CN110668745A - 一种低坍落度损失混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低坍落度损失混凝土及其制备方法，涉及混凝土技术领域。其技术要点是：一种低坍落度损失混凝土，包括如下重量份数的组分：水泥24‑42份；粉煤灰7‑10份；砂石90‑100份；碎石95‑110份；黏土：9‑10份；水19‑21份；膨润土0.48‑0.84份；聚羧酸减水剂0.4‑0.8份；外加剂0.01‑0.02份；玻璃纤维0.15‑0.2份；其中所述外加剂由以下步骤制得：将异丙醇和水投进反应釜中，搅拌混合均匀，升温，同时滴加丙烯酸和引发剂，全部滴加完毕之后保温反应2h，降至25℃并用质量分数为30%的NaOH溶液调节pH至9‑11，即得，采用本发明配方制得的混凝土具有坍落度损失小、强度高的优点。

Description

一种低坍落度损失混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土技术领域，更具体地说，它涉及一种低坍落度损失混凝土及其制备方法。

背景技术

由于建筑、道路以及桥梁行业的快速发展，对混凝土原材料消耗巨大，天然优质砂石严重紧缺，很多地区在含泥量很高的山体或河道对砂石进行采掘，导致高含泥量的劣质砂石日益增多。如果不对含泥量高的砂石进行预处理，这对混凝土和易性、后期强度以及结构稳定性都有很大影响。

当砂石中泥土含量较高时，混凝土流动性急剧下降，坍落度损失很快。此外，砂石中泥土含量较多时，会降低水泥与砂石之间的粘结强度，从而导致混凝土抗压、收缩、抗折、耐磨等性质受到不利影响，使得混凝土强度大幅度降低。

因此，需要提出一种新的技术方案来解决上述问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种低坍落度损失混凝土，其具有坍落度损失小、强度高的优点。

为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：

一种低坍落度损失混凝土，包括如下重量份数的组分：

水泥 24-42份；

粉煤灰 7-10份；

砂石 90-100份；

碎石 95-110份；

黏土：9-10份；

水 19-21份；

膨润土 0.48-0.84份；

聚羧酸减水剂 0.4-0.8份；

外加剂 0.01-0.02份；

玻璃纤维 0.15-0.2份；

其中所述外加剂由以下步骤制得：

将异丙醇和水投进反应釜中，搅拌混合均匀，升温，同时滴加丙烯酸和引发剂，全部滴加完毕之后保温反应2h，降至25℃并用质量分数为30％的NaOH溶液调节pH至9-11，即得。

通过采用上述技术方案，通过加入聚羧酸减水剂，聚羧酸减水剂上的阳离子基团吸附在水泥颗粒表面，使水泥因为静电斥力而相互分散，通过侧链中含有亲水性的活性基团，能够在水泥表面形成较厚的立体吸附层，达到阻滞延缓水泥的水化进程，提高水泥的分散性，提高混凝土的流动度，降低坍落度的损失。

混凝土中的黏土含量较多时，聚羧酸减水剂减水率会大幅下降，导致流动性急剧下降、坍落度损失较快。本发明通过外加聚丙烯酸钠，其分子量低，属于线型聚合物，与带有支链的大分子聚合物的聚羧酸减水剂复配使用，加入到含有黏土的混凝土体系中，聚丙烯酸钠由于分子量小，扩散快，更容易被黏土颗粒吸附，从而减少了黏土对聚羧酸减水剂的吸附，使得更多减水剂分子能和水泥颗粒进行吸附作用，提高混凝土的和易性。

本发明还提供了一种外加剂的制备方法，采用本方法，其操作简单、制备率高，制备出来的外加剂杂质少。

本发明还添加了玻璃纤维，其与外加剂、减水剂补充使用，能够有效控制混凝土收缩、干缩、温度变化等因素引起的微裂纹，大大改善混凝土的抗冲磨性能。

进一步优选为，所述引发剂选自过硫酸钠、过硫酸铵、亚硫酸钠中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，引发剂加到反应体系中，能够使得丙烯酸发生自聚合反应，从而制得含聚丙烯的溶液。

进一步优选为，所述丙烯酸和引发剂的滴加时间为1.5-2h。

通过采用上述技术方案，单体和引发剂的滴加反应时间对外加剂的性能也具有较大的影响，通过控制丙烯酸和引发剂的滴加时间为1.5-2h，外加剂的制备率较高。

进一步优选为，所述异丙醇和水混合之后，升温至85-90℃。

通过采用上述技术方案，温度对外加剂合成的影响较大，当温度太低时，引发剂无法引起单体的自由基聚合反应，当温度太高时，引发剂的分解速率较大，导致单位时间内反应体系中自由基的浓度大大增加，影响产品的分子质量，从而影响外加剂的性能。

进一步优选为，所述异丙醇、水、引发剂、丙烯酸的重量比为(2.5-3):(8-10):(0.06-0.08):1。

通过采用上述技术方案，严格控制各反应物的质量比，能够得到高制备率的外加剂，并且制备出的外加剂中杂质含量较少。

进一步优选为，所述低坍落度损失混凝土还包括重量份数为0.01-0.02份的PAA-AM。

通过采用上述技术方案，PAA-PM是以丙烯酸和丙烯酰胺为单体制备出来的低分子量线型聚合物，其功能特点与外加剂相同，其与外加剂、聚羧酸减水剂复配补充使用，能够大幅度减少黏土对聚羧酸减水剂的吸附，使得更多减水剂分子能和水泥颗粒进行吸附作用，进而提高混凝土的和易性。

进一步优选为，所述玻璃纤维为几种不同长径比纤维粉的组合物，其按重量百分数计：

长径比(1～10):1 10～30％；

长径比(10～20):1 40～60％；

长径比(20～30):1 10～30％。

通过采用上述技术方案，通过添加不同长径纤维粉组成的组合物，能够极大范围内的发挥补强功能，其与外加剂、减水剂补充使用，能够有效控制混凝土收缩、干缩、温度变化等因素引起的微裂纹，大大改善混凝土的抗冲磨性能。

本发明的目的二在于提供一种低坍落度损失混凝土的制备方法，采用该方法制备的混凝土具有坍落度损失小、强度高的优点。

为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：

一种低坍落度损失混凝土的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将粉煤灰、砂石、碎石、黏土和膨润土混合搅拌均匀，得到混合物；

步骤二，将步骤一得到的混合物与水泥、75％的水、聚羧酸减水剂和外加剂混合搅拌均匀；

步骤三，将步骤二得到的混合物与剩余的水和玻璃纤维混合搅拌均匀，得到低坍落度损失混凝土。

综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明通过外加聚丙烯酸钠，其分子量低，属于线型聚合物，与带有支链的大分子聚合物的聚羧酸减水剂复配使用，加入到含有黏土的混凝土体系中，减少了黏土对聚羧酸减水剂的吸附，使得更多减水剂分子能和水泥颗粒进行吸附作用，提高混凝土的和易性；

(2)本发明提供了一种外加剂的制备方法，采用本方法，其操作简单、制备率高，制备出来的外加剂杂质少；

(3)本发明通过添加不同长径纤维粉组成的组合物，能够极大范围内的发挥补强功能，其与外加剂、减水剂补充使用，能够有效控制混凝土收缩、干缩、温度变化等因素引起的微裂纹，大大改善混凝土的抗冲磨性能。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。值得说明的是，其中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件下进行，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

PAA-AM由丙烯酸和丙烯酰胺聚合而成，为市购获得，其分子式为：

聚羧酸减水剂选自山东高强新材料科技有限公司生产的GQ-101型聚羧酸高效减水剂。

实施例1：一种低坍落度损失混凝土，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，外加剂制备：将异丙醇和水投进反应釜中，搅拌混合均匀，升温至85℃，同时滴加丙烯酸和过硫酸钠，于1.5h内滴加完毕，保温反应2h，降至25℃并用质量分数为30％的NaOH溶液调节pH＝9，即得；

步骤二，将粉煤灰、砂石、碎石、黏土和膨润土混合搅拌均匀，得到混合物；

步骤三，将步骤二得到的混合物与水泥、75％的水、聚羧酸减水剂和外加剂混合搅拌均匀；

步骤四，将步骤三得到的混合物与剩余的水和玻璃纤维混合搅拌均匀，得到低坍落度损失混凝土。

步骤一中，异丙醇、水、引发剂、丙烯酸的重量比为2.5:8:0.06:1；玻璃纤维为几种不同长径比纤维粉的组合物，其按重量百分数计：

长径比(1～10):1 10％；

长径比(10～20):1 60％；

长径比(20～30):1 30％。

实施例2-6：一种低坍落度损失混凝土，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1-6中各组分及其重量份数

实施例7：一种低坍落度损失混凝土的制备方法，与实施例1的不同之处在于，步骤一中，外加剂制备：将异丙醇和水投进反应釜中，搅拌混合均匀，升温至90℃，同时滴加丙烯酸和过硫酸钠，于2h内滴加完毕，保温反应2h，降至25℃并用质量分数为30％的NaOH溶液调节pH＝11，即得。

实施例8：一种低坍落度损失混凝土的制备方法，与实施例1的不同之处在于，异丙醇、水、引发剂、丙烯酸的重量比为3:10:0.08:1。

实施例9：一种低坍落度损失混凝土的制备方法，与实施例1的不同之处在于，玻璃纤维为几种不同长径比纤维粉的组合物，其按重量百分数计：

长径比(1～10):1 30％；

长径比(10～20):1 50％；

长径比(20～30):1 20％。

实施例10：一种低坍落度损失混凝土的制备方法，与实施例1的不同之处在于，步骤三中，还添加有0.01份的PAA-AM。

实施例11：一种低坍落度损失混凝土的制备方法，与实施例1的不同之处在于，步骤三中，还添加有0.02份的PAA-AM。

对比例1：与实施例1的不同之处在于，对比例1为实施例1不添加外加剂而制备得到的混凝土。

对比例2：与实施例1的不同之处在于，对比例1为实施例1不添加玻璃纤维制备得到的混凝土。

对比例3：与实施例1的不同之处在于，对比例1为实施例1添加单一长径比纤维粉制备得到的混凝土，且长径比为(1～10):1。

性能测试

分别对实施例1-11制得的低坍落度损失混凝土和对比例1-3制得的混凝土进行坍落度损失和抗压强度的测试，其中坍落度损失是按照GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行测试的，抗压强度是按照GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法》并利用TYE-3000电脑全自动混凝土压力机进行测试得到的，将测试得到结果计入下列表2中。

由表2可知，采用外加剂、玻璃纤维和PAA-AM复配使用的实施例10、11为最优实施例，混凝土的坍落度损失明显相较于不添加保水剂更低，添加组合纤维的混凝土强度相较于不加组合纤维的混凝土更高

表2性能测试结果

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)

1.一种低坍落度损失混凝土，其特征在于，包括如下重量份数的组分：

水泥 24-42份；

粉煤灰 7-10份；

砂石 90-100份；

碎石 95-110份；

黏土：9-10份；

水 19-21份；

膨润土 0.48-0.84份；

聚羧酸减水剂 0.4-0.8份；

外加剂 0.01-0.02份；

玻璃纤维 0.15-0.2份；

其中所述外加剂由以下步骤制得：

将异丙醇和水投进反应釜中，搅拌混合均匀，升温，同时滴加丙烯酸和引发剂，全部滴加完毕之后保温反应2h，降至25℃并用质量分数为30%的NaOH溶液调节pH至9-11，即得。

2.根据权利要求1所述的低坍落度损失混凝土，其特征在于，所述引发剂选自过硫酸钠、过硫酸铵、亚硫酸钠中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的低坍落度损失混凝土，其特征在于，所述丙烯酸和引发剂的滴加时间为1.5-2h。

4.根据权利要求1所述的低坍落度损失混凝土，其特征在于，所述异丙醇和水混合之后，升温至85-90℃。

5.根据权利要求1所述的低坍落度损失混凝土，其特征在于，所述异丙醇、水、引发剂、丙烯酸的重量比为(2.5-3):(8-10):(0.06-0.08):1。

6.根据权利要求1所述的低坍落度损失混凝土，其特征在于，所述低坍落度损失混凝土还包括重量份数为0.01-0.02份的PAA-AM。

7.根据权利要求1所述的低坍落度损失混凝土，其特征在于，所述玻璃纤维为几种不同长径比纤维粉的组合物，其按重量百分数计：

长径比 (1～10):1 10～30%；

长径比 (10～20):1 40～60%；

长径比 (20～30):1 10～30%。

8.一种低坍落度损失混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将粉煤灰、砂石、碎石、黏土和膨润土混合搅拌均匀，得到混合物；

步骤二，将步骤一得到的混合物与水泥、75%的水、聚羧酸减水剂和外加剂混合搅拌均匀；

步骤三，将步骤二得到的混合物与剩余的水和玻璃纤维混合搅拌均匀，得到低坍落度损失混凝土。

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