利要求1所述的利用粉煤灰替代细骨料制备混凝土的方法，其特征在于：所述粉煤灰细骨料混凝土中水、水泥、细骨料、粗骨料各组分的质量比为：1：1.77：4.87：5.88。3.根据权利要求1所述的利用粉煤灰替代细骨料制备混凝土的方法，其特征在于：所述粉煤灰细骨料混凝土按重量份计各组分的含量如下：粗骨料1027份，水泥308份，细骨料383～851份，粉煤灰0～38...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛明杰，张东生，杨秋宁，张文博，
申请(专利权)人：宁夏大学，
类型：发明
国别省市：宁夏,64