一种混凝土预制件用的矿渣粉混凝土材料

技术领域

本发明涉及混凝土材料技术领域，具体涉及一种混凝土预制件用的矿渣粉混凝土材料。

背景技术

混凝土预制件是一种应用于建筑、交通、水利等领域的构件。目前混凝土预制件多为纯水泥类配方，虽然保证了预制件早期强度和模板周转率，但纯水泥类配方不仅耗用水泥量较大，增加环境压力，同时由于水化峰热集中，因此在用量较大的情况下，易出现裂缝。

矿渣粉作为新型矿物掺合料，在普通商品混凝土中已经有一定应用，但在混凝土预制件中，由于添加了矿渣粉使得水化周期较水泥缓慢，早期强度不足，拆模时间难以保证，因而严重影响模板周转率和生产效率，因此，目前矿渣类配方的混凝土材料还没有在实际的混凝土预制构件的生产中有应用。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种可高比例采用矿渣粉代替水泥、经济效益高且环保的矿渣粉混凝土材料。

本发明所采用的技术方案是：一种混凝土预制件用的矿渣粉混凝土材料，包括按以下质量份数计的组分：

优选的，所述的改性矿渣粉包括水泥、改性固化剂、废料矿渣制成。

优选的，所述的改性矿渣粉通过以下方法制备而成：

(1)取废料矿渣，并将其水分调节到10-20％，并将其研磨至粒径为200-300目的粉末状；

(2)将水泥干粉按照废料矿渣总量的5-15％的质量比添加废料矿渣中，并将其搅拌均匀，形成混合粉；

(3)配制改性固化剂；

(4)将配制好的改性固化剂按照废料矿渣总量0.3-0.8％的质量比添加到步骤(2)中的混合粉中，并将其混合均匀，形成改性废料矿渣干粉。

进一步的，所述的改性固化剂包括按以下质量份数计的组分：

各组分添加比例之和为100％。

进一步的，所述的改性固化剂的制备方法，包括以下步骤：

A.将水置于容器中，依次加入1-3％的金属阳离子螯合物、0.01-0.035％的纳米氧化铈和/或纳米氧化镧、0-0.5％的氧化喹啉在常温下搅拌3-5分钟；

B.搅拌均匀后，然后再依次添加1-5％的硫酸锰、0-2％的聚乙醇、0-4％的缓凝剂，继续搅拌5-10分钟；

C.最后加入0.1-0.2％的交联剂、1-5％的硅胶，搅拌5-10分钟后得到改性固化剂。

优选的，所述金属阳离子螯合物是由螯合剂与金属盐螯合而成。所述的金属盐为四价及四价以上的高价金属盐。所述的螯合剂为乙二胺四乙酸(EDTA)或氨基三乙酸(NTA)。

优选的，所述交联剂为乙二胺、三亚乙基四胺、二甲胺基丙胺、二乙胺基丙胺、丙二胺、乙二醛、三聚甲醛、脂肪胺的任意一种或几种混合。

优选的，所述缓凝剂为硼砂、磷酸钠、氟化钠、硝酸钙的一种或几种。

优选的，所述的早强添加剂为采用聚羧酸早强型母液和早强辅料加水配制成。

优选的，所述聚羧酸早强型母液中的固含量在12～18％，所述早强辅料为硝酸钙或三乙醇胺。

优选的，所述的骨料包括粒径为20-30mm的第一骨料和粒径为10-15mm的第二骨料，第一骨料与第二骨料的重量比为1.25～3.5：1。

一种混凝土预制件用的矿渣粉混凝土材料的制备方法，包括以下步骤：

A、制备改性矿渣粉；

B、称取配方所述的水泥、改性矿渣粉、骨料、早强添加剂、水加至搅拌设备中，搅拌混合均匀得到矿渣粉混凝土材料。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明中采用改性矿渣粉能取代传统预制构件混凝土配方中胶凝材料(水泥)总量的35％左右，能大大减低碳排放，且原材料中,矿渣粉混凝土主要原材料系工业废料，经济效益良好，还可减轻环境污染，减轻水泥的紧张程度。

2、本发明的矿渣粉混凝土材料，其改性矿渣粉使用了改性固化剂和水泥进行改性，改性固化剂的金属阳离子螯合物是由金属阳离子与螯合剂螯合而成，可以促使水泥中的硅酸三钙聚晶形成；纳米氧化物可以使阴离子螯合剂从聚晶材料中解脱出来再次聚晶；交联剂的主要作用是加快硅酸三钙的结晶；氧化奎宁可以使整个缺水情况的反应更加稳定，网络很多水分子，形成水膜，保证晶体反应有足够的时间和空间；硫酸锰主要是阻止硅酸三钙在段时间内向硅酸二钙转变。改性后的废料矿渣在外界压力的压制下具有柔性、反弹性，可达到混凝土的强度，并具有抗压性，对水具有很强的抵御能耐，并在水的侵蚀下其强度更大；能够直接一种作代替水泥的建筑材料使用。本发明的矿渣粉混凝土材料28天强度为75MPa，水泥用量减少为现有技术中水泥用量的65％，大大低于现有的传统配方，经济效益和社会效益是十分显著的。

具体实施方式：

为加深本发明的理解，下面将结合实施案例对本发明作进一步详述。本发明可通过如下方式实施：

实施例1

一种混凝土预制件用的矿渣粉混凝土材料的制备方法，包括以下步骤：

A、制备改性矿渣粉，包括以下步骤：

(1)取废料矿渣，并将其水分调节到15％，并将其研磨至粒径为300目的粉末状；

(2)将水泥干粉按照废料矿渣总量的10％的质量比添加废料矿渣中，并将其搅拌均匀，形成混合粉；

(3)配制改性固化剂：将87.07％的水置于容器中，依次加入2％的金属阳离子螯合物、0.03％的纳米氧化铈、0.3％的氧化喹啉在常温下搅拌4分钟；搅拌均匀后，然后再依次添加3％的硫酸锰、1％的聚乙醇、2％的硼砂，继续搅拌10分钟；最后加入0.1％的乙二胺、4％的硅胶，搅拌8分钟后配制得到改性固化剂。

(4)将配制好的改性固化剂按照废料矿渣总量0.5％的质量比添加到步骤(2)中的混合粉中，并将其混合均匀，形成改性矿渣粉备用。

B、称取15份水泥、13份改性矿渣粉、35份骨料、0.3份早强添加剂、7份水加至搅拌设备中，搅拌混合均匀得到矿渣粉混凝土；

实施例2

一种混凝土预制件用的矿渣粉混凝土材料的制备方法，包括以下步骤：

A、制备改性矿渣粉，包括以下步骤：

(1)取废料矿渣，并将其水分调节到10％，并将其研磨至粒径为200目的粉末状；

(2)将水泥干粉按照废料矿渣总量的5％的质量比添加废料矿渣中，并将其搅拌均匀，形成混合粉；

(3)配制改性固化剂：将90.53％的水置于容器中，依次加入1％的金属阳离子螯合物、0.01％的纳米氧化铈、0.01％的纳米氧化镧、0.1％的氧化喹啉在常温下搅拌4分钟；搅拌均匀后，然后再依次添加5％的硫酸锰、0.1％的聚乙醇、1％的磷酸钠，继续搅拌5-10分钟；最后加入0.15％的三亚乙基四胺、2％的硅胶，搅拌8分钟后配制得到改性固化剂。

(4)将配制好的改性固化剂按照废料矿渣总量0.3％的质量比添加到步骤(2)中的混合粉中，并将其混合均匀，形成改性矿渣粉备用。

B、称取10份水泥5份改性矿渣粉、30份骨料、0.2份早强添加剂、5份水加至搅拌设备中，搅拌混合均匀得到矿渣粉混凝土。

实施例3

一种混凝土预制件用的矿渣粉混凝土材料的制备方法，包括以下步骤：

A、制备改性矿渣粉，包括以下步骤：

(1)取废料矿渣，并将其水分调节到20％，并将其研磨至粒径为200目的粉末状；

(2)将水泥干粉按照废料矿渣总量的15％的质量比添加废料矿渣中，并将其搅拌均匀，形成混合粉；

(3)配制改性固化剂：将84.77％的水置于容器中，依次加入3％的金属阳离子螯合物、0.02％的纳米氧化铈、0.01％的纳米氧化镧、0.4％的氧化喹啉在常温下搅拌4分钟；搅拌均匀后，然后再依次添加1％的硫酸锰、0.8％的聚乙醇、4％的氟化钠，继续搅拌10分钟；最后加入0.2％的三聚甲醛、5％的硅胶，搅拌8分钟后配制得到改性固化剂。

(4)将配制好的改性固化剂按照废料矿渣总量0.8％的质量比添加到步骤(2)中的混合粉中，并将其混合均匀，形成改性矿渣粉备用。

B、称取20份水泥、10份改性矿渣粉、40份骨料、0.5份早强添加剂、10份水加至搅拌设备中，搅拌混合均匀得到矿渣粉混凝土。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。