一种高吸附性复合混凝土材料及其制备方法技术

技术编号：41994913 阅读：9 留言：0更新日期：2024-07-12 12:20

本发明专利技术涉及建筑材料领域，具体公开了一种高吸附性复合混凝土材料及其制备方法。所述高吸附性复合混凝土材料以洞渣石粉和不同粒度的洞渣骨料为主要原料，不仅实现了就地取材，降低了工程运输成本，解决了高原地区用砂困难的问题，且有效提高了洞渣废弃物的利用率。本发明专利技术通过添加吸附调节剂和活性氧化铝，有效解决了洞渣石粉吸附性高导致的混凝土工程性能差的问题。利用本发明专利技术提供的高吸附性复合混凝土材料不仅达到了资源再利用的目的，且降低了工程成本，提高了施工效率。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及建筑材料领域，具体公开了一种高吸附性复合混凝土材料及其制备方法。

技术介绍

1、随着建筑行业的飞速发展，混凝土的需求量急剧升高，这也意味着需要消耗大量的天然砂石骨料。由于河砂资源有限，且高原地区条件恶劣、运输困难等原因，导致高原地区的工程出现了用砂量十分短缺，材料运输成本过高，运输危险系数高等问题，进一步影响工程进度。而且高原地区混凝土的含气量较小，容易造成混凝土抗冻性能下降，导致混凝土材料的使用寿命降低。

2、除此之外，当施工地区存在隧道工程时，隧道掘进会产生大量的洞渣废弃物。洞渣废弃物如果不能有效利用，不仅会占用大量的土地，还会对环境和安全产生严重的影响。因此，如何将洞渣废弃物充分利用成了当今亟需解决的问题之一。

3、基于此，有人提出将洞渣废弃物进行加工，制作成可用的建筑材料，不仅解决了大量洞渣废弃物的存放问题，还可缓解高原地区用砂短缺的问题。但是，在实际使用过程中，施工单位仍然是采用洞渣废弃物+天然砂、洞渣废弃物制备的机制砂+天然砂、粉煤灰+洞渣废弃物等组合。由于洞渣废弃物制备机制砂时会产生大量硅质石粉，而这种高吸附性的硅质石粉如果作为掺合料直接掺入，会导致混凝土的工作性能、力学性能下降，无法保证建设工程的质量，从而造成对洞渣废弃物的利用率更低，甚至将洞渣废弃物作为废料存放在指定地点。在人力、物力和环境等方面均会产生不可估量的负面影响。因此，研发一种可充分利用洞渣废弃物的混凝土材料对于缓解高原地区用砂困难的问题有重大进步意义。

技术实现思路

<p>1、针对现有技术中高原地区存在用砂困难，混凝土材料的含气量低，抗冻性能差而洞渣废弃物利用率低且会产生高吸附性硅质石粉导致影响混凝土工作性能的问题，本专利技术提供了一种高吸附性复合混凝土材料及其制备方法。本专利技术利用隧道洞渣生产砂石骨料而得到的粗细骨料、洞渣石粉作为主要材料，通过吸附性调节剂改善洞渣石粉对减水剂的吸附作用，实现高吸附性洞渣石粉的有效利用，所得复合混凝土材料具有良好的工作性能和力学性能。

2、为达到上述专利技术目的，本专利技术提供了如下的技术方案。

3、本专利技术第一方面提供了一种高吸附性复合混凝土材料，包括如下质量份数的原料组分：硅酸盐水泥300-350份、粉煤灰70-120份、洞渣石粉20-80份、氧化铝10-15份、洞渣细骨料680-720份、洞渣粗骨料1000-1200份、减水剂3-8份、吸附调节剂2-5份和水120-150份；其中，所述氧化铝为粒径为15nm-20nm、比表面积为200m2/kg-300m2/kg的γ相纳米al2o3。

4、相比于现有技术，本专利技术提供的高吸附性复合混凝土材料利用隧道洞渣生产的粗细骨料、洞渣石粉作为主要原料，通过调节各原料组分的用量，利用各原料组分的协同作用，使所得复合混凝土材料具有良好的工作性能和力学性能。其中，γ相纳米al2o3的加入，可以促进混凝土的水化反应，生成更多的水化硅酸钙、水化硫铝酸钙等水化产物，进而增强复合混凝土材料的抗压强度。而吸附调节剂可抑制具有高吸附性的洞渣石粉与减水剂螯合，降低二者的吸附作用以及洞渣石粉本身的静电吸附作用，达到降低洞渣石粉高吸附性和自身团聚的目的，使之与其他组分更好的发生相互作用。并且，吸附调节剂的加入还可提高混凝土的孔隙率，进而提高混凝土材料的含气量，避免高原地区混凝土含气量不足而造成的混凝土抗冻性能差的问题。

5、优选的，所述高吸附性复合混凝土材料包括如下质量份数的原料组分：硅酸盐水泥310-350份、粉煤灰80-120份、洞渣石粉30-80份、氧化铝11-15份、洞渣细骨料690-720份、洞渣粗骨料1030-1200份、减水剂3-7份、吸附调节剂2-4份和水130-150份。

6、进一步优选的，所述高吸附性复合混凝土材料包括如下质量份数的原料组分：硅酸盐水泥320-340份、粉煤灰85-115份、洞渣石粉35-75份、氧化铝12-14份、洞渣细骨料700-715份、洞渣粗骨料1050-1170份、减水剂4-6份、吸附调节剂2.5-3.5份和水135-145份。

7、优选的，所述吸附调节剂包括如下质量份数的原料组分：11-17份的吸附组分、4-9份的分散组分和3-5份的调节组分。

8、进一步优选的，所述吸附组分为质量比1-2:2-5:2-5:2的聚天冬氨酸、羟基乙叉二膦酸、2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷和焦磷酸钠。

9、进一步优选的，所述分散组分为十二烷基氨基丙酸。

10、进一步优选的，所述调节组分为质量比1-3:1-2:4-5的丙烯酸、n,n-亚甲基双丙烯酰胺和氢氧化钠。

11、由于ca2+和ca(oh)+会作为洞渣石粉和减水剂螯合的桥梁，本专利技术采用特定的吸附调节剂，对混凝土体系中的ca2+和ca(oh)+产生吸附作用，从而抑制了洞渣石粉与减水剂螯合，同时降低了洞渣石粉的静电吸附作用，总体降低了洞渣石粉的吸附性和自身团聚作用，使之与其他组分更好的发生相互作用。

12、再者，调节组分中各组分在混凝土体系中吸收自身周边的水，使得混凝土的孔隙排布发生变化，孔隙增加，促使混凝土材料含气量上升，解决了高原地区混凝土材料含气量不足而造成混凝土抗冻性能下降的问题。

13、进一步优选的，所述吸附调节剂的制备方法包括如下步骤：按照设计配比称取吸附调节剂的各原料组分，混合均匀，得吸附调节剂。

14、优选的，所述洞渣石粉的亚甲基蓝值＞1.4；所述洞渣石粉的需水量比为105％-110％；所述洞渣石粉的碳吸附能力＞40mg/g；所述洞渣石粉的粒径为0.001mm-0.075mm，所述洞渣石粉经45μm筛余量＜20％。

15、优选的，所述洞渣细骨料的细度模数为2.9-3.3；所述洞渣细骨料的粒径为0.3mm-5mm；所述洞渣细骨料的石粉含量为1％-2％。

16、优选的，所述洞渣粗骨料的表观密度为2650kg/m3-2750kg/m3；所述洞渣粗骨料的粒径为5mm-31.5mm；所述洞渣粗骨料的含泥量为0.3％-0.9％；所述洞渣粗骨料的针片状颗粒含量为0.5％-1.5％。

17、本专利技术采用不同粒度的洞渣废弃砂石为混凝土材料的主要骨料，实现了就地取材，降低了工程成本，提高了施工效率，有效解决了高原地区存在的用砂困难的问题。

18、优选的，所述硅酸盐水泥的密度为3g/cm2-4g/cm2，所述硅酸盐水泥的比表面积为300m2/kg-350m2/kg。

19、优选的，所述粉煤灰的细度为18％-22％，所述粉煤灰的烧失量为3％-3.2％，所述粉煤灰的需水量为95％-99％。

20、优选的，所述减水剂为聚羧酸型减水剂，其减水率≥27％

21、本专利技术第二方面提供了所述的高吸附性复合混凝土材料的制备方法，包括如下步骤：

22、步骤一、按照设计配比称取硅酸盐水泥、粉煤灰、洞渣石粉、洞渣细骨料和洞渣粗骨料，混合均匀，得混合干料；

23本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种高吸附性复合混凝土材料，其特征在于：包括如下质量份数的原料组分：硅酸盐水泥300-350份、粉煤灰70-120份、洞渣石粉20-80份、氧化铝10-15份、洞渣细骨料680-720份、洞渣粗骨料1000-1200份、减水剂3-8份、吸附调节剂2-5份和水120-150份；其中，所述氧化铝为粒径为15nm-20nm、比表面积为200m2/kg-300m2/kg的γ相纳米Al2O3。

2.如权利要求1所述的高吸附性复合混凝土材料，其特征在于：包括如下质量份数的原料组分：硅酸盐水泥310-350份、粉煤灰80-120份、洞渣石粉30-80份、氧化铝11-15份、洞渣细骨料690-720份、洞渣粗骨料1030-1200份、减水剂3-7份、吸附调节剂2-4份和水130-150份。

3.如权利要求1或2所述的高吸附性复合混凝土材料，其特征在于：包括如下质量份数的原料组分：硅酸盐水泥320-340份、粉煤灰85-115份、洞渣石粉35-75份、氧化铝12-14份、洞渣细骨料700-715份、洞渣粗骨料1050-1170份、减水剂4-6份、吸附调节剂2.5-3.5份和水135-145份。

4.如权利要求1-3任一项所述的高吸附性复合混凝土材料，其特征在于：所述吸附调节剂包括如下质量份数的原料组分：11-17份的吸附组分、4-9份的分散组分和3-5份的调节组分。

5.如权利要求4所述的高吸附性复合混凝土材料，其特征在于：所述吸附组分为质量比1-2:2-5:2-5:2的聚天冬氨酸、羟基乙叉二膦酸、2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷和焦磷酸钠；和/或

6.如权利要求1-3任一项所述的高吸附性复合混凝土材料，其特征在于：所述洞渣石粉的亚甲基蓝值＞1.4；所述洞渣石粉的需水量比为105％-110％；所述洞渣石粉的碳吸附能力＞40mg/g；所述洞渣石粉的粒径为0.001mm-0.075mm，所述洞渣石粉经45μm筛余量＜20％。

7.如权利要求1-3任一项所述的高吸附性复合混凝土材料，其特征在于：所述洞渣细骨料的细度模数为2.9-3.3；所述洞渣细骨料的粒径为0.3mm-5mm；所述洞渣细骨料的石粉含量为1％-2％。

8.如权利要求1-3任一项所述的高吸附性复合混凝土材料，其特征在于：所述洞渣粗骨料的表观密度为2650kg/m3-2750kg/m3；所述洞渣粗骨料的粒径为5mm-31.5mm；所述洞渣粗骨料的含泥量为0.3％-0.9％；所述洞渣粗骨料的针片状颗粒含量为0.5％-1.5％。

9.如权利要求1-3任一项所述的高吸附性复合混凝土材料，其特征在于：所述硅酸盐水泥的密度为3g/cm2-4g/cm2；所述硅酸盐水泥的比表面积为300m2/kg-350m2/kg；和/或

10.一种如权利要求1-9任一项所述的高吸附性复合混凝土材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

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【技术特征摘要】

5.如权利要求4所述的高吸附性...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘娟红，蒋金洋，李华，赵有明，王峰，刘志勇，王凤娟，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人