CN108529991B - 一种高密实混凝土及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高密实混凝土，包括以下原料制得：超细水泥260‑310份、改性钢渣152‑188份、堵孔剂33‑55份、砂750‑820份、石子1028‑1378份和水100‑160份；所述超细水泥由水泥412‑439份、滑石粉20‑45份、醋酸钠8‑15份和梨渣20‑45份组成；所述份数为重量份。所述梨渣为榨取梨汁后剩余的干残渣，细度为500‑600m2/kg，糖分质量百分含量在8‑18%。本发明的高密实混凝土，原材料易得，方法简单，实施便利。

Description

一种高密实混凝土及制备方法
技术领域
本发明属于混凝土技术领域，具体涉及一种高密实混凝土及其制备方法。
背景技术
近年来随着我国混凝土使用量持续增长。上世纪70年代发达国家建成和使用的以跨海大桥工程为代表的重大海洋基础设施已逐渐出现过早破坏和失效迹象，甚至日本太平洋沿岸的港口建筑等在使用不到10年，混凝土表面出现开裂、剥落等被侵蚀现象。这主要是由于混凝土是气-液-固三相共存的多孔材料，结构致密度差，尤其是界面过渡区，易被外界的水、盐等侵蚀，造成长期服役性能和耐久性差。界面过渡区是在混凝土骨料颗粒周围存在20-40μm薄弱区，该区水泥浆体的结构与水泥“本体”浆体相比，未水化水泥较少；孔隙率较高，孔径通常比本体浆体中的更大；C-S-H较少；存在大的、定向生长的CH晶体；钙矾石浓度较大。因此，为解决界面过渡区所造成的混凝土抗侵蚀性能差和严重影响混凝土服役寿命的问题，高密实混凝土被广泛关注。目前，为实现混凝土的高密实化主要采用以下方法：（1）调整混凝土配合比，降低水灰比，虽然能一定程度减少由拌合水所造成的孔隙，但严重影响了混凝土的工作性能，造成施工不便；引入超细掺合料如硅灰（水泥质量的10%-15%），利用超细颗粒的尺寸填充效应提高混凝土致密度，但掺合料活性低，尤其早期活性几近于无，严重降低混凝土早期强度；加入表面活性剂或水玻璃等化学试剂，虽然能降低混凝土拌合水用量，但易与混凝土外加剂冲突，导致性能下降。除此之外以上方法均不能完全消除界面过渡区，治标不治本，混凝土破坏也仍从最薄弱的界面过渡区开始。
发明内容
针对现有技术中混凝土密实度低，在海洋工程服役时易发生侵蚀和冻融破坏等问题，本发明提供一种高密实混凝土的制备方法，原材料易得，方法简单，实施便利。
本发明的另一目的是提供一种上述制备方法获得的高密实混凝土，密实度高，抗侵蚀能力强。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
一种高密实混凝土，原料中包括梨渣。
上述高密实混凝土，包括以下原料制得：超细水泥260-310份、改性钢渣152-188份、堵孔剂33-55份、砂750-820份、石子1028-1378份和水100-160份；
所述超细水泥由水泥412-439份、滑石粉20-45份、醋酸钠8-15份和梨渣20-45份研磨制成；所述份数为重量份。
所述堵孔剂堵孔剂由水溶性聚氨酯350-390份、硬脂酸钠10-25份、聚醚三元醇15-30份和聚丙烯酰胺40-55份组成；所述份数为重量份。
所述梨渣为榨取梨汁后剩余的干残渣，细度为500-600m2/kg，糖分质量百分含量在8-18%。
所述超细水泥的细度为600-700m2/kg。
本发明所用水泥为硅酸盐水泥，细度为300-350m2/kg。
所述的改性钢渣的制备方法，包括以下步骤：将钢渣在50-75℃、80-95%相对湿度和2-4MPa压力下养护2-4小时，然后通入CO2气体养护4-8小时，再用自来水冲洗、晾干、粉磨。
所述改性钢渣的细度为300-350m2/kg。
一种上述高密实混凝土的制备方法，包括以下步骤：
（1）将堵孔剂与20%的水混合均匀，加入砂和石子搅拌均匀，加入30%超细水泥搅拌10-35秒，再依次加入剩下的水、超细水泥和改性钢渣，搅拌均匀；
（2）将混凝土养护后得到高密实混凝土。
作为优选，所述养护条件为40-60℃、40-60%相对湿度；养护时间为10天。
本发明具有以下优点：
本发明中超细水泥是由水泥、滑石粉、醋酸钠和梨渣粉磨而成，其中滑石粉、醋酸钠和梨渣中的糖蜜都有水泥助磨的作用。滑石粉具有层状结构，易吸收粉磨产生的热量而分层开裂，一方面，滑石粉吸收热量后降低水泥的表面能，减小水泥颗粒团聚的能力；另一方面，所产生的层状碎片进入到水泥裂纹的表面，作为“楔子”能加速裂纹的扩展，对水泥颗粒进行物理破碎。醋酸钠和梨渣中的糖蜜都能在水泥表面产生选择性吸附和电性中和，消除静电效应，减小颗粒聚集的能力和机会，从而减少磨内粘球和糊衬板的现象，提高水泥的分散度，提高机械能的利用率，因而可提高磨机的粉磨效率。梨渣中的粗纤维能吸收骨料表层自由水，降低界面过渡区的水泥浆体含水量，提高其密实度，同时粗纤维吸水膨胀填充混凝土孔隙，提高混凝土初期的抗侵蚀性能。
本发明中钢渣在50-75℃、80-95%相对湿度和2-4MPa压力下养护，能有效将其内部的游离氧化钙和游离氧化镁转变为氢氧化钙和氢氧化镁，降低其体积安定性不良带来的隐患。在CO2气体中养护4-8小时后，将氢氧化钙和氢氧化镁转变为碳酸钙和碳酸镁，防止氢氧化钙和氢氧化镁溶失于外界侵蚀溶液而造成的混凝土孔隙率增加。
本发明所制备的水溶性聚氨酯堵孔剂能遇水反应形成弹性固结体物质，体积膨胀150-220%，具有良好的亲水性，同时其粘度和固化速度均可调。
本发明中混凝土是由超细水泥和改性钢渣组成的胶凝材料将石子和砂粘接在一起，但钢渣易磨性差、活性差，因此，本发明设计超细水泥和改性钢渣的细度分别为600-700m2/kg和300-350m2/kg，由超细水泥填充于改性钢渣堆积所形成的孔隙，并最大程度的发生水化产生胶凝性，从而实现混凝土中浆体的高致密、高强度和低水泥用量。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受下述实施例的限制。
实施例1
1、超细水泥的制备：将普通水泥412重量份、滑石粉20重量份、醋酸钠8重量份和梨渣45重量份混合，并在球磨机中粉磨20分钟，细度为600m2/kg。所用水泥为硅酸盐水泥，细度为320m2/kg。所用梨渣为榨取梨汁后剩余的干残渣，细度为500m2/kg，含糖量为8%。
2、改性钢渣的制备：将钢渣在50℃、95%相对湿度和2MPa压力下养护4小时，然后通入CO2气体养护4小时，再用自来水冲洗、晾干，粉碎至细度300m2/kg。
3、堵孔剂的制备：将水溶性聚氨酯350重量份、硬脂酸钠10重量份、聚醚三元醇30重量份和聚丙烯酰胺40重量份混合均匀。
4、高密实混凝土的制备：准备以下重量份数的原料：超细水泥260份、改性钢渣188份、堵孔剂33份、砂750份、石子1378份和水160份。将堵孔剂与20%的水混合均匀，加入砂和石子搅拌均匀，加入30%超细水泥搅拌10秒，再依次加入剩下的水、超细水泥和改性钢渣，将混凝土在40℃和40%相对湿度下养护10天，得到高密实混凝土。
实施例2
1、超细水泥的制备：将普通水泥439重量份、滑石粉45重量份、醋酸钠15重量份和梨渣20重量份混匀并在球磨机中粉磨40分钟，超细水泥的细度为700m2/kg。所用水泥为硅酸盐水泥，细度为344m2/kg。所用梨渣为榨取梨汁后剩余的干残渣，细度为600m2/kg，含糖量为18%。
2、改性钢渣的制备：将钢渣在75℃、80%相对湿度和4MPa压力下养护2小时，然后通入CO2气体养护8小时，再用自来水冲洗、晾干，粉碎至细度350m2/kg。
3、堵孔剂的制备：将水溶性聚氨酯390重量份、硬脂酸钠25重量份、聚醚三元醇15重量份和聚丙烯酰胺55重量份混合均匀。
4、高密实混凝土的制备：准备以下重量份数的原料：超细水泥310份、改性钢渣152份、堵孔剂55份、砂820份、石子1028份和水100份。将堵孔剂与20%的水混合均匀，加入砂和石子搅拌均匀，加入30%超细水泥搅拌35秒，再依次加入剩下的水、超细水泥和改性钢渣，将混凝土在60℃和60%相对湿度下养护10天，得到高密实混凝土。
实施例3
1、超细水泥的制备：将普通水泥430重量份、滑石粉40重量份、醋酸钠13重量份和梨渣40重量份混合并在球磨机中粉磨35分钟，超细水泥的细度为663m2/kg。所用水泥为硅酸盐水泥，细度为320m2/kg。所用梨渣为榨取梨汁后剩余的干残渣，细度为521m2/kg，含糖量为12%。
2、改性钢渣的制备：将钢渣在55℃、90%相对湿度和2.5MPa压力下养护3.6小时，然后通入CO2气体养护4.5小时，再用自来水冲洗、晾干，粉碎至细度为321m2/kg。
3、堵孔剂的制备：将水溶性聚氨酯362重量份、硬脂酸钠14重量份、聚醚三元醇21重量份和聚丙烯酰胺52重量份混合均匀即可。
4、高密实混凝土的制备：准备以下重量份数的原料：超细水泥280份、改性钢渣162份、堵孔剂40份、砂780份、石子1233份和水150份。将堵孔剂与20%的水混合均匀，加入砂和石子搅拌均匀，加入30%超细水泥搅拌30秒，再依次加入剩下的水、超细水泥和改性钢渣，将混凝土在55℃和45%相对湿度下养护10天，得到高密实混凝土。
实施例4
1、超细水泥的制备：将水泥420重量份、滑石粉40重量份、醋酸钠11重量份和梨渣25重量份混合并在球磨机中粉磨25分钟，超细水泥的细度为680m2/kg。所用水泥为硅酸盐水泥，细度为320m2/kg。所用梨渣为榨取梨汁后剩余的干残渣，细度为582m2/kg，含糖量为15%。
2、改性钢渣的制备：将钢渣在70℃、85%相对湿度和3.5MPa压力下养护2.5小时，然后通入CO2气体养护6小时，再用自来水冲洗、晾干，粉碎至细度为333m2/kg。
3、堵孔剂的制备：将水溶性聚氨酯380重量份、硬脂酸钠20重量份、聚醚三元醇28重量份和聚丙烯酰胺45重量份混合均匀。
4、高密实混凝土的制备：准备以下重量份数的原料：超细水泥300份、改性钢渣180份、堵孔剂50份、砂800份、石子1180份和水110份。将堵孔剂与20%的水混合均匀，加入砂和石子搅拌均匀，加入30%超细水泥搅拌15秒，再依次加入剩下的水、超细水泥和改性钢渣，将混凝土在45℃和55%相对湿度下养护10天，得到高密实混凝土。
对比例
混凝土组成：水泥320份、钢渣180份、砂800份、石子1180份和水110份。将各组分搅拌30分钟，在在50℃和50%相对湿度下养护10天，得到对比混凝土。
实施例5
按《混凝土强度检验评定标准》（GB/T 50107-2010）和《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》（GB/T50082-2009）检测实施例1-4和对比例所得混凝土，检测结果如下表，由表中数据可知，实施例1-4所得混凝土28天抗压强度（MPa）、孔隙率、90天水渗透系数、90天膨胀率指标均优于对比例。
Figure 979473DEST_PATH_IMAGE002

Claims (5)

1.一种高密实混凝土，其特征在于，由以下原料制得：超细水泥260-310份、改性钢渣152-188份、堵孔剂33-55重量份、砂750-820重量份、石子1028-1378重量份和水100-160重量份；所述超细水泥由水泥412-439重量份、滑石粉20-45重量份、醋酸钠8-15重量份和梨渣20-45重量份研磨制成；
所述梨渣为榨取梨汁后剩余的干残渣，细度为500-600m2/kg，糖分质量百分含量在8-18%；
所述堵孔剂由水溶性聚氨酯350-390重量份、硬脂酸钠10-25重量份、聚醚三元醇15-30重量份和聚丙烯酰胺40-55重量份组成；
所述的改性钢渣的制备方法步骤为：将钢渣在50-75℃、80-95%相对湿度和2-4MPa压力下养护2-4小时，然后通入CO2气体养护4-8小时，再用自来水冲洗、晾干、粉磨。
2.根据权利要求1所述的高密实混凝土，其特征在于，所述超细水泥细度为600-700m2/kg；所述水泥为硅酸盐水泥，细度为300-350m2/kg。
3.根据权利要求1所述的高密实混凝土，其特征在于，所述改性钢渣的细度为300-350m2/kg。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的高密实混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将堵孔剂与20%的水混合均匀，加入砂和石子搅拌均匀，加入30%超细水泥搅拌10-35秒，再依次加入剩下的水、超细水泥和改性钢渣，搅拌均匀；（2）将混凝土养护后得到高密实混凝土。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述养护条件为40-60℃，40-60%相对湿度；养护时间为10天。
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