优质改良材

【技术领域】

本发明涉及灰浆材料、地基改良材、轻量混凝土骨料、混凝土预制件材 料、下水道填充材，属建筑材料领域。

【背景技术】

随着社会的发展，对现代建筑造型、建筑设计等方面的要求标准越来越 高，同时对混凝土建筑结构本身也提出了诸多条件。但是，在实践中我们也 发现，混凝土的最大缺陷是容易开裂，这些裂缝在外界物理化学作用下，不 断产生和扩展引起混凝土碳化，保护层剥落，钢筋腐蚀，使混凝土的强度受 到削弱，耐久性降低，严重时甚至发生垮塌事件，危害结构的正常使用。混 凝土结构发生裂缝的原因有很多，所有要素都可以归结于集料的优劣，这一 点目前已经在建筑行业得到普遍的认可。混凝土中的主要成分是粗集料、细 集料、水泥、水等。其中的细集料普遍采用的是天然砂，天然砂是粗、中、 细砂的混合，通过GB/T14686-2001的筛分试验，其粒径大小在国家建筑用砂 标准的曲线范围之内。天然砂作为混凝土中的细集料，其活性成分容易造成 混凝土发生碱集料反应。在混凝土浇筑成型后若干年(数年甚至二、三十年) 逐渐反应，反应生成物吸水膨胀使混凝土产生内部应力，膨胀开裂、导致混 凝土失去设计性能。由于活性集料经搅拌后大体上呈均匀分布。所以一旦发 生碱集料反应、混凝土内各部分均产生膨胀应力，将混凝土自身胀裂、发展 严重的只能拆除，无法补救，因而被称为混凝土的癌症。

迄今为止世界各国发生的碱集料反应绝大多数为碱硅酸反应。是水泥中 的碱与集料中的活性氧化硅成分反应产生碱硅酸盐凝胶或称碱硅凝胶，碱硅 凝胶固体体积大于反应前的体积，而且有强烈的吸水性，吸水后膨胀引起混 凝土内部膨胀应力，而且碱硅凝胶吸水后进一步促进碱集料反应的发展、使 混凝土内部膨胀应力增大，导致混凝土开裂。发展严重的会使混凝土结构崩 溃。混凝土工程发生碱集料反应需要具有三个条件。首先是混凝土的原材料 水泥、混合材、外加剂和水中含碱量高；第二是集料中有相当数量活性成分； 第三是潮湿环境，有充分的水分或湿空气供应。因此，抑制碱集料反应需从 阻止以上三个条件入手。

另外，钢筋混凝土结构物因其钢筋发生锈蚀而引起过早出现破坏裂缝的 现象时有发生，这也是混凝土耐久性问题的一个重要方面。为此，长期以来 人们常采用将抗氧化剂直接拌入混凝土的方法力图阻止或延缓钢筋锈蚀的发 生。而这种方法要获得较好的效果，往往需要大量的抗氧化剂，成本较高。

还有，建筑材料在国民经济中占有重要地位，但它的生产要消耗大量的 自然资源，为了进一步减少自然资源的消耗，保护生态环境，最佳途径就是 充分利用工业废渣。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于提供一种能有效抑制混凝土的碱集料反 应、改进混凝土的物理力学性能和耐久性、对钢筋有极好的钝化和阻锈作用、 并且节约大量自然资源的灰浆材料、地基改良材、轻量混凝土骨料、混凝土 预制件材料、下水道填充材，还可以作为植被土壤改良材使用。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：

优质改良材，其组成成分及重量百分比含量如下：天然砂10％-40％，机 制加工砂10％-40％，工业废渣20％-60％。

还包含0.003％-0.5％的碱性有机化合物。所述碱性有机化合物为亚硝酸 钙、亚硝酸钠、铬酸盐、磷酸盐、锰酸盐、亚硝酸盐中的一种或一种以上的 混合。

所述天然砂为25％；所述机制加工砂为19.5％，所述工业废渣为55％， 所述碱性有机化合物为0.5％。

还包含碎石，所述碎石的含量不超过54％。所述碎石为凝灰熔岩、石英 岩、火山灰石中的一种。

所述工业废渣是炉渣和粉煤灰中的其中任意一种或两种的组合。

采用以上技术方案制备的优质改良材，由于加入了机制加工砂，无需对 混合料再进行破碎加工，由于细集料的微粉能够堵塞混凝土的“内部空隙”， 有效地隔绝水和空气进入，从而缓和了碱集料反应。而且，细骨材的颗粒变 圆，无棱角，容易流动。混凝土的易流动性减少了水和碱的含量，抑制了混 凝土的碱集料反应。还有碎石采用的是非活性岩石，也有效抑制了混凝土的 碱集料反应。另外，在抗氧化剂的作用下，可降低所搅拌混凝土的冰点、提 高混凝土的强度、对钢筋有极好的钝化阻锈和保护，可使建筑物的寿命延长 20-50年。还有，炉渣化学成份接近水泥的化学成份，活性比较稳定，抗磨、 水化、吸水性能好，水淬工艺成熟。粉煤灰中粒径很小的微珠和碎屑，在水 泥中可以相当于未水化的水泥颗粒，极细小的微珠相当于活泼的纳米材料， 能明显地改善和增强混凝土及制品的结构强度，提高匀质性和致密性。并且 废物利用，节约了自然资源。本发明从根本上克服了混凝土中碱集料反应及 电化学腐蚀的缺陷，改进混凝土的物理力学性能和耐久性，获得优质混凝土。

【具体实施方式】

实施例一：本实施例以制备1000吨优质改良材为例。

天然砂100吨，机制加工砂(天然砂经破碎机进行破碎加工)400吨，炉 渣粉煤灰混合物500吨(其中，炉渣200吨，粉煤灰300吨)，通过搅拌机 进行均匀混合，即可得到本发明所述的优质改良材。

实施例二：本实施例以制备1000吨优质改良材为例。

天然砂400吨，机制加工砂(天然砂经破碎机进行破碎加工)100吨，炉 渣500吨，通过搅拌机进行均匀混合，即可得到本发明所述的优质改良材。

实施例三：本实施例以制备1000吨优质改良材为例。

天然砂400吨，机制加工砂(天然砂经破碎机进行破碎加工)400吨，炉 渣粉煤灰混合物200吨(其中，炉渣100吨，粉煤灰100吨)，通过搅拌机 进行均匀混合，即可得到本发明所述的优质改良材。

实施例四：本实施例以制备1000吨优质改良材为例。

天然砂100吨，机制加工砂(天然砂经破碎机进行破碎加工)299.97吨， 粉煤灰600吨(其中，炉渣200吨，粉煤灰400吨)，亚硝酸钙0.03吨，通 过搅拌机进行均匀混合，即可得到本发明所述的优质改良材。

实施例五：本实施例以制备1000吨优质改良材为例。

天然砂250吨，机制加工砂(天然砂经破碎机进行破碎加工)195吨，炉 渣粉煤灰混合物550吨(其中，炉渣200吨，粉煤灰350吨)，亚硝酸钠5 吨，通过搅拌机进行均匀混合，即可得到本发明所述的优质改良材。

实施例六：本实施例以制备1000吨优质改良材为例。

天然砂150吨，机制加工砂(天然砂经破碎机进行破碎加工)249.95吨， 炉渣粉煤灰混合物60吨(其中，炉渣30吨，粉煤灰30吨)，凝灰熔岩540 吨、铬酸盐0.05吨，通过搅拌机进行均匀混合，即可得到本发明所述的优质 改良材。

以上实施例中，抗氧化剂采用了亚硝酸钙和亚硝酸钠，在实践中还可以 使用磷酸盐、锰酸盐、亚硝酸盐中的一种或一种以上的混合。碎石采用了凝 灰熔岩，在实践中还可采用石英岩、火山灰石。

本发明所述的优质改良材，具备以下优点：第一，由于采用机制加工砂， 细集料的微粉能够堵塞混凝土的“内部空隙”，有效地隔绝水和空气进入，从 而缓和了碱集料反应；第二，细骨材的颗粒变圆，无棱角，容易流动。混凝 土的易流动性减少了水和碱的含量，抑制了混凝土的碱集料反应；第三，碎 石采用的是非活性岩石，碱少了集料中的活性成分，有效抑制了混凝土的碱 集料反应。

另外，在抗氧化剂的作用下，可降低所搅拌混凝土的冰点、提高混凝土 的强度、对钢筋有极好的钝化阻锈和保护，可使建筑物的寿命延长20-50年。 抗氧化剂被加入后，提高了钢筋附近混凝土孔隙溶液的PH值，使钢筋表面 生成保护膜。由于细集料中的微粉起到堵塞混凝土的空隙作用，其中的抗氧 化剂成分起到保护钢筋不被腐蚀的主要作用。将抗氧化剂混入细集料，其微 粉中的抗氧化剂含量最大，更有效地发挥抗氧化剂的功效。相比之下，要得 到同等的效果，采用将抗氧化剂直接拌入混凝土的方法时，必需添加更多的 抗氧化剂，造成增加成本和资源浪费。

本发明充分利用了工业废渣作为原料，进一步减少自然资源的消耗，保 护了生态环境，前且从根本上克服了混凝土中碱集料反应及电化学腐蚀的缺 陷，改进混凝土的物理力学性能和耐久性，获得优质混凝土。

本发明主要用于灰浆材料、地基改良材、轻量混凝土骨料、混凝土预制 件材料、下水道填充材，还可以作为植被土壤改良材使用。