CN106946495A - 一种用于路面混凝土的外加剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于路面混凝土的外加剂，将固废煤渣粉末、固化剂及胶粉以100:0.15～0.25:0.1的比例混合，本发明还提供一种用于路面混凝土的外加剂的制备方法。该方法制备出的路面混凝土外加剂添加到混凝土中能够提高混凝土的强度，减少水泥的加入量。
Description
技术领域
本发明属于混凝土外加剂制备技术领域，具体涉及一种用于路面混凝土的外加剂，本发明还涉及该外加剂的制备方法。
背景技术
在我国经济发达的现状下，工业化普遍增多，例如电厂，天然气厂，冶炼厂等等需要大量的燃煤，其燃烧后的固废煤渣分别为粗煤渣和细煤渣，都能产生污染空气、污染水资源、破坏土质的不良影响；然而固废煤渣具有质地较轻，抗渗效果好，将其磨细状固废煤渣与固化剂及胶粉合成得到的外加剂添加到混凝土中，提高混凝土的抗压和抗折强度，亦是解决固废煤渣堆积成山现状和污染水土资源。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于路面混凝土的外加剂，能够将固废煤渣进行回收利用，提高混凝土的强度。
本发明的另一个目的是提供一种用于路面混凝土的外加剂的制备方法。
本发明所采用的第一种技术方案是，一种用于路面混凝土的外加剂，将固废煤渣粉末、固化剂及胶粉以100:0.15～0.25:0.1的比例混合。
其中固化剂为聚醚胺D230。
其中胶粉为明立建筑胶粉。
本发明所采用的另一个技术方案是，一种用于路面混凝土的外加剂的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，将固废煤渣烘干后进行研磨，得固废煤渣粉末；
步骤2，将经步骤1研磨后的废煤渣粉末与固化剂、胶粉混合均匀，即得。
本发明第二种技术方案的特点还在于，
其中步骤1中固废煤渣通过雷磨磨机进行研磨，所得的固废煤渣粉末细度大于等于100目。
其中步骤2中固废煤渣粉末、固化剂及胶粉以100:0.15～0.25:0.1。
其中步骤2中采用干粉混合机将废煤渣粉末与固化剂、胶粉进行混合。
其中步骤2中干粉混合机的主轴转速为20～28r/min，干粉混合机的电机转速为1300～1500r/min，搅拌时间60～80s。
其中固化剂为聚醚胺D230。
其中胶粉为明立建筑胶粉。
本发明的有益效果是，本发明提供的路面混凝土的外加剂，可直接添加到混凝土中，提高混凝土的强度，既能对固废煤渣进行回收利用，解决固废煤渣堆积成山和污染水土资源的问题；又能提高混凝土的强度，减少水泥用量。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种用于路面混凝土的外加剂，将固废煤渣粉末、固化剂及胶粉以100:0.15～0.25:0.1。
其中固废煤渣粉末的细度大于100目。
其中固化剂为聚醚胺D230。
其中胶粉选用明立建筑胶粉。
上述路面混凝土的外加剂的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，将固废煤渣烘干后进行研磨，得固废煤渣粉末；
步骤1中固废煤渣通过雷磨磨机进行研磨，所得的固废煤渣粉末细度大于等于100目。
步骤2，将经步骤1研磨后的废煤渣粉末与固化剂、胶粉混合均匀，即得。
步骤2中固废煤渣粉末、固化剂及胶粉以100:0.15～0.25:0.1。
步骤2中采用干粉混合机将废煤渣粉末与固化剂、胶粉进行混合。
步骤2中干粉混合机的主轴转速为20～28r/min，干粉混合机的电机转速为1300～1500r/min，搅拌时间60～80s。
固化剂为聚醚胺D230。
胶粉为明立建筑胶粉。
实施例1
将固废煤渣烘干后通过雷磨磨机进行研磨，得细度为100目的固废煤渣粉末，然后称取100g固废煤渣、15g聚醚胺D230及10g明立建筑胶粉依次加入干粉混合机中混合均匀，干粉混合机的主轴转速为20r/min，干粉混合机的电机转速为1300r/min，干粉混合机的搅拌时间为60s，即得。
实施例2
将固废煤渣烘干后通过雷磨磨机进行研磨，得细度为105目的固废煤渣粉末，然后称取100g固废煤渣、20g聚醚胺D230及10g明立建筑胶粉依次加入干粉混合机中混合均匀，干粉混合机的主轴转速为25r/min，干粉混合机的电机转速为1400r/min，干粉混合机的搅拌时间为70s，即得。
实施例3
将固废煤渣烘干后通过雷磨磨机进行研磨，得细度为110目的固废煤渣粉末，然后称取100g固废煤渣、25g聚醚胺D230及10g明立建筑胶粉依次加入干粉混合机中混合均匀，干粉混合机的主轴转速为28r/min，干粉混合机的电机转速为1500r/min，干粉混合机的搅拌时间为80s，即得。
将外加剂按水泥用量的30％和水泥一同加入搅拌机进行拌制，成型抗折抗压试件，以28天强度为标准。
一、原材料技术指标
1.水泥
水泥是影响混凝土施工性质、强度和耐久性的重要材料，在选择组成材料时，必须根据设计目标合理选择水泥品种。本次试验采用冀东海德堡(扶风)水泥有限公司生产的普通硅酸盐42.5级水泥。其性能见下表1：
表1
2.粗集料
粗集料在混凝土中起到骨架作用，必须具有足够的强度和坚固性。粗集料中的有害物质，如粘土、硫化物等杂质常粘附在集料的表面，妨碍水泥与水泥与集料粘结，降低混凝土的抗冻性能。本试验的水泥混凝土抗折强度等级为5.0MPa，根据国标《建筑用卵石、碎石》(GBT/T14685-2001)的规定，选择技术等级为Ⅱ级的碎石，其技术指标如下表2～4：
表2
表3
表4
3.路面水泥混凝土混合料中的粗集料有严格的颗粒级配组成。我国《公路水泥混凝土路面施工技术规范》(JTG F30-2003)明确规定，应按最大公称粒径的不同，采用2-4个颗粒级配进行掺配。采用通过率计算三种碎石级配，结果如下表5～6：
表5
表6
粗集料的技术指标如下表7：
表7
4.河砂检测结果，如下表8～9：
表8
表9
5.水
饮用水
6.减水剂
本次试验使用的减水剂是高性能羧酸减少剂，其技术指标如下表10：
表10
二、配合比设计
混凝土配合比根据《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTG D-2002)的规定设计，对原材料进行检测之后，计算初步配合比。
1.确定混凝土配制强度fc(MPa)
fc＝fr/(1-1.04CV)+ts
＝5.0/(1-1.04×0.10)+0.46×0.45
＝5.8MPa(CV＝0.10,t＝0.46,s＝0.45)
2.计算水灰比W/C
W/C＝1.5684/(fc+1.0097-0.3595fs)
＝1.5684/(5.8+1.0097-0.3595×7.2)
＝0.37
其中：fc＝5.8MPa fs＝7.2MPa
fc为面层水泥混凝土配制28d弯拉强度的均值(MPa)
fs为水泥实测28d抗折强度(MPa)
3.确定砂率
根据JTG/T F30-2014《公路水泥混凝土路面施工技术细则》中砂的细度模数和粗集料的种类，选用砂率SP＝0.34﹪
4.确定用水量
5.0MPa混凝土主要用于混凝土路面，坍落度宜采用60～80(mm)。根据所要求的混凝土的坍落度、碎石最大粒径计算单位用水量。
WO＝104.97+0.309SL+11.27C/W+0.61SP
＝104.97+0.309×70+11.27/0.37+0.61×34
＝178Kg/m3
WO—不掺外加剂与掺合料混凝土的单位用水量
SL—坍落度(mm)；
SP—砂率(％)；
掺外加剂的混凝土单位用水量
W0W＝W0(1-β/100)
＝177×(1-28/100)
＝128Kg/m3
β—所用外加剂剂量的实测减水率(％)；减水率为28％
5.计算水泥用量
Mc0＝MW0/(W/C)＝128/0.37＝346kg/m3
减水剂掺量为水泥用量的1.0％,减水剂用量为3.43％
6.采用体积法计算砂、石用量，根据JTG/T F30-2014《公路水泥混凝土路面施工技术细则》中水灰比和碎石最大公称粒径所对应的砂率要求，选用砂率βp＝34﹪
经计算：Ms0＝686kg Mg0＝1332kg
则初步配合比计算结果见下表11：
表11
碎石用量见下表12：
表12
| 19-31.5mm | 9.5-19mm | 4.75-9.5mm | |
| 比例 | 33％ | 48％ | 19％ |
| 质量(kg) | 13.2 | 19.17 | 7.59 |
7.试配
根据计算所得配合比，进行试验，成型混凝土立方体抗压强度试件和抗弯拉强度试件，并测试坍落度。按表12配合比计算所得结果进行试配，拌合后坍落度＜50mm，不满足设计坍落度(60～80mm)要求。保持水灰比不变，增加0.5％减水剂，则减水剂用量为5.15Kg。调整后坍落度符合要求。然后成型抗折与抗压强度试件。
主要操作步骤：
(1)按30L混凝土称料，将称量好的各材料分别加入搅拌机中(HJD-60型单卧轴强制式混凝土搅拌机)，搅拌机转速为60r/min,搅拌时间大约60s，加料顺序为：先将称量好的碎石加入搅拌机中，然后加砂，再将称量好的水泥加入搅拌机中，干拌15s，然后将称量好的水与减水剂用玻璃棒搅拌均匀加入搅拌机中，进行湿拌，拌合时间为90s，而后将拌合物倾倒在铁板上，再经人工翻拌60s-120s。务必使拌合物均匀一致。
(2)将拌合物装入抗压试摸(150mm×150mm×150mm)与抗折试摸(150mm×150mm×550mm)，然后放在振动台上振实(HZJ-100型振动台)，振动频率为0-10kHz，振动时间大约为15s，避免过振离析。振完后，将试摸表面用抹刀抹平。
(3)待第二天拆模，然后放入标准养护室中养护，温度为20℃±2℃，湿度大于95％。养护28天。
(4)混凝土的抗压与抗折，抗压试验机为DYE-2000S型全自动电脑恒应力压力试验机，将养护28d的抗压试件直接取出，擦干表面的水，放到压力试验机上进行抗压试验，加荷速率为0.5MPa/s-0.8MPa/s，直至试件破坏为止，记录抗压强度值，每组三个试件，用同样的方法压完。抗折试验机为JYE-300A型全自动恒应力压力试验机，加载速率为0.05MPa/s-0.08MPa/s，直至试件被压破坏为止。记录抗压强度值，每组三个试件，用同样的方法压完。
8.掺入外加剂成型混凝土抗折及抗压试件，掺配比例如下表13，外加剂的配比选用实施例2的数据：
表13
碎石用量见下表14：
表14
| 19-31.5mm | 9.5-19mm | 4.75-9.5mm | |
| 比例 | 33％ | 48％ | 19％ |
| 质量(kg) | 13.2 | 19.17 | 7.59 |
主要操作步骤：
(1)按30L混凝土称料，将称量好的各材料(表13、表14中的各种材料)分别加入搅拌机中(HJD-60型单卧轴强制式混凝土搅拌机)，搅拌机转速为60r/min,搅拌时间大约60s，加料顺序为：先将称量好的碎石加入搅拌机中，然后加砂，再将称量好的水泥和外加剂加入搅拌机中，干拌15s，然后将称量好的水与减水剂用玻璃棒搅拌均匀加入搅拌机中，进行湿拌，拌合时间为90s，而后将拌合物倾倒在铁板上，再经人工翻拌60s-120s。务必使拌合物均匀一致。
(2)将拌合物装入抗压试摸(150mm×150mm×150mm)与抗折试摸(150mm×150mm×550mm)，然后放在振动台上振实(HZJ-100型振动台)，振动频率为0-10kHz，振动时间大约为15s，避免过振离析。振完后，将试摸表面用抹刀抹平。
(3)待第二天拆模，然后放入标准养护室中养护，温度为20℃±2℃，湿度大于95％。养护28天。
(4)混凝土的抗压与抗折，抗压试验机为DYE-2000S型全自动电脑恒应力压力试验机，将养护28d的抗压试件直接取出，擦干表面的水，放到压力试验机上进行抗压试验，加荷速率为0.5MPa/s-0.8MPa/s，直至试件破坏为止，记录抗压强度值，每组三个试件，用同样的方法压完。抗折试验机为JYE-300A型全自动恒应力压力试验机，加载速率为0.05MPa/s-0.08MPa/s，直至试件被压破坏为止。记录抗压强度值，每组三个试件，用同样的方法压完。
9. 28天抗折与抗压强度结果汇总，如下表15所示：
表15
Claims (10)
1.一种用于路面混凝土的外加剂，其特征在于：将固废煤渣粉末、固化剂及胶粉以100:0.15～0.25:0.1的比例混合。
2.根据权利要求1所述的一种用于路面混凝土的外加剂，其特征在于：所述固化剂为聚醚胺D230。
3.根据权利要求1所述的一种用于路面混凝土的外加剂，其特征在于：所述胶粉为明立建筑胶粉。
4.一种用于路面混凝土的外加剂的制备方法，其特征在于：具体按照以下步骤实施：
步骤1，将固废煤渣烘干后进行研磨，得固废煤渣粉末；
步骤2，将经步骤1研磨后的废煤渣粉末与固化剂、胶粉混合均匀，即得。
5.根据权利要求4所述的一种用于路面混凝土的外加剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1中固废煤渣通过雷磨磨机进行研磨，所得的固废煤渣粉末细度大于等于100目。
6.根据权利要求4所述的一种用于路面混凝土的外加剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2中固废煤渣粉末、固化剂及胶粉以100:0.15～0.25:0.1。
7.根据权利要求4所述的一种用于路面混凝土的外加剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2中采用干粉混合机将废煤渣粉末与固化剂、胶粉进行混合。
8.根据权利要求4所述的一种用于路面混凝土的外加剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2中干粉混合机的主轴转速为20～28r/min，干粉混合机的电机转速为1300～1500r/min，搅拌时间60～80s。
9.根据权利要求4所述的一种用于路面混凝土的外加剂的制备方法，其特征在于：所述固化剂为聚醚胺D230。
10.根据权利要求4所述的一种用于路面混凝土的外加剂的制备方法，其特征在于：所述胶粉为明立建筑胶粉。
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