[發明專利]一種偏高嶺土基高性能混凝土用復合摻合料及其應用

在審

• 申請號: 201611163711.6
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN106587686A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 李章建;馬敏超;李世華;梁麗敏;李翔;田帥;趙彥;王模弼;林培仁;何云;張旭飛;曹蓉;桂進峰;姜敏;李銳
• 申請（專利權）人: 云南省建設投資控股集團有限公司
• 主分類號: C04B18/14
• 分類號: C04B18/14;C04B28/04;C04B14/22;C04B14/10;C04B18/08;C04B111/20
• 代理公司: 昆明大百科專利事務所53106
• 代理人: 李云

技術領域

本發明涉及混凝土用復合摻合料技術領域。

背景技術

2013年以來，我國力推高性能混凝土技術的應用。優質的礦物摻合料不僅可以取代水泥、節約能源以及減少環境污染，還通過復合膠凝效應、誘導激活效應、表面微晶化效應、界面耦合效應、微集料效應，顯著改善或提高混凝土的拌合物性能、長期強度、長期性能和耐久性能，是配制高性能混凝土的功能性組分材料。在優質的礦物摻合料日益稀缺的情況下，如何充分利用有限的資源，為高性能混凝土提供優質的摻合料是目前亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術存在的不足，提供一種可為高性能混凝土所用的優質摻合料。

本發明的目的通過如下技術方案實現：

一種偏高嶺土基高性能混凝土用復合摻合料，由偏高嶺土、微珠、II級粉煤灰、S75礦渣粉混合而成，各組分的質量百分數分別為：偏高嶺土30％～40％、微珠10％～20％、II級粉煤灰15％～35％、S75礦渣粉15％～35％。

本發明所述偏高嶺土是由高嶺土在850℃下煅燒2h后在空氣中自然冷卻制備而成的Fe₂O₃和TiO₂總質量含量為2％～4％的高鐵鈦低品質偏高嶺土。所述微珠為密實的玻璃球體粉體材料，顆粒粒徑D50≤2.5μm。所述II級粉煤灰的顆粒粒徑D50≤20μm。所述S75礦渣粉的顆粒粒徑D50≤20μm。

本發明偏高嶺土基高性能混凝土用復合摻合料的應用，是用等質量的偏高嶺土基高性能混凝土用復合摻合料取代水泥摻入到混凝土膠凝材料中，摻入量占總膠凝材料質量的20％～30％。

本發明的復合摻合料中，偏高嶺土是以高嶺土為原料，經一定溫度煅燒脫水形成的無水硅酸鋁，其分子排列是不規則的，呈現熱力學介穩狀態，具有較高的火山灰活性，添加到混凝土中可顯著提高混凝土的強度、體積穩定性、耐久性和耐腐蝕性性能，實現混凝土的高性能化。我國高嶺土資源非常豐富，但優質的高嶺土資源儲量少，用于造紙涂布、精細化工等行業有天然局限性，許多鐵鈦等雜質含量較高、白度低的低品位高嶺土未得到充分利用。本發明有效開發和綜合利用高鐵鈦偏高嶺土配制高性能混凝土，解決了優質礦物摻合料資源稀缺的問題。

偏高嶺土屬層狀無序結構，顆粒成片狀，孔隙較多，比表面積大，平均粒徑一般在10μm以下，摻入到混凝土中會增大混凝土的需水性和膠凝材料之間的摩擦力，且隨著摻量的增加而顯著增大，一定程度上限制了其在混凝土中的推廣應用。微珠是一種粒徑連續分布的超微玻璃球體粉體材料，平均粒徑一般在3μm以下，具有活性高、需水量低、滾珠作用和填充作用，可顯著降低混凝土拌合物的粘度和改善混凝土的耐久性。粉煤灰含有大量的玻璃微珠，磨細礦渣粉為質地光滑致密的玻璃質顆粒，平均粒徑一般在20μm左右，能降低混凝土的需水性，改善新拌混凝土的工作性能，但混凝土早期強度低。各種礦物摻合料因顆粒形貌、粒徑大小和比表面積的差異性對混凝土性能的影響差異較大。采用本發明摻合料多元復合優化可以合理調整膠凝材料體系的粒徑范圍和降低水泥顆粒之間的空隙，實現密實顆粒堆積，有效控制混凝土的單位用水量，提高硬化水泥漿體的密實度和改善水泥漿體的微觀結構，大幅度提高硬化體的強度和耐久性能。

20世紀初，Andresen以統計類似為基礎提出了一種基于連續尺寸分布顆粒的堆積理論，該理論在膠凝材料密實堆積中研究中被廣泛接受和應用。20世紀70年代，Dinger和Funk通過在分布中，引入有限最小顆粒尺寸Dmin，對Andreessen方程進行了修正，即Dinger和Funk方程，見式⑴。該方程假定當D_p＝D_min時，U(D_p)＝0；當D_p＝D_max時，U(D_p)＝1。

式中U(D_p)為粒徑小于D_p的顆粒的質量分數；D_max為體系中最大顆粒的粒徑；D_min為體系中最小顆粒的粒徑；n為分布模數。以Dinger-Funk方程為主，根據Dinger-Funk方程計算機模擬結果，分布模數n為0.37時，體系堆積最緊密。