CN109608107A - 混凝土及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混凝土及其制备工艺，其包括机制砂、天然砂、水泥、粉煤灰、碎石、水、聚丙烯纤维、陶瓷抛光粉、微胶囊减水剂和石膏基双壳微纳米相变胶囊复合材料。组分在设计时，加入的机制砂改善了混凝土中大量使用天然砂造成砂石浪费的情况，但是机制砂在加工时很不均一，含有大量的石粉，石粉加入适量能够加强混凝土的性能，但是石粉过多则会使混凝土性能变差，则本申请文件中的减水剂选择微胶囊减水剂及调整机制砂和天然砂至适当的比例，生成的混凝土的和易性良好。

Description

混凝土及其制备工艺

技术领域

本发明涉及混凝土制备的技术领域，尤其是涉及一种混凝土及其制备工艺。

背景技术

混凝土是现代应用最广泛的建筑材料，指由胶凝材料将骨料胶结成整体的工程复合材料的统称，广泛应用于地下工程、桥梁、水池、水塔、涵洞、隧道、码头、堤坝、水电站等工程领域。

在寒冷地区，由于环境恶劣，温差变化大，混凝土会经过多次反复冻结，融化的过程，易出现裂纹、渗水等现象，致使其强度、韧性和稳定性等性能指标受到严重影响，进而对当地的隧道、堤坝、水电站等设施造成严重破坏，带来经济损失。

为解决上述问题，公布号为CN106116295A的中国专利公开了一种抗冻混凝土，其质量组成如下，水泥100-200份、细骨料砂子50-100份、粗骨料砂子50-100份、玻璃纤维10-60份、分散性乳胶粉10-30份、纳米二氧化硅12-25份、木质素磺酸钙5-12份、碱式硫酸镁晶须3.6-10份、羧甲基纤维素钠5.4-10.8、抗冻剂8-16份、减水剂2.8-6.4份、混凝土改性剂3.6-8份、引气剂3.6-9份。

上述组分制备的混凝土在抗冻方面具有一定的效果，但是在该混凝土制备过程中一般多使用天然砂。随着经济的发展，天然砂资源日趋枯竭，天然砂的过量开采，对环境、生态也造成了极大的压力。与此同时，我国基础建设项目与日剧增，使机制砂应运而生，机制砂代替天然砂作为建筑砂已成为一种趋势。

机制砂颗粒形状粗糙尖锐、多棱角，并且机制砂颗粒内部微裂纹多、空隙率大、比表面积大，加上石粉含量高的特点，造成机制砂与河砂相比存在有较大的差异。由于机制砂是有人工机械破碎而成，其会有一定量的石粉存在，石粉的主要化学成分是碳酸钙，尽管参与水泥水化反应会取得一些良好的效果，但是能够参与到水泥水化反应中的数量是十分有限的，多余的石粉会游离在外围，影响混凝土的和易性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种混凝土，其具有降低石粉对混凝土和易性影响的效果。

本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：

一种混凝土，包括如下组分，机制砂、天然砂、水泥、粉煤灰、碎石、水、聚丙烯纤维、陶瓷抛光粉、微胶囊减水剂和石膏基双壳微纳米相变胶囊复合材料。

通过采用上述技术方案，机制砂的使用能够提高混凝土的性能，主要体现在机制砂含有适量的石粉，石粉是惰性掺合料，适当的石粉使混凝土粘稠度增大，改善了混凝土的粘聚性，保水性提高，石粉取代部分粉煤灰，改善细粉料的颗粒级配，提高浆体之间的机械咬合力。且由于机制砂的使用能够替代部分粉煤灰，从而降低了经济成本。

进一步的聚丙烯纤维具有优良的韧性和分散性，混合形成三维网状结构，可增强系统的支撑力和耐久力，改善系统的强度，稳定性，密实性和均匀度。

微胶囊减水剂的使用能够使得混凝土的混合更加均匀，水泥遇水后会有部分水分包裹在水泥形成的球体内，设置的微胶囊减水剂具有缓释的效果，能够逐渐与水泥接触，破坏水泥团聚形成的球体结构，从而减少用水量。

石膏基双壳微纳米相变胶囊复合材料主要成分是双壳微纳米相变胶囊和石膏，具有相变潜热，且具有良好的吸放湿性能，在寒冷的条件下吸收湿气，与微胶囊减水剂配合降低受冻造成的混凝土性能受到不良影响。

本发明进一步设置为：所述混凝土包括如下重量份数的组分，250-350份机制砂、550-650天然砂、350-400份水泥、80-100份粉煤灰、600-700份碎石、150-160份水、1-2份聚丙烯纤维、30-40陶瓷抛光粉、14-15份微胶囊减水剂和50-80份石膏基双壳微纳米相变胶囊复合材料。

本发明进一步设置为：所述混凝土包括如下重量份数的组分，300-350份机制砂、550-600天然砂、350-380份水泥、90-100份粉煤灰、680-700份碎石、150-155份水、1-2份聚丙烯纤维、35-40陶瓷抛光粉、14-15份微胶囊减水剂和70-80份石膏基双壳微纳米相变胶囊复合材料。

通过采用上述技术方案，混凝土的组分选择在上述的范围内，混凝土性能优良。

本发明进一步设置为：所述微胶囊减水剂包括高效聚羧酸减水剂粉料的芯材和阻泥组分的壳材；所述阻泥组分包括二乙二醇、滑石粉、液体石蜡、失水山梨醇脂肪酸酯和沸石。

本发明进一步设置为：所述芯材与壳材的重量份数比为(8-9)：(1-3)，所述阻泥组分中二乙二醇、滑石粉、液体石蜡、失水山梨醇脂肪酸酯和沸石的重量份数比为(4-5)：(4-5)：(25-30)：(1-3)：(4-5)。

通过采用上述技术方案，二乙二醇具有吸湿性，起到抗冻的作用效果；

液体石蜡一方面能够产生相变，另外一方面作为壳材的主要组分；

沸石能够增强组分的分散均匀性，而且作用是能够增强混凝土的强度。

本发明进一步设置为：所述微胶囊减水剂的制备过程包括如下的步骤：

S1、将阻泥组分混合均匀后经超声波乳化，得壳材；

S2、将高效聚羧酸减水剂粉料加入至壳材中搅拌混合均匀后常温条件下真空干燥得到微胶囊减水剂。

通过采用上述技术方案，通过上述的步骤就能够完成微胶囊减水剂的制备。

本发明进一步设置为：所述混凝土组分中还包括5-10份废旧橡胶颗粒。

通过采用上述技术方案，废旧橡胶的加入能够改善混凝土的抗裂性能，最终形成的混凝土外观好。

本发明的第二发明目的在于提供一种混凝土的制备工艺，利用该工艺制备出的混凝土的和易性比较优良。

本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：

一种混凝土的制备工艺，包括如下的制备步骤：

步骤1：将粉煤灰、陶瓷抛光粉、水泥加入至50-80份的水中搅拌均匀得到第一混合物；

步骤2：将机制砂、天然砂、碎石、聚丙烯纤维、微胶囊减水剂、石膏基双壳微纳米相变胶囊复合材料和剩余的水加入至第一混合物中搅拌均匀，得混凝土。

通过采用上述技术方案，通过上述步骤就完成了混凝土的制备。

本发明进一步设置为：所述步骤2中还加入有废旧橡胶颗粒。

通过采用上述技术方案，在步骤2中加入废旧橡胶颗粒，改善橡胶吸水性过大影响混凝土的和易性的情况。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1、本申请的组分在设计时，加入的机制砂改善了混凝土中大量使用天然砂造成砂石浪费的情况，但是机制砂在加工时很不均一，含有大量的石粉，石粉加入适量能够加强混凝土的性能，但是石粉过多则会使混凝土性能变差，则本申请文件中的减水剂选择微胶囊减水剂及调整机制砂和天然砂至适当的比例，生成的混凝土的和易性良好；

2、机制砂的使用会增加混凝土生产的需水量，但是对于北方的寒冷地区增加用水量则导致混凝土的抗冻性降低，所以本申请文件中在微胶囊减水剂的壳材中包含有石蜡、沸石粉、二乙二醇等组分相配合，在制备的过程中水泥与水会和会释放出水化热，水化热作用将石蜡融化，石蜡融化的过程是吸热的过程，吸热的过程改善了水泥的水化热，其次石蜡是油相的，而石粉吸水，则融化的石蜡包裹在石粉的表面改善了石粉的吸水性，减少用水量，进一步的配合石膏基双壳微纳米相变胶囊复合材料的吸湿效果，则在寒冷的条件下仍能够保持良好的性能。

具体实施方式

实施例1

一种混凝土，包括如下重量份数的组分，250kg机制砂、650kg天然砂、357kg水泥、80kg粉煤灰、700kg碎石、150kg水、1kg聚丙烯纤维、30kg陶瓷抛光粉、14kg微胶囊减水剂和80kg石膏基双壳微纳米相变胶囊复合材料。

微胶囊减水剂包括高效聚羧酸减水剂粉料的芯材和阻泥组分的壳材；

具体的微胶囊减水剂的制备过程包括：

S1、将阻泥组分即0.16kg二乙二醇、0.16kg滑石粉、1.02kg液体石蜡、0.04kg失水山梨醇脂肪酸酯和0.16kg沸石粉混合均匀后经超声波乳化，得壳材；

S2、将8kg高效聚羧酸减水剂粉料加入至1kg的壳材中搅拌混合均匀后常温条件下真空干燥得到微胶囊减水剂。

混凝土的制备工艺报了如下的步骤：

步骤1：将粉煤灰、陶瓷抛光粉、水泥加入至50kg的水中搅拌均匀得到第一混合物；

步骤2：将机制砂、天然砂、碎石、聚丙烯纤维、微胶囊减水剂、石膏基双壳微纳米相变胶囊复合材料和剩余的水加入至第一混合物中搅拌均匀，得混凝土。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于组分中还加入有废旧橡胶颗粒及组分含量的不同，且制备时在步骤2中加入有橡胶颗粒。

实施例3

实施例3与实施例2的区别在于组分含量的不同。

实施例4

实施例4与实施例2的区别在于组分含量的不同。

实施例5

实施例5与实施例2的区别在于组分含量的不同。

实施例6

实施例6与实施例2的区别在于组分含量的不同。

实施例7

实施例7与实施例2的区别在于组分含量的不同，且在制备时步骤1中预先加入有70kg的水。

实施例8

实施例8与实施例7的区别在于组分含量的不同。

实施例9

实施例9与实施例7的区别在于组分含量的不同。

实施例10

实施例10与实施例7的区别在于组分含量的不同，且在制备时步骤1中预先加入有80kg的水。

实施例11

实施例11与实施例10的区别在于组分含量的不同。

实施例12

实施例12与实施例10的区别在于组分含量的不同。

实施例1-12的混凝土的组分含量

表2微胶囊减水剂的芯材和壳材的组分含量

微胶囊减水剂/kg	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
							芯材	12.44	13.33	13.33	12.44	11.74	11.74
壳材	1.56	1.67	1.67	1.56	2.76	2.76
							微胶囊减水剂/kg	实施例7	实施例8	实施例9	实施例10	实施例11	实施例12
芯材	11.33	12.14	10.88	10.5	11.25	11.25
							壳材	2.67	2.86	3.63	3.5	3.75	3.75

表3微胶囊减水剂的制备组分含量

对比例

对比例1

对比例1与实施例1-12的区别在于减水剂选择高效聚羧酸减水剂。

该高校聚羧酸减水剂采购自郑州晟泰工程材料有限公司。

对比例2

对比例2与实施例1-12的区别在于组分中不含有石膏基双壳微纳米相变胶囊复合材料。

实施例及对比例中的石膏基双壳微纳米相变胶囊复合材料的实验室制备过程包括如下步骤：

1、水相制备，将丙烯酸丁酯1kg、十六烷基硫酸钠1kg、10kg去离子水的水溶液加入烧瓶中搅拌10min得到水相液；

2、将0.5kg苯乙烯、0.4kg甲基烯丙酸甲酯、0.05kg正十六烷、0.5kg正十八烷、0.02kg偶氮二异丁腈，0.01kg二乙烯基苯混合均匀制成油相；

3、将水相加入至油相中混合，升温至40℃下于500r/min的速度预乳化，得到的乳液利用超声波进一步的分散，得到均匀相细乳液；

4、向均匀相细乳液中加0.2kg 1％乙酸的壳聚糖水溶液、0.2kg四乙烯五胺，滴加完毕后在该温度下反应4h，然后升温至80℃继续反应4h，减压抽滤；

5、滤饼利用1000ml的25％乙醇洗涤一次，热水洗涤2次，真空干燥的双壳胶囊。

实验检测

1、坍落度检测：根据DB45/T 1621-2017进行检测；

2、抗冻性能检测：根据GBJ82-85《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》。

表4坍落度实验检测结果

坍落度/mm	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
							0min	120	110	105	115	105	110
60min	135	140	130	130	135	140
							坍落度/mm	实施例7	实施例8	实施例9	实施例10	实施例11	实施例12
0min	105	105	110	105	105	105
							60min	135	140	135	140	130	130

对比例1的混凝土0min的坍落度为120mm，60min的坍落度为145mm。

对比例2中混凝土0min的坍落度为110mm，60min的坍落度为140mm。

表5抗冻性能检测结果(受冻28天后与养护室养护后的混凝土试块进行比较)

对比例1的强度损失率为35％，对比例2的强度损失率为21％。

所以结合实施例及对比例的实验结果能够得出，本申请文件中的微胶囊减水剂的使用及石膏基双壳微纳米相变胶囊复合材料的使用能够改善混凝土的和易性及抗冻性能。

本申请文件中的废旧橡胶颗粒选自废旧轮胎、边角料、废橡胶等，且粒径为0.5-2mm。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种混凝土，其特征在于：包括如下组分，机制砂、天然砂、水泥、粉煤灰、碎石、水、聚丙烯纤维、陶瓷抛光粉、微胶囊减水剂和石膏基双壳微纳米相变胶囊复合材料。

2.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于：所述混凝土包括如下重量份数的组分，250-350份机制砂、550-650天然砂、350-400份水泥、80-100份粉煤灰、600-700份碎石、150-160份水、1-2份聚丙烯纤维、30-40陶瓷抛光粉、14-15份微胶囊减水剂和50-80份石膏基双壳微纳米相变胶囊复合材料。

3.根据权利要求2所述的混凝土，其特征在于：所述混凝土包括如下重量份数的组分，300-350份机制砂、550-600天然砂、350-380份水泥、90-100份粉煤灰、680-700份碎石、150-155份水、1-2份聚丙烯纤维、35-40陶瓷抛光粉、14-15份微胶囊减水剂和70-80份石膏基双壳微纳米相变胶囊复合材料。

4.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于：所述微胶囊减水剂包括高效聚羧酸减水剂粉料的芯材和阻泥组分的壳材；所述阻泥组分包括二乙二醇、滑石粉、液体石蜡、失水山梨醇脂肪酸酯和沸石粉。

5.根据权利要求4所述的混凝土，其特征在于：所述芯材与壳材的重量份数比为（8-9）：（1-3），所述阻泥组分中二乙二醇、滑石粉、液体石蜡、失水山梨醇脂肪酸酯和沸石粉的重量份数比为（4-5）：（4-5）：（25-30）：（1-3）：（4-5）。

6.根据权利要求5所述的混凝土，其特征在于：所述微胶囊减水剂的制备过程包括如下的步骤：

S1、将阻泥组分混合均匀后经超声波乳化，得壳材；

S2、将高效聚羧酸减水剂粉料加入至壳材中搅拌混合均匀后常温条件下真空干燥得到微胶囊减水剂。

7.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于：所述混凝土组分中还包括5-10份废旧橡胶颗粒。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的混凝土的制备工艺，其特征在于：包括如下的制备步骤：

步骤1：将粉煤灰、陶瓷抛光粉、水泥加入至50-80份的水中搅拌均匀得到第一混合物；

步骤2：将机制砂、天然砂、碎石、聚丙烯纤维、微胶囊减水剂、石膏基双壳微纳米相变胶囊复合材料和剩余的水加入至第一混合物中搅拌均匀，得混凝土。

9.根据权利要求8所述的混凝土的制备工艺，其特征在于：所述步骤2中还加入有废旧橡胶颗粒。