一种重质混凝土及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种重质混凝土及其制备方法和应用，本发明专利技术制备的重质混凝土除了采用绿色原材料之外，还具备高强度、高流动性、高抗离析性及高间隙通过性等性能，可以进一步推广转炉渣的工程应用，这不仅对化解转炉渣产能严重过剩、贯彻绿色建筑行动方案具有积极作用，同时对提高工程质量，降低工程全寿命周期的综合成本，发展循环经济，促进技术进步，推进混凝土行业结构调整具有重大意义。行业结构调整具有重大意义。行业结构调整具有重大意义。

【技术实现步骤摘要】
一种重质混凝土及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于混凝土
，尤其涉及一种重质混凝土及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]由于绿色生产理念的推广，大力发展和使用绿色建材、充分利用可再生资源、提升绿色建筑品质、推动建筑废弃物的高效处理与再利用，实现工程建设全过程低碳环保、节能减排势在必行。在土木工程建设高速发展的今天，混凝土已经成为世界上使用量最大的人造产品，其年均消耗量仅次于水，砂石骨料是混凝土的重要制备原料，据统计，在混凝土结构中，使用1吨钢材，需要6吨水泥、36吨砂石骨料；每千米高速公路砂石骨料用量为5.46万吨，每千米高铁砂石骨料的平均用量为7万吨，每平方米建筑中砂石骨料的用量近1吨。天然砂石是一种常用的砂石骨料，然而天然砂石是一种不可再生资源，近年来大规模的无序采砂严重影响了河流的自然景观、水流情况以及众多生物赖以生存的生态环境，基于此问题，多地明令禁止一切采砂行为，这直接导致了天然河砂资源的短缺。同时，随着近年来经济的高速发展，越来越多的基础设施以及城乡居民用房的建设进一步加剧了天然河砂的供应压力，导致混凝土的原料短缺严重。综上，普通混凝土在生产和制备的过程中需开采砂石，进而会破坏其产地的生态环境，与可持续发展的要求相悖，因此，寻找传统砂石骨料的替代物，推广新型生态环保的绿色混凝土材料的工程应用显得尤为重要。
[0003]绿色重质混凝土是以冶金工业所产生的重金属固体废料作为骨料的一种新型低碳绿色混凝土，它以冶金工业产生的重金属废料作为骨料，取代部分面临短缺的传统砂石，因其优异的性能，已被广泛应用于防辐射等人防工程、房地产行业、水坝等大型工程的建设中。但与此同时，加入了密度较大的重金属固体废料后，混凝土的工作性能降低，过低的可加工性能使得重质混凝土在实际工程的应用中受到一定程度的阻碍，主要体现在：流动性能减弱，可模性降低，其中流动性变差导致泵送成本过高，可模性低导致混凝土成型的困难等，因此，提高重质混凝土的工作性能是促进其在实际工程中综合应用的关键所在。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本专利技术提供了一种混凝土，本专利技术提供的混凝土，由于超细微粒和铁渣砂的加入，加大了混凝土中各原料间的颗粒级配，多种尺寸的颗粒能够有效地填充混凝土中各种尺寸的孔洞，进而提升混凝土的密实度，增加湿堆积密度。湿堆积密度的提高带来了性能的优化，使混凝土具备了可加工性能。
[0005]本专利技术还提供了一种上述混凝土的制备方法。
[0006]本专利技术还提供了一种上述混凝土或上述制备方法制备的混凝土在土木工程领域中的应用。
[0007]本专利技术的第一方面提供了一种混凝土，按重量份计，制备原料包括：铁渣砂，超细微粒，水泥，粗骨料；
[0008]所述超细微粒包括粉煤灰和硅灰中的至少一种；
[0009]所述粉煤灰的粒径为：0.0003～0.28mm。
[0010]所述硅灰的粒径为：0.00004～0.025mm。
[0011]所述铁渣砂的粒径为：0.075～5mm。
[0012]本专利技术的混凝土，至少具有以下有益效果：
[0013]1.本专利技术所应用的原材料绿色环保，成本低廉。其中铁渣砂为冶金工业副产物，铁渣砂的应用既能提高混凝土的防辐射性、强度、耐久性能，也能节约河砂的使用，有效缓解不可再生资源如天然河砂、碎石等的供应压力，保护了生态环境。
[0014]2.湿法堆积密度理论认为，混凝土中，粗细骨料之间存在一定的孔隙，孔隙率的高低决定了混凝土的一系列性能，可以采取加入多种尺寸填料的方法降低混凝土的孔隙率，进而提升混凝土的一系列性能；
[0015]本专利技术的混凝土中加入了不同尺寸的填料(铁渣砂、粉煤灰、硅粉等)相当于加大了混凝土中骨料和其他原料之间的颗粒级配，多种尺寸的填料能够有效地填充混凝土中各种尺寸的孔洞，进而提升混凝土的密实度，增加湿堆积密度。
[0016]其中，铁渣砂粒径比天然河砂略小，外形更接近于球形，球形的填充效果要比其它形状好，因此可以替代传统河沙(细骨料)加大混凝土中骨料尺寸的广度，有效填充混凝土中的孔隙；粉煤灰的粒径小于水泥，这加大了粒径尺寸广度，粉煤灰的外形接近于球体，填充效果较好。其次，硅粉为一种超细微粒，它的加入可以显著增加混凝土的粘性，在加入一定量的减水剂后，可以显著提升混凝土各方面性能。使得混凝土的孔隙率降低，因此用以填充孔隙的水的用量变小了，因此有更多的水能够用以润滑混凝土的骨料，使混凝土的流动性能提高。
[0017]同理，原本用于填充混凝土孔隙的浆糊(此处的浆糊指的是胶凝材料(水泥、粉煤灰、硅粉等)与水结合发生水化反应后形成的浆体。)也变得过量，同过量的水一样起着润滑混凝土的作用。换言之，在相同的含水量或者浆糊含量下，更高的湿堆积密度会使混凝土具有更好的流动性、可加工性能，从而也降低了泵送、运输的成本。
[0018]3.混凝土的湿堆积密度越大，亦即混凝土中固体成分的体积分数越大，空隙体积越小。混凝土粗、细骨料之间的空隙被多种尺寸的填料填充后，它们之间的机械咬合力、摩擦力得以提升，传力路径得以优化，使得混凝土可以更可靠地承受更大的外荷载，从而提高建筑施工的高强性、稳定性和耐久性，使用寿命也大大提升。
[0019]在本专利技术的一些实施方式中，所述铁渣砂的原料为铁砂。
[0020]在本专利技术的一些实施方式中，所述铁砂中含约95.7％的Fe2O3。
[0021]在本专利技术的一些实施方式中，所述铁渣砂的密度为7～8，优选的，所述铁渣砂的密度约为7.2。
[0022]在本专利技术的一些实施方式中，所述密度为以水为基的相对密度。
[0023]在本专利技术的一些实施方式中，按重量份计，所述铁渣砂30～80份；所述超细微粒0.5～5份；所述水泥10～18份；所述粗骨料20～30份。
[0024]在本专利技术的一些实施方式中，所述粗骨料包括石灰岩或花岗岩中的至少一种。
[0025]在本专利技术的一些实施方式中，所述粗骨料的粒径尺寸范围为50～100mm。
[0026]在本专利技术的一些实施方式中，按重量份计，所述混凝土的制备原料还包括：水6～8
份。
[0027]在本专利技术的一些实施方式中，按重量份计，所述混凝土的制备原料还包括：聚羧酸型减水剂0.01～0.08份。
[0028]在本专利技术的一些实施方式中，按重量份计，所述混凝土的制备原料还包括细骨料0～15份。
[0029]本专利技术中采用的原材料配比对高工作性能重质混凝土的制备起至关重要的作用。实验研究表明，金属骨料铁渣砂的加入会使混凝土中浆体与骨料有脱落的趋势，所表现出来的现象是离析、分层，而新拌混凝土离析会使得混凝土浇筑时性质不均匀，不具备实际的工程价值。因此，提高新拌混凝土的黏结性和保水性至关重要。本专利技术基于湿法堆积密度理论对重质混凝土进行工作性能优化，使用不同种类超细微粒(粉煤灰、硅粉)在不同替代率下分别对铁渣砂50及100(此处50及100是指替代率，即50％本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重质混凝土，其特征在于，制备原料包括：铁渣砂，超细微粒，水泥和粗骨料；所述超细微粒包括粉煤灰和硅灰中的至少一种；所述粉煤灰的粒径为：0.0003～0.28mm；所述硅灰的粒径为：0.00004～0.025mm；所述铁铁渣砂的粒径为：0.075～5mm。2.根据权利要求1所述的重质混凝土，其特征在于，所述铁渣砂的原料为铁砂。3.根据权利要求1所述的重质混凝土，其特征在于：所述铁渣砂的密度为7
‑
8，优选的，所述铁渣砂的密度约为7.2。4.根据权利要求1所述的重质混凝土，其特征在于，按重量份计，所述铁渣砂的添加量为30～80份；所述超细微粒的添加量为0.5～5份；所述水泥的添加量为10～18份；所述粗骨料的添加量为20～30份。5.根据权利要求1所述的重质混凝土，其特征在于，所述粗骨料包括石灰岩和花岗岩中...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖勉亨，伍凯捷，何正铭，王庆，陈靖昊，吴家庞，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：