CN108275925B - 一种无气孔混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无气孔混凝土及其制备方法。其制备方法为：(1)将制备混凝土用的固体原料干燥，混合均匀，并向其中通入二氧化碳替换空气，使固体原材料气氛中二氧化碳体积分数达到50％‑100％；(2)于反应釜底部通入二氧化碳排出空气，然后将步骤(1)所得产物加入二氧化碳气氛的反应釜中，并保证反应釜内二氧化碳的体积分数为50％‑100％；(3)将水和外加剂溶解混合均匀，得混合液；(4)将步骤(3)所得产物加入反应釜，搅拌1～30min，得无气孔混凝土拌合物；(5)无气孔混凝土拌合物经浇筑成型，常规养护得硬化的无气孔混凝土。本发明方法可有效的消除混凝土中的气孔，制备得到无气孔的混凝土材料。

Description

一种无气孔混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于混凝土制备技术领域，具体涉及一种无气孔混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土作为最普遍的建筑材料得到了广泛的研究和应用。近年来，随着外加剂技术的不断革新，混凝土材料的各种性能得到了大幅优化和提升，各类高性能混凝土已经成为建筑领域的研究热点。
其中，利用最紧密堆积原理，结合高性能外加剂制备的活性粉末混凝土(RPC)及超高性能混凝土(UHPC)，由于极低的水胶比和极低的孔隙率实现了传统混凝土难易达到的超高性能，其高致密结构决定了这些材料具有超高强度的力学性能以及超高抗冻性、抗渗性等耐久性能。
然而，RPC及UHPC，也包括其他低水胶比的高强混凝土(HSC)，在利用外加剂带来超低水胶比的同时，还使得这些混凝土的粘稠度大幅增加，混凝土中气泡即使在长时间振捣的条件下也难以排出，尤其是在掺有大量纤维进行增强的条件下混凝土中气泡极难排出，进而在混凝土硬化后形成气孔缺陷，影响了这些高性能混凝土的致密度，对力学性能及耐久性能有一定负面影响。另外，在一些利用RPC、UHPC、HSC成型切割制备装饰板材的过程中，这些材料内部的气孔在切割后的板材表面形成孔洞缺陷，使得板材报废率极高，从而影响了这些材料的应用。
目前，已有一些方案致力于减少或消除这些高粘稠度混凝土中的气孔，如：采用消泡剂、降粘剂等外加剂消除气泡，延长振捣时间，利用真空环境进行搅拌、振捣、浇筑、恢复常压等方式。目前这些途径均减少了高粘稠度混凝土中的气孔，然而，并未切实有效地消除混凝土中的气孔。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种无气孔混凝土及其制备方法，可有效解决现有混凝土中存在气孔的问题。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种无气孔混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将制备混凝土用的固体原料干燥，混合均匀，并向其中通入二氧化碳替换空气，使固体原材料气氛中二氧化碳体积分数达到50％-100％；
(2)于反应釜底部通入二氧化碳排出空气，然后将步骤(1)所得产物加入二氧化碳气氛的反应釜中，并保证反应釜内二氧化碳的体积分数为50％-100％；
(3)将水和外加剂溶解混合均匀，得混合液；
(4)将步骤(3)所得产物加入反应釜，搅拌1～30min，得无气孔混凝土拌合物；
(5)无气孔混凝土拌合物经浇筑成型，常规养护得硬化的无气孔混凝土。
进一步地，步骤(1)中所述混凝土为：活性粉末混凝土、超高性能混凝土或强度为C60-C100的混凝土。
进一步地，步骤(3)还包括对混合液进行排气，其排气方法为：超声、加热或抽真空。
进一步地，步骤(3)中所述外加剂为固态或液态的缓凝剂、碱性物质、减水剂、消泡剂中的一种或多种。
进一步地，步骤(4)中还包括在搅拌前抽真空至0.8～40KPa，然后在搅拌后通入空气或二氧化碳，使其降至常压。
进一步地，缓凝剂为葡萄糖、蔗糖、糖钙、糊精、柠檬酸、柠檬酸钠、葡萄糖酸钠、磷酸盐或偏磷酸盐，其掺量为混凝土中胶凝材料用量的0-5wt‰。
进一步地，碱性物质为能与二氧化碳发生反应，并生成固体物质的碱性化合物，其掺量为混凝土中胶凝材料用量的0-5wt％。
进一步地，减水剂为聚羧酸系高性能减水剂、萘系高效减水剂、蒽系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂、脂肪族羟基磺酸盐系减水剂或三聚氰胺高效减水剂，其折固掺量为混凝土中胶凝材料用量的0-2wt％。
上述方法制备得到的无气孔混凝土。
本发明的有益效果为：
本发明通过利用二氧化碳气氛替代空气制备混凝土，使得混凝土搅拌制备过程中形成的气孔中的气体被替代为二氧化碳，而二氧化碳会逐渐被碱性的水泥料浆吸收，形成了无气孔的新拌混凝土，最终得到无气孔缺陷的硬化混凝土。所制备的无气孔混凝土强度及耐久性均得到大幅提高，且由于采用本发明所述方法可完全消除混凝土内部气孔缺陷，使得高性能混凝土切割装饰板材得以产品化。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
实施例1
一种无气孔混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将用于制备活性粉末混凝土用的固体原料干燥，并混合均匀，并向其中通入二氧化碳替换空气，使固体原材料气氛中二氧化碳体积分数达到90％；
(2)向反应釜底部持续通入二氧化碳，以排出反应釜内原有的空气，然后将步骤(1)所得产物加入二氧化碳气氛的反应釜中，并保证反应釜内二氧化碳的体积分数不低于90％；
(3)将水、聚羧酸系高性能减水剂和氢氧化钙溶解混合均匀，得混合液；再通过抽真空处理，以排除混合液中溶解的气体；其中聚羧酸系高性能减水剂折固掺量为混凝土胶凝材料用量的1.1wt％，氢氧化钙的掺量为混凝土中胶凝材料用量的1wt％；
(4)向反应釜中加入步骤(3)所得混合液，并持续搅拌10min，使反应釜内各物料充分混合，同时使混凝土中含有的二氧化碳气体被混凝土中水泥料浆充分吸收，最终制备出具有流动性的混凝土即无气孔混凝土拌合物，然后停止搅拌，将无气孔混凝土拌合物倒出；
(5)将无气孔混凝土拌合物从磨具底部灌注，使其成型，然后常规养护得硬化的无气孔混凝土。
实施例2
一种无气孔混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将用于制备超高性能混凝土用的固体原料干燥，并混合均匀，并向其中通入二氧化碳替换空气，使固体原材料气氛中二氧化碳体积分数达到99％；
(2)向真空反应釜底部持续通入二氧化碳，以排出真空反应釜内原有的空气，然后将步骤(1)所得产物加入二氧化碳气氛的反应釜中，并保证反应釜内的气氛中二氧化碳的体积分数为99％；
(3)将通过加热处理排出所溶解的气体的水与萘系高效减水剂、和蔗糖溶解混合均匀，得混合液；其中，萘系高效减水剂的折固掺量为胶凝材料的0.8wt％，蔗糖的掺量为混凝土中胶凝材料的0.5wt‰；
(4)向反应釜中加入步骤(3)所得产物，再抽真空，使反应釜的绝对真空度达到5KPa，并持续搅拌15min，使真空反应釜内各物料充分混合，同时使混凝土中含有的二氧化碳气体被混凝土中水泥料浆充分吸收，最终制备出具有流动性的混凝土即无气孔混凝土拌合物，然后停止搅拌，向真空反应釜中通入空气或二氧化碳，达到常压后，将无气孔混凝土拌合物倒出；
(5)将无气孔混凝土拌合物从磨具底部灌注，使其成型，然后常规养护得硬化的无气孔混凝土。
实施例3
一种无气孔混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将用于制备强度等级为C80的混凝土用的固体原料干燥，并混合均匀，并向其中通入二氧化碳替换空气，使固体原材料气氛中二氧化碳体积分数达到60％；
(2)向真空反应釜底部持续通入二氧化碳，以排出真空反应釜内原有的空气，然后将步骤(1)所得产物加入二氧化碳气氛的反应釜中，并保证反应釜内的气氛中二氧化碳的体积分数为70％；
(3)将水、萘系高效减水剂、和蔗糖溶解混合均匀，得混合液，再通过加热处理，以排除混合液中溶解的气体；其中，萘系高效减水剂的折固掺量为胶凝材料的0.8wt％，蔗糖的掺量为混凝土中胶凝材料的0.5wt‰；
(4)向反应釜中加入步骤(3)所得产物，再抽真空，使反应釜的绝对真空度达到3KPa，并持续搅拌15min，使真空反应釜内各物料充分混合，同时使混凝土中含有的二氧化碳气体被混凝土中水泥料浆充分吸收，最终制备出具有流动性的混凝土即无气孔混凝土拌合物，然后停止搅拌，向真空反应釜中通入空气或二氧化碳，达到常压后，将无气孔混凝土拌合物倒出；
(5)将无气孔混凝土拌合物从磨具底部灌注，使其成型，然后常规养护得硬化的无气孔混凝土。
实施例4
一种无气孔混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将用于制备超高性能混凝土用的固体原料干燥(包括占固体原料重量0.8％的固态的聚羧酸减水剂)，并混合均匀，并向其中通入二氧化碳替换空气，使固体原材料气氛中二氧化碳体积分数达到99％；
(2)向真空反应釜底部持续通入二氧化碳，以排出真空反应釜内原有的空气，然后将步骤(1)所得产物加入二氧化碳气氛的反应釜中，并保证反应釜内的气氛中二氧化碳的体积分数为99％；
(3)将水和葡萄糖酸钠溶解混合均匀，得混合液；其中，葡萄糖酸钠的掺量为固体原料中胶凝材料的0.3wt‰；
(4)向反应釜中加入步骤(3)所得产物，再抽真空，使反应釜的绝对真空度达到5KPa，并持续搅拌15min，使真空反应釜内各物料充分混合，同时使混凝土中含有的二氧化碳气体被混凝土中水泥料浆充分吸收，最终制备出具有流动性的混凝土即无气孔混凝土拌合物，然后停止搅拌，向真空反应釜中通入空气或二氧化碳，达到常压后，将无气孔混凝土拌合物倒出；
(5)将无气孔混凝土拌合物从磨具底部灌注，使其成型，然后常规养护得硬化的无气孔混凝土。
对比例
与实施例2相比，步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中均未通入二氧化碳，其余操作过程均与实施例2相同。
检测
根据GB/T50080-2016中规定的含气量试验方法，测试了对比例与实施例2的含气量结果，其中，对比例含气量为4％，实施例2的含气量为0％。
根据GB/T50107-2010中规定的抗压性能测定方法，分别对对比例和实施例2所得的混凝土进行抗压性能检测，其中，实施例2所得混凝土的抗压强度达到了163～172MPa，而对比例所得混凝土的抗压强度远远低于实施例2，仅为149MPa左右。
由此可见，只有在本发明方法中的过程及相应参数的配合下，才能制备得到抗压性能好的无气孔混凝土。

Claims (7)

1.一种无气孔混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将制备混凝土用的固体原料干燥，混合均匀，并向其中通入二氧化碳替换空气，使固体原材料气氛中二氧化碳体积分数达到50%-100%；
（2）于反应釜底部通入二氧化碳排出空气，然后将步骤（1）所得产物加入二氧化碳气氛的反应釜中，并保证反应釜内二氧化碳的体积分数为50%-100%；
（3）将水和外加剂溶解混合均匀后进行排气，得混合液；排气方法为超声、加热或抽真空中的一种或多种；
（4）将步骤（3）所得产物加入反应釜，抽真空至0.8~40KPa，搅拌1~30min后通入空气或二氧化碳，使其降至常压，得无气孔混凝土拌合物；
（5）无气孔混凝土拌合物经浇筑成型，常规养护得硬化的无气孔混凝土。
2.根据权利要求1所述的无气孔混凝土的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述混凝土为：活性粉末混凝土、超高性能混凝土或强度为C60-C100的混凝土。
3.根据权利要求1所述的无气孔混凝土的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述外加剂为固态或液态的缓凝剂、碱性物质、减水剂、消泡剂中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的无气孔混凝土的制备方法，其特征在于，所述缓凝剂为葡萄糖、蔗糖、糖钙、糊精、柠檬酸、柠檬酸钠、葡萄糖酸钠、磷酸盐或偏磷酸盐，其掺量为混凝土中胶凝材料用量的0-5wt‰。
5.根据权利要求3所述的无气孔混凝土的制备方法，其特征在于，所述碱性物质为能与二氧化碳发生反应，并生成固体物质的碱性化合物，其掺量为混凝土中胶凝材料用量的0-5wt%。
6.根据权利要求3所述的无气孔混凝土的制备方法，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂、萘系高效减水剂、蒽系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂、脂肪族羟基磺酸盐系减水剂或三聚氰胺高效减水剂，其折固掺量为混凝土中胶凝材料用量的0-2 wt %。
7.权利要求1~6任一项所述方法制备得到的无气孔混凝土。
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