CN109279861A - 一种自密实复合混凝土及其制备方法、混凝土墙砖 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种自密实复合混凝土及其制备方法、混凝土墙砖。该自密实复合混凝土，采用硅酸盐水泥和硫磷酸盐水泥复配作为水泥成分，并且创造性的选择硫磷酸盐水泥的组成；以特定的炉渣、钢渣和铁尾矿砂复配作为骨料组分；以纤维素醚和β‑环糊精结合作为分散剂；本发明将水泥组分、骨料组分和助剂组分分为三种组分分别包装组成自密实复合混凝土，在本发明混凝土形成浆料浇铸成混凝土砖的过程中，能够按照各个组分的特性分组添加混合。提高本发明自密实复合混凝土的流动性、填充性、抗离析性能和强度。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种自密实复合混凝土及其制备方法、混凝土墙砖。
背景技术
自密实复合混凝土是指依靠自重力作用而无需额外机械振捣力作用，就能有足够的流动和变形能力，即使存在致密钢筋也得以填充模板空间并形成密实均匀的混凝土。配制自密实复合混凝土一般通过外加剂、胶凝材料和粗细骨料的选择与搭配和精心的配合比设计，将混凝土的屈服应力减小到足以被自重产生的剪切力克服，使得混凝土流动性增大，同时又具有足够的塑性粘度，令骨料悬浮于水泥浆中，不出现离析和泌水问题，能自由流淌并充分填充模板内的空间，形成密室且均匀的胶凝结构。高强自密实复合混凝土不仅工作性能较好，且强度和耐久性均匀满足性能要求，随着我国建筑业高速发展，以及劳动力短缺，我国对于自密实复合混凝土需求逐步提升，因此自密实复合混凝土在我国建筑行业应用前景广阔。
传统的自密实复合混凝土通常采用天然砂石作为骨料，造成天然河床的过度开采，导致矿产资源流失，河势不稳，对防洪、水生态安全和人民群众生命财产安全构成严重威胁。因此需要针对传统的自密实复合混凝土进行改进，采用工业废料等具有填料性能的浆料代替天然砂石，但是由于工业废料自身强度、凝胶性能、悬浮性能等化学和物理性能与天然砂石不同，还需要对自密实复合混凝土配方中的凝胶材料等助剂成分进行组分和配比的改进，提升使用工业废料制备的自密实复合混凝土的综合性能。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种自密实复合混凝土，具有优异的填充性能、抗离析性能，骨料分散均匀，强度高，并且以工业废料为骨料，环保，成本低。
另外，本发明还在于提供一种自密实复合混凝土的制备方法。
同时，本发明还在于提供一种使用本发明自密实复合混凝土制备的混凝土墙砖。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
一种自密实复合混凝土，由A组分、B组分和C组分制成；其中A组分由以下重量份数的原料制备而成：硅酸盐水泥20～25份、硫磷酸盐水泥6～8份；B组分由以下重量份数的原料制备而成：炉渣40～50份、钢渣12～15份、铁尾矿砂30～35份、竹炭纤维12～15份；C组分由以下重量份数的原料制备而成：纤维素醚2～3份、β-环糊精5～6份、减水剂1～2份；其中硫磷酸盐水泥由以下重量份数的原料制备而成：氧化镁6～8份、磷酸二氢盐2～3份、硫酸镁0.8～1.0份、硼砂0.2～0.4份、铁尾矿砂0.5～0.8份、粉煤灰0.3～0.4份。
可选的，所述钢渣为放置3～6个月的炼钢废渣除铁之后，加入炼钢废渣5％重量的石膏，进行球磨、筛分，得粒径80～100μm的钢渣；
所述炉渣为煤炉废渣放置1～2个月后，进行破碎研磨，筛分，得粒径600～800μm的炉渣；
所述铁尾矿砂为单级配铁尾矿砂，粒径为400～600μm。
可选的，所述氧化镁为重烧氧化镁与轻烧氧化镁按照2：1重量比的混合物。
可选的，所述重烧氧化镁为煅烧菱镁矿制成的氧化镁粉末材料；所述轻烧氧化镁为水氯镁石-纯碱法、水氯镁石-热解法制备而成的活性氧化镁粉末材料按照3：1质量的混合物。
可选的，所述硅酸盐水泥为强度为42.5的普通硅酸盐水泥。
可选的，所述减水剂为聚羧酸减水剂与木质素磺酸钠盐减水剂按照9：1质量比的混合物。
上述自密实复合混凝土的制备方法，包括分别制备A组分、B组分和C组分，组合包装，即完成；其中制备A组分包括按重量份数称取A组分的各种原料，混合均匀即可；制备B组分包括按重量份数称取B组分的各种原料，混合均匀即可；制备C组分包括按照重量份数称取C组分的各原料，混合均匀即可。
一种混凝土墙砖，采用上述的自密实复合混凝土制备而成。
上述混凝土墙砖，其制备方法包括以下操作步骤：
1)取20重量份数的水，将A组分加入水中混合搅拌均匀，得混凝土浆料；
2)取10重量份的水，将C组分加入水中混合搅拌均匀后，再加入B组分，混合搅拌均匀，得骨料分散液；
3)将步骤1)制备的混凝土浆料和步2)制备的骨料分散液混合，补入适量的水，搅拌均匀，得自密实复合混凝土浆料；
4)准备浇铸成型混凝土墙砖用模具，将步骤3)制备的自密实复合混凝土浆料浇铸入模具，成型制备而成混凝土墙砖。
可选的，步骤4)中的模具为布设有加强钢筋，加强钢筋在混凝土墙砖浇铸成型过程中成型在混凝土墙砖的内部。
本发明自密实复合混凝土，具有以下优点：
1、采用硅酸盐水泥和硫磷酸盐水泥复配作为水泥成分，并且创造性的选择硫磷酸盐水泥的组成，与其他组分中的各原料协同作用，提高自密实复合混凝土的流动性、强度和经时损失；
2、以特定的炉渣、钢渣和铁尾矿砂复配作为骨料组分，充分利用工业废渣，节约成分，同时保持混凝土形成的混凝土砖的强度；
3、以纤维素醚和β-环糊精结合作为分散剂，提高骨料在混凝土浆料中的分散均匀性，尤其是本发明在骨料组分中加入竹炭纤维，利用竹炭纤维的吸附性能，将骨料成分吸附在竹炭纤维表面，然后结合在β-环糊精的环状空间内，进而均匀的分散在混凝土浆料中，提高本发明自密实复合混凝土的流动性、填充性、抗离析性能和强度；
4、本发明将水泥组分、骨料组分和助剂组分分为三种组分分别包装组成自密实复合混凝土，在本发明混凝土形成浆料浇铸成混凝土砖的过程中，能够按照各个组分的特性分组添加混合，具体的本发明先制备水泥浆料，再制备骨料分散液，然后再混合制成混凝土浆料，进一步提高制成的混凝土砖的流动性、填充性、抗离析性能、经时损失和强度等综合性能。
本发明制备方法，操作简便，易于控制，适于工业化推广应用。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
下述实施例中采用的钢渣为放置3～6个月的炼钢废渣除铁之后，加入炼钢废渣5％重量的石膏，进行球磨、筛分，得粒径80～100μm的钢渣；
炉渣为煤炉废渣放置1～2个月后，进行破碎研磨，筛分，得粒径600～800μm的炉渣；
铁尾矿砂为单级配铁尾矿砂，粒径为400～600μm；
氧化镁为重烧氧化镁与轻烧氧化镁按照2：1重量比的混合物；
重烧氧化镁为煅烧菱镁矿制成的氧化镁粉末材料；所述轻烧氧化镁为水氯镁石-纯碱法、水氯镁石-热解法制备而成的活性氧化镁粉末材料按照3：1质量的混合物；
硅酸盐水泥为强度为42.5的普通硅酸盐水泥；
减水剂为聚羧酸减水剂与木质素磺酸钠盐减水剂按照9：1质量比的混合物。
下述实施例中自密实复合混凝土的制备方法，包括分别制备A组分、B组分和C组分，组合包装，即完成；其中制备A组分包括按重量份数称取A组分的各种原料，混合均匀即可；制备B组分包括按重量份数称取B组分的各种原料，混合均匀即可；制备C组分包括按照重量份数称取C组分的各原料，混合均匀即可。
实施例1
一种自密实复合混凝土，由A组分、B组分和C组分制成；其中A组分由以下重量份数的原料制备而成：硅酸盐水泥23份、硫磷酸盐水泥7份；B组分由以下重量份数的原料制备而成：炉渣45份、钢渣14份、铁尾矿砂32份、竹炭纤维13份；C组分由以下重量份数的原料制备而成：纤维素醚2.5份、β-环糊精5.5份、减水剂1.5份；其中硫磷酸盐水泥由以下重量份数的原料制备而成：氧化镁7份、磷酸二氢盐2.5份、硫酸镁0.9份、硼砂0.3份、铁尾矿砂0.6份、粉煤灰0.4份。
实施例2
一种自密实复合混凝土，由A组分、B组分和C组分制成；其中A组分由以下重量份数的原料制备而成：硅酸盐水泥20份、硫磷酸盐水泥6份；B组分由以下重量份数的原料制备而成：炉渣40份、钢渣12份、铁尾矿砂30份、竹炭纤维12份；C组分由以下重量份数的原料制备而成：纤维素醚2份、β-环糊精5份、减水剂1份；其中硫磷酸盐水泥由以下重量份数的原料制备而成：氧化镁6份、磷酸二氢盐2份、硫酸镁0.8份、硼砂0.2份、铁尾矿砂0.5份、粉煤灰0.3份。
实施例3
一种自密实复合混凝土，由A组分、B组分和C组分制成；其中A组分由以下重量份数的原料制备而成：硅酸盐水泥25份、硫磷酸盐水泥8份；B组分由以下重量份数的原料制备而成：炉渣50份、钢渣15份、铁尾矿砂35份、竹炭纤维15份；C组分由以下重量份数的原料制备而成：纤维素醚3份、β-环糊精6份、减水剂2份；其中硫磷酸盐水泥由以下重量份数的原料制备而成：氧化镁8份、磷酸二氢盐3份、硫酸镁1.0份、硼砂0.4份、铁尾矿砂0.8份、粉煤灰0.4份。
实施例4
一种混凝土墙砖，采用实施例1制备的自密实复合混凝土制备而成，其制备方法包括以下操作步骤：
1)取20重量份数的水，将A组分加入水中混合搅拌均匀，得混凝土浆料；
2)取10重量份的水，将C组分加入水中混合搅拌均匀后，再加入B组分，混合搅拌均匀，得骨料分散液；
3)将步骤1)制备的混凝土浆料和步骤2)制备的骨料分散液混合，补入5份水，搅拌均匀，得自密实复合混凝土浆料；
4)准备浇铸成型混凝土墙砖用模具，将步骤3)制备的自密实复合混凝土浆料浇铸入模具，成型制备而成混凝土墙砖。
其中，步骤4)中的模具为布设有加强钢筋，加强钢筋在混凝土墙砖浇铸成型过程中成型在混凝土墙砖的内部。
对比例1
本对比例与实施例1的不同之处在于，省去硫磷酸盐水泥，调整硅酸盐水泥的用量为30份，其他同实施例1。
对比例2
本对比例与实施例1的不同之处在于，省去硅酸盐水泥，调整硫磷酸盐水泥的用量为30份，其他同实施例1。
对比例3
本地比例与实施例1的不同之处在于，硫磷酸盐水泥的组成不同，本对比例组成硫磷酸盐水泥的氧化镁为轻烧氧化镁。
对比例4
本地比例与实施例1的不同之处在于，硫磷酸盐水泥的组成不同，本对比例组成硫磷酸盐水泥的氧化镁为重烧氧化镁。
对比例5
本对比例与实施例1的不同之处在于，省去铁尾矿砂，调整钢渣的用量为46份，其他同实施例1。
对比例6
本对比例与实施例1的不同之处在于，省去炉渣，调整钢渣的用量为59份，其他同实施例1。
对比例7
本对比例与实施例1的不同之处在于，采用石棉瓦纤维代替竹炭纤维，其他同实施例1。
对比例8
本地比例与实施例1的不同之处在于，省去竹炭纤维，其他同实施例1,。
对比例9
本对比例与实施例1的不同之处在于，省去β-环糊精，其他同实施例1。
对比例10
本对比例与实施例1的不同之处在于，省去β-环糊精，调整纤维素醚的用量为8份，其他同实施例1。
对比例11
本对比例与实施例1的不同之处在于，采用的减水剂为聚羧酸减水剂，其他同实施例1。
对比例12
本对比例与实施例1的不同之处在于，采用的减水剂为木质素磺酸钠盐，其他同实施例1。
对比例13
本对比例与实施例1的不同之处在于，减水剂为聚羧酸减水剂与木质素磺酸盐按照4：1质量比的混合物，其他同实施例1。
对比例14
本对比例与实施例1的不同之处在于，减水剂为聚羧酸减水剂与木质素磺酸盐按照10：1质量比的混合物，其他同实施例1。
对比例15
本对比例与实施例1的不同之处在于，省去将各组分分为A、B、C三种组分，代替为将所有的原料直接混合制成本对比例混凝土；
利用本对比例混凝土制备混凝土砖将混凝土直接加入适量的水中，混合搅拌均匀。
试验例
试验方法：按照JGJ/7283-2012中规定的方法测定实施例1、对比例1～15自密实混凝土的各项性能，包括坍落扩展度、J环扩展度、T50、浮浆百分比，抗压强度fcu,28；
试验结果如下表1所示：
表1
由上述表1所示的结果可知，实施例1混凝土的离析率小于对比例1，抗压强度高于对比例1，实施例1混凝土的坍落扩展度大于对比例2，J环扩展度小于对比例2，抗压强度高于对比例2，离析率小于对比例2，由此可见硅酸盐水泥与硫磷酸盐水泥复配使用，能够提升自密实混凝土的流动性、填充性、抗离析性能和强度；
实施例1混凝土的流动性、填充性、抗离析性能和强度等性能均优于对比例3和对比例4，由此可见采用轻烧氧化镁和重烧氧化镁复配作为硫磷酸酸盐水泥的组分，提升混凝土的综合性能；
实施例1混凝土的抗离析性能和抗压强度明显优于对比例5和对比例6，由此可见本发明采用炉渣、钢渣和铁尾矿砂复配使用作为骨料，提升混凝土的综合性能；
实施例1混凝土的抗离析性能和抗压强度明显优于对比例7、对比例8、对比例9和对比例10，由此可见竹炭纤维和β-环糊精的使用，能够显著提升混凝土的抗离析性能和抗压强度；
实施例1混凝土的坍落扩展度明显高于对比例11、对比例12、对比例13和对比例14，J环扩展度和T50明显小于对比例11、对比例12、对比例13和对比例14，由此可见本发明将不同减水剂按照特定的比复配使用，提升混凝土的流动性和填充性能；
实施例混凝土的各项性能均优于对比例15，由此可见本发明将不同功能的原料分组形成产品，在使用过程中分组混合不同的组分，提混凝土的流动性、填充性、抗离析性能和强度等各项综合性能。
经检测，实施例2、实施例3自密实混凝土的各项性能与实施例1等同。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种自密实复合混凝土，其特征在于，由A组分、B组分和C组分制成；其中A组分由以下重量份数的原料制备而成：硅酸盐水泥20～25份、硫磷酸盐水泥6～8份；B组分由以下重量份数的原料制备而成：炉渣40～50份、钢渣12～15份、铁尾矿砂30～35份、竹炭纤维12～15份；C组分由以下重量份数的原料制备而成：纤维素醚2～3份、β-环糊精5～6份、减水剂1～2份；其中硫磷酸盐水泥由以下重量份数的原料制备而成：氧化镁6～8份、磷酸二氢盐2～3份、硫酸镁0.8～1.0份、硼砂0.2～0.4份、铁尾矿砂0.5～0.8份、粉煤灰0.3～0.4份。
2.如权利要求1所述的自密实复合混凝土，其特征在于，所述钢渣为放置3～6个月的炼钢废渣除铁之后，加入炼钢废渣5％重量的石膏，进行球磨、筛分，得粒径80～100μm的钢渣；
所述炉渣为煤炉废渣放置1～2个月后，进行破碎研磨，筛分，得粒径600～800μm的炉渣；
所述铁尾矿砂为单级配铁尾矿砂，粒径为400～600μm。
3.如权利要求1所述的自密实复合混凝土，其特征在于，所述氧化镁为重烧氧化镁与轻烧氧化镁按照2：1重量比的混合物。
4.如权利要求3所述的自密实复合混凝土，其特征在于，所述重烧氧化镁为煅烧菱镁矿制成的氧化镁粉末材料；所述轻烧氧化镁为水氯镁石-纯碱法、水氯镁石-热解法制备而成的活性氧化镁粉末材料按照3：1质量的混合物。
5.如权利要求1所述的自密实复合混凝土，其特征在于，所述硅酸盐水泥为强度为42.5的普通硅酸盐水泥。
6.如权利要求1所述的自密实复合混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂与木质素磺酸钠盐减水剂按照9：1质量比的混合物。
7.一种如权利要求1所述的自密实复合混凝土的制备方法，其特征在于，包括分别制备A组分、B组分和C组分，组合包装，即完成；其中制备A组分包括按重量份数称取A组分的各种原料，混合均匀即可；制备B组分包括按重量份数称取B组分的各种原料，混合均匀即可；制备C组分包括按照重量份数称取C组分的各原料，混合均匀即可。
8.一种混凝土墙砖，其特征在于，采用如权利要求1～6任一项所述的自密实复合混凝土制备而成。
9.如权利要求8所述的混凝土墙砖，其特征在于，其制备方法包括以下操作步骤：
1)取20重量份数的水，将A组分加入水中混合搅拌均匀，得混凝土浆料；
2)取10重量份的水，将C组分加入水中混合搅拌均匀后，再加入B组分，混合搅拌均匀，得骨料分散液；
3)将步骤1)制备的混凝土浆料和步2)制备的骨料分散液混合，补入适量的水，搅拌均匀，得自密实复合混凝土浆料；
4)准备浇铸成型混凝土墙砖用模具，将步骤3)制备的自密实复合混凝土浆料浇铸入模具，成型制备而成混凝土墙砖。
10.如权利要求9所述的混凝土墙砖，其特征在于，步骤4)中的模具为布设有加强钢筋，加强钢筋在混凝土墙砖浇铸成型过程中成型在混凝土墙砖的内部。
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