绿色超高性能混凝土制备方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911039560.7 (22)申请日 2019.10.29 (71)申请人 湖北工业大学 地址 430068 湖北省武汉市洪山区南李路 28号 (72)发明人 苏英胡华超叶坤贺行洋 杨进王迎斌曾景义杨明鉴 张芸宁曾令豪梁文 (74)专利代理机构 武汉开元知识产权代理有限 公司 42104 代理人 涂洁 (51)Int.Cl. C04B 28/00(2006.01) (54)发明名称 绿色超高性能混凝土制备方法 (57)摘要 本发明涉及一种绿色超高性能混凝土的制 备方法， 。

2、解决了现有超高性能混凝土工艺复杂、 成本高、 废渣利用率低的问题。 技术方案包括以 下步骤： 1)将粉煤灰与水混合搅拌均匀后送入立 式球磨机进行湿法研磨至粒径为400-800nm， 得 到的粉煤灰浆料； 2)将高炉矿渣、 水、 分散剂送入 行星式球磨机进行研磨至2.22.8m， 得到矿 渣浆料； 3)将尾矿先破碎， 再送入干磨机中研磨 至平均粒径为0.5-5mm， 得到尾矿细骨料； 4)将步 骤1)得到粉煤灰浆料、 步骤2)得到的矿渣浆料、 步骤3)得到的尾矿细骨料、 水泥和硅灰均匀混合 搅拌， 持续搅拌下依次加入聚羧酸减水剂、 钢纤 维搅拌成型得到绿色超高性能混凝土。 本发明方 法工艺简单、。

3、 能耗低、 生产成本低、 对环境友好、 废渣利用率高。 权利要求书1页 说明书4页 CN 110627426 A 2019.12.31 CN 110627426 A 1.一种绿色超高性能混凝土的制备方法， 其特征在于， 包括以下步骤： 1)将粉煤灰与水混合按质量比为1： 0.8-1混合搅拌均匀后送入立式球磨机进行湿法研 磨至粒径为400-800nm， 得到的粉煤灰浆料； 2)将150250质量份高炉矿渣、 75125质量份水、 24份分散剂送入行星式球磨机进 行研磨至2.22.8 m， 得到矿渣浆料； 3)将尾矿先破碎， 再送入干磨机中研磨至平均粒径为0.5-5mm， 得到尾矿细骨料； 4)将。

4、步骤1)得到粉煤灰浆料80-95质量份、 步骤2)得到的矿渣浆料396-486质量份、 步 骤3)得到的尾矿细骨料1120-1250质量份、 水泥600-800质量份和硅灰40-50质量份均匀混 合搅拌， 持续搅拌下依次加入聚羧酸减水剂18-26质量份、 钢纤维20-30质量份搅拌成型得 到绿色超高性能混凝土。 2.如权利要求1所述的绿色超高性能混凝土的制备方法， 其特征在于， 所述步骤1)中， 原料加入立式球磨机内先加入一半的分散剂研磨90min-240min后， 再继续加入另一半分散 剂继续研磨90min-240min， 所述分散剂的加入总量为粉煤灰质量0.2-1。 3.如权利要求1所述的。

5、绿色超高性能混凝土的制备方法， 其特征在于， 所述步骤2)中， 将原料将加入行星式球磨机内先研磨10-20min， 静停5-10min， 重复至少两次。 4.如权利要求3所述的绿色超高性能混凝土的制备方法， 其特征在于， 所述步骤3)中， 总研磨时间为40-60min。 5.如权利要求1-4任一项所述的绿色超高性能混凝土的制备方法， 其特征在于， 所述步 骤1)中， 立式球磨机转速为40-50rad/s； 所述步骤2)中行星式球磨机转速为400rad/s。 6.根据权利要求1中的一种绿色超高性能混凝土制备方法， 其特征在于： 所述步骤4)中 硅灰的粒径为2-10um。 7.根据权利要求1中的一。

6、种绿色超高性能混凝土制备方法， 其特征在于： 步骤4)中的钢 纤维长径比为47-56。 权利要求书 1/1 页 2 CN 110627426 A 2 绿色超高性能混凝土制备方法 技术领域 0001 本发明涉及混凝土领域， 具体的说是一种绿色超高性能混凝土制备方法。 背景技术 0002 制备超高性能混凝土的原材料通常为普通硅酸盐水泥、 硅灰、 天然砂、 石英粉、 钢 纤维和减水剂等， 生产成本是普通混凝土的数倍。 在大多数工程中， 传统混凝土可满足性能 要求， 而超高性能混凝土价格昂贵， 难以取代传统混凝土， 致使它的推广受到限制。 采用将 活性矿物掺合料湿法研磨， 尾矿破碎， 取代部分胶凝材料。

7、， 既可以减少大量成本费用， 又可 以提升力学性能， 同时弥补天然砂石的不足， 同时还能减少因建筑业需要对天然砂石的开 采， 保护自然环境， 产生良好的经济效益、 社会效益和环保效益。 0003 CN109584973A公开了一种建筑废弃物粉基生态型超高性能混凝土的设计和制备 方法， 采用建筑废弃物粉替代部分胶凝材料， 减少了水泥用量， 且生态环保， 但力学性能不 足。 0004 CN109293311A公开了一种超高性能混凝土浆料、 超高性能混凝土及其制备方法， 材料组分包括:水泥、 微硅粉、 纳米二氧化硅、 石英粉、 硅砂、 钢纤维、 减水剂和水， 通过最紧 密堆积堆积算出实验配方， 制备。

8、出一种力学性能优良的超高性能混凝土， 但材料种类多， 成 本昂贵， 不利用推广。 0005 绿色混凝土是现代混凝土技术发展的必然结果， 是混凝土发展的必然方向， 现代 混凝土生产和使用需要满足可持续发展原则。 因此， 研发一种绿色超高性能混凝土具有十 分重要的意义。 发明内容 0006 本发明的目的是为了解决上述技术问题， 提供一种工艺简单、 能耗低、 生产成本 低、 对环境友好、 废渣利用率高的绿色超高性能混凝土制备方法。 0007 技术方案包括以下步骤： 0008 1)将粉煤灰与水混合按质量比为1： 0.8-1混合搅拌均匀后送入立式球磨机进行湿 法研磨至粒径为400-800nm， 得到的粉。

9、煤灰浆料； 0009 2)将150250质量份高炉矿渣、 75125质量份水、 24份分散剂送入行星式球磨 机进行研磨至2.22.8 m， 得到矿渣浆料； 0010 3)将尾矿先破碎， 再送入干磨机中研磨至平均粒径为0.5-5mm， 得到尾矿细骨料； 0011 4)将步骤1)得到粉煤灰浆料80-95质量份、 步骤2)得到的矿渣浆料396-486质量 份、 步骤3)得到的尾矿细骨料1120-1250质量份、 水泥600-800质量份和硅灰40-50质量份均 匀混合搅拌， 持续搅拌下依次加入聚羧酸减水剂18-26质量份、 钢纤维20-30质量份搅拌成 型得到绿色超高性能混凝土。 0012 原料加入。

10、立式球磨机内先加入一半的分散剂研磨90min-240min后， 再继续加入另 一半分散剂继续研磨90min-240min， 所述分散剂的加入总量为粉煤灰质量0.2-1。 说明书 1/4 页 3 CN 110627426 A 3 0013 所述步骤2)中， 将原料将加入行星式球磨机内先研磨10-20min， 静停5-10min， 重 复至少两次。 0014 所述步骤3)中， 总研磨时间为40-60min。 0015 所述步骤1)中， 立式球磨机转速为40-50rad/s； 所述步骤2)中行星式球磨机转速 为400rad/s。 0016 所述步骤4)中硅灰的粒径为2-10um。 0017 步骤4)。

11、中的钢纤维长径比为47-56。 0018 本发明中步骤1)中的粉煤灰浆料粒径达到纳米级别， 具有纳米晶核效应， 在混凝 土中起到物理填充作用和化学作用， 提升了混凝土的性能； 步骤1)中考虑到分散剂在湿磨 的过程中， 由于大分子链解离， 导致失效,如果一次性加入， 后期会失去分散效果,因此采用 分步两次加入分散剂。 步骤2)中采用行星式球磨机中以避免矿渣在湿磨过程中自水化而硬 化结块， 造成机器故障； 并且发明人还发现步骤2)的球磨过程中， 摩擦力做功， 温度上升， 温 度太高一方面对机器本身有损耗， 另一方面还会使材料中的水分蒸发， 使得材料粒径偏大， 因此优选采用先研磨10-20min， 。

12、静停5-10min， 重复两次以上的方法， 可以很好的解决上述 问题。 0019 超高性能混凝土的设计理论是最大堆积密度理论， 其组成材料不同粒径颗粒以最 佳比例形成最紧密堆超高性能混凝土的设计理论是最大堆积密度理论， 其组成材料不同粒 径颗粒以最佳比例形成最紧密堆积， 本申请中毫米级颗粒尾矿粉堆积的间隙由微米级颗粒 水泥和矿粉填充， 微米级颗粒堆积的间隙由纳米级颗粒粉煤灰浆体填充， 各级填充， 使混凝 土内部结构更加密实， 性能更优越。 0020 有益效果： 0021 1.本发明涉及到的湿法研磨工艺， 利用湿磨研磨效率高， 能耗低， 且优化了粒子的 粒径分布。 0022 2.其中将粉煤灰进行。

13、湿法研磨， 实现矿物掺料的超细粉化， 有利于后期二次反应， 提高了粉煤灰的反应活性， 改善了骨料与水泥、 粉煤灰等胶凝材料之间的界面结合， 使微观 结构更加致密。 0023 3.该制备方法利用湿磨粉煤灰浆体替代硅灰， 矿渣浆体替代石英粉和水泥， 尾矿 替代石英砂， 不仅节约了成本， 且减少了硅灰、 水泥和天然砂石的用量， 体现了绿色创新理 念， 推动了水泥基材料的可持续发展。 0024 4.突破现有UHPC体系胶凝材料中矿物掺合料用量低的瓶颈， 形成新的绿色UHPC胶 凝材料体系， 拓展湿磨高活性掺合料在UHPC领域的应用。 具体实施方式 0025 为更进一步说明本发明的内容， 特别列举以下实。

14、施例对本发明做进一步的详细描 述。 实施例以说明的方式给出， 制备出以下三种绿色超高性能混凝土， 具体实施方式如下： 0026 实施例1 0027 1)将粉煤灰与水混合按质量比为1： 0.8-1混合搅拌均匀后送入立式球磨机， 先加 入一半的分散剂研磨90min后， 再继续加入另一半的分散剂继续研磨90min研磨至粒径为 800nm， 所述分散剂的加入量为粉煤灰0.2-1， 立式球磨机转速为40-50rad/s， 得到的粉 说明书 2/4 页 4 CN 110627426 A 4 煤灰浆料； 0028 2)将150250质量份高炉矿渣、 75125质量份水、 24份分散剂送入行星式球磨 机进先研。

15、磨10-20min， 静停5-10min， 重复至少两次， 总研磨时间为40min， 研磨至2.8 m， 所 述行星式球磨机转速为400rad/s， 得到矿渣浆料； 0029 3)将尾矿先破碎， 再送入干磨机中研磨至平均粒径为5mm， 得到尾矿细骨料； 0030 4)将步骤1)得到粉煤灰浆料80质量份、 步骤2)得到的矿渣浆料396质量份、 步骤3) 得到的尾矿细骨料1120-1250质量份、 水泥800质量份和粒径为2-10um的硅灰50质量份均匀 混合搅拌， 持续搅拌下依次加入聚羧酸减水剂18质量份、 长径比为47-56的钢纤维20质量份 搅拌成型得到绿色超高性能混凝土。 0031 实施例。

16、2 0032 1)将粉煤灰与水混合按质量比为1： 0.8-1混合搅拌均匀后送入立式球磨机， 先加 入一半的分散剂研磨180min后， 再继续加入另一半的分散剂继续研磨180min研磨至粒径为 600nm， 所述分散剂的加入量为粉煤灰质量0.2-1， 立式球磨机转速为40-50rad/s， 得到 的粉煤灰浆料； 0033 2)将150250质量份高炉矿渣、 75125质量份水、 24份分散剂送入行星式球磨 机进先研磨10-20min， 静停5-10min， 重复至少两次， 总研磨时间为40-60min， 研磨至2.5 m， 所述行星式球磨机转速为400rad/s， 得到矿渣浆料； 0034 3)。

17、将尾矿先破碎， 再送入干磨机中研磨至平均粒径为2.5mm， 得到尾矿细骨料； 0035 4)将步骤1)得到粉煤灰浆料90质量份、 步骤2)得到的矿渣浆料450质量份、 步骤3) 得到的尾矿细骨料1200质量份、 水泥700质量份和粒径为2-10um的硅灰45质量份均匀混合 搅拌， 持续搅拌下依次加入聚羧酸减水剂22质量份、 长径比为47-56的钢纤维25质量份搅拌 成型得到绿色超高性能混凝土。 0036 实施例3 0037 1)将粉煤灰与水混合按质量比为1： 0.8-1混合搅拌均匀后送入立式球磨机， 先加 入一半的分散剂研磨240min后， 再继续加入另一半的分散剂继续研磨240min研磨至粒。

18、径为 400nm， 所述分散剂的加入量为粉煤灰质量0.2-1， 立式球磨机转速为40-50rad/s， 得到 的粉煤灰浆料； 0038 2)将150250质量份高炉矿渣、 75125质量份水、 24份分散剂送入行星式球磨 机进先研磨10-20min， 静停5-10min， 重复至少两次， 总研磨时间为40-60min， 研磨至2.2 m， 所述行星式球磨机转速为400rad/s， 得到矿渣浆料； 0039 3)将尾矿先破碎， 再送入干磨机中研磨至平均粒径为0.5mm， 得到尾矿细骨料； 0040 4)将步骤1)得到粉煤灰浆料95质量份、 步骤2)得到的矿渣浆料486质量份、 步骤3) 得到的尾。

19、矿细骨料1250质量份、 水泥600质量份和粒径为2-10um的硅灰40质量份均匀混合 搅拌， 持续搅拌下依次加入聚羧酸减水剂26质量份、 长径比为47-56的钢纤维30质量份搅拌 成型得到绿色超高性能混凝土。 0041 对比例4： 0042 将步骤1)中将分散剂在磨前一次性全加入， 得到1.5-1.9 m的粉煤灰浆料， 其余同 实施例。 0043 对比例5： 说明书 3/4 页 5 CN 110627426 A 5 0044 将步骤2)中的原料直接研磨， 取消静停时间， 其余同实施例1。 0045 空白组对比例： 0046 为了突出本方案的效果， 为此设置两个空白组。 0047 空白组0-0。

20、， 原材料设置为超高性能混凝土传统材料， 水泥， 硅灰， 石英粉， 石英砂， 其余同实施例。 0048 空白组0-1， 将粉煤灰与矿渣不进行湿磨处理， 其余同实施例。 0049 性能测试 0050 超高性能混凝土的工作性能参照 自密实混凝土应用技术 (JHJT283-2012)中规 定的方法进行。 0051 力学性能测试按照GB/T50081-2002 普通混凝土力学性能试验方法标准 制作标 准试块， 并测量标准试块养护28d的抗压强度。 0052 收缩应变实验仪器采用上海劳瑞仪器设备有限公司生产的SBT_-AS 100混凝土自 收缩应变测试仪进行连续测量， 所取应变值为16天之后的稳定应变值。 0053 经过测试， 所得数据为表4. 0054 表1， 性能测试 0055 0056 说明书 4/4 页 6 CN 110627426 A 6 。