一种C50P10地铁混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术属于混凝土领域，具体公开了一种C50P10地铁混凝土及其制备方法，该混凝土由以下材料组成：水泥210‑270份、矿粉40‑55份、粉煤灰45‑60份、固硫灰65‑80份、硅灰20‑30份、电石渣10‑15份、粗骨料980‑1180份、细骨料550‑750份、轻质细骨料50‑100份、纤维3‑5份、乳胶粉1‑1.5份、膨胀剂10‑20份、减水剂1‑2份、水145‑165份，以重量份数计。本发明专利技术以固硫灰、电石渣作地铁混凝土的部分掺合料，以高钛矿渣作地铁混凝土的轻质细骨料，制备出的地铁混凝土具有良好的塌落度、扩展度，28d抗压强度均大于50MPa，抗渗等级均达P10，这有利于克服矿粉、粉煤灰、硅灰等传统水泥掺合料资源日益短缺及固硫灰、电石渣、高钛矿渣等工业固废资源化途径有限、利用率低的问题，同时有利于改善地铁混凝土耐久性。

【技术实现步骤摘要】
一种C50P10地铁混凝土及其制备方法
本专利技术属于混凝土领域，具体公开一种C50P10地铁混凝土及其制备方法。
技术介绍
地铁工程要求服役寿命不低于100年，地铁工程的耐久性问题一直是一个备受关注的重大工程问题。地铁混凝土是影响地铁工程寿命的关键因素，可以说，地铁混凝土的耐久性直接决定了地铁工程的寿命。地铁混凝土服役于地下空间，其耐久性受碱集料反应、氯离子腐蚀、硫酸盐腐蚀、碳化作用、冻融循环、杂散电流以及外力荷载等因素的影响，改善地铁混凝土的耐久性是一个值得持续关注和研究的课题。地铁工程是一个复杂的系统，由多个不同的结构部位构成，地铁混凝土作为主体材料，被广泛应用于其各个结构部位中。在地铁工程的设计过程中，基于地下水文环境、应用场景、自然灾害冲击、使用寿命等的考虑，对地铁工程不同结构部位的材料性能提出了不同的要求。就地铁混凝土而言，主要对应用于地铁工程不同结构部位的地铁混凝土的强度等级和抗渗等级提出了差异化要求。C50P10地铁混凝土，常应用于对混凝土强度等级要求较高、抗渗等级要求较高的结构部位。目前，在地铁混凝土的制备技术中，常常将矿粉、粉煤灰、硅灰等工业固废作为水泥掺合料，与普通硅酸盐水泥按一定比例复配后作为胶凝材料。这与全部采用普通硅酸盐水泥做胶凝材料相比而言，矿粉、粉煤灰、硅灰等的掺入可替代部分普通硅酸盐水泥，从而降低水泥用量，达到减少水泥工业生产耗能、污染性废气排放等目的；此外，矿粉、粉煤灰、硅灰等的掺入一般还可改善混凝土的力学性能、抗腐蚀、抗冻性、耐久性等，其作用原理主要是利用了矿渣微粉、粉煤灰等工业固废的微集料填充效应与潜在火山灰活性。然而，随着我国经济建设高速发展、建设规模不断扩张，矿粉、粉煤灰、硅灰等传统水泥掺合料也日益面临资源短缺、供应品质严重下滑等问题，常常引起混凝土性能不良的后果。循环流化床燃煤固硫灰是指含硫煤与固硫剂以一定比例(Ca/S＝2.0-2.5)混合后在循环流化床锅炉内经一定温度(850～950℃)煅烧固硫后所产生的收集于烟道的废弃灰，以下简称“固硫灰”。固硫灰中主要含有α-石英、活性硅铝矿物、赤铁矿与硬石膏，以及少量的游离氧化钙与石灰石，其化学成分主要包括Al2O3、SiO2、Fe2O3、SO3、CaO、MgO和f-CaO。不同地区的固硫灰，在化学成分、矿物组成、水化活性等方面存在一定差异。目前，我国固硫灰的年排放量在千万吨级，因存在资源化利用途径有限、利用率低等问题，多采用堆放或填埋的方式处理，不仅占用土地资源而且容易造成环境污染。研究表明，固硫灰不仅具有潜在火山灰活性，还具有水硬性等特点，同时也具有微米级颗粒粒径特征，因此具备了作水泥掺合料的基本条件。电石渣是化工厂利用电石水解生产乙炔气后排出的以氢氧化钙为主要矿物成分的工业废渣，其颗粒粒径主要分布于0-100um的范围。电石渣的主要化学成分是CaO(含量≥60％)，其余成分为SiO2、Al2O3、SO3、Mg和Fe等金属的氧化物和氢氧化物等无机物以及少量有机物，氯离子含量一般小于0.1％。化工厂排除的电石渣具有很高的含水率，一般高于70％，资源化利用电石渣常需要对其进行干燥处理。高钛矿渣是钒钛磁铁矿冶炼工业排放的一类废渣，具有钛含量高、易磨性差、活性低、堆积密度小等特点，其主要化学成分包括CaO、TiO2、SiO2、Al2O3，其中TiO2含量较高，一般大于10％，最高可达20％以上。高钛矿渣的颗粒表面存在大量的微孔，部分微孔延伸至颗粒内部并互为贯通，颗粒具有较高的吸水率。由于特定的形成环境，高钛矿渣中的泥、有机物、杂质等的含量很少，其颗粒粒径主要分布在零至几毫米的范围内。因此，若能开发其它类的工业固废作水泥掺合料，并能部分替代或完全替代上述传统工业固废制备地铁混凝土，则不仅能缓解矿粉、粉煤灰、硅灰等资源日益短缺的问题，同时还可丰富其它类工业固废的资源化利用途径。
技术实现思路
为克服矿粉、粉煤灰、硅灰等传统水泥掺合料资源日益短缺的问题，以及固硫灰、电石渣、高钛矿渣等资源化途径有限、利用率低的问题，同时为改善地铁混凝土耐久性，本专利技术提供了一种C50P10地铁混凝土及其制备方法。本专利技术的技术方案如下：一种C50P10地铁混凝土，由以下材料组成：水泥210-270份、矿粉40-55份、粉煤灰45-60份、固硫灰65-80份、硅灰20-30份、电石渣10-15份、粗骨料980-1180份、细骨料550-750份、轻质细骨料50-100份、纤维3-5份、乳胶粉1-1.5份、膨胀剂10-20份、减水剂1-2份、水145-165份，以重量份数计。作为优选，一种C50P10地铁混凝土，由以下材料组成：由以下材料组成：水泥230-250份、矿粉45-50份、粉煤灰50-55份、固硫灰70-75份、硅灰23-28份、电石渣12-14份、粗骨料1050-1100份、细骨料600-700份、轻质细骨料60-80份、纤维3.8-4.2份、乳胶粉1.15-1.25份、膨胀剂14-16份、减水剂1.45-1.55份、水153-158份，以重量份数计。进一步地，一种C50P10地铁混凝土，由以下材料组成：水泥240份、矿粉48份、粉煤灰52份、固硫灰72份、硅灰25份、电石渣13份、粗骨料1080份、细骨料650份、轻质细骨料70份、纤维4份、乳胶粉1.2份、膨胀剂15份、减水剂1.5份、水155份，以重量份数计。所述水泥选自P.O42.5水泥，由都江堰拉法基水泥有限公司提供，其性能检测结果如下：标准稠度需水量26.7％，比表面积369m2·kg-1，初凝时间170min，终凝时间246min，3天抗折强度6.0MPa，28天抗折强度8.3MPa，3天抗压强度31.2MPa，28天抗压强度50.1MPa，SO3含量2.03％(≤3.5％)，MgO含量2.41％(≤5％)，安定性合格。所述矿粉选自S95级粒化高炉矿渣微粉，由成都砼新建材有限公司提供，其性能检测结果如下：比表面积为420m2·kg-1，流动度比100.5％，28天抗压强度比96.8％。所述粉煤灰选自原状F类Ⅰ级粉煤灰，由四川铁润商贸有限公司提供，其性能检测结果如下：标准稠度需水量24.0％，比表面积476m2·kg-1，SO3含量1.3％，MgO含量0.80％，28天抗压强度比93.5％。所述固硫灰选自经过粉磨处理的固硫灰，原状固硫灰由四川省内江市白马火电厂提供，粉磨处理后固硫灰的性能检测结果如下：标准稠度需水量37.9％，比表面积为735m2·kg-1，SO3含量8.7％，MgO含量2.74％，28天抗压强度比84.6％。其中，所述固硫灰的粉磨处理方法为：称取一定量的原状固硫灰投入Φ500×500mm水泥试验球磨机中粉磨60min即可。所述硅灰选自高活性的硅灰，由四川慧业硅灰材料有限公司提供，其性能检测结果如下：SiO2含量为92.6％，比表面积为22000m2·kg-1，28天活性指数为121％。所述电石渣选自干燥处理后的电石渣，原状电石渣由四川铁润商贸有限公司提供，含水率79.3％，干燥处理后电石渣的性能检测结果如下：CaO含量71.26％，Clˉ含量0.085％，D50＝21.53um。其中，所述电石渣干燥处理方法为：称取一定量的原状电石渣，先在烘干机中105本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种C50P10地铁混凝土，其特征在于：由以下材料组成：水泥210‑270份、矿粉40‑55份、粉煤灰45‑60份、固硫灰65‑80份、硅灰20‑30份、电石渣10‑15份、粗骨料980‑1180份、细骨料550‑750份、轻质细骨料50‑100份、纤维3‑5份、乳胶粉1‑1.5份、膨胀剂10‑20份、减水剂1‑2份、水145‑165份，以重量份数计。

【技术特征摘要】
1.一种C50P10地铁混凝土，其特征在于：由以下材料组成：水泥210-270份、矿粉40-55份、粉煤灰45-60份、固硫灰65-80份、硅灰20-30份、电石渣10-15份、粗骨料980-1180份、细骨料550-750份、轻质细骨料50-100份、纤维3-5份、乳胶粉1-1.5份、膨胀剂10-20份、减水剂1-2份、水145-165份，以重量份数计。2.根据权利要求1所述的一种C50P10地铁混凝土，其特征在于：由以下材料组成：由以下材料组成：水泥230-250份、矿粉45-50份、粉煤灰50-55份、固硫灰70-75份、硅灰23-28份、电石渣12-14份、粗骨料1050-1100份、细骨料600-700份、轻质细骨料60-80份、纤维3.8-4.2份、乳胶粉1.15-1.25份、膨胀剂14-16份、减水剂1.45-1.55份、水153-158份，以重量份数计。3.根据权利要求2所述的一种C50P10地铁混凝土，其特征在于：由以下材料组成：水泥240份、矿粉48份、粉煤灰52份、固硫灰72份、硅灰25份、电石渣13份、粗骨料1080份、细骨料650份、轻质细骨料70份、纤维4份、乳胶粉1.2份、膨胀剂15份、减水剂1.5份、水155份，以重量份数计。4.根据权利要求1或2或3所述的一种C50P10地铁混凝土，其特征在于：组分按比表面积排序：硅灰>固硫灰>粉煤灰>矿粉>水泥。5.根据权利要求1或2或3所述的一种C50P10地铁混凝土，其特征在于：水泥、矿粉、粉煤灰、固硫灰、硅灰、电石渣构成了混凝土的胶凝体系；粗骨料、细骨料、轻质细骨料共同构成了混凝土的骨料体系。6.根据权利要求1或2或3所述的一种C50P10地铁混凝土，其特征在于：所述水泥选自P.O42.5水泥，比表面积3...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖超，
申请(专利权)人：成都宏基建材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51