本發(fā)明涉及一種混凝土，具體涉及一種自密實(shí)微膨脹c55混凝土，屬于固體廢棄物資源化利用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

煤矸石是成煤過程中與煤伴生的一種含碳量低的黑色巖石，是在煤炭開采和洗選過程中產(chǎn)生的固體廢棄物。目前煤礦的排矸量約占煤炭開采量的8%-20%，平均約為12%，已成為我國(guó)累計(jì)堆積量和占用場(chǎng)地最多的工業(yè)廢棄物。煤矸石含有碳、氫、氧等熱值成分，利用煤矸石進(jìn)行發(fā)電是煤矸石綜合利用的一條重要途徑。為了促進(jìn)節(jié)能減排，鼓勵(lì)對(duì)煤矸石的利用，國(guó)家專門針對(duì)煤矸石發(fā)電出臺(tái)了相關(guān)政策，推動(dòng)了大量煤矸石電廠的興建。煤矸石電廠在消化煤矸石產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，產(chǎn)生了大量的灰渣。煤矸石脫硫渣是煤矸石電廠經(jīng)循環(huán)流化床鍋爐（cfbc）燃燒并脫硫后，經(jīng)爐底排出的廢渣。與循環(huán)流化床（cfb）燃煤脫硫灰渣相比，由于煤矸石屬劣質(zhì)燃料，其排渣量更大。由于煤矸石與普通燃煤結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分等方面的差異，導(dǎo)致產(chǎn)生的煤矸石脫硫渣與普通燃煤脫硫渣性能上亦存在較大差異。目前cfb煤矸石脫硫渣的利用率很低，大量cfb煤矸石脫硫渣的閑散堆放，在占用大量土地的同時(shí)，也會(huì)造成環(huán)境污染。利用cfb煤矸石脫硫渣等量替代水泥配制高性能混凝土，在消化利用廢渣的同時(shí)，可以節(jié)約水泥，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，但是現(xiàn)有技術(shù)中相關(guān)的研究報(bào)道還較少。

另一方面，現(xiàn)有技術(shù)中所配制的混凝土仍存在著一定的缺陷。首先，配制膨脹混凝土的常規(guī)做法是通過摻入膨脹劑或膨脹水泥來提供膨脹源，雖然可以補(bǔ)償收縮或產(chǎn)生自應(yīng)力，但存在后期強(qiáng)度有所下降和長(zhǎng)期穩(wěn)定性較差的問題。其次，普通混凝土不具有自密實(shí)效果，在建筑使用時(shí)需要對(duì)其進(jìn)行振搗。這不僅需要消耗人力財(cái)力，所產(chǎn)生的噪音導(dǎo)致不能夠進(jìn)行夜間施工，影響施工進(jìn)度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種自密實(shí)微膨脹c55混凝土。本發(fā)明提供的混凝土具有強(qiáng)度高、自密實(shí)、補(bǔ)償收縮的優(yōu)點(diǎn)。一方面可以實(shí)現(xiàn)廢渣利用，另一方面可以節(jié)約水泥，提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種自密實(shí)微膨脹c55混凝土，包括下述重量份的組分：磨細(xì)脫硫渣150-174份，水泥350-406份，河砂750-800份，碎石850-900份，水150-174份，激發(fā)劑7.5-8.7份，減水劑7.0-8.1份；所述磨細(xì)脫硫渣和水泥為膠凝材料，所述激發(fā)劑占膠凝材料總重量份的1.5%，所述減水劑占膠凝材料總重量份的1.4%，所述磨細(xì)脫硫渣由煤矸石脫硫渣經(jīng)球磨機(jī)粉磨，過80μm方孔篩制得；所述磨細(xì)脫硫渣的比表面積不低于390m²/kg。

進(jìn)一步地，所述磨細(xì)脫硫渣的比表面積為393-405m²/kg。

進(jìn)一步地，所述一種自密實(shí)微膨脹c55混凝土，包括下述重量份的組分：磨細(xì)脫硫渣164.4份，水泥383.6份，河砂784.7份，碎石876.9份，水164.4份，激發(fā)劑8.22份，減水劑7.67份；所述磨細(xì)脫硫渣由煤矸石脫硫渣經(jīng)球磨機(jī)粉磨，過80μm方孔篩制得；所述磨細(xì)脫硫渣比表面積為401m²/kg。

所述水泥為強(qiáng)度等級(jí)42.5的普通硅酸鹽水泥。

所述碎石為粒徑5-20mm連續(xù)級(jí)配碎石。

所述激發(fā)劑為硫酸鈉。

所述減水劑為聚羧酸高效減水劑。

采用本發(fā)明技術(shù)方案的混凝土，其主要原料包括磨細(xì)脫硫渣、水泥、河砂、碎石、水、激發(fā)劑和減水劑。在混凝土中摻雜磨細(xì)脫硫渣不僅可以節(jié)約大量水泥，與減水劑共同作用有效減少用水量，還能夠改善混凝土拌和物的和易性，增強(qiáng)混凝土的可泵性，降低混凝土水化熱，提高混凝土抗?jié)B能力；改善混凝土中的孔結(jié)構(gòu)，使孔徑得以細(xì)化和均化，提高混凝土的抗?jié)B性、抗凍融性和耐久性。本申請(qǐng)所用煤矸石脫硫渣so3含量為5.91%，脫硫渣中的so3是以ⅱ-caso4，即硬石膏的形式存在的。硬石膏活性低，反應(yīng)緩慢。粉磨以及摻入硫酸鈉可以充分激發(fā)硬石膏的活性，讓其在早期參與水化，生成鈣礬石，讓膨脹在早期釋放，避免后期水化反應(yīng)造成水泥石的脹裂。粗集料（碎石）、細(xì)集料（河砂）對(duì)混凝土的抗折強(qiáng)度、耐久性均具有重要意義。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果。

1、本發(fā)明所用煤矸石脫硫渣為工業(yè)廢棄物，將其磨細(xì)后取代一部分水泥配制混凝土，一方面可實(shí)現(xiàn)固體廢棄物的資源化利用，另一方面可節(jié)約混凝土生產(chǎn)成本。

2、本發(fā)明自密實(shí)混凝土無需振搗，一方面不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境噪音，可在夜間進(jìn)行施工從而縮短建筑周期；另一方面，能夠有效縮短澆筑時(shí)間，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度和數(shù)量，減少建筑成本。

3、本發(fā)明利用脫硫渣具有自硬性、火山灰活性、膨脹性的特點(diǎn)，以摻入脫硫渣取代膨脹劑或膨脹水泥，是對(duì)傳統(tǒng)自密實(shí)混凝土配制的創(chuàng)新。本發(fā)明混凝土可實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償收縮，能夠防止混凝土開裂以及有效避免因膨脹劑的加入而導(dǎo)致后期強(qiáng)度下降問題。此外，本申請(qǐng)中通過利用煤矸石脫硫渣為原料，能夠有效控制混凝土膨脹性的釋放時(shí)間。本申請(qǐng)中c55混凝土的膨脹性能主要在早期釋放（養(yǎng)護(hù)齡期為2、3、7d時(shí)膨脹率增長(zhǎng)較快），在后期（28d后）則趨于穩(wěn)定，能夠有效避免現(xiàn)有技術(shù)中后期膨脹導(dǎo)致的脹裂現(xiàn)象?？傊摶炷猎诤笃谑褂眠^程中不收縮，不脹裂。

4、本發(fā)明所述高性能混凝土，磨細(xì)脫硫渣摻入量占膠凝材料的質(zhì)量比可達(dá)到30%，在大量節(jié)約水泥的同時(shí)，為脫硫渣資源化利用提供了一種新途徑。本發(fā)明混凝土7d抗壓強(qiáng)度達(dá)52mpa，28d抗壓強(qiáng)度達(dá)57mpa。

5、本發(fā)明自密實(shí)微膨脹混凝土能夠顯著改善與鋼材界面的粘結(jié)性能，有效發(fā)揮其與鋼材協(xié)同工作的性能，提高承載力，可廣泛用于鋼管混凝土或型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例，僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本申請(qǐng)c55混凝土的主要組分是：膠凝材料、細(xì)集料、粗集料、水、激發(fā)劑、減水劑。具體地，膠凝材料為水泥和磨細(xì)脫硫渣，磨細(xì)脫硫渣摻量占膠凝材料總質(zhì)量的30%。水泥采用p.o42.5太原智海水泥。磨細(xì)脫硫渣由來自山西平朔煤矸石電廠的脫硫渣經(jīng)球磨機(jī)粉磨，過80μm方孔篩制得，磨細(xì)脫硫渣的比表面積為393-405m²/kg；細(xì)集料采用河砂，細(xì)度模數(shù)不宜太大或太小，太大難以保證從膠凝材料至粗集料形成一個(gè)相對(duì)連續(xù)的粒徑分布，太小則增大用水量，使混凝土變得粘稠，難以泵送，因此，宜選用中砂；粗集料選用質(zhì)地堅(jiān)硬、致密，針片狀含量低，吸水率小的碎石，宜采用5-20mm連續(xù)級(jí)配的碎石；水采用自來水；激發(fā)劑采用硫酸鈉，能夠很好地激發(fā)磨細(xì)脫硫渣的活性，提高混凝土的強(qiáng)度，激發(fā)劑占膠凝材料總重量份的1.5%。減水劑采用聚羧酸高效減水劑，水泥及磨細(xì)脫硫渣與其相容性高，減水劑占膠凝材料總重量份的1.4%。

不同電廠產(chǎn)生的煤矸石脫硫渣的成分不同，會(huì)顯著影響混凝土的膨脹率和強(qiáng)度。本申請(qǐng)中使用的脫硫渣來源于山西平朔煤矸石電廠的煤矸石脫硫渣。脫硫渣中的主要化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比為：sio242.19%，al2o325.90%，cao10.99%，so35.91%，fe2o33.10%，mgo1.35%，tio20.84%，k2o0.79%，p2o50.12%，na2o0.06%,mno0.03%，cl0.02%，zno0.01%。

實(shí)施例1：

分別稱取一定質(zhì)量的各原料，磨細(xì)脫硫渣150kg，水泥350kg，河砂750kg，碎石850kg，水150kg，激發(fā)劑7.5kg，減水劑7.0kg。本實(shí)施例中，制備磨細(xì)脫硫渣時(shí)球磨機(jī)粉磨時(shí)間為37分鐘,所得磨細(xì)脫硫渣的比表面積為393m²/kg。

將稱好的碎石倒入攪拌機(jī)中，再依次倒入河砂，水泥，磨細(xì)脫硫渣，攪拌均勻得到混合均勻的混合料；將40％～60％的水倒入攪拌機(jī)，攪拌使混合料充分預(yù)濕；將稱好的減水劑和激發(fā)劑倒入剩余的水中，攪拌得到均勻的混合水劑；邊攪拌邊將混合水劑加入混合料中，攪拌后得到自密實(shí)微膨脹c55混凝土。

實(shí)施例2：

制備自密實(shí)微膨脹c55混凝土，各原料及其相應(yīng)質(zhì)量如下：磨細(xì)脫硫渣164.4kg，水泥383.6kg，河砂784.7kg，碎石876.9kg，水164.4kg，激發(fā)劑8.22kg，減水劑7.67kg。本實(shí)施例中，制備磨細(xì)脫硫渣時(shí)球磨機(jī)粉磨時(shí)間為39分鐘,所得磨細(xì)脫硫渣的比表面積為401m²/kg。

將稱好的碎石倒入攪拌機(jī)中，再依次倒入河砂，水泥，磨細(xì)脫硫渣，攪拌均勻得到混合均勻的混合料；將40％～60％的水倒入攪拌機(jī)，攪拌使混合料充分預(yù)濕；將稱好的減水劑和激發(fā)劑倒入剩余的水中，攪拌得到均勻的混合水劑；邊攪拌邊將混合水劑加入混合料中，攪拌后得到自密實(shí)微膨脹c55混凝土。

實(shí)施例3：

制備自密實(shí)微膨脹c55混凝土，各原料及其相應(yīng)質(zhì)量如下：磨細(xì)脫硫渣174kg，水泥406kg，河砂800kg，碎石900kg，水174kg，激發(fā)劑8.7kg，減水劑8.1kg。本實(shí)施例中，制備磨細(xì)脫硫渣時(shí)球磨機(jī)粉磨時(shí)間為40分鐘,所得磨細(xì)脫硫渣的比表面積為405m²/kg。

將稱好的碎石倒入攪拌機(jī)中，再依次倒入河砂，水泥，磨細(xì)脫硫渣，攪拌均勻得到混合均勻的混合料；將40％～60％的水倒入攪拌機(jī)，攪拌使混合料充分預(yù)濕；將稱好的減水劑和激發(fā)劑倒入剩余的水中，攪拌得到均勻的混合水劑；邊攪拌邊將混合水劑加入混合料中，攪拌后得到自密實(shí)微膨脹c55混凝土。

實(shí)施例4：

制備自密實(shí)微膨脹c55混凝土，各原料及其相應(yīng)質(zhì)量如下：磨細(xì)脫硫渣160.2kg，水泥373.8kg，河砂760.2kg，碎石862.3kg，水160.2kg，激發(fā)劑8.01kg，減水劑7.5kg。本實(shí)施例中，制備磨細(xì)脫硫渣時(shí)球磨機(jī)粉磨時(shí)間為38分鐘,所得磨細(xì)脫硫渣的比表面積為397m²/kg。

將稱好的碎石倒入攪拌機(jī)中，再依次倒入河砂，水泥，磨細(xì)脫硫渣，攪拌均勻得到混合均勻的混合料；將40％～60％的水倒入攪拌機(jī)，攪拌使混合料充分預(yù)濕；將稱好的減水劑和激發(fā)劑倒入剩余的水中，攪拌得到均勻的混合水劑；邊攪拌邊將混合水劑加入混合料中，攪拌后得到自密實(shí)微膨脹c55混凝土。

實(shí)施例5：

制備自密實(shí)微膨脹c55混凝土，各原料及其相應(yīng)質(zhì)量如下：磨細(xì)脫硫渣163.2kg，水泥380.8kg，河砂770kg，碎石863.7kg，水163.2kg，激發(fā)劑8.16kg，減水劑7.6kg。本實(shí)施例中，制備磨細(xì)脫硫渣時(shí)球磨機(jī)粉磨時(shí)間為37分鐘，所得磨細(xì)脫硫渣的比表面積為393m²/kg。

將稱好的碎石倒入攪拌機(jī)中，再依次倒入河砂，水泥，磨細(xì)脫硫渣，攪拌均勻得到混合均勻的混合料；將40％～60％的水倒入攪拌機(jī)，攪拌使混合料充分預(yù)濕；將稱好的減水劑和激發(fā)劑倒入剩余的水中，攪拌得到均勻的混合水劑；邊攪拌邊將混合水劑加入混合料中，攪拌后得到自密實(shí)微膨脹c55混凝土。

實(shí)施例6：

制備自密實(shí)微膨脹c55混凝土，各原料及其相應(yīng)質(zhì)量如下：磨細(xì)脫硫渣168kg，水泥392kg，河砂780kg，碎石870.2kg，水168kg，激發(fā)劑8.4kg，減水劑7.84kg。本實(shí)施例中，制備磨細(xì)脫硫渣時(shí)球磨機(jī)粉磨時(shí)間為38分鐘,所得磨細(xì)脫硫渣的比表面積為397m²/kg。

將稱好的碎石倒入攪拌機(jī)中，再依次倒入河砂，水泥，磨細(xì)脫硫渣，攪拌均勻得到混合均勻的混合料；將40％～60％的水倒入攪拌機(jī)，攪拌使混合料充分預(yù)濕；將稱好的減水劑和激發(fā)劑倒入剩余的水中，攪拌得到均勻的混合水劑；邊攪拌邊將混合水劑加入混合料中，攪拌后得到自密實(shí)微膨脹c55混凝土。

實(shí)施例7：

制備自密實(shí)微膨脹c55混凝土，各原料及其相應(yīng)質(zhì)量如下：磨細(xì)脫硫渣170.1kg，水泥396.9kg，河砂785kg，碎石879.3kg，水170.1kg，激發(fā)劑8.51kg，減水劑7.94kg。本實(shí)施例中，制備磨細(xì)脫硫渣時(shí)球磨機(jī)粉磨時(shí)間為40分鐘,所得磨細(xì)脫硫渣的比表面積為404m²/kg。

將稱好的碎石倒入攪拌機(jī)中，再依次倒入河砂，水泥，磨細(xì)脫硫渣，攪拌均勻得到混合均勻的混合料；將40％～60％的水倒入攪拌機(jī)，攪拌使混合料充分預(yù)濕；將稱好的減水劑和激發(fā)劑倒入剩余的水中，攪拌得到均勻的混合水劑；邊攪拌邊將混合水劑加入混合料中，攪拌后得到自密實(shí)微膨脹c55混凝土。

實(shí)施例8：

制備自密實(shí)微膨脹c55混凝土，各原料及其相應(yīng)質(zhì)量如下：磨細(xì)脫硫渣172.5kg，水泥402.5kg，河砂790kg，碎石890kg，水172.5kg，激發(fā)劑8.63kg，減水劑8.05kg。本實(shí)施例中，制備磨細(xì)脫硫渣時(shí)球磨機(jī)粉磨時(shí)間為37分鐘,所得磨細(xì)脫硫渣的比表面積為394m²/kg。

將稱好的碎石倒入攪拌機(jī)中，再依次倒入河砂，水泥，磨細(xì)脫硫渣，攪拌均勻得到混合均勻的混合料；將40％～60％的水倒入攪拌機(jī)，攪拌使混合料充分預(yù)濕；將稱好的減水劑和激發(fā)劑倒入剩余的水中，攪拌得到均勻的混合水劑；邊攪拌邊將混合水劑加入混合料中，攪拌后得到自密實(shí)微膨脹c55混凝土。

上述實(shí)施例1-8中高性能混凝土坍落擴(kuò)展度達(dá)到sf1級(jí)，可應(yīng)用于以下方面：1、從頂部澆筑的無配筋或配筋較少的混凝土結(jié)構(gòu)物；2、泵送澆筑施工的工程；3、截面較小，無需水平長(zhǎng)距離移動(dòng)的豎向結(jié)構(gòu)物。

對(duì)上述實(shí)施例1-4中的混凝土的抗壓強(qiáng)度和膨脹率進(jìn)行測(cè)試，相關(guān)性能見表1。值得指出的是，當(dāng)養(yǎng)護(hù)齡期為2、3、7d時(shí)，混凝土的膨脹率增長(zhǎng)較快，在后期28d之后則趨于穩(wěn)定。由此可得，本申請(qǐng)充分利用磨細(xì)脫硫渣自身的膨脹性，不外加其他膨脹劑，所得混凝土的膨脹性能在早期釋放，能夠避免后期膨脹導(dǎo)致的開裂問題。

表1。

本發(fā)明可用其他的不違背本發(fā)明的精神或主要特征的具體形式來概述。因此，無論從那一點(diǎn)來看，本發(fā)明的上述實(shí)施方案都只能認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的說明而不能限制發(fā)明，權(quán)利要求書指出了本發(fā)明的范圍，而上述的說明并未指出本發(fā)明的范圍，因此，在與本發(fā)明的權(quán)利要求書相當(dāng)?shù)暮x和范圍內(nèi)的任何變化，都應(yīng)認(rèn)為是包括在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。