[發明專利]含硅微粉的混凝土組合物及其配制方法

無效

• 申請號: 201010133820.X
• 申請日: 2010-03-29
• 公開（公告）號: CN102001845A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: 李化建;易忠來;譚鹽賓;謝永江;仲新華;馮仲偉;朱長華
• 申請（專利權）人: 中國鐵道科學研究院鐵道建筑研究所
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;B28C7/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及一種高性能建筑材料及其制備方法。

背景技術：

混凝土是人類近代最廣泛使用的建筑材料，也是當前最大宗的人造材料。與其他常用建筑材料相比，水泥混凝土不僅具有生產能耗低、原料來源廣、工藝簡便、生產成本低等優點，而且具有耐久、防火、適用性強、應用方便等特點。因而，在今后相當長的時間內，水泥混凝土仍將是應用最廣、用量最大的建筑材料。隨著混凝土技術的發展，人們意識到礦物摻合料對于改善混凝土工作性，提高混凝土耐久性，降低水泥用量、減少環境污染等方面具有重要作用，礦物摻合料已經成為高性能混凝土不可或缺的組分，常用的混凝土摻合料包括粉煤灰、磨細礦渣粉、硅灰、偏高嶺土等。這些礦物摻合料因特質的不同，各有其優點和不足。如偏高嶺土、硅灰增強效果好，但價格高，偏高嶺土需要經過煅燒和磨細，能耗大，硅灰會增大混凝土的收縮，摻磨細礦渣的混凝土，磨細礦渣摻量不足70％時混凝土水化溫升較高，但過高摻量會增加混凝土泌水，摻粉煤灰的混凝土能降低溫升，但早期強度低。近年來隨著基礎建設規模的不斷擴大，優質礦物摻合料已經面臨嚴重資源短缺的問題。因此，必須擴展混凝土礦物摻合料的資源范圍。同時，因水泥水化產生的溫度升高是導致混凝土開裂的主要原因之一，開發一種能降低混凝土溫升的新型礦物摻合料是本領域技術人員所面臨的一個技術問題。

硅微粉與現有的硅灰雖主要成分均是二氧化硅，但是有明顯的不同，主要區別在于：

1.生產工藝完全不同：硅微粉是由天然石英(SiO₂)或熔融石英(天然石英經高溫熔融、冷卻后的非晶態SiO₂)經破碎、球磨(或振動、氣流磨)、浮選、酸洗提純、高純水處理等多道工藝加工而成的微粉。硅灰或稱凝聚硅灰，也有人叫硅粉。是鐵合金在冶煉硅鐵和工業硅

(金屬硅)時，電爐內產生出大量揮發性很強的SiO₂和Si氣體，氣體排放后與空氣迅速氧化冷凝沉淀而成。它是工業冶煉中的副產物，整個過程需要用除塵環保設備進行回收。

2.用途不同：硅微粉具備耐溫性好、耐酸堿腐蝕、導熱性差、高絕緣、低膨脹、化學性能穩定、硬度大等優良的性能。目前廣泛應用于電子封裝材料、高分子復合材料、塑料、涂料、橡膠、顏料、陶瓷、膠粘劑、玻璃鋼、藥物載體、化妝品及抗菌材料等領域。硅灰主要利用其火山灰活性好的特點，主要在建筑材料領域大量應用。

3.二氧化硅含量不同：硅微粉與硅灰的化學成分基本上是相同的，主要成分都是二氧化硅，而且雜質里都含有氧化鈉、氧化鈣，氧化鎂，氧化鐵，氧化鋁等。只不過硅微粉的含硅量比較高，基本都在95％以上，而硅灰的含硅量一般都在80-92％，94％以上都屬于很不常見的。

4.細度不同：硅微粉由天然石英加工而成的，粒度比較粗，根據工藝不同可以獲得不同的粒度，一般粒度大于1μm，比表面積一般在400-2000m²/kg，是一種粉狀態。而硅灰的細度小于1μm的占80％以上，平均粒徑在0.1-0.3μm，比表面積在18000m²/kg以上，是一種灰狀態。

目前應用于電子器件、涂料等行業的硅微粉對其產品純度要求極高，如電子行業甚至要求達到99.999％的純度，因此硅微粉的生產需經浮選、酸洗提純、高純水處理等多道工藝處理。但我國有大量石英礦的品位相對較低，難以制得高純度的硅微粉，如何利用這部分低純度的硅微粉也是硅微粉生產行業的一個難題。

發明內容：

本發明創造性的將低純度硅微粉應用于混凝土復合摻和料的制備，提供了一種含硅微粉的混凝土組合物及其制備方法，不僅解決了低純度硅微粉的應用問題，也為進一步解決混凝土的溫度收縮開裂、提高混凝土耐久性提供了一條新的途徑。

本發明的技術方案：這種含硅微粉的混凝土組合物由膠凝材料、粗骨料、細骨料、外加劑、水混合配制而成，混凝土中膠凝材料的用量范圍為250kg/m³-700kg/m³，膠凝材料中含有10kg/m³-200kg/m³的硅微粉，其余為水泥和礦物摻合料。

上述水泥在膠凝材料中所占的重量百分比為20％-97％。

上述硅微粉具有特定細度，比表面積大于400m²/kg。

上述硅微粉是由石英巖經破碎、磨細等工藝而制成的，SiO₂含量大于90％。

上述礦物粉料主要是粉煤灰、磨細礦渣、硅灰、偏高嶺土、石灰石粉、鋼渣粉、磷渣粉、鋰渣粉之中的一種或二種以上的混合物。