(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201811078399.X
(22)申请日 2018.09.14
(71)申请人 成都宏基建材股份有限公司
地址 610041 四川省成都市武侯区航空路6
号丰德国际广场A3-3F
(72)发明人 肖超 范长利 张皓玉
(74)专利代理机构 成都泰合道知识产权代理有
限公司 51231
代理人 郭春莉
(51)Int.Cl.
C04B 28/04(2006.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明属于混凝土领域，具体公开了一种
C140高强混凝土及其制备方法，该混凝土由以下
材料组成：水泥490-570份、粉煤灰45-65份、矿粉 100-120份、固硫灰65-85份、硅灰20-40份、粗骨 料750-950份、细骨料400-600份、减水剂5.5-7.5
份、阻锈剂10-20份、纤维60-100份、水145-160
混凝土，该混凝土具有良好的塌落度、扩展度、抗
压强度，综合性能优异，同时克服了矿粉、粉煤
灰、硅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。权利要求书2页 说明书11页CN 109020399 A 2018.12.18
C N 109020399
A
1.一种C140高强混凝土，其特征在于：由以下材料组成：水泥490-570份、粉煤灰45-65份、矿粉100-120份、固硫灰65-85份、硅灰20-40份、粗骨料750-950份、细骨料400-600份、减水剂5.5-7.5份、阻锈剂10-20份、纤维60-100份、水145-160份，以重量份数计。
2.根据权利要求1所述的一种C140高强混凝土，其特征在于：由以下材料组成：水泥510-550份、粉煤灰50-60份、矿粉105-115份、固硫灰70-80份、硅灰25-35份、粗骨料800-900份、细骨料450-550份、减水剂6-7份、阻锈剂10-15份、纤维70-90份、水150-155份，以重量份数计。
3.根据权利要求2所述的一种C140高强混凝土，其特征在于：由以下材料组成：水泥530份、粉煤灰55份、矿粉110份、固硫灰75份、硅灰30份、粗骨料880份、细骨料510份、减水剂6.4份、阻锈剂13份、纤维80份、水152份，以重量份数计。
4.根据权利要求3所述的一种C140高强混凝土，其特征在于：所述水泥选自P.O 525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％，性合格。
5.根据权利要求2所述的一种C140高强混凝土，其特征在于：所述粉煤灰选自原状F类Ⅰ级粉煤灰，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％。
6.根据权利要求1所述的一种C140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％。
7.根据权利要求1所述的一种C140高强混凝土，其特征在于：所述固硫灰选自经过粉磨处理的固硫灰，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％；所述硅灰选自高活性的硅灰，其性能检测结果如下：SiO2含量为92.6％，比表面积为22000m2·kg-1，28天活性指数为121％。
8.根据权利要求1所述的一种C140高强混凝土，其特征在于：所述粗骨料选自5-20mm连续级配玄武岩碎石，表观密度2760kg·m-3，含泥量0.5％，泥块含量0.2％，针片状含量6.5％，压碎值4.7％，岩石抗压强度175Mpa；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/T 14684-2011《建设用砂》中天然砂2区要求，含泥量0.1％。
9.根据权利要求1所述的一种C140高强混凝土，其特征在于：所述减水剂选自Sika
3301型聚羧酸高性能减水剂，固含量为50％，减水率为40％；所述阻锈剂选自复合型氨基醇类钢筋阻锈剂；所述纤维选自钢纤维冷轧钢波浪剪切型钢纤维，直径为0.5mm，长径比为50。
10.根据权利要求1所述的一种C140高强混凝土的制备方法，其特征在于：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、硅灰、细骨料、粗骨料、阻锈剂、纤维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C140高强混凝土。
一种C140高强混凝土及其制备方法
技术领域
[0001]本发明属于混凝土领域，具体公开一种C140高强混凝土及其制备方法。
背景技术
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
发明内容
[0005]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，本发明提供了一种C140高强混凝土及其制备方法。[0006]本发明的技术方案如下：
[0007]一种C140高强混凝土，由以下材料组成：水泥490-570份、粉煤灰45-65份、矿粉100-120份、固硫灰65-85份、硅灰20-40份、粗骨料750-950份、细骨料400-600份、减水剂5.5-7.5份、阻锈剂10-20份、纤维60-100份、水145-160份，以重量份数计。
[0008]作为优选，一种C140高强混凝土，由以下材料组成：水泥510-550份、粉煤灰50-60
份、矿粉105-115份、固硫灰70-80份、硅灰25-35份、粗骨料800-900份、细骨料450-550份、减水剂6-7份、阻锈剂10-15份、纤维70-90份、水150-155份，以重量份数计。
[0009]进一步地，一种C140高强混凝土，由以下材料组成：水泥530份、粉煤灰55份、矿粉110份、固硫灰75份、硅灰30份、粗骨料880份、细骨料510份、减水剂6.4份、阻锈剂13份、纤维80份、水152份，以重量份数计。
[0010]所述水泥选自P.O 525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％)，性合格。
[0011]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％。
[0012]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％。
[0013]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。[0014]所述硅灰选自高活性的硅灰，由四川慧业硅灰材料有限公司提供，其性能检测结果如下：SiO2含量为92.6％，比表面积为22000m2·kg-1，28天活性指数为121％。
[0015]所述粗骨料选自5-20mm连续级配玄武岩碎石，表观密度2760kg·m-3，含泥量0.5％，泥块含量0.2％，针片状含量6.5％，压碎值4.7％，岩石抗压强度175Mpa。
[0016]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/T 14684-2011《建设用砂》中天然砂2区要求，含泥量0.1％。
[0017]所述减水剂选自Sika3301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。
[0018]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。
[0019]所述纤维选自钢纤维冷轧钢波浪剪切型钢纤维，由四川恒创特种纤维有限公司提供，其各项性能指标均合格，直径为0.5mm，长径比为50。
[0020]一种C140高强混凝土的制备方法，具体步骤如下：
[0021](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、硅灰、细骨料、粗骨料、阻锈剂、纤维投入混凝土搅拌机中；
[0022](2)再将减水剂与水混合成含减水剂的稀释溶液；
[0023](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C140高强混凝土。
[0024]本发明中52.5普通硅酸盐水泥、Ⅰ级粉煤灰、S95矿粉、粉磨固硫灰、高活性硅灰构成了C140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、硅灰以及固硫
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