CN110655369B - 一种混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混凝土及其制备方法，该混凝土包括如下不同重量份的组分：水泥50份、硅灰20份、粉煤灰20份、矿渣微粉10份、防锈钢纤维15~45份、水15份、聚羧酸减水剂3份、沙漠砂和/或河砂140份。制备时，将上述组分混合加入到搅拌机中搅拌至规定塌陷度得到混合物；浇模待混合物固结成型后拆除模具，依次进行箱梁蒸汽养护、洒水养护制得超过100MPa抗压强度的混凝土，满足高性能建筑的性能要求，适合推广应用。本发明能够降低建筑能耗、提高混凝土力学性能、缓解河砂短缺的问题。

Description

一种混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土制备领域，具体涉及一种混凝土及其制备方法。
背景技术
近年来，随着社会发展，城镇化建设的快速推进，高层、超高层建筑在内陆地区越来越多，建筑能耗在社会总能耗中所占比例越来越大。由于混凝土价格低廉、制备简单等不可取代的优点，仍是当今世界上用量最大的人造材料。随着工程对建筑性能的需求提高，混凝土的需量也随之增加，如何提高混凝土的力学性能、减少建筑能耗是当前亟待解决的问题之一。
当前河砂是制备混凝土必不可少的组分之一，因工程量急剧增加，现有中国的河砂资源考虑到存储、质量以及国家对砂石采集的相关管理规定，使得建筑用砂供需矛盾日益突出，不能够满足如今的建设需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混凝土及其制备方法，至少能够降低建筑能耗、提高混凝土力学性能、缓解河砂短缺的问题。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一方面，本发明提供了一种混凝土，包括如下不同重量份的组分：水泥50份、硅灰20份、粉煤灰20份、矿渣微粉10份、防锈钢纤维15～45份、水15份、聚羧酸减水剂3份、沙漠砂和/或河砂140份。
进一步的，所述沙漠砂选取的直径范围为0.25～0.05mm；所述河砂细度模数为2.2～2.5，含泥量为1％～5％；所述防锈钢纤维为镀铜钢纤维，直径为0.1～0.3mm，长度为10～15mm，抗拉强度≥2850MPa。
进一步的，所述水泥为P.O 42.5水泥。
进一步的，所述硅灰为二氧化硅微粉。
进一步的，所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，细度为10％，抗压强度比78％。
进一步的，所述矿渣微粉为S105级矿粉。
进一步的，所述聚羧酸减水剂减水率为35～45％。
另一方面，本发明还提供了一种混凝土制备方法，按照前述任一项所述混凝土材料的重量份提供各组分，混合搅拌至规定塌陷度后进行浇模；待混合物固结成型后拆除模具，依次进行箱梁蒸汽养护、洒水养护制得所述混凝土。
进一步的，所述箱梁蒸汽养护的方法包括：将拆除模具的混合物置于85℃的箱梁内养护60小时，控制升温和降温速度不超过10℃/小时。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)可使用沙漠砂部分或完全替代河砂，能够提高混凝土的力学性能，有效缓解建筑用砂的供需矛盾，充分利用了西北地区沙漠砂的丰富资源，遵循因地制宜、就地取材和合理开发利用自然资源的原则；
(2)使用工业废料粉煤灰、硅灰和矿渣替代部分水泥，能够降低建筑能耗；
(3)使用聚羧酸减水剂，在降低拌和水用量的同时保证新拌混凝土具有一定的塌落度，此举降低了拌合水用量，节约西北地区的水资源；
(4)本发明制备出的混凝土具有超过100MPa的抗压强度，且提升了弯曲强度，满足建筑性能要求，能够广泛推广使用。
附图说明
图1是本发明实施例提供的力学性能随沙漠砂掺量变化折线图；
图2是本发明实施例提供的力学性能随防锈钢纤维掺量变化折线图；
其中，横坐标表示不同配合比混凝土对应的实施例序号；纵坐标表示力学性能测试值；Compressive Strength为抗压强度，Bending Strength为弯曲强度。
具体实施方式
本发明实施例提供的混凝土采用沙漠砂部分或完全代替河砂，充分利用西北地区沙漠砂的丰富资源，遵循因地制宜、就地取材和合理开发利用自然资源的原则、能够缓解当前河砂供不应求的问题；另外，本发明实施例提供的混凝土还采用粉煤灰、硅灰等矿物掺合料代替部分水泥，能够降低建筑能耗。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。按各实施例进行混凝土制备，依据GB/T 50081一2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》对所制备的混凝土进行力学性能测试，各配合比强度见图1、2。
实施例1
本发明实施例提供的混凝土料包括以下重量份的原料：
水泥50份；
硅灰20份；
粉煤灰20份；
矿渣微粉10份；
细度模数为2.2～2.5，含泥量1％～5％的河砂140份；
直径范围为0.25～0.05mm的沙漠砂0份；
直径为0.1～0.3mm、长度为10～15mm、抗拉强度≥2850MPa的防锈钢纤维15份；
聚羧酸减水剂3份；
水15份。
其中，防锈钢纤维可以选用镀铜钢纤维。
本实施例中混凝土的制备方法包括如下步骤：
按上述重量份配置水泥、硅灰、粉煤灰、矿渣微粉、防锈钢纤维、河砂和沙漠砂，加入到强制式搅拌机中搅拌均匀，再加入水搅拌，最后加入聚羧酸减水剂搅拌均匀至规定塌陷度即得到所述混凝土料；浇模24小时后待混合物固结成型后拆除模具，对固结成型的混合物进行蒸汽养护。蒸汽养护的具体方法为：将固结成型的混合物置于85℃的箱梁内养护60小时，其中升温和降温速度不得超过10℃/小时，蒸汽养护结束后进行洒水养护3天得到混凝土。
为验证本实施例制得的混凝土的力学性能，依据GB/T 50081一2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行抗压强度试验，根据表1和图1可知：采用本实施例制得的混凝土抗压强度为108.89MPa，抗折强度为7.71MPa，达到高强混凝土的标准。
表1
配合比 抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa)
1 108.89 7.71
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于，混凝土由以下重量份的原料混合制得：
水泥50份；
硅灰20份；
粉煤灰20份；
矿渣微粉10份；
细度模数为2.2～2.5，含泥量1％～5％的河砂105份；
直径范围为0.25～0.05mm的沙漠砂35份；
直径为0.1～0.3mm、长度为10～15mm、抗拉强度≥2850MPa的防锈钢纤维15份；
聚羧酸减水剂3份；
水15份。
其中，防锈钢纤维可以选用镀铜钢纤维。
本实施例中混凝土的制备方法包括如下步骤：
按上述重量份配置水泥、硅灰、粉煤灰、矿渣微粉、防锈钢纤维、河砂和沙漠砂，加入到强制式搅拌机中搅拌均匀，再加入水搅拌，最后加入聚羧酸减水剂搅拌均匀至规定塌陷度即得到所述混凝土料；浇模24小时后待混合物固结成型后拆除模具，对固结成型的混合物进行蒸汽养护。蒸汽养护的具体方法为：将固结成型的混合物置于85℃的箱梁内养护60小时，其中升温和降温速度不得超过10℃/小时，蒸汽养护结束后进行洒水养护3天得到混凝土。
对本实施例制得的混凝土进行力学性能测试，获得如表2所示的力学性能参数。根据表2和图1可知：采用本实施例制得的混凝土抗压强度为122.57MPa，抗折强度为8.93MPa，相比于只使用河砂的混凝土，力学性能提高。
表2
Figure BDA0002267599180000051
Figure BDA0002267599180000061
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处在于，混凝土由以下重量份的原料混合制得：
水泥50份；
硅灰20份；
粉煤灰20份；
矿渣微粉10份；
细度模数为2.2～2.5，含泥量1％～5％的河砂70份；
直径范围为0.25～0.05mm的沙漠砂70份；
直径为0.1～0.3mm、长度为10～15mm、抗拉强度≥2850MPa的防锈钢纤维15份；
聚羧酸减水剂3份；
水15份。
其中，防锈钢纤维可以选用镀铜钢纤维。
本实施例中混凝土的制备方法包括如下步骤：
按上述重量份配置水泥、硅灰、粉煤灰、矿渣微粉、防锈钢纤维、河砂和沙漠砂，加入到强制式搅拌机中搅拌均匀，再加入水搅拌，最后加入聚羧酸减水剂搅拌均匀至规定塌陷度即得到所述混凝土料；浇模24小时后待混合物固结成型后拆除模具，对固结成型的混合物进行蒸汽养护。蒸汽养护的具体方法为：将固结成型的混合物置于85℃的箱梁内养护60小时，其中升温和降温速度不得超过10℃/小时，蒸汽养护结束后进行洒水养护3天得到混凝土。
对本实施例制得的混凝土进行力学性能测试，当配合比为3时，获得如表3所示的力学性能参数。根据表3和图1可知：采用本实施例制得的混凝土抗压强度为126.53MPa，抗折强度为9.12MPa，相比于只使用河砂的混凝土，力学性能进一步提高。
表3
配合比 抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa)
3 126.53 9.12
实施例4
本实施例与实施例1的不同之处在于，混凝土由以下重量份的原料混合制得：
水泥50份；
硅灰20份；
粉煤灰20份；
矿渣微粉10份；
细度模数为2.2～2.5，含泥量1％～5％的河砂35份；
直径范围为0.25～0.05mm的沙漠砂105份；
直径为0.1～0.3mm、长度为10～15mm、抗拉强度≥2850MPa的防锈钢纤维15份；
聚羧酸减水剂3份；
水15份。
其中，防锈钢纤维可以选用镀铜钢纤维。
本实施例中混凝土的制备方法包括如下步骤：
按上述重量份配置水泥、硅灰、粉煤灰、矿渣微粉、防锈钢纤维、河砂和沙漠砂，加入到强制式搅拌机中搅拌均匀，再加入水搅拌，最后加入聚羧酸减水剂搅拌均匀至规定塌陷度即得到所述混凝土料；浇模24小时后待混合物固结成型后拆除模具，对固结成型的混合物进行蒸汽养护。蒸汽养护的具体方法为：将固结成型的混合物置于85℃的箱梁内养护60小时，其中升温和降温速度不得超过10℃/小时，蒸汽养护结束后进行洒水养护3天得到混凝土。
对本实施例制得的混凝土进行力学性能测试，当配合比为4时，获得如表4所示的力学性能参数。根据表4和图1可知：采用本实施例制得的混凝土抗压强度为146.76MPa，抗折强度为12.01MPa，相比于只使用河砂以及低掺量沙漠砂的混凝土，力学性能进一步提高。
表4
配合比 抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa)
4 146.76 12.01
实施例5
本实施例与实施例1的不同之处在于，混凝土由以下重量份的原料混合制得：
水泥50份；
硅灰20份；
粉煤灰20份；
矿渣微粉10份；
细度模数为2.2～2.5，含泥量1％～5％的河砂0份；
直径范围为0.25～0.05mm的沙漠砂140份；
直径为0.1～0.3mm、长度为10～15mm、抗拉强度≥2850MPa的防锈钢纤维15份；
聚羧酸减水剂3份；
水15份。
其中，防锈钢纤维可以选用镀铜钢纤维。
本实施例中混凝土的制备方法包括如下步骤：
按上述重量份配置水泥、硅灰、粉煤灰、矿渣微粉、防锈钢纤维、河砂和沙漠砂，加入到强制式搅拌机中搅拌均匀，再加入水搅拌，最后加入聚羧酸减水剂搅拌均匀至规定塌陷度即得到所述混凝土料；浇模24小时后待混合物固结成型后拆除模具，对固结成型的混合物进行蒸汽养护。蒸汽养护的具体方法为：将固结成型的混合物置于85℃的箱梁内养护60小时，其中升温和降温速度不得超过10℃/小时，蒸汽养护结束后进行洒水养护3天得到混凝土。
对本实施例制得的混凝土进行力学性能测试，当配合比为5时，获得如表5所示的力学性能参数。根据表5和图1、2可知：采用本实施例制得的混凝土抗压强度为149.08MPa，抗折强度为13.72MPa，相比于只使用河砂的混凝土，抗压强度提高了36.91％，力学性能提高的幅度达到最高。
表5力学性能数据表
配合比 抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa)
5 149.08 13.72
根据实施例1～5以及图1可知：在本专利技术前提下，使用沙漠砂替代河砂制备混凝土，力学性能逐步提高，当沙漠砂完全替代河砂时制备的混凝土力学性能提高幅度最高。
实施例6
本实施例与实施例1的不同之处在于，混凝土由以下重量份的原料混合制得：
水泥50份；
硅灰20份；
粉煤灰20份；
矿渣微粉10份；
细度模数为2.2～2.5，含泥量1％～5％的河砂0份；
直径范围为0.25～0.05mm的沙漠砂140份；
直径为0.1～0.3mm、长度为10～15mm、抗拉强度≥2850MPa的防锈钢纤维30份；
聚羧酸减水剂3份；
水15份。
其中，防锈钢纤维可以选用镀铜钢纤维。
本实施例中混凝土的制备方法包括如下步骤：
按上述重量份配置水泥、硅灰、粉煤灰、矿渣微粉、防锈钢纤维、河砂和沙漠砂，加入到强制式搅拌机中搅拌均匀，再加入水搅拌，最后加入聚羧酸减水剂搅拌均匀至规定塌陷度即得到所述混凝土料；浇模24小时后待混合物固结成型后拆除模具，对固结成型的混合物进行蒸汽养护。蒸汽养护的具体方法为：将固结成型的混合物置于85℃的箱梁内养护60小时，其中升温和降温速度不得超过10℃/小时，蒸汽养护结束后进行洒水养护3天得到混凝土。
对本实施例制得的混凝土进行力学性能测试，当配合比为6时，获得如表6所示的力学性能参数。根据表6和图2可知：采用本实施例制得的混凝土抗压强度为163.08MPa，抗折强度为14.41MPa，当沙漠砂完全替代河砂时，随着钢纤维掺量的增加，混凝土的力学性能继续提高。
表6
配合比 抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa)
6 163.08 14.41
实施例7
本实施例与实施例1的不同之处在于，混凝土由以下重量份的原料混合制得：
水泥50份；
硅灰20份；
粉煤灰20份；
矿渣微粉10份；
细度模数为2.2～2.5，含泥量1％～5％的河砂0份；
直径范围为0.25～0.05mm的沙漠砂140份；
直径为0.1～0.3mm、长度为10～15mm、抗拉强度≥2850MPa的防锈钢纤维45份；
聚羧酸减水剂3份；
水15份。
其中，防锈钢纤维可以选用镀铜钢纤维。
本实施例中混凝土的制备方法包括如下步骤：
按上述重量份配置水泥、硅灰、粉煤灰、矿渣微粉、防锈钢纤维、河砂和沙漠砂，加入到强制式搅拌机中搅拌均匀，再加入水搅拌，最后加入聚羧酸减水剂搅拌均匀至规定塌陷度即得到所述混凝土料；浇模24小时后待混合物固结成型后拆除模具，对固结成型的混合物进行蒸汽养护。蒸汽养护的具体方法为：将固结成型的混合物置于85℃的箱梁内养护60小时，其中升温和降温速度不得超过10℃/小时，蒸汽养护结束后进行洒水养护3天得到混凝土。
对本实施例制得的混凝土进行力学性能测试，当配合比为7时，获得如表7所示的力学性能参数。根据表7和图2可知：采用本实施例制得的混凝土抗压强度为181.08MPa，抗折强度为15.34MPa，当沙漠砂完全替代河砂时，随着钢纤维掺量的继续增加，混凝土的力学性能进一步提高。
表7
配合比 抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa)
7 181.08 15.34
根据实施例5～7以及图2可知：在以本专利技术前提下，使用沙漠砂制备的混凝土力学性能随着钢纤维使用量的增加而提高。
本发明使用粉煤灰、硅灰等矿物掺合料替代部分水泥、使用沙漠砂替代传统河砂，可减少建筑能耗，并遵循因地制宜、就地取材和合理开发利用自然资源的原则，不仅有效地缓解建筑用砂的供需矛盾，而且充分利用了西北地区沙漠砂的丰富资源，满足各种基础设施施工的要求，同时制备出的混凝土具有超高的力学性能，具有可持续发展的优势。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种混凝土，其特征在于：包括如下重量份的组分：水泥50份、硅灰20份、粉煤灰20份、矿渣微粉10份、防锈钢纤维15~45份、水15份、聚羧酸减水剂3份、沙漠砂140份。
2.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于：所述沙漠砂选取的直径范围为0.05~0.25mm；所述防锈钢纤维为镀铜钢纤维，直径为0.1~0.3mm，长度为10~15mm，抗拉强度≥2850MPa。
3.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于：所述水泥为P.O 42.5水泥。
4.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于：所述硅灰为二氧化硅微粉。
5.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于：所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，细度为10%，抗压强度比78%。
6.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于：所述矿渣微粉为S105级矿粉。
7.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于：所述聚羧酸减水剂减水率为35%~45%。
8.一种混凝土制备方法，其特征在于：按照权利要求1至7任一项所述混凝土的重量份提供各组分，混合搅拌至规定塌陷度后进行浇模；待混合物固结成型后拆除模具，依次进行箱梁蒸汽养护、洒水养护制得所述混凝土。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述箱梁蒸汽养护的方法包括：将拆除模具的混合物置于70~90℃的箱梁内养护48~90小时，控制升温和降温速度不超过10℃/小时。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述箱梁蒸汽养护的方法包括将拆除模具的混合物置于85℃的箱梁内养护60小时。
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