CN110563371A - 一种离析混凝土的调节剂及其调节方法 - Google Patents

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郭伟
黄赟
刘奕周
董健
罗昕旻
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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/0028Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
    • C04B40/0039Premixtures of ingredients
    • C04B40/0042Powdery mixtures

Abstract

本发明提供可有效恢复离析混凝土拌合物的工作性能的一种离析混凝土的调节剂及其调节方法,所述调节剂由高岭土、石灰石粉以及二水石膏构成,高岭土采用低品质高岭土煅烧尾矿且其质量分数为85‑95%,石灰石粉经磨细且其质量分数为0‑10%,二水石膏的质量分数为5%。所述调节方法包括确定离析混凝土方量、确定凝胶材料用量、确定调节剂的掺量和用量、添加调节剂和搅拌步骤。通过上述调节方法掺加该调节剂后的离析混凝土拌合物的坍落度损失和凝结时间与正常混凝土基本无差别,硬化混凝土的强度甚至略有提高。证明了该调节剂对混凝土的凝结时间和坍落度损失并无明显影响,相反还可以提高混凝土的强度。

Description

一种离析混凝土的调节剂及其调节方法
【技术领域】
本发明涉及一种离析混凝土的调节剂及其调节方法。
【背景技术】
混凝土是以水泥为主要胶凝材料,与水、砂、石,必要时掺入化 学外加剂和矿物掺合料,按适当比例配合、拌合制成混合物,经一定 时间后硬化形成的人造石材。
混凝土是当今世界用途最广、用量最大的建筑材料,预应力混凝 土结构、以聚羧酸减水剂为代表的高性能混凝土外加剂等混凝土工程 技术的重大进步极大地促进了经济的发展和社会的进步。混凝土是支 撑我国工程建设发展的关键性材料之一,在我国基础设施建设中发挥 着不可替代的作用,目前我国混凝土年产量已经超过40亿立方米, 是世界上混凝土产量和用量最大的国家。
混凝土拌合物必须具备良好的工作性,才能便于施工和获得密实 而均匀的硬化混凝土,从而保证混凝土的质量。工作性是指混凝土拌 合物能保持其组成成分均匀、不发生分层离析、泌水等现象,适于运 输、浇筑、振捣成型等施工作业,并获得质量均匀、密实的混凝土的 性能。
混凝土的离析是混凝土拌合物组成成分之间的粘聚力不足以抵 抗粗集料下沉,混凝土拌合物成分相互分离,造成内部组成和结构不 均匀的现象。通常表现为粗集料与砂浆相互分离或者粗集料从拌合物 中整体分离出来。
外加剂超掺是导致混凝土离析的重要原因之一,而外加剂是制备 现代混凝土不可缺少的组分之一。
混凝土拌合物的工作性能对混凝土的可施工性、力学性能、结构 耐久性能和长期性能有着重要的影响。目前混凝土施工多采用机械化 泵送施工对混凝土的工作性能要求较高,一旦发生混凝土严重离析极 易产生堵管,严重影响施工效率;施工浇筑的混凝土结构易产生蜂窝 麻面、均匀性差等质量缺陷,影响混凝土结构的力学性能、结构耐久 性能、长期性能,降低结构的使用寿命。
随着工程建设的快速发展导致混凝土特别是预拌混凝土一般都 存在生产量大、生产任务集中等现象,所需要的原材料用量特别大, 极易产生原材料的质量波动,而外加剂的掺量对原材料质量情况特别 敏感。一旦原材料质量发生较大的波动极易导致外加剂超掺,发生混 凝土离析的质量问题。目前,针对外加剂超掺引起的混凝土离析没有 较好的处理方法,一般均做返厂报废处理,不仅造成材料的严重浪费, 而且还会造成对环境的污染。因此,有必要研究针对外加剂超掺引起 的混凝土离析的调节剂及其调节方法。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是提供可有效恢复离析混凝土拌合物 的工作性能的一种离析混凝土的调节剂及其调节方法。
本发明的目的是这样实现的:
一种离析混凝土的调节剂,由高岭土、石灰石粉以及二水石膏构 成,所述高岭土采用低品质高岭土煅烧尾矿且其质量分数为85-95%, 所述石灰石粉经磨细且其质量分数为0-10%,所述二水石膏的质量分 数为5%。
如上所述的一种离析混凝土的调节剂,所述低品质高岭土煅烧尾 矿的细度≤5%,烧失量≤4%,游离氧化钙含量≤1%;当掺量为30%时, 所述低品质高岭土煅烧尾矿的28d活性指数≥90%。
如上所述的一种离析混凝土的调节剂,所述石灰石粉的主要成分 为含量≥75%的碳酸钙,其细度≤15%,亚甲蓝值≤1.4g/kg;当掺量 为30%时,所述石灰石粉的28d活性指数≥60%。
如上所述的一种离析混凝土的调节剂,所述二水石膏的主要成分 为含量≥75%的二水硫酸钙,其细度≤10%。
如上所述的一种离析混凝土的调节剂的调节方法,包括如下步 骤:
A:确定离析混凝土方量,确定需调整的离析状态的混凝土的方 量T1
B:确定凝胶材料用量,根据混凝土施工配合比计算出单方混凝 土的胶凝材料用量B1
C:确定调节剂的掺量和用量,调节剂的用量一般为凝胶材料用 量的3%-5%,根据混凝土的实际离析程度最终确定调节剂的掺量A1, 然后确定调节剂的用量C1=T1·B1·A1
D:添加调节剂,根据用量C1称取调节剂,并将称取的调节剂添 加至离析的混凝土中;
E:搅拌,对添加有调节剂的离析混凝土进行均匀且充分的搅拌, 直至混凝土满足施工要求,若混凝土仍处于离析状态则应增加调节剂 的掺量A1并返回C步骤以增加调节剂的用量直至满足施工要求。
本发明相比现有技术,具有如下技术特点:
1、低品质高岭土煅烧尾矿的主要特征是吸附性强,可以吸附混 凝土的外加剂和水,起到减少混凝土中的自由水和外加剂的含量,同 时其具有较高的化学活性可以适当提高混凝土的强度。
2、石灰石粉主要作为填充材料,一是可以降低调节剂的成本; 二是加入混凝土中可以改善混凝土的工作性,利用其在混凝土中的触 变特性可以提高混凝土的抗离析能力。
3、二水石膏主要作为调凝剂,调整混凝土的凝结时间;由于低 品质高岭土煅烧尾矿类似于水泥熟料,当其加入至混凝土中则会导致 体系中的水泥调凝剂用量不足而需额外补充。
4、高岭土采用低品质高岭土煅烧尾矿,从而将本身无利用价值 且资源丰富的低品质高岭土进行煅烧回用,从而提高自然资源的利用 率,非常环保。
5、通过上述调节方法掺加该调节剂后的离析混凝土拌合物的坍 落度损失和凝结时间与正常混凝土基本无差别,硬化混凝土的强度甚 至略有提高。证明了该调节剂对混凝土的凝结时间和坍落度损失并无 明显影响,相反还可以提高混凝土的强度。
【具体实施方式】
一种离析混凝土的调节剂,由高岭土、石灰石粉以及二水石膏构 成,高岭土采用低品质高岭土煅烧尾矿且其质量分数为85-95%,石 灰石粉经磨细且其质量分数为0-10%,二水石膏的质量分数为5%。
低品质高岭土煅烧尾矿的细度(45μm方孔筛筛余)≤5%,烧失 量≤4%(质量分数),游离氧化钙含量≤1%(质量分数);当掺量为 30%时,低品质高岭土煅烧尾矿的28d活性指数≥90%。低品质高岭土 煅烧尾矿由低品质的高岭土经高温(800℃-1000℃)煅烧而制成。高 岭土类矿物是由高岭石、地开石、珍珠石、埃洛石等高岭石簇矿物组 成,主要矿物成分是高岭石。高岭石的晶体化学式为 2SiO2·Al2O3·2H2O,其理论化学组成为46.54%的SiO2,39.5%的Al2O3, 13.96%的H2O。高岭土类矿物属于1:1型层状硅酸盐,晶体主要由硅氧四面体和绍氢氧八面体组成,其中硅氧四面体以共用顶角的方式沿 着二维方向连结形成六方排列的网格层,各个硅氧四面体未公用的尖 顶氧均朝向一边;由硅氧四面体层和招氧八面体层公用硅氧四面体层 的尖顶氧组成了1:1型的单位层。
石灰石粉的主要成分为含量≥75%(质量分数)的碳酸钙,其细 度(45μm方孔筛筛余)≤15%,亚甲蓝值≤1.4g/kg;当掺量为30% 时,石灰石粉的28d活性指数≥60%。
二水石膏的主要成分为含量≥75%(质量分数)的二水硫酸钙, 其细度(45μm方孔筛筛余)≤10%。
上述的一种离析混凝土的调节剂的调节方法,包括如下步骤:
A:确定离析混凝土方量,确定需调整的离析状态的混凝土的方 量T1
B:确定凝胶材料用量,根据混凝土施工配合比计算出单方混凝 土的胶凝材料用量B1
C:确定调节剂的掺量和用量,调节剂的用量一般为凝胶材料用 量的3%-5%,根据混凝土的实际离析程度最终确定调节剂的掺量A1, 然后确定调节剂的用量C1=T1·B1·A1
D:添加调节剂,根据用量C1称取调节剂,并将称取的调节剂添 加至离析的混凝土中;
E:搅拌,对添加有调节剂的离析混凝土进行均匀且充分的搅拌, 直至混凝土满足施工要求,若混凝土仍处于离析状态则应增加调节剂 的掺量A1并返回C步骤以增加调节剂的用量直至满足施工要求。
如果混凝土采用搅拌运输车运输,则应将适量的调节剂从运输车 的下料口加入至运输车的罐体内与离析的混凝土进行混合,并快速搅 120s-180s,直至满足施工要求。
通过实验测试作出表1和表2,表1和表2表示出通过上述调节 方法掺加上述调节剂后的离析混凝土与正常混凝土之间的工作性能 的对比情况。通过实验测试可得知离析混凝土经调节剂调节后的坍落 度损失和凝结时间与正常混凝土基本无差别,相反其硬化混凝土的强 度还略有提高。因此本发明的调节剂可有效恢复离析混凝土的工作性 能,而且对混凝土的凝结时间和坍落度损失并无明显影响,相反还可 以提高混凝土的强度。
表1
注:同配合比的严重离析混凝土的初始坍落度/扩展度为掺加有适量(掺量A1取值5%)调节剂后的测试结果。其中调节剂组成1由质量比为85:10:5的低品质 高岭土煅烧尾矿、磨细石灰石粉和二水石膏构成,调节剂组成2由质量比为95:5 的低品质高岭土煅烧尾矿和二水石膏构成。
表2
注:同配合比的严重离析混凝土的初始坍落度/扩展度为掺加有适量(掺量A1取值3%)调节剂后的测试结果。其中调节剂组成1由质量比为85:10:5的低品质 高岭土煅烧尾矿、磨细石灰石粉和二水石膏构成,调节剂组成2由质量比为95:5 的低品质高岭土煅烧尾矿和二水石膏构成。

Claims (5)

1.一种离析混凝土的调节剂,其特征在于由高岭土、石灰石粉以及二水石膏构成,所述高岭土采用低品质高岭土煅烧尾矿且其质量分数为85-95%,所述石灰石粉经磨细且其质量分数为0-10%,所述二水石膏的质量分数为5%。
2.根据权利要求1所述的一种离析混凝土的调节剂,其特征在于所述低品质高岭土煅烧尾矿的细度≤5%,烧失量≤4%,游离氧化钙含量≤1%;当掺量为30%时,所述低品质高岭土煅烧尾矿的28d活性指数≥90%。
3.根据权利要求1所述的一种离析混凝土的调节剂,其特征在于所述石灰石粉的主要成分为含量≥75%的碳酸钙,其细度≤15%,亚甲蓝值≤1.4g/kg;当掺量为30%时,所述石灰石粉的28d活性指数≥60%。
4.根据权利要求1所述的一种离析混凝土的调节剂,其特征在于所述二水石膏的主要成分为含量≥75%的二水硫酸钙,其细度≤10%。
5.权利要求1至4所述的一种离析混凝土的调节剂的调节方法,其特征在于包括如下步骤:
A:确定离析混凝土方量,确定需调整的离析状态的混凝土的方量T1
B:确定凝胶材料用量,根据混凝土施工配合比计算出单方混凝土的胶凝材料用量B1
C:确定调节剂的掺量和用量,调节剂的用量一般为凝胶材料用量的3%-5%,根据混凝土的实际离析程度最终确定调节剂的掺量A1,然后确定调节剂的用量C1=T1·B1·A1
D:添加调节剂,根据用量C1称取调节剂,并将称取的调节剂添加至离析的混凝土中;
E:搅拌,对添加有调节剂的离析混凝土进行均匀且充分的搅拌,直至混凝土满足施工要求,若混凝土仍处于离析状态则应增加调节剂的掺量A1并返回C步骤以增加调节剂的用量直至满足施工要求。
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