[发明专利]一种高性能火山灰混凝土及其生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及材料科学与工程领域和非金属矿深加工领域，尤其涉及一种高性能火山灰混凝土及其生产工艺。

背景技术

近年来随着我国大规模基础建设的展开，混凝土产量激增，导致优质掺和料日益紧缺，很多地区出现了粉煤灰、矿渣等资源紧缺的现象。因此，迫切需要开发一种容易获取、优质廉价的新型掺和料替代品。火山灰是由火山活动产生的细微碎屑物，其主要成分为岩石、矿物、火山玻璃碎片，直径小于2mm。在我国，北起黑龙江南至海南岛的火山分布区，火山灰资源极其丰富。火山灰质材料常用于水泥制品的研究中，改善普通水泥在某些特定工程中的应用缺陷。火山灰的引入利用减少了工程成本。然而，由于天然火山灰具有疏松多孔、比重小、吸附性较强、比表面积大、活化指数低等特点，用其配制的混凝土存在需水量大、坍落度损失快、外加剂适应性差、早期强度低、强度发展慢、耐久性不够等问题。硅灰作为一种高活性矿物掺合料，但因其价格昂贵制约了硅灰的广泛应用，通常仅用于高强混凝土和超高强混凝土中，掺量在5%～10%之间。硅灰极细的颗粒和极高的火山灰活性对提高混凝土强度、增加致密性，提高混凝土的抗渗性、抗化学腐蚀性等效果显著。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高性能火山灰混凝土及其生产工艺，克服现有技术中存在的耐久性、工作性能等不能满足要求的缺陷。

为了实现上述目的或者其他目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高性能火山灰混凝土，包括胶凝材料、砂、石、水以及外加剂，所述胶凝材料包括水泥、优质火山灰、硅灰，所述外加剂为高效减水剂；

所述高性能火山灰混凝土中各原料组成为：

水的用量≤150kg，胶凝材料的总量为300kg/m³~350 kg/m³，其中：

水泥用量为胶凝材料总量的50%~60%，

优质火山灰用量为胶凝材料总量的30%~40%，

硅灰用量为胶凝材料总量的2%~5%；

所述高效减水剂的用量为胶凝材料总量的0.5%~1.0%；

砂：325~370 kg/m³；

砂率为40%~44%；

水胶比不大于0.5。

进一步地，所述水泥为市售的普通硅酸盐52.5水泥。

进一步地，所述优质火山灰是指将火山灰原矿经以下处理所得：

（1）将火山灰原矿加入水中，得到火山灰原矿水溶液，不断搅拌进行擦洗，然后加入碱性调节剂，继续搅拌，加入分散剂，继续搅拌至擦洗结束；

（2）将步骤（1）中擦洗结束后得到的溶液经150~200目筛，保留筛下物，并进行离心处理，离心结束后保留沉淀，即为优质火山灰。

优选地，步骤（1）中火山灰原矿水溶液的固形物的质量浓度为50%~70%。

优选地，步骤（1）中擦洗搅拌5~10min后，加入质量浓度为0.1~0.3%的碱性调节剂，继续搅拌5~10min后加入质量浓度为0.2~0.6%的分散剂，并继续搅拌30~40min。

更优选地，碱性调节剂为氢氧化钾、氢氧化钠等任一种的水溶液。分散剂为硬脂酸钙或硬脂酸镁。

优选地，步骤（2）中离心处理时溶液的固形物质量浓度为20%~30%，离心因数为4~10，离心时间为3~5min。

本发明中优质火山灰重量百分比为30%~40%，火山灰比例过高会带来强度不足和碱含量超标的问题，因此对高性能的掺合料混凝土，不宜大于40%。

进一步地，所述硅灰的比表面积为 400~16000m² /kg，粒径为0.5~60μm，二氧化硅含量大于50%。

进一步地，所述高效减水剂为聚羧酸系高效减水剂。

进一步地，所述砂率为砂的用量/(砂的用量+石子用量)×100%。

本发明还提供了一种制备上述高性能火山灰混凝土的方法，即将各原料组分混合搅拌均匀，即得产品。

本发明另一方面还提供了一种上述高性能火山灰混凝土在建筑领域的应用。