專(zhuān)利名稱(chēng)：以脫硫石膏為早強(qiáng)劑的混凝土膠凝材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混凝土材料，更具體地涉及以脫硫石膏為早強(qiáng)劑的混凝土膠凝材料。
背景技術(shù)：
混凝土的膠凝材料主要是水泥。眾所周知，水泥生產(chǎn)成本很高，生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)環(huán)境造成污染。因此，人們研究采用礦渣粉、粉煤灰等摻合料代替水泥，以降低混凝土成本。在混凝土膠凝材料中，礦渣粉、粉煤灰等摻合料的加入量已經(jīng)超過(guò)這種膠凝材料總重量的50％。由這種混凝土膠凝材料制成的混凝土通常稱(chēng)為“大摻量摻合料混凝土”。這種混凝土具有早期強(qiáng)度低、后期強(qiáng)度增長(zhǎng)快的特點(diǎn)。然而，早期強(qiáng)度低的缺點(diǎn)影響其工程應(yīng)用。人們往往采用減水劑，來(lái)降低混凝土用水量，以提高早期強(qiáng)度，但是高性能的減水劑價(jià)格很高。采用氯鹽類(lèi)早強(qiáng)劑會(huì)造成鋼筋銹蝕，故禁止在鋼筋混凝土中使用(參見(jiàn)GBJ199-88《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，工程上需要一種用于制造價(jià)格低、早期強(qiáng)度高和后期強(qiáng)度增長(zhǎng)快的混凝土的膠凝材料。
本發(fā)明提供一種混凝土膠凝材料，它含有25～29重量％水泥、36～69重量％礦渣粉、2～18重量％脫硫石膏和0～30重量％粉煤灰，以混凝土膠凝材料的總重量為基準(zhǔn)。
眾所周知，礦渣粉的活性?xún)?yōu)于粉煤灰的活性，但為了節(jié)約成本，可用粉煤灰代替部分的礦渣粉。用礦渣粉和粉煤灰混合物作摻合料形成的混凝土的強(qiáng)度比僅用礦渣粉作摻合料形成的混凝土強(qiáng)度稍低一些。
本發(fā)明膠凝材料與砂子、碎石料和水混合攪拌后制成的混凝土具有價(jià)格低、早期強(qiáng)度高和后期強(qiáng)度增長(zhǎng)快的優(yōu)點(diǎn)。而且還有效地利用了燃煤發(fā)電廠產(chǎn)生的廢棄材料，減少了環(huán)境污染。
具體實(shí)施例方式
大摻量摻合料混凝土一般由水泥、礦渣粉和粉煤灰等組成的膠凝材料與砂子、碎石料、飲用水拌制而成。
本發(fā)明中所用的水泥符合GB175-1999《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》的要求。常見(jiàn)的實(shí)例是42.5級(jí)普通水泥。
本發(fā)明中所用的礦渣粉符合GB/T18046-2000《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》規(guī)定的S95要求，比表面積一般大于380米2/千克。
本發(fā)明中所用的粉煤灰符合GB1596-1991《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》的要求。常見(jiàn)的實(shí)例為II級(jí)粉煤灰。
本發(fā)明中所用的砂子符合GB/T14684-2001《建筑用砂》的要求，細(xì)度模數(shù)為2.3～3.0的中砂。石料符合GB/T14685-2001《建筑用卵石、碎石》的要求，屬5～40連續(xù)粒級(jí)碎石。
本發(fā)明利用脫硫石膏品位高、顆粒細(xì)的特點(diǎn)，直接將其作為外加劑摻入到混凝土膠凝材料中，可明顯提高大摻量摻合料混凝土的早期強(qiáng)度，后期強(qiáng)度的增長(zhǎng)也很明顯。而且還有效利用了燃煤發(fā)電廠產(chǎn)生的廢棄物，減少了環(huán)境污染。
本發(fā)明中所用的脫硫石膏是燃煤電廠煙氣脫硫后產(chǎn)生的廢棄物，它是由石灰石粉末與SO2反應(yīng)而得。脫硫石膏的產(chǎn)生如下式所示
脫硫石膏顏色灰白，經(jīng)過(guò)離心、真空脫水后含水率為10～20％，呈粉末狀，0.045mm方孔篩篩余為1.0％。脫硫石膏的主要成分是CaSO4·2H2O(石膏)，少量雜質(zhì)為CaCO3(方解石)和SiO2(α-石英)。表1是脫硫石膏化學(xué)分析結(jié)果。分析表明，脫硫石膏品位較高，雜質(zhì)少，顆粒細(xì)。
表1

在用于制造大摻量摻合料混凝土的本發(fā)明膠凝材料中，脫硫石膏的用量為2～18重量％，優(yōu)選的用量為4～16重量％，最優(yōu)選的用量6～10重量％，以膠凝材料的總重量為基準(zhǔn)。按上述用量將脫硫石膏摻入由水泥、礦渣粉、粉煤灰混合而成的常規(guī)混凝土膠凝材料中后，可使大摻量摻合料混凝土的3天強(qiáng)度提高80％。因此，脫硫石膏是一種性能優(yōu)良的早強(qiáng)劑。
脫硫石膏作為早強(qiáng)劑的反應(yīng)機(jī)理如下礦渣粉、粉煤灰中活性Al2O3受水泥的堿性激發(fā)，生成水化鋁酸鈣，其反應(yīng)式為活性水化鋁酸鈣受到脫硫石膏的硫酸鹽激發(fā)，生成三硫型水化硫鋁酸鈣(鈣釩石)，其反應(yīng)式為
適量鈣釩石的生成對(duì)提高大摻量摻合料混凝土的早期強(qiáng)度具有重要意義。這是因?yàn)殁}釩石晶體中含有較多的結(jié)晶水，在其生成過(guò)程中，固相體積膨脹，大量填充孔隙，從而提高了水泥石的密實(shí)度。另外，由于鈣釩石是相互交叉的針柱狀結(jié)構(gòu)，在水泥石內(nèi)部起到骨架支撐作用。此外，鈣釩石的生成速度較快，在混凝土拌制后1-3天內(nèi)即可生成。由于以上原因，摻加脫硫石膏后，使大摻量摻合料混凝土的早期強(qiáng)度大幅提高。
本發(fā)明的膠凝材料中還可加入少量的顏料、染料等混凝土技術(shù)領(lǐng)域中常用的添加劑。
以下參照實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。但應(yīng)當(dāng)認(rèn)為，實(shí)施例僅是說(shuō)明性，而不應(yīng)對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍起限制作用。
實(shí)施例所用的原材料如下水泥上海水泥廠制造的42.5級(jí)普通水泥；礦渣粉上海寶田新型建材公司生產(chǎn)的S95礦渣粉；粉煤灰上海石洞口一廠生產(chǎn)的II級(jí)粉煤灰；砂屬2區(qū)中砂；石屬5～40連續(xù)粒級(jí)碎石；脫硫石膏杭州半山電廠的脫硫石膏。
大摻量摻合料混凝土的膠凝材料由水泥、礦渣粉、粉煤灰、脫硫石膏配制而成，各組分的用量如表2所示，單位為重量份，配制編號(hào)為C1～C11的膠凝材料。
表2

然后，按照GBJ80-85《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法》將編號(hào)為C1～C11的膠凝材料與砂、碎石料和水混合，拌制編號(hào)為T(mén)1～T11的混凝土?；炷恋呐浜媳裙潭槟z凝材料∶砂∶碎石料∶水＝290∶743∶1379∶130按GBJ81-85《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》，測(cè)定各組混凝土的3天強(qiáng)度(R3)，結(jié)果列于表3。
表3

由表3可得出，摻加脫硫石膏后，可明顯提高大摻量摻合料混凝土的早期強(qiáng)度(3天強(qiáng)度)，最大提高幅度可達(dá)80％，脫硫石膏在膠凝材料中最適宜的重量為6％～10％。
用粉煤灰代替部分礦渣粉以后，也能達(dá)到相同的效果，但所形成混凝土的強(qiáng)度比僅用礦渣粉作摻合料的混凝土稍低一點(diǎn)。
選擇編號(hào)為T(mén)5的混凝土，進(jìn)行1天強(qiáng)度、3天強(qiáng)度、28天強(qiáng)度(R28)和360天強(qiáng)度(R360)試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表4。
表4

由表4可得出，摻加脫硫石膏后，大摻量摻合料混凝土的后期強(qiáng)度增長(zhǎng)也很明顯。
權(quán)利要求
1.一種混凝土膠凝材料，它含有25～29重量％水泥、36～69重量％礦渣粉、2～18重量％脫硫石膏和0～30重量％粉煤灰，以混凝土膠凝材料的總重量為基準(zhǔn)。
2.如權(quán)利要求1所述的混凝土膠凝材料，其特征在于它含有4～16重量％脫硫石膏。
3.如權(quán)利要求2所述的混凝土膠凝材料，其特征在于它含有6～10重量％脫硫石膏。
4.如權(quán)利要求1所述的混凝土膠凝材料，其特征在于所述的脫硫石膏是燃煤電廠煙氣脫硫產(chǎn)物的廢棄物。
全文摘要
本發(fā)明提供一種混凝土膠凝材料，它含有25－29重量％水泥、40－48重量％礦渣粉、17－21重量％粉煤灰和2－18重量％脫硫石膏，以混凝土膠凝材料的總重量為基準(zhǔn)。通過(guò)在礦渣粉、粉煤灰等摻合料的加入量超過(guò)50重量％的混凝土膠凝材料中加入脫硫石膏，可以明顯提高大摻量摻合料混凝土的早期強(qiáng)度，后期強(qiáng)度的增長(zhǎng)也很明顯。而且還有效利用了燃煤發(fā)電廠產(chǎn)生的廢棄物，減少了環(huán)境污染。
文檔編號(hào)C04B18/08GK1640845SQ20041001572
公開(kāi)日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2004年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月9日
發(fā)明者李陽(yáng), 周保衛(wèi) 申請(qǐng)人:上海市建筑科學(xué)研究院