煤矸石轻集料混凝土及其制备方法 |
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| 申请号 | CN201610917626.8 | 申请日 | 2016-10-21 | 公开(公告)号 | CN106542790A | 公开(公告)日 | 2017-03-29 |
| 申请人 | 中国建筑第八工程局有限公司; | 发明人 | 刘锁; 谭家升; 白羽; 刘文斗; 刘建强; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种 煤 矸石轻集料 混凝土 ，包括下列原料：煤矸石、砂、 水 泥以及水，其中水胶比为0.3～0.4，集灰比为3.9～4.2，砂率为41％重量～43％重量， 骨料 级配为1～1.2。较佳地，C40煤矸石轻集料混凝土，水胶比为0.3，集灰比为3.9，砂率为42％重量，骨料级配为1。C40煤矸石轻集料混凝土，水胶比为0.39，集灰比为4.2，砂率为43％重量，骨料级配为1.2。还包括以下原料： 减水剂 。还提供了相关制备方法。本发明的煤矸石轻集料混凝土采用煤矸石代替天然骨料配制混凝土，煤矸石原料易得，成本低，从而将煤矸石变废为宝，并减少环境污染，煤矸石轻集料混凝土具有容重较轻，强度高，吸水率低，抗氯离子渗透性能好等优良性能，可广泛应用于建筑工程施工等领域，适于大规模推广应用。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种煤矸石轻集料混凝土，其特征在于，包括下列原料：煤矸石、砂、水泥以及水，其中水胶比为0.3～0.4，集灰比为3.9～4.2，砂率为41％重量～43％重量，所述煤矸石的以 |
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| 说明书全文 | 煤矸石轻集料混凝土及其制备方法技术领域背景技术[0002] 煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废弃物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量低、比煤坚硬的黑灰色岩石，其主要成分有氧化硅、氧化铝，还含有数量不等的氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化钠、氧化钾。随着煤炭生产的不断发展，我国煤矸石的产量与日俱增，大量的煤矸石废弃物到处堆放，不仅占用大量的土地，对环境造成严重污染，而且也是一种资源浪费。做好煤矸石处理与资源化利用，变废为宝，利用煤矸石生产工业与民用建筑轻集料陶粒，不仅为社会减少环境污染创造社会效益，还可以为企业创造一定的经济效益。 [0003] 我国煤矸石的产量巨大，在陶瓷和耐火材料方向的用量相对较小，但在水泥和混凝土方向的应用潜力巨大。用煤矸石代替天然骨料配制混凝土用于建筑业不仅经济上合理，技术上可行，而且可以大量利用工业废渣，消除公害，既保护了土地资源，又改善了环境。但是煤矸石在建筑材料与工业材料的开发仍在起步与探索阶段，没有较为系统的理论指导实践，因此对煤矸石混凝土应用的系统研究亟待进行。 [0004] 因此，需要提供一种煤矸石轻集料混凝土，其采用煤矸石代替天然骨料配制混凝土，煤矸石原料易得，成本低，从而将煤矸石变废为宝，并减少环境污染。 发明内容[0005] 为了克服上述现有技术中的缺点，本发明的一个目的在于提供一种煤矸石轻集料混凝土，其采用煤矸石代替天然骨料配制混凝土，煤矸石原料易得，成本低，从而将煤矸石变废为宝，并减少环境污染，适于大规模推广应用。 [0006] 本发明的另一目的在于提供一种煤矸石轻集料混凝土，其具有容重较轻，强度高，吸水率低，抗氯离子渗透性能好等优良性能，可广泛应用于建筑工程施工等领域，适于大规模推广应用。 [0007] 本发明的另一目的在于提供一种煤矸石轻集料混凝土的制备方法，其采用煤矸石代替天然骨料配制混凝土，煤矸石原料易得，成本低，从而将煤矸石变废为宝，并减少环境污染，适于大规模推广应用。 [0008] 本发明的另一目的在于提供一种煤矸石轻集料混凝土的制备方法，其制成的煤矸石轻集料混凝土具有容重较轻，强度高，吸水率低，抗氯离子渗透性能好等优良性能，可广泛应用于建筑工程施工等领域，适于大规模推广应用。 [0009] 为达到以上目的，在本发明的第一方面，提供了一种煤矸石轻集料混凝土，其特点是，包括下列原料：煤矸石、砂、水泥以及水，其中水胶比为0.3～0.4，集灰比为3.9～4.2，砂率为41％重量～43％重量，所述煤矸石的以16.0mm筛作为区分值的骨料级配为1～1.2。 [0010] 较佳地，所述煤矸石轻集料混凝土为C40煤矸石轻集料混凝土，所述水胶比为0.3，所述集灰比为3.9，所述砂率为42％重量，所述骨料级配为1。 [0011] 较佳地，所述煤矸石轻集料混凝土为C40煤矸石轻集料混凝土，所述水胶比为0.39，所述集灰比为4.2，所述砂率为43％重量，所述骨料级配为1.2。 [0012] 较佳地，所述煤矸石的粒径为5mm～26.5mm；所述砂为中砂。 [0013] 较佳地，所述煤矸石包括以下组分及重量百分含量：氧化硅含量为30％重量～60％重量、氧化铝含量为15％重量～40％重量、氧化铁含量为2％重量～10％重量、碳含量 20％重量～30％重量。 [0016] 更佳地，所述减水剂是萘系高性能减水剂。 [0017] 在本发明的第二方面，提供了一种煤矸石轻集料混凝土的制备方法，其特点是，所述煤矸石轻集料混凝土是上述的煤矸石轻集料混凝土，所述的煤矸石轻集料混凝土的制备方法包括以下步骤： [0018] (1)将所述煤矸石、所述砂和所述水泥混合搅拌均匀； [0019] (2)然后边搅拌边缓慢加入水，再充分搅拌。 [0020] 较佳地，所述煤矸石轻集料混凝土还包括以下原料：减水剂，所述减水剂与所述水的重量比为0.043～0.044，在所述步骤(2)中，将所述减水剂和所述水一起缓慢加入。 [0021] 本发明的有益效果在于： [0022] a.本发明的煤矸石轻集料混凝土，包括下列原料：煤矸石、砂、水泥以及水，其中水胶比为0.3～0.4，集灰比为3.9～4.2，砂率为41％重量～43％重量，所述煤矸石的以16.0mm筛作为区分值的骨料级配为1～1.2，因此，其采用煤矸石代替天然骨料配制混凝土，煤矸石原料易得，成本低，从而将煤矸石变废为宝，并减少环境污染，适于大规模推广应用。 [0023] b.本发明的煤矸石轻集料混凝土，包括下列原料：煤矸石、砂、水泥以及水，其中水胶比为0.3～0.4，集灰比为3.9～4.2，砂率为41％重量～43％重量，所述煤矸石的以16.0mm筛作为区分值的骨料级配为1～1.2，具有容重较轻，强度高，吸水率低，抗氯离子渗透性能好等优良性能，可广泛应用于建筑工程施工等领域，适于大规模推广应用。 [0024] c.本发明的煤矸石轻集料混凝土的制备方法包括以下步骤：(1)将所述煤矸石、所述砂和所述水泥混合搅拌均匀；(2)然后边搅拌边缓慢加入水，再充分搅拌，因此，其采用煤矸石代替天然骨料配制混凝土，煤矸石原料易得，成本低，从而将煤矸石变废为宝，并减少环境污染，适于大规模推广应用。 [0025] d.本发明的煤矸石轻集料混凝土的制备方法包括以下步骤：(1)将所述煤矸石、所述砂和所述水泥混合搅拌均匀；(2)然后边搅拌边缓慢加入水，再充分搅拌，制成的煤矸石轻集料混凝土具有容重较轻，强度高，吸水率低，抗氯离子渗透性能好等优良性能，可广泛应用于建筑工程施工等领域，适于大规模推广应用。 具体实施方式[0027] 本发明提供了一种煤矸石轻集料混凝土，包括下列原料：煤矸石、砂、水泥以及水，其中水胶比为0.3～0.4，集灰比为3.9～4.2，砂率为41％重量～43％重量，所述煤矸石的以16.0mm筛的作为区分值的骨料级配为1～1.2。 [0028] 这里的骨料级配指的是粗煤矸石和细煤矸石的比例，选取16.0mm筛作为区分值。 [0029] 所述煤矸石轻集料混凝土可以具有任何合适的强度并采用任何合适的配比，较佳地，所述煤矸石轻集料混凝土为C40煤矸石轻集料混凝土，所述水胶比为0.3，所述集灰比为3.9，所述砂率为42％重量，所述骨料级配为1。 [0030] 所述煤矸石轻集料混凝土可以具有任何合适的强度并采用任何合适的配比，较佳地，所述煤矸石轻集料混凝土为C40煤矸石轻集料混凝土，所述水胶比为0.39，所述集灰比为4.2，所述砂率为43％重量，所述骨料级配为1.2。 [0031] 所述煤矸石的粒径和所述砂的直径可以根据需要确定，较佳地，所述煤矸石的粒径为5mm～26.5mm；所述砂为中砂，例如所述砂的表观密度为2600kg/m3，细度模数为2.94。 [0032] 所述煤矸石含有的组分及含量依据不同环境而有所不同，较佳地，所述煤矸石包括以下组分及重量百分含量：氧化硅含量为30％重量～60％重量、氧化铝含量为15％重量～40％重量、氧化铁含量为2％重量～10％重量、碳含量20％重量～30％重量。 [0033] 所述水泥可以是任何合适的水泥，所述砂可以是任何合适的砂，较佳地，所述水泥是普通硅酸盐水泥；或者，所述砂是河砂。 [0034] 为了减少用水量、提高混凝土强度，或节约水泥用量，较佳地，所述煤矸石轻集料混凝土还包括以下原料：减水剂，所述减水剂与所述水的重量比为0.043～0.044。 [0035] 所述减水剂可以是任何合适的减水剂，例如高效减水剂，更佳地，所述减水剂是萘系高性能减水剂。例如TM-B型萘系高效减水剂。 [0036] 本发明还提供了上述的煤矸石轻集料混凝土的制备方法，包括以下步骤： [0037] (1)将所述煤矸石、所述砂和所述水泥混合搅拌均匀； [0038] (2)然后边搅拌边缓慢加入水，再充分搅拌。 [0039] 如果所述煤矸石轻集料混凝土还包括以下原料：减水剂，所述减水剂与所述水的重量比为0.043～0.044，在所述步骤(2)中，将所述减水剂和所述水一起缓慢加入。 [0040] 为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。所有的百分比均为重量百分比，除非另有指明。 [0041] 煤矸石为辽宁省朝阳市北票县朝阳煤矿所产煤矸石，最大粒径为26.5mm； [0042] 河砂为辽宁省沈阳市辽河所产中砂，其表观密度为2600kg/m3，细度模数为2.94； [0043] 普通硅酸盐水泥(P·O 42.5R)为选用的水泥为大连华能—小野田水泥有限公司在沈阳所销售的普通硅酸盐水泥，其型号P·O 42.5R； [0044] 萘系高效减水剂为沈阳依力达建筑外加剂厂生产的棕黄色粉末状萘系高性能减水剂，其固含量≥94％，净浆流动度≥230mm，硫酸钠含量≤10，氯离子含量≤0.5％。 [0045] 实施例1： [0046] 原料：普通硅酸盐水泥、水、河砂、煤矸石、萘系高效减水剂分别为430kg、129kg、704kg、973kg、5.6kg，其中水胶比为0.3，集灰比为3.9，砂率为42％重量，骨料级配为1，煤矸石的粒径为5mm～26.5mm，煤矸石包括以下组分及重量百分含量：氧化硅含量为30％重量、氧化铝含量为40％重量、氧化铁含量为5％重量、碳含量25％重量。 [0047] 制备：将煤矸石、河砂、普通硅酸盐水泥依次加入搅拌机内备用；充分搅拌1min，使骨料与粉料混合均匀；混合均匀后，在搅拌过程中同时缓慢加入萘系高效减水剂和水，再充分搅拌180s。 [0048] 经检测，制成的煤矸石轻集料混凝土的抗压强度为C40，28d抗压强度最好，为44.1MPa。200次冻融循环后强度为43.3MPa，强度损失率为1.8％，质量损失率为5.5％，6h电通量为1005.33C。 [0049] 实施例2： [0050] 原料：普通硅酸盐水泥、水、河砂、煤矸石、萘系高效减水剂分别为430kg、168kg、777kg、1029kg、7.3kg，其中水胶比为0.39，集灰比为4.2，砂率为43％重量，骨料级配为1.2，煤矸石为最大粒径26.5mm连续级配煤矸石，煤矸石包括以下组分及重量百分含量：氧化硅含量为45％重量、氧化铝含量为15％重量、氧化铁含量为10％重量、碳含量30％重量。 [0051] 制备：将煤矸石、河砂、普通硅酸盐水泥依次加入搅拌机内备用；充分搅拌1.5min，使骨料与粉料混合均匀；混合均匀后，在搅拌过程中同时缓慢加入萘系高效减水剂和水，再充分搅拌200s。 [0052] 经检测，制成的煤矸石轻集料混凝土的抗压强度为C40，抗氯离子渗透性能最好，6h电通量为985.36C，具有较强的抗氯离子渗透能力；28d抗压强度为42.4MPa。200次冻融循环后强度为40.7MPa，强度损失率为4.0％，质量损失率为5.7％。 [0053] 实施例3： [0054] 原料：普通硅酸盐水泥、水、河砂、煤矸石、萘系高效减水剂分别为430kg、151kg、632kg、873kg、6.6kg，其中水胶比为0.35，集灰比为3.5，砂率为42％重量，骨料级配为1，煤矸石的粒径为5mm～26.5mm，煤矸石包括以下组分及重量百分含量：氧化硅含量为60％重量、氧化铝含量为18％重量、氧化铁含量为2％重量、碳含量20％重量。 [0055] 制备：将煤矸石、河砂、普通硅酸盐水泥依次加入搅拌机内备用；充分搅拌2min，使骨料与粉料混合均匀；混合均匀后，在搅拌过程中同时缓慢加入萘系高效减水剂和水，再充分搅拌240s。 [0056] 经检测，制成的煤矸石轻集料混凝土的28d抗压强度为45.3MPa。200次冻融循环后强度为42.4MPa，强度损失率为6.4％，质量损失率为5.6％，6h电通量为1152.37C。 [0057] 实施例4： [0058] 原料：普通硅酸盐水泥、水、河砂、煤矸石、萘系高效减水剂分别为430kg、138kg、703kg、931kg、6kg，其中水胶比为0.32，集灰比为3.8，砂率为43％重量，骨料级配为1.1，煤矸石为最大粒径26.5mm连续级配煤矸石，煤矸石包括以下组分及重量百分含量：氧化硅含量为45％重量、氧化铝含量为30％重量、氧化铁含量为5％重量、碳含量20％重量。 [0059] 制备：将煤矸石、河砂、普通硅酸盐水泥依次加入搅拌机内备用；充分搅拌2min，使骨料与粉料混合均匀；混合均匀后，在搅拌过程中同时缓慢加入萘系高效减水剂和水，再充分搅拌200s。 [0060] 经检测，制成的煤矸石轻集料混凝土的28d抗压强度为42.5MPa。200次冻融循环后强度为40.2MPa，强度损失率为5.4％，质量损失率为5.7％，6h电通量为1098.00C。 [0061] 因此，在煤矸石轻集料混凝土为C40煤矸石轻集料混凝土，水胶比为0.3，集灰比为3.9，砂率为42％重量，骨料级配为1时，煤矸石轻集料混凝土的抗冻性能最优；在煤矸石轻集料混凝土为C40煤矸石轻集料混凝土，水胶比为0.39，集灰比为4.2，砂率为43％重量，骨料级配为1.2时，煤矸石轻集料混凝土具有较强的抗氯离子渗透能力。 [0062] 本发明采用煤矸石为轻粗集料(又称粗骨料)、采用砂为轻细集料(又称细骨料)，混以水泥和水制备煤矸石轻集料混凝土。相比现有技术而已，本发明具有以下优点： [0063] 1.本发明选用煤矸石为原料，充分利用工业废料，有效减少污染。 [0064] 2.本发明制备的轻集料煤矸石混凝土，容重较轻，抗冻性及抗氯离子渗透性能良好，可以广泛应用于建筑施工等领域。 [0065] 从而，本发明提供了一种工业与民用建筑用煤矸石轻集料混凝土及其制备方法，利用煤矸石为骨料制备轻集料混凝土，属于人造轻集料混凝土技术领域。该煤矸石轻集料混凝土可广泛应用于建筑工程施工等领域，可有效利用煤矸石等工业废料，减少污染。 [0066] 综上所述，本发明的煤矸石轻集料混凝土采用煤矸石代替天然骨料配制混凝土，煤矸石原料易得，成本低，从而将煤矸石变废为宝，并减少环境污染，煤矸石轻集料混凝土具有容重较轻，强度高，吸水率低，抗氯离子渗透性能好等优良性能，可广泛应用于建筑工程施工等领域，适于大规模推广应用。 |
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