CN107473672B - 一种混凝土及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混凝土及其制备工艺，其中，一种混凝土，包括如下重量份数的组分：水泥290‑345份；砂子870‑945份；石子750‑900份；粉煤灰80‑105份；矿渣56‑88份；聚羧酸系减水剂1‑3份；膨胀剂0.5‑2份；添加剂0.8‑1.5份；纤维混合物3‑8份；消泡剂1‑2份；水145‑170份；水泥为P.O42.5水泥；添加剂包括MCC、黄原胶、聚乙烯吡咯烷酮；纤维混合物包括玻璃纤维、钢纤维、碳纤维中的至少两种；消泡剂包括聚有机硅氧烷、聚醚改性聚硅氧烷中的至少一种。本发明具有降低含气量，并提高凝固后的混凝土的抗渗性能、抗裂性的优点。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土制备技术领域，更具体地说，它涉及一种混凝土及其制备工艺。
背景技术
混凝土是当代最主要的土木工程材料之一，广泛应用于建筑领域的方方面面。但是，由于混凝土(尤其大体积混凝土及高强混凝土等)普遍存在收缩现象，导致混凝土开裂、强度、防渗、抗腐蚀等性能降低。而目前市场上使用膨胀剂作为补偿收缩混凝土材料存在的明显缺陷是：混凝土的水化热高，混凝土收缩变形大，普遍存在混凝土开裂、渗漏等现象。因此，一种具有较好的抗渗和抗裂性能的混凝土具有较好的商业前景。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种混凝土，具有降低含气量，并提高凝固后的混凝土的抗渗性能、抗裂性的优点。
为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：
一种混凝土，包括如下重量份数的组分：
水泥290-345份；
砂子870-945份；
石子750-900份；
粉煤灰80-105份；
矿渣56-88份；
聚羧酸系减水剂1-3份；
膨胀剂0.5-2份；
添加剂0.8-1.5份；
纤维混合物3-8份；
消泡剂1-2份；
水145-170份；
所述水泥为P.O42.5水泥；
所述添加剂包括MCC、黄原胶、聚乙烯吡咯烷酮；
所述纤维混合物包括玻璃纤维、钢纤维、碳纤维中的至少两种；
消泡剂包括聚有机硅氧烷、聚醚改性聚硅氧烷中的至少一种。
通过上述技术方案，聚羧酸系减水剂的减水效果好，与水泥、砂子、石子、粉煤灰等组分相互配合，形成本申请中的混凝土，有助于降低加入的水量。膨胀剂对形成的混凝土具有较好的补偿功能，有助于提高混凝土的抗裂性能。
MCC、黄原胶、聚乙烯吡咯烷酮在水中可形成稳定的凝胶状物质，且凝胶状的物质为三维网状结构，可对其他的组分起到较好的粘接，改善形成的混凝土的坍落度。
纤维混合物中的玻璃纤维、钢纤维、碳纤维相互配合，有助于提高混凝土的抗压强度。
聚有机硅氧烷、聚醚改性聚硅氧烷均具有优异的消泡抑泡的功能，有助于去除混凝土中形成的气泡含量并进一步抑制气泡的增加，从而减小粗细骨料之间的间隙，进而提高混凝土的抗渗能力。
经研究(试验一)发现，添加剂、纤维混合物、消泡剂相互配合，有助于降低形成的混凝土中的气泡含量，增加粗细骨料之间的连接效果，提高混凝土的抗渗能力、抗裂性能。
进一步优选为：所述抗裂混凝剂包括如下重量份数的组分：
水泥310-345份；
砂子900-945份；
石子850-900份；
粉煤灰80-95份；
矿渣65-88份；
聚羧酸系减水剂2-3份；
膨胀剂1-2份；
添加剂1-1.5份；
纤维混合物5-8份；
消泡剂1.5-2份；
水155-170份；
所述添加剂由重量份数比为1∶2-5∶1-1.5的MCC、黄原胶、聚乙烯吡咯烷酮组成；
所述纤维混合物由重量份数比为5.5-6.5∶3-5∶1的玻璃纤维、钢纤维、碳纤维组成；
消泡剂由重量份数比为1∶1.8-2.8的聚有机硅氧烷、聚醚改性聚硅氧烷组成。
通过上述技术方案，经研究(试验一、试验二)发现，该重量份数范围内的组分混合形成的混凝土具有更低的含气量、更高的抗渗能力、抗裂性能。
进一步优选为：所述抗裂混凝剂包括如下重量份数的组分：
水泥345份；
砂子945份；
石子850份；
粉煤灰95份；
矿渣88份；
聚羧酸系减水剂3份；
膨胀剂2份；
添加剂1.5份；
纤维混合物8份；
消泡剂2份；
水170份；
所述添加剂由重量份数比为1∶2.8∶1.5的MCC、黄原胶、聚乙烯吡咯烷酮组成；
所述纤维混合物由重量份数比为6.3∶3∶1的玻璃纤维、钢纤维、碳纤维组成；
消泡剂由重量份数比为1∶2.4的聚有机硅氧烷、聚醚改性聚硅氧烷组成。
通过上述技术方案，经研究(试验一、试验二)发现，上述重量份数比的组分相互混合并形成复配作用，可达到最优的含气量、抗渗能力、抗裂性能。
进一步优选为：还包括重量份数为6-9份的流动助剂，所述流动助剂包括褐煤蜡颗粒、白油中的至少一种。
通过上述技术方案，使用褐煤蜡颗粒时，褐煤蜡颗粒在与各组分形成充分混合后，水与水泥反应，放出热量，会使褐煤蜡颗粒变软甚至熔化，进一步提高混凝土的流动性，并减小粗细骨料之间的间隙。使用白油时，在混合过程中，全程可降低各组分的混合难度。
MCC、黄原胶、聚乙烯吡咯烷酮在水中可形成稳定的凝胶状物质，在一定程度上会降低流动效果，与流动助剂复配作用后，可进一步改善混凝土的坍落度，提高泵送能力，便于进行浇筑施工。另一方面，消泡剂与流动助剂相互配合，有助于提高混合效果，形成更好的相互复配效果，促进气泡排出。
进一步优选为：所述石子包括细石子和粗石子，所述细石子和粗石子的重量份数的比值为0.4-0.5∶1，所述细石子的单粒级为5-10mm，所述粗石子的单粒级为16-31.5mm。
通过上述技术方案，在该重量份数范围内的细石子和粗石子相互配合，有助于增加粗细骨料之间的填充效果，减小组分之间的空隙，从而提高组分之间的连接紧密性，增大成型后的混凝土的抗压强度。
进一步优选为：所述粉煤灰的级别为二级。
通过上述技术方案，有助于提高成型后混凝土的抗压强度。
进一步优选为：所述纤维混合物的长径比为70-75。
通过上述技术方案，使纤维混合物在混合过程中，不易出现打结、团聚的现象，并助于分散充分，均匀提高成型后的混凝土的抗压强度。
本发明的目的二在于提供一种混凝土的制备工艺。
为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：
一种混凝土的制备工艺，包括如下步骤：
S1，将相应重量份数的水泥、砂子、石子、粉煤灰、矿渣、聚羧酸系减水剂、膨胀剂充分混合，形成第一混合物；
S2，将相应重量份数的添加剂加入至水中，充分混合，形成第二混合物；
S3，向步骤S2中获得的第二混合物中加入纤维混合物、消泡剂，充分混合，形成第三混合物；
S4，将步骤S3中获得的第三混合物加入至步骤S1中获得的第一混合物中，充分混合，获得。
通过上述技术方案，水泥、砂子、石子、粉煤灰、矿渣、聚羧酸系减水剂、膨胀剂这些组分为颗粒状，较易分散，使形成的第一混合物达到充分混合的效果。
而步骤S2中，添加剂与水混合后，可形成具有三维网状结构的凝胶状的第二混合物，而由于水的含量较大，不易出现难以搅拌的现象。步骤S3中，将混合物、消泡剂加入至第二混合物，使纤维混合物、消泡剂与具有三维网状结构的凝胶状的第二混合物形成充分接触和分散。最后，在步骤S4中，通过液相的第三混合物与第一混合物形成充分的混合，使添加剂、纤维混合物、消泡剂产生复配作用，进而提高混凝土的抗渗能力、抗裂性能。
进一步优选为：所述步骤S3中，加入流动助剂并充分混合。
通过上述技术方案，有助于流动助剂充分分散在液相中。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.添加剂、纤维混合物、消泡剂相互配合，有助于降低形成的混凝土中的含气量，增加粗细骨料之间的连接效果，提高混凝土的抗渗能力、抗裂性能；
2.通过添加剂、流动助剂相互配合，改善混凝土的坍落度；
3.通过消泡剂与流动助剂相互复配作用，有助于降低含气量。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：一种混凝土，包括的组分及其相应的重量份数如表1所示，且通过如下步骤制备获得：
S1，将P.O42.5水泥、砂子、石子、二级粉煤灰、矿渣、聚羧酸系减水剂、膨胀剂充分混合，形成第一混合物；
S2，将添加剂加入至水中，充分混合，形成第二混合物；
S3，向步骤S2中获得的第二混合物中加入纤维混合物、消泡剂，充分混合，形成第三混合物；
S4，将步骤S3中获得的第三混合物加入至步骤S1中获得的第一混合物中，充分混合，获得。
其中，石子包括细石子和粗石子，细石子和粗石子的重量份数的比值为0.4-0.5∶1，细石子的单粒级为5-10mm，粗石子的单粒级为16-31.5mm；
膨胀剂可选取硫铝酸钙类混凝土膨胀剂或氧化钙类混凝土膨胀剂；
添加剂由重量份数比为1∶2.8∶1.5的MCC、黄原胶、聚乙烯吡咯烷酮组成；
纤维混合物由重量份数比为6.3∶3∶1的玻璃纤维、钢纤维、碳纤维组成；
消泡剂由重量份数比为1∶2.4的聚有机硅氧烷、聚醚改性聚硅氧烷组成；
纤维混合物的长径比为70。
实施例2-7：一种混凝土，与实施例1的区别在于，包括的组分及其相应的重量份数如表1所示。
表1实施例1-7包括的组分及其相应的重量份数
实施例8：一种混凝土，与实施例1的区别在于，添加剂中，MCC、黄原胶、聚乙烯吡咯烷酮的重量份数比为1∶2∶1。
实施例9：一种混凝土，与实施例1的区别在于，MCC、黄原胶、聚乙烯吡咯烷酮的重量份数比为1∶3.8∶1。
实施例10：一种混凝土，与实施例1的区别在于，MCC、黄原胶、聚乙烯吡咯烷酮的重量份数比为1∶2.8∶1.5。
实施例11：一种混凝土，与实施例1的区别在于，MCC、黄原胶、聚乙烯吡咯烷酮的重量份数比为1∶5∶1.5。
实施例12：一种混凝土，与实施例1的区别在于，纤维混合物由玻璃纤维、钢纤维组成，两者的重量份数比为6.3∶3。
实施例13：一种混凝土，与实施例1的区别在于，纤维混合物由玻璃纤维、碳纤维组成，两者的重量份数比为6.3∶1。
实施例14：一种混凝土，与实施例1的区别在于，纤维混合物由钢纤维、碳纤维组成，两者的重量份数比为3∶1。
实施例15：一种混凝土，与实施例1的区别在于，纤维混合物中，玻璃纤维、钢纤维、碳纤维的重量份数比为5.5∶3∶1。
实施例16：一种混凝土，与实施例1的区别在于，纤维混合物中，玻璃纤维、钢纤维、碳纤维的重量份数比为6.5∶3∶1。
实施例17：一种混凝土，与实施例1的区别在于，纤维混合物中，玻璃纤维、钢纤维、碳纤维的重量份数比为5.8∶5∶1。
实施例18：一种混凝土，与实施例1的区别在于，纤维混合物中，玻璃纤维、钢纤维、碳纤维的重量份数比为6.5∶5∶1。
实施例19：一种混凝土，与实施例1的区别在于，消泡剂全部为聚有机硅氧烷。
实施例20：一种混凝土，与实施例1的区别在于，消泡剂全部为聚醚改性聚硅氧烷。
实施例21：一种混凝土，与实施例1的区别在于，消泡剂中，聚有机硅氧烷、聚醚改性聚硅氧烷的重量份数比为1∶1.8。
实施例22：一种混凝土，与实施例1的区别在于，消泡剂中，聚有机硅氧烷、聚醚改性聚硅氧烷的重量份数比为1∶2.8。
实施例23：一种混凝土，与实施例1的区别在于，还添加有重量份数为6份的流动助剂，该流动助剂为褐煤蜡颗粒，且加入在步骤S3中，充分混合。
实施例24：一种混凝土，与实施例1的区别在于，流动助剂为白油，且其重量份数为9份。
实施例25：一种混凝土，与实施例1的区别在于，纤维混合物的长径比为70。
实施例26：一种混凝土，与实施例1的区别在于，纤维混合物的长径比为75。
对比例1-8：一种混凝土，与实施例1的区别在于，包括的组分及其相应的重量份数如表2所示。
表2对比例1-8包括的组分及其相应的重量份数
对比例9：一种混凝土，与实施例1的区别在于，添加剂全部为MCC。
对比例10：一种混凝土，与实施例1的区别在于，添加剂全部为黄原胶。
对比例11：一种混凝土，与实施例1的区别在于，添加剂全部为聚乙烯吡咯烷酮。
对比例12：一种混凝土，与实施例1的区别在于，添加剂中，MCC、黄原胶、聚乙烯吡咯烷酮的重量份数比为1∶1∶1。
对比例13：一种混凝土，与实施例1的区别在于，纤维混合物全部用玻璃纤维替代。
对比例14：一种混凝土，与实施例1的区别在于，纤维混合物全部用钢纤维替代。
对比例15：一种混凝土，与实施例1的区别在于，纤维混合物全部用碳纤维替代。
对比例16：一种混凝土，与实施例1的区别在于，纤维混合物中，玻璃纤维、钢纤维、碳纤维的重量份数比为1∶1∶1。
试验一：力学性能试验
试验对象：将实施例1-26中获得的混凝土分别浇筑至150mm×150mm×150mm的钢模中，并振捣30min，后静置3h，在脱模前通过55℃的蒸汽养护10h，获得成型后的立方体状的试验样1-26；采用相同的方式将对比例1-16分别处理形成成型后的立方体状的对照样1-16。
试验方法：1.将试验样1-26和对照样1-16分别经28天的养护后，清理试验样1-26和对照样1-16共42组表面的杂质，每组取3块，并在试验样1-26和对照样1-16的表面相应均匀涂抹一层熔化的密封油膏，并装入抗渗仪中按照标准抗渗试验；试验时，水压从0.2Mpa开始，每隔2h增加0.025Mpa水压并随时记录试验样1-26、对照样1-16的端面渗水情况，直至加到每组3个样品的表面均发现渗水，记下此时的水压力即为当前试件组的抗渗等级并分析；
2.分别取在钢模中采用塑料膜养护24h后的试验样1-26每组各三块、对照样1-26每组各三块，分别通过Supereyes裂缝观测仪实时监测每块试验样1-26对、照样1-16的开裂情况，记录并分析。
试验结果：试验样1-26的最大水压力、单位面积上的裂缝数量、单位面积上的总开裂面积如表3所示；对照样1-16的最大水压力、单位面积上的裂缝数量、单位面积上的总开裂面积如表4所示。
表3试验样1-26的最大水压力、单位面积上的裂缝数量、单位面积上的总开裂面积
表4对照样1-16的最大水压力、单位面积上的裂缝数量、单位面积上的总开裂面积
试验二：坍落度试验
试验对象：选取实施例1-7、实施例23-24中获得的混凝土作为试验样1-9，选取对比例9-12作为对照样1-4。
试验方法：按照GBT14902-2012，分别对试验样1-31和对照样1-35进行坍落度、含气量的检测，记录并分析。
试验结果：试验样1-9、对照样1-4中的坍落度、含气量如表5所示。由表5可知，试验样1-9中的含气量较低，且相应的坍落度较好，而对照样1-4中的含气量较高，且坍落度较差，因此，易造成成型后的对照样抗压强度较低、易渗等缺陷。出现上述现象的原因主要在于：添加剂中的组分种类、相应的组分的比例未在合适的范围内。
表5试验样1-9、对照样1-4中的坍落度、含气量
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种混凝土，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
水泥290-345份；
砂子870-945份；
石子750-900份；
粉煤灰80-105份；
矿渣56-88份；
聚羧酸系减水剂1-3份；
膨胀剂0.5-2份；
添加剂0.8-1.5份；
纤维混合物3-8份；
消泡剂1-2份；
水145-170份；
流动助剂6-9份；
所述水泥为P.O42.5水泥；
所述流动助剂包括褐煤蜡颗粒、白油中的至少一种；
所述纤维混合物的长径比为70-75；
所述添加剂由重量份数比为1:2-5:1-1.5的MCC、黄原胶、聚乙烯吡咯烷酮组成；
所述纤维混合物由重量份数比为5.5-6.5:3-5:1的玻璃纤维、钢纤维、碳纤维组成；
消泡剂由重量份数比为1:1.8-2.8的聚有机硅氧烷、聚醚改性聚硅氧烷组成。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
水泥310-345份；
砂子900-945份；
石子850-900份；
粉煤灰80-95份；
矿渣65-88份；
聚羧酸系减水剂2-3份；
膨胀剂1-2份；
添加剂1-1.5份；
纤维混合物5-8份；
消泡剂1.5-2份；
水155-170份。
3.根据权利要求2所述的一种混凝土，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
水泥345份；
砂子945份；
石子850份；
粉煤灰95份；
矿渣88份；
聚羧酸系减水剂3份；
膨胀剂2份；
添加剂1.5份；
纤维混合物8份；
消泡剂2份；
水170份；
所述添加剂由重量份数比为1:2.8:1.5的MCC、黄原胶、聚乙烯吡咯烷酮组成；
所述纤维混合物由重量份数比为6.3:3:1的玻璃纤维、钢纤维、碳纤维组成；
消泡剂由重量份数比为1:2.4的聚有机硅氧烷、聚醚改性聚硅氧烷组成。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种混凝土，其特征在于，所述石子包括细石子和粗石子，所述细石子和粗石子的重量份数的比值为0.4-0.5:1，所述细石子的单粒级为5-10mm，所述粗石子的单粒级为16-31.5mm。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种混凝土，其特征在于，所述粉煤灰的级别为二级。
6.一种如权利要求1-3中任意一项所述的一种混凝土的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1，将相应重量份数的水泥、砂子、石子、粉煤灰、矿渣、聚羧酸系减水剂、膨胀剂充分混合，形成第一混合物；
S2，将相应重量份数的添加剂加入至水中，充分混合，形成第二混合物；
S3，向步骤S2中获得的第二混合物中加入纤维混合物、消泡剂，充分混合，形成第三混合物；
S4，将步骤S3中获得的第三混合物加入至步骤S1中获得的第一混合物中，充分混合，获得。
7.根据权利要求6所述的一种混凝土的制备工艺，其特征在于，所述步骤S3中，加入流动助剂并充分混合。
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