CN109053068A - 一种混凝土及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混凝土及其生产工艺，涉及混凝土清洁生产技术领域，解决了因混凝土中纤维之间形成的网状结构为不连续状态导致混凝土强度较低的问题。一种混凝土，其包括如下重量份数的组分：水17.54～18.43份、水泥14.37～14.56份、砂粒26.20～26.55份、石粒40.55～41.60份、矿粉0.044～0.052份、粉煤灰0.032～0.043份、木质素磺酸钠0.002～0.003份、椰壳纤维浆0.002～0.005份、环氧树脂A胶0.005～0.008份、聚乙二醇0.001～0.003份。本发明所浇筑成的混凝土各组分之间具有较强的结合力，使混凝土整体的强度大大提高。

Description

一种混凝土及其生产工艺
技术领域
本发明涉及混凝土清洁生产技术领域，更具体地说，它涉及一种混凝土及其生产工艺。
背景技术
混凝土一般指以水泥为主要胶凝材料，与水、砂、石子，必要时掺入化学外加剂和矿物掺合料，按适当比例配合，经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化而成的人造石材。
在公开号为CN108069665A的中国发明专利中公开了一种石墨烯混凝土及其制备工艺，按重量份计，其原料由以下组份构成：水泥150～220份、海砂150～220份，碎石225～330份，木质素磺酸盐5～18份、水40～100份、硅粉10～40份、粉煤灰15～45份、石墨烯2～5份、氧化石墨烯3～6份、镁粉1～2.5份、聚丙烯纤维2～12份、碳纤维5～15份、乙二醇0.5～1份；同时还提供其制备工艺。
上述专利中，聚丙烯纤维和碳纤维在石墨烯混凝土容易成团，且形成的部分网状结构为不连续的，不利于提高混凝土的结构强度，容易使混凝土内部的各成分之间结合力降低，使混凝土的承载力大大降低，因此，需要提出一种新的方案来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术中因混凝土中纤维之间形成的网状结构为不连续状态导致混凝土强度较低的问题，本发明的目的一在于提供一种混凝土，通过加入椰壳纤维浆和环氧树脂A胶，并起到良好的复配效果，以解决上述技术问题，所述混凝土各组分之间具有较强的结合力，使混凝土整体的强度大大提高。
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，其包括如下重量份数的组分：水17.54～18.43份、水泥14.37～14.56份、砂粒26.20～26.55份、石粒40.55～41.60份、矿粉0.044～0.052份、粉煤灰0.032～0.043份、木质素磺酸钠0.002～0.003份、椰壳纤维浆0.002～0.005、环氧树脂A胶0.005～0.008、聚乙二醇0.001～0.003。
通过采用上述技术方案，水泥、石粒和砂粒构成了混凝土的主体部分，粉煤灰和矿粉作为混凝土的掺和料，对混凝土的强度起到良好的增强作用，且能减少水泥的用量。木质素磺酸钠是一种在维持混凝土坍落度基本不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂，对水泥颗粒有良好的分散作用，能够提高混凝土中各组分间的粘合度，提高混凝土的整体强度。
椰壳纤维主要由纤维素、木质素、半纤维素以及果胶物质等组成。椰壳纤维与水泥、石粒、砂粒、粉煤灰和矿粉在一同搅拌混合的过程中，纤维素、木质素、半纤维素和果胶会交错拼接成多个散乱的网状结构，且果胶具有一定的粘度，能够使散乱分布的网状结构粘连在一起，在混凝土的内部形成连续的网状结构。同时木质素和半纤维素分别填充在网状构架中和粘附在网状结构上，使网状结构的机械强度增强，使网状结构中的石粒、砂粒、粉煤灰和矿粉紧密粘连在一起。
椰壳纤维具有优良的力学性能，在混凝土的搅拌中具有良好的稳定性，环氧树脂A胶能够提高水泥、石粒、砂粒、粉煤灰和矿粉之间的粘度，从而提高混凝土的整体强度。同时环氧树脂A胶是一种良好的分散剂，与椰壳纤维之间起到良好的复配效果，能够使椰壳纤维拼接的网状结构均匀的分散在混凝土中，且聚乙二醇是一种良好的增稠剂，能够使椰壳纤维拼接的网状结构与水泥、石粒、砂粒、粉煤灰和矿粉之间排列的更加密实，使所制得的混凝土的结构大大增强。
进一步优选为，所述混凝土中还加入有质量份数为0.001～0.002份的环氧树脂B胶。
通过采用上述技术方案，环氧树脂B胶具有良好的固化作用，且和环氧树脂A胶之间具有良好的组合效果，有利于提高混凝体的结构强度。同时环氧树脂A胶和环氧树脂B胶可低温或常温固化，固化速度快，并在椰壳纤维拼接的网状结构中形成的一种膜结构，固化后形成的膜结构粘接强度高、硬度较好，有一定韧性，能够使水泥、石粒、砂粒、粉煤灰和矿粉之间的结合力大大提高，使混凝土的强度得到较大的提高。
进一步优选为，所述混凝土中还加入有质量份数为0.001～0.002份的二亚乙基三胺。
通过采用上述技术方案，二亚乙基三胺是一种优良的溶剂，对环氧树脂A胶和环氧树脂B胶在混凝土中的固化起到了良好的促进作用，有利于使混凝土中的水泥、石粒、砂粒、粉煤灰和矿粉被均匀的填充固定在环氧树脂A胶和光学环氧树脂B胶中，提高了混凝土整体的强度。同时使椰壳纤维拼接的网状结构具有良好的稳定性，是相互连接的所述网状结构不易发生断裂，使混凝土的稳定性大大提高。
进一步优选为，所述混凝土中还加入有质量份数为0.002～0.003份的羟丙基甲基纤维素。
通过采用上述技术方案，羟丙基甲基纤维素是一种良好的增稠剂和悬浮剂，有利于提高水泥、石粒、砂粒、粉煤灰和矿粉之间的密实度和粘合力，有利于减少水泥的用量，且使混凝土在使用过程中不会因干得太快而龟裂，增强硬化后强度。同时，有利于提高水泥的分散性，大幅度改善混凝土的可塑性和保水性，对防止裂纹有效果，可增强混凝土的整体强度。
进一步优选为，所述混凝土中还加入有质量份数为0.001～0.003份的聚丙烯纤维。
通过采用上述技术方案，聚丙烯纤维的强度高、弹性好、耐磨、耐腐蚀，掺杂在混凝土中，使混凝土的强度得到提高，且聚丙烯纤维的质量较轻，在混凝土搅拌的过程中能够与椰壳纤维浆中的椰壳纤维缠绕在一起，有利于使椰壳纤维拼接的网状结构的强度大大提高，使水泥、石粒、砂粒、粉煤灰和矿粉之间的结合力大大提高，使混凝土的整体强度大大提高。
进一步优选为，所述椰壳纤维浆的制备提取工艺包括以下步骤：
步骤a，取相应质量份数的椰壳原料进行切片，并刮除椰壳表面的表皮组织，得到椰壳片；步骤b，将椰壳片浸泡在脱胶软化剂中，浸泡时间为3～5h；
步骤c，将浸泡在脱胶软化剂中的椰壳片进行蒸煮，蒸煮温度为50～60℃，时间为2～4h，蒸煮完毕后进行冷却清洗；
步骤d，将清洗完后的椰壳片进行剖析成纤维丝，将纤维丝放置在蒸煮锅内，并加入相应质量份数的水进行搅拌蒸煮，并进行加压处理，蒸煮温度为30～40℃，时间为6～8h，搅拌速度为100～200rpm，压力为200～400KPa，得到椰壳纤维浆。
通过采用上述技术方案，所制得的椰壳纤维浆中的糖分、淀粉和其他杂物含量较少，椰壳纤维浆含有大量的椰壳纤维，上述提取工艺简单方便，得到的椰壳纤维浆较为纯净，能够直接应用到混凝土的生产工艺中，且对混凝土整体的结构强度起到良好的增强作用。
本发明的目的二在于提供一种混凝土的生产工艺，采用该方法制备的混凝土中各组分混合均匀，且具有良好的结构强度。
为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案，并包括以下步骤：
步骤一，将相应重量份数的砂粒、石粒和水放入搅拌机中进行搅拌，搅拌速度为300～600rpm，搅拌时间为5～10min；
步骤二，将相应重量份数的水泥、矿粉和粉煤灰放入上述搅拌机中进行搅拌，搅拌速度为400～800rpm，搅拌时间为10～15min；
步骤三，将相应重量份数的椰壳纤维浆和木质素磺酸钠放入上述搅拌机中进行搅拌，搅拌速度为200～400rpm，搅拌时间为5～8min；
步骤四，将相应重量份数的环氧树脂A胶和聚乙二醇放入上述搅拌机中进行搅拌，搅拌速度为400～500rpm，搅拌时间为10～20min，得到混凝土。
通过采用上述技术方案，椰壳纤维浆在混凝土的内部形成由纤维组成的连续网状结构，环氧树脂A胶能够提高水泥、石粒、砂粒、粉煤灰和矿粉之间的粘度，从而提高混凝土的整体强度。同时环氧树脂A胶是一种良好的分散剂，与椰壳纤维之间起到良好的复配效果，能够使椰壳纤维拼接的网状结构均匀的分散在混凝土中，且聚乙二醇是一种良好的增稠剂，能够使椰壳纤维拼接的网状结构与水泥、石粒、砂粒、粉煤灰和矿粉之间排列的更加密实，使所制得的混凝土的结构大大增强。
进一步优选为，所述步骤三具体包括如下步骤：将相应质量份数椰壳纤维浆在碱性条件下用超声波进行预处理，然后将经过超声波预处理的椰壳纤维浆和木质素磺酸钠一起放入上述搅拌机中进行搅拌，搅拌速度为200～400rpm，搅拌时间为5～8min。
通过采用上述技术方案，椰壳纤维浆中椰壳纤维所形成的纤维束在碱性条件下表面会变得粗糙，从而使椰壳纤维表面的力学性能和粘结性有所提高，且更加坚韧。同时，经过超声处理后的椰壳纤维浆，其内部的椰壳纤维会充分的分散开来，使椰壳纤维充分的进入到水泥、石粒、砂粒、粉煤灰和矿粉之间的缝隙中，并形成稳定有序的网状结构，使所得到混凝土整体的结构强度得到提高。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)椰壳纤维中的纤维素、木质素、半纤维素和果胶会交错拼接连续稳定的网状结构，使网状结构中的石粒、砂粒、粉煤灰和矿粉紧密粘连在一起，环氧树脂A胶与椰壳纤维之间起到良好的复配效果，能够使椰壳纤维拼接的网状结构均匀的分散在混凝土中,且聚乙二醇能够提高混凝土的密实度，使混凝土整体具有较高的结构强度；
(2)优化的，环氧树脂A胶和环氧树脂B胶所形成的膜结构充分填充在水泥、石粒、砂粒、粉煤灰和矿粉之间的缝隙中，并与椰壳纤维拼接的网状结构紧密相连，使混凝土的结构大大提高；
(3)优化的，羟丙基甲基纤维素有利于提高水泥的分散性，使水泥充分填充在椰壳纤维拼接的网状结构中，且聚丙烯纤维的质量较轻，在混凝土搅拌的过程中能够与椰壳纤维浆中的椰壳纤维缠绕在一起，有利于使椰壳纤维拼接的网状结构的强度大大提高，进而提高混凝土整体的结构强度。
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，各组分及其相应的重量份数如表1所示，并通过如下步骤制备获得：
步骤一，将相应重量份数的砂粒、石粒和水放入搅拌机中进行搅拌，搅拌速度为600rpm，搅拌时间为10min；
步骤二，将入相应重量份数的水泥、矿粉和粉煤灰放入上述搅拌机中进行搅拌，搅拌速度为800rpm，搅拌时间为15min；
步骤三，将相应重量份数的椰壳纤维浆和木质素磺酸钠放入上述搅拌机中进行搅拌，搅拌速度为300rpm，搅拌时间为8min；
步骤四，将相应重量份数的环氧树脂A胶、聚乙二醇放入上述搅拌机中进行搅拌，搅拌速度为400rpm，搅拌时间为20min，得到混凝土。
实施例2-8：一种混凝土，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表1所示。
表1实施例1-8中各组分及其重量份数
实施例9：一种混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤四具体设置为，将相应重量份数为0.005份的环氧树脂A胶、0.001份环氧树脂B胶和0.003份的聚乙二醇放入上述搅拌机中进行搅拌，搅拌速度为400rpm，搅拌时间为20min，得到混凝土。
实施例10：一种混凝土，与实施例9的不同之处在于，环氧树脂B胶的质量份数为0.0015份。
实施例11：一种混凝土，与实施例9的不同之处在于，环氧树脂B胶的质量份数为0.002份。
实施例12：一种混凝土，与实施例11的不同之处在于，步骤四具体设置为，将相应重量份数为0.005份的环氧树脂A胶、0.001份环氧树脂B胶、0.002二亚乙基三胺和0.003份的聚乙二醇放入上述搅拌机中进行搅拌，搅拌速度为400rpm，搅拌时间为20min，得到混凝土。
实施例13：一种混凝土，与实施例12的不同之处在于，二亚乙基三胺的质量份数为0.0015份。
实施例14：一种混凝土，与实施例12的不同之处在于，二亚乙基三胺的质量份数为0.001份。
实施例15：一种混凝土，与实施例14的不同之处在于，步骤三具体设置为，将相应重量份数为0.002份的椰壳纤维浆、0.002份的羟丙基甲基纤维素和0.003份的木质素磺酸钠放入上述搅拌机中进行搅拌，搅拌速度为300rpm，搅拌时间为8min。
实施例16：一种混凝土，与实施例15的不同之处在于，羟丙基甲基纤维素的质量份数为0.0025份。
实施例17：一种混凝土，与实施例15的不同之处在于，羟丙基甲基纤维素的质量份数为0.003份。
实施例18：一种混凝土，与实施例17的不同之处在于，步骤三具体设置为，将相应重量份数为0.002份的椰壳纤维浆、0.01份的聚丙烯纤维、0.002份的羟丙基甲基纤维素和0.003份的木质素磺酸钠放入上述搅拌机中进行搅拌，搅拌速度为300rpm，搅拌时间为8min。
实施例19：一种混凝土，与实施例18的不同之处在于，聚丙烯纤维的质量份数为0.002份。
实施例20：一种混凝土，与实施例18的不同之处在于，聚丙烯纤维的质量份数为0.003份。
实施例21：一种混凝土，与实施例20的不同之处在于，步骤三具体包括如下步骤：将相应质量份数为0.002份的椰壳纤维浆在碱性条件下用超声波进行预处理，然后将经过超声波预处理的椰壳纤维浆和相应质量份数为0.01份的聚丙烯纤维、0.002份的羟丙基甲基纤维素、0.003份的木质素磺酸钠一起放入上述搅拌机中进行搅拌，搅拌速度为300rpm，搅拌时间为8min。
对比例1：一种混凝土，与实施例1的不同之处在于，原料中未加入椰壳纤维浆。
对比例2：一种混凝土，与实施例1的不同之处在于，原料中未加入环氧树脂A胶。
对比例3：一种混凝土，与实施例1的不同之处在于，原料中未加入环氧树脂A胶和椰壳纤维浆。
对比例4：采用公开号为CN105837096A的中国发明专利中的实施例一获得的一种混凝土。
对比例5：采用公开号为CN106673567A的中国发明专利中的实施例一获得的一种混凝土。
注：上述述椰壳纤维浆的制备提取工艺包括以下步骤：
步骤a，取相应质量份数的椰壳原料进行切片，并刮除椰壳表面的表皮组织，得到椰壳片；步骤b，将椰壳片浸泡在脱胶软化剂中，浸泡时间为5h；
步骤c，将浸泡在脱胶软化剂中的椰壳片进行蒸煮，蒸煮温度为60℃，时间为2h，蒸煮完毕后进行冷却清洗；
步骤d，将清洗完后的椰壳片进行剖析成纤维丝，将纤维丝放置在蒸煮锅内，并加入相应质量份数的水进行搅拌蒸煮，并进行加压处理，蒸煮温度为30℃，时间为6h，搅拌速度为100rpm，压力为200KPa，得到椰壳纤维浆。
试验一抗压强度测试
试验样品：采用实施例1-21中获得的混凝土作为试验样品1-21，采用对比例1-5中获得的混凝土作为对照样品1-5。
试验方法：按照GB/T50081-2016《普通混凝士力学性能试验方法标准》制作标准试块，采用TYE-3000电脑全自动混凝土压力机，取0.5Mpa/s～0.8Mpa/s的加载速度，测量标准试块养护1d、7d以及28d的抗压强度。
试验结果：试验样品1-21和对照样品1-5的测试结果如表2所示。
表2试验样品1-21和对照样品1-5的测试结果
由表2可知，由实施例1-8和对比例1-5的测试结果对照可得，椰壳纤维浆和环氧树脂A胶均可以提高混凝土的抗压强度，且二者具有良好的复配效果，对混凝土的抗压强度有较大的提高。由实施例9-22的测试结果可得，环氧树脂B胶、二亚乙基三胺、羟丙基甲基纤维素和聚丙烯纤维均对混凝土整体结构的强度有较大的提高。由实施例20和实施例21的测试结果对照可得，在碱性条件下经过超声处理后的椰壳纤维浆对混凝土抗压强度的增效最为显著。
试验二抗折强度测试
试验样品：采用实施例1-21中获得的混凝土作为试验样品1-21，采用对比例1-5中获得的混凝土作为对照样品1-5。
试验方法：按照GB/T50081-2016《普通混凝士力学性能试验方法标准》制作标准试块，采用YAW-300电液式数显抗折抗压试验机，取0.5Mpa/s～0.8Mpa/s的加载速度，并测量标准试块养护1d、7d以及28d的抗折强度。
试验结果：试验样品1-21和对照样品1-5的测试结果如表3所示。
表3试验样品1-21和对照样品1-5的测试结果
由表3可知，由表3可知，由实施例1-8和对比例1-5的测试结果对照可得，椰壳纤维所形成的网状结构和环氧树脂A胶使混凝土整体具有较高的结构强度，且环氧树脂A胶能够使所述网状结构均匀的分散在石粒、砂粒、粉煤灰和矿粉中，进一步提高了混凝土的抗折强度。由实施例9-22的测试结果可得，环氧树脂B胶和环氧树脂A胶具有良好的组合效果，二亚乙基三胺和羟丙基甲基纤维素能够使椰壳纤维中的网状结构均匀的分散在混凝土中，聚丙烯纤维则会紧紧缠绕在椰壳纤维上，均对混凝土整体结构的强度有较大的提高。由实施例20和实施例21的测试结果对照可得，在碱性条件下经过超声处理后的椰壳纤维浆对混凝土抗折强度的增效最为显著。
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 (8)

1.一种混凝土，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
水17.54～18.43份；
水泥 14.37～14.56份；
砂粒 26.20～26.55份；
石粒 40.55～41.60份；
矿粉 0.044～0.052份；
粉煤灰0.032～0.043份；
木质素磺酸钠 0.002～0.003份；
椰壳纤维浆 0.002～0.005份；
环氧树脂A胶 0.005～0.008份；
聚乙二醇 0.001～0.003份。
2.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述混凝土中还加入有质量份数为0.001～0.002份的环氧树脂B胶。
3.根据权利要求2所述的混凝土，其特征在于，所述混凝土中还加入有质量份数为0.001～0.002份的二亚乙基三胺。
4.根据权利要求3所述的混凝土，其特征在于，所述混凝土中还加入有质量份数为0.002～0.003份的羟丙基甲基纤维素。
5.根据权利要求4所述的混凝土，其特征在于，所述混凝土中还加入有质量份数为0.001～0.003份的聚丙烯纤维。
6.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述椰壳纤维浆的制备提取工艺包括以下步骤：
步骤a，取相应质量份数的椰壳原料进行切片，并刮除椰壳表面的表皮组织，得到椰壳片；
步骤b，将椰壳片浸泡在脱胶软化剂中，浸泡时间为3～5h；
步骤c，将浸泡在脱胶软化剂中的椰壳片进行蒸煮，蒸煮温度为50～60℃，时间为2～4h，蒸煮完毕后进行冷却清洗；
步骤d，将清洗完后的椰壳片进行剖析成纤维丝，将纤维丝放置在蒸煮锅内，并加入相应质量份数的水进行搅拌蒸煮，并进行加压处理，蒸煮温度为30～40℃，时间为6～8h，搅拌速度为100～200rpm，压力为200～400KPa，得到椰壳纤维浆。
7.一种混凝土的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将相应重量份数的砂粒、石粒和水放入搅拌机中进行搅拌，搅拌速度为300～600rpm，搅拌时间为5～10min；
步骤二，将相应重量份数的水泥、矿粉和粉煤灰放入上述搅拌机中进行搅拌，搅拌速度为400～800rpm，搅拌时间为10～15min；
步骤三，将相应重量份数的椰壳纤维浆和木质素磺酸钠放入上述搅拌机中进行搅拌，搅拌速度为200～400rpm，搅拌时间为5～8min；
步骤四，将相应重量份数的环氧树脂A胶和聚乙二醇放入上述搅拌机中进行搅拌，搅拌速度为400～500rpm，搅拌时间为10～20min，得到混凝土。
8.根据权利要求7所述的混凝土的生产工艺，其特征在于，所述步骤三具体包括如下步骤：将相应质量份数椰壳纤维浆在碱性条件下用超声波进行预处理，然后将经过超声波预处理的椰壳纤维浆和木质素磺酸钠一起放入上述搅拌机中进行搅拌，搅拌速度为200～400rpm，搅拌时间为5～8min。
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