專利名稱：一種抑制變質(zhì)巖骨料堿活性的變質(zhì)巖機(jī)制砂混凝土及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抑制變質(zhì)巖骨料堿活性的變質(zhì)巖機(jī)制砂混凝土及其制備方法，屬于交通、橋梁、道路工程中混凝土長(zhǎng)期耐久性技術(shù)及建材領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
堿骨料反應(yīng)是指混凝土骨料(砂、石)中某些具有堿活性的礦物成分與混凝土孔隙中來(lái)自水泥、外加劑等的可溶性的堿性溶液(以KOH、NaOH為主)之間發(fā)生的膨脹性反應(yīng)，這些堿溶液可能來(lái)自于這種反應(yīng)引起混凝土體積膨脹乃至開裂，改變混凝土的微結(jié)構(gòu)，使混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、彈性模量等力學(xué)性能明顯下降，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的安全使用。由于堿骨料反應(yīng)一般是在混凝土成型后的若干年后逐漸發(fā)生，其結(jié)果造成混凝土耐久性下降，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使混凝土喪失其使用價(jià)值。且由于反應(yīng)發(fā)生在整個(gè)混凝土內(nèi)部，因此，這種反應(yīng)造成的破壞既難以預(yù)防，又難于阻止，更不易修補(bǔ)和挽救，故被稱為混凝土的癌癥。常見的堿活性礦物主要有巖衆(zhòng)巖、沉積巖和變質(zhì)巖。變質(zhì)巖在我國(guó)有著非常廣泛的分布，尤其是在貴州約占全地區(qū)總面積的1/6以上地區(qū)存在大量變質(zhì)巖。該類巖石含有一定量微晶石英成分而具有潛在堿硅酸活性，屬于慢膨脹型活性骨料，故未能廣泛應(yīng)用于混凝土中。貴州地區(qū)因地理環(huán)境、自然資源的限制，只能采用當(dāng)?shù)貛r石骨料及機(jī)制砂配制混凝土。隨著我國(guó)西部大開發(fā) 戰(zhàn)略的推進(jìn)，大量的市政、高速公路、高速鐵路等基礎(chǔ)設(shè)施工程全面建設(shè)，需要數(shù)量巨大的混凝土骨架材料，而且從經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等角度考慮必須就地取材。變質(zhì)巖地區(qū)砂石骨料自然資源缺乏更加突出，采用變質(zhì)巖骨料配制混凝土勢(shì)在必行。研究抑制變質(zhì)巖骨料堿骨料反應(yīng)混凝土制備方法對(duì)提高該地區(qū)的混凝土工程安全性、耐久性、降低工程成本具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種抑制變質(zhì)巖骨料堿活性的變質(zhì)巖機(jī)制砂混凝土及相應(yīng)的一種簡(jiǎn)單、有效的制備方法，使得具有堿活性或潛在堿活性的變質(zhì)巖可以大量、廣泛地應(yīng)用于混凝土工程之中。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過在配制變質(zhì)巖混凝土?xí)r大摻量摻入粉煤灰，降低單位水泥用量，減少混凝土中總堿量；控制骨料中石粉含量，引入少量鋰化合物，抑制堿骨料反應(yīng)；摻入一定引氣劑和硅烷，增強(qiáng)混凝土抗?jié)B性降低混凝土的吸水率，在一定程度上起到預(yù)防和減弱堿骨料反應(yīng)危害的作用；同時(shí)優(yōu)化配合比參數(shù)，制備出可抑制變質(zhì)巖骨料堿骨料反應(yīng)的各種強(qiáng)度等級(jí)和特殊用途的變質(zhì)巖機(jī)制砂混凝土。本發(fā)明具體是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:—種抑制變質(zhì)巖骨料堿活性的變質(zhì)巖機(jī)制砂混凝土，包括以下重量份的組分:水泥100 份；粉煤灰 10-60份；
鋰化合物0.05-0.8份；硅烷0.1-2.0 份；減水劑 0.5-4份；引氣劑0.005-0.07 份；細(xì)骨料190-480 份；粗骨料200-480 份；水30-80 份。優(yōu)選的，所述水泥為普通水泥或硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)不低于42.5。優(yōu)選的，所述粉煤灰為二級(jí)粉煤灰或一級(jí)粉煤灰。優(yōu)選的，所述粉煤灰選自一級(jí)粉煤灰，在上述混凝土中的重量份為20-45份。優(yōu)選的，所述鋰化合物選自LiOH、LiF和Li2CO3,在上述混凝土中重量份為
0.05-0.3 份。優(yōu)選的，所述娃燒為娃燒粉末或娃燒乳液，娃燒有效含量應(yīng)大于80wt%,在上述混凝土中重量份為0.2-1.5份。優(yōu)選的，所述減水劑為萘系減水劑，在上述混凝土中重量份為1.5-4份；優(yōu)選為萘磺酸鹽甲醛縮合物的粉 體。更優(yōu)選的，所述減水劑為聚羧酸系減水劑，固含量應(yīng)大于20wt%，如馬貝聚羧酸系減水劑，在上述混凝土中的重量份為0.7-2份。優(yōu)選的，所述引氣劑為木質(zhì)素磺酸鹽類引氣劑，在上述混凝土中的重量份為
0.3-1.5份；優(yōu)選為木質(zhì)素磺酸鈣和木質(zhì)素磺酸鈉。另一優(yōu)選的，所述引氣劑為松香樹脂類引氣劑，在上述混凝土中的重量份為
0.005-0.01份；優(yōu)選為松香熱聚物或松香皂。另一優(yōu)選的，所述引氣劑為脂肪醇類引氣劑，在上述混凝土中的重量份為
0.01-0.05份；優(yōu)選為脂肪醇硫酸鈉引氣劑和高級(jí)脂肪醇衍生物系引氣劑。更優(yōu)選的，所述引氣劑為烷基鹽類引氣劑，在所述混凝土中的重量份為0.01-0.05分；優(yōu)選為十~■燒基硫酸納和十~■燒基苯橫酸納。優(yōu)選的，所述細(xì)骨料選用變質(zhì)巖機(jī)制砂，變質(zhì)巖機(jī)制砂中石粉含量對(duì)混凝土堿骨料反應(yīng)有較大的影響，石粉含量越高，試樣堿骨料反應(yīng)膨脹率越大，因此，機(jī)制砂中石粉的含量應(yīng)控制在10被％以內(nèi)；優(yōu)選的，所述細(xì)骨料在上述混凝土中的重量份為200-450份。優(yōu)選的，所述粗骨料選用連續(xù)級(jí)配的變質(zhì)巖碎石，其最大粒徑一般宜小于31.5mm,針片狀顆粒含量宜少于15wt%,孔隙率宜小于40%,石粉含量應(yīng)控制在10wt%以內(nèi)。優(yōu)選的，所述粗骨料在上述混凝土中的重量份為200-450份。本發(fā)明進(jìn)一步公開了上述一種抑制變質(zhì)巖骨料堿活性的變質(zhì)巖機(jī)制砂混凝土的制備方法，包括以下步驟: (I)按配比稱取各組分原料；(2)先將水泥和硅烷混合，攪拌機(jī)中攪拌2-3分鐘；(3)然后加入粗骨料、細(xì)骨料、粉煤灰、鋰化合物和引氣劑，再干拌1-2分鐘；(4)先將減水劑溶于水中，然后加入到步驟(3)的混合物中繼續(xù)攪拌3-5分鐘即得到所述的一種抑制變質(zhì)巖骨料堿活性的變質(zhì)巖機(jī)制砂混凝土。
本發(fā)明的技術(shù)效果及優(yōu)點(diǎn)在于:I)制備方法簡(jiǎn)單，抑制效果顯著。本方法可以有效地減少砂漿棒14天膨脹率75 94%，對(duì)變質(zhì)巖混凝土堿骨料反應(yīng)的抑制效應(yīng)相當(dāng)顯著。2)采用變質(zhì)巖粗、細(xì)骨料(碎石、機(jī)制砂)，充分利用了工業(yè)廢棄物，并通過優(yōu)化配合比可制備出滿足各種條件的變質(zhì)巖骨料混凝土。3)采用變質(zhì)巖機(jī)制砂作為混凝土細(xì)骨料，充分利用環(huán)境資源，大幅降低混凝土工程造價(jià)，縮短工程工期，減輕環(huán)境負(fù)荷。在變質(zhì)巖地區(qū)的工程項(xiàng)目可以就地取材，從而減少原材料運(yùn)輸、貯存費(fèi)用和時(shí)間，也可以減輕因原材料的長(zhǎng)途運(yùn)輸而帶來(lái)的環(huán)境破壞。
具體實(shí)施例方式
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以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的技術(shù)方案。應(yīng)理解，本發(fā)明提到的一個(gè)或多個(gè)方法步驟并不排斥在所述組合步驟前后還存在其他方法步驟或在這些明確提到的步驟之間還可以插入其他方法步驟；還應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。而且，除非另有說明，各方法步驟的編號(hào)僅為鑒別各方法步驟的便利工具，而非為限制各方法步驟的排列次序或限定本發(fā)明可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無(wú)實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容的情況下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實(shí)施的范疇。實(shí)施例1制備某工程中橋梁、路基、隧道、涵洞工程用C25變質(zhì)巖骨料機(jī)制砂混凝土配料:粉煤灰:二級(jí)粉煤灰；減水劑:馬貝聚羧酸減水劑，固含量大于20wt% ；引氣劑:十二烷基苯磺酸鈉；粗骨料:連續(xù)級(jí)配的變質(zhì)巖碎石，其最大粒徑為30mm，針片狀顆粒含量為11.2wt%，孔隙率為29%，石粉含量為7.3wt% ；細(xì)骨料:變質(zhì)巖機(jī)制砂，其中石粉含量為7.3wt%。水泥:烏蒙山P.042.5水泥；鋰化合物:LiOH ；硅烷粉末；水； 表1C25變質(zhì)巖骨料機(jī)制砂混凝土配合比
權(quán)利要求
1.一種抑制變質(zhì)巖骨料堿活性的變質(zhì)巖機(jī)制砂混凝土，包括以下重量份的組分: 水泥 100份； 粉煤灰 10-60份； 鋰化合物0.05-0.8份； 娃燒 0.1~2.0份； 減水劑 0.5-4份； 引氣劑 0.005-0.07份； 細(xì)骨料 190-480份； 粗骨料 200-480份； 水30-80份。
2.如權(quán)利要求1所述的變質(zhì)巖機(jī)制砂混凝土，其特征在于，所述水泥為普通水泥或硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)不低于42.5。
3.如權(quán)利要求1所述的變質(zhì)巖機(jī)制砂混凝土，其特征在于，所述粉煤灰為二級(jí)粉煤灰或一級(jí)粉煤灰。
4.如權(quán)利要求1所述的變質(zhì)巖機(jī)制砂混凝土，其特征在于，所述鋰化合物選自LiOH、LiF 和 Li2C03。
5.如權(quán)利要求1所述的變質(zhì)巖機(jī)制砂混凝土，其特征在于，所述硅烷為硅烷粉末或硅燒乳液，娃燒有效含量大于80wt%。
6.如權(quán)利要求1所述的變質(zhì)巖機(jī)制砂混凝土，其特征在于，所述減水劑為萘系減水劑或聚羧酸系減水劑。
7.如權(quán)利要求1所述的變質(zhì)巖機(jī)制砂混凝土，其特征在于，所述引氣劑為木質(zhì)素磺酸鹽類引氣劑、松香樹脂類引氣劑、脂肪醇類引氣劑和烷基鹽類引氣劑。
8.如權(quán)利要求1所述的變質(zhì)巖機(jī)制砂混凝土，其特征在于，所述細(xì)骨料選用變質(zhì)巖機(jī)制砂，機(jī)制砂中石粉的含量控制在10wt%以內(nèi)。
9.如權(quán)利要求1所述的變質(zhì)巖機(jī)制砂混凝土，其特征在于，所述粗骨料選用連續(xù)級(jí)配的變質(zhì)巖碎石，最大粒徑小于31.5mm，針片狀顆粒含量少于15wt%，孔隙率小于40%，石粉含量控制在10wt%以內(nèi)。
10.如權(quán)利要求1-9任一所述的變質(zhì)巖機(jī)制砂混凝土的制備方法，包括以下步驟: (1)按配比稱取各組分原料； (2)先將水泥和硅烷混合，攪拌機(jī)中攪拌2-3分鐘； (3)然后加入粗骨料、細(xì)骨料、粉煤灰、鋰化合物和引氣劑，再干拌1-2分鐘； (4)先將減水劑溶于水中，然后加入步驟(3)的混合物中繼續(xù)攪拌3-5分鐘即得到所 述的一種抑制變質(zhì)巖骨料堿活性的變質(zhì)巖機(jī)制砂混凝土。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種抑制變質(zhì)巖骨料堿活性的變質(zhì)巖機(jī)制砂混凝土，包括如下組分水泥100份，粉煤灰10-60份，鋰化合物0.05-0.8份，硅烷0.1-2.0份，減水劑0.5-4份，引氣劑0.005-0.07份，細(xì)骨料190-480份，粗骨料200-480份以及水30-80份。先將水泥和硅烷混合攪拌后再加入粗骨料、細(xì)骨料、粉煤灰、鋰化合物和引氣劑繼續(xù)干拌，然后將減水劑溶于水中的水溶液加入繼續(xù)攪拌混合即得到所述變質(zhì)巖機(jī)制砂混凝土；本發(fā)明采用變質(zhì)巖機(jī)制砂和變質(zhì)巖碎石為骨料，充分利用環(huán)境資源，大幅降低混凝土工程造價(jià)，減輕環(huán)境負(fù)荷，所制得的混凝土產(chǎn)品對(duì)具有堿活性的變質(zhì)巖混凝土堿骨料反應(yīng)的抑制效應(yīng)相當(dāng)顯著。
文檔編號(hào)C04B28/04GK103113062SQ20131004159
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月1日
發(fā)明者蔣正武, 鄧子龍, 肖鑫 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)