CN111087205A - 一种高保坍高强度的水泥混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高保坍高强度的水泥混凝土，按质量计，包括水泥200‑500份、中砂700‑1100份、碎石600‑1100份、掺合料60‑150份、外加剂4‑10份和水140‑200份；所述的外加剂包括抗泥剂1‑2份、聚羧酸减水剂3‑6份、氯化钙1‑2份。通过加入抗泥组分和聚羧酸减水剂复配，具有明显的抗泥效果，显著降低了混凝土的坍落度，且混凝土的强度高。

Description

一种高保坍高强度的水泥混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于建材材料技术领域，具体涉及一种高保坍高强度的水泥混凝土。
背景技术
建筑业在不断发展的同时也对其本身的质量有了更高的要求。混凝土是建筑工程中使用最为广泛的施工材料，对建筑的安全性、可靠性和耐久性等方面起到了很大的作用，其施工质量对整个建筑的安全性能和使用年限起到了很大的影响。因此把控混凝土的质量，对提高建筑工程的建设质量有很大作用。
混凝土是由水泥、细骨料、粗骨料、水等按一定比例搅拌而成的建筑材料，要取得好的混凝土施工质量，首先要保证原材料的质量，才能配制出质量比较好的混凝土。随着我国基础设施建设的大力推近，高强、工作性能良好且成本低廉的混凝土的用量日益增加。在我国基础设施建设赖以依存的河砂已接近枯竭，机制砂的使用必将成为建筑工地的首选，而机制砂石质量也每况愈下，石子级配不合理，砂子含泥量高，混凝土坍落度损失快，导致商品预拌混凝土中砂石含泥量较高，混凝土施工性能不良，耐久性变差等问题，容易引起工程质量事故。
为了解决砂石中泥土对混凝土性能的影响，有采用冲洗混凝土骨料或提高聚羧酸减水剂掺量作为常用解决手段。但冲洗易造成环境污染、损害砂的良好级配，更不利于有效控制混凝土的水灰比，同时也提高了混凝土的生产成本；提高聚羧酸减水剂掺量的同时也提高了混凝土的生产成本；也有从聚羧酸减水剂本身出发，采用丙烯酸羟乙酯及白糖等开发一种抗泥型的聚羧酸保坍剂，白糖优先被泥土颗粒吸附导致泥土对聚羧酸的吸附减少从而起到抗泥作用，但白糖的加入一方面增加了外加剂配方成本，另一方面对冬季混凝土凝结时间的影响比较严重。
发明内容
为解决砂石中泥土对混凝土性能的影响，本发明提供了一种高保坍高强度的水泥混凝土，通过加入抗泥组分和聚羧酸减水剂复配，具有明显的抗泥效果，显著降低了混凝土的坍落度，且混凝土的强度高。
为了实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：
一种高保坍高强度的水泥混凝土，按质量计，包括水泥200-500份、中砂700-1100份、碎石600-1100份、掺合料60-150份、外加剂4-10份和水140-200份；所述的外加剂包括抗泥剂1-2份、聚羧酸减水剂3-6份和氯化钙1-2份。
本发明按质量计，所述的掺合料由煤灰、硅灰和膨胀剂组成，质量比例为1-1.5：1：1-2。
本发明采用一定比例的活性混合材煤灰和硅灰取代水泥作为混凝土胶凝材料，提高混凝土的强度、抗渗性；另一方面，加入一定比例的膨胀剂可进一步改善混凝土的抗渗性，硅灰颗粒尺寸更小的微细粉体能替代水泥颗粒，填充数量更多、尺寸更小的微细孔隙，而膨胀剂的水化产物体积大于反应物体积，所增加体积以水化产物的形式进行生长、延伸，进而逐渐填充孔隙，当膨胀剂与硅灰复掺时，膨胀剂水化后总体积增加，所增加体积的一部分与硅灰形成叠加填充效应，因此，膨胀剂和硅灰对混凝土孔隙更能起到微细填充，从而显著提高混凝土的密实度和抗渗性。采用抗泥剂降低了混凝土中泥土含量对减水剂的的影响，显著降低了坍落度损失；氯化钙作为抑尘剂，能够在环境中吸水，让粉尘凝并，维持一定的含湿量，起到了防尘的作用。
优选地，按质量计，包括水泥400-500份、中砂700-800份、碎石1000-1100份、掺合料130-150份、外加剂8-10份和水170-180份。在该配比下的混凝土强度最高，抗渗性能最佳。
进一步优选地，所述的碎石由粒径20-30mm和5-10mm两种不同大小的碎石组成，质量比例为3：2。采用不同大小的两种碎石，粒径小的碎石能填充大碎石间的空隙，密实性更佳。
优选地，所述的膨胀剂为硫铝酸钙-氧化钙复合膨胀剂。该复合膨胀剂能够更好地改善混凝土的抗渗性。
本发明所述的抗泥剂由氟碳表面活性剂、硬脂酸钙和六偏磷酸组成，质量比例为3：1：2。
氟碳表面活性剂具有泥土分散功能，可有效地减少泥土的体积膨胀和吸水，减少泥土的比表面积，从而减少对聚羧酸减水剂的吸附，同时还能使抑尘剂溶液的表面张力下降，改善抑尘剂在建筑施工扬尘上的渗透性，使其更容易渗透到建筑施工扬尘中，加大其湿润度，促进抑尘效果；硬脂酸钙的加入能降低混凝土的吸水率，并对其抗压强度有一定的提高作用；六偏磷酸能与泥土中的金属离子络合，能降低泥土中的高价金属离子对聚羧酸系减水剂的吸附作用，保留更多有效的聚羧酸分子。三者按3：1：2的比例复配后，产生协同的抗泥土作用，并保证抗压强度。
本发明所述的聚羧酸减水剂由聚羧酸减水型母液、聚羧酸盐类保坍母液、十二烷基硫酸钠、葡萄糖磺酸酯和水配制而成，质量比例为370：80：5：1：500。
聚羧酸减水剂具备高减水率、引气量较大、促强效果较好的特点，保坍型母液减少混凝土坍落度损失；十二烷基硫酸钠作为引气剂，提高混凝土流动性；葡萄糖磺酸酯作为缓凝剂延缓混凝土凝结时间，且具有抑菌防腐功能，可长期保持混凝土外加剂的保坍缓凝效果。
本发明还提供了高保坍高强度的水泥混凝土的制备方法，先将水泥、中砂和水加入混凝土搅拌车的搅拌筒内进行充分搅拌，成为均匀的水泥砂浆后，再加入碎石和掺合料搅拌成均匀的混凝土，将外加剂用水溶解后缓慢加入混凝土中并搅拌均匀。
本发明的有益效果是：
1、本发明采用一定比例的活性混合材煤灰和硅灰取代水泥作为混凝土胶凝材料，提高混凝土的强度、抗渗性；另一方面，加入一定比例的膨胀剂可进一步改善混凝土的抗渗性，硅灰颗粒尺寸更小的微细粉体能替代水泥颗粒，填充数量更多、尺寸更小的微细孔隙，而膨胀剂的水化产物体积大于反应物体积，所增加体积以水化产物的形式进行生长、延伸，进而逐渐填充孔隙，当膨胀剂与硅灰复掺时，膨胀剂水化后总体积增加，所增加体积的一部分与硅灰形成叠加填充效应，因此，膨胀剂和硅灰对混凝土孔隙更能起到微细填充，从而显著提高混凝土的密实度和抗渗性。采用抗泥剂降低了混凝土中泥土含量对减水剂的的影响，显著降低了坍落度损失；氯化钙作为抑尘剂，能够在环境中吸水，让粉尘凝并，维持一定的含湿量，起到了防尘的作用。
2、抗泥剂由氟碳表面活性剂、硬脂酸钙和六偏磷酸组成，氟碳表面活性剂具有泥土分散功能，可有效地减少泥土的体积膨胀和吸水，减少泥土的比表面积，从而减少对聚羧酸减水剂的吸附，同时还能与氯化钙协同作用，改善其在建筑施工扬尘上的渗透性，促进抑尘效果；硬脂酸钙的加入能降低混凝土的吸水率，并对其抗压强度有一定的提高作用；六偏磷酸能与泥土中的金属离子络合，能降低泥土中的高价金属离子对聚羧酸系减水剂的吸附作用，保留更多有效的聚羧酸分子。三者按3：1：2的比例复配后，产生协同的抗泥土作用，并保证抗压强度。
3、聚羧酸减水剂由聚羧酸减水型母液、聚羧酸盐类保坍母液、十二烷基硫酸钠、葡萄糖磺酸酯和水配制而成，聚羧酸减水剂具备高减水率、引气量较大、促强效果较好的特点，保坍型母液减少混凝土坍落度损失；十二烷基硫酸钠作为引气剂，提高混凝土流动性；葡萄糖磺酸酯作为缓凝剂延缓混凝土凝结时间，且具有抑菌防腐功能，可长期保持混凝土外加剂的保坍缓凝效果。
4、本发明的混凝土配方从根本上解决了砂石中泥土对混凝土性能的影响，且原材料易得，成本低，制备方法简单，实用性强。
具体实施方式
为了更加清楚、详细地说明本发明的目的技术方案，下面通过相关实施例对本发明进行进一步描述。以下实施例仅为具体说明本发明的实施方法，并不限定本发明的保护范围。
实施例1
一种高保坍高强度的水泥混凝土，按质量计，包括水泥200份、中砂700份、碎石600份、掺合料60份、外加剂4份和水140份；所述的外加剂包括抗泥剂1份、聚羧酸减水剂3份和氯化钙1份。
所述的掺合料为煤灰。
所述的抗泥剂由氟碳表面活性剂、硬脂酸钙和六偏磷酸组成，质量比例为3：1：2。
所述的聚羧酸减水剂由聚羧酸减水型母液、聚羧酸盐类保坍母液、十二烷基硫酸钠、葡萄糖磺酸酯和水配制而成，质量比例为350：80：5：1：500。
实施例2
一种高保坍高强度的水泥混凝土，按质量计，包括水泥500份、中砂1100份、碎石1100份、掺合料150份、外加剂10份和水200份；所述的外加剂包括抗泥剂2份、聚羧酸减水剂6份、氯化钙2份。
所述的掺合料为煤灰。
所述碎石的粒径为20-30mm。
所述的抗泥剂由氟碳表面活性剂、硬脂酸钙和六偏磷酸组成，质量比例为3：1：2。
所述的聚羧酸减水剂由聚羧酸减水型母液、聚羧酸盐类保坍母液、十二烷基硫酸钠、葡萄糖磺酸酯和水配制而成，质量比例为350：80：5：1：500。
实施例3
一种高保坍高强度的水泥混凝土，按质量计，包括水泥240份、中砂1000份、碎石940份、掺合料70份、外加剂5份和水155份；所述的外加剂包括抗泥剂1-2份、聚羧酸减水剂3-6份、氯化钙1-2份。
所述的掺合料为煤灰。
所述碎石的粒径为20-30mm。
所述的抗泥剂由氟碳表面活性剂、硬脂酸钙和六偏磷酸组成，质量比例为3：1：2。
所述的聚羧酸减水剂由聚羧酸减水型母液、聚羧酸盐类保坍母液、十二烷基硫酸钠、葡萄糖磺酸酯和水配制而成，质量比例为350：80：5：1：500。
实施例4
一种高保坍高强度的水泥混凝土，按质量计，包括水泥400份、中砂700份、碎石1000份、掺合料130份、外加剂8份和水170份。所述的外加剂包括抗泥剂1份、聚羧酸减水剂3份、氯化钙1份。
所述的聚羧酸减水剂由聚羧酸减水型母液、聚羧酸盐类保坍母液、十二烷基硫酸钠、葡萄糖磺酸酯和水配制而成，质量比例为350：80：5：1：500。
所述的掺合料由煤灰、硅灰和膨胀剂组成，质量比例为1.2：1：1.5。
所述的碎石由粒径20-30mm和5-10mm两种不同大小的碎石组成，质量比例为3：2。
实施例5
一种高保坍高强度的水泥混凝土，按质量计，包括水泥500份、中砂800份、碎石1100份、掺合料150份、外加剂10份和水180份。所述的外加剂包括抗泥剂2份、聚羧酸减水剂6份、氯化钙2份。
所述的抗泥剂由氟碳表面活性剂、硬脂酸钙和六偏磷酸组成，质量比例为3：1：2。
所述的聚羧酸减水剂由聚羧酸减水型母液、聚羧酸盐类保坍母液、十二烷基硫酸钠、葡萄糖磺酸酯和水配制而成，质量比例为350：80：5：1：500。
所述的掺合料由煤灰、硅灰和膨胀剂组成，质量比例为1：1：1。
所述的碎石由粒径20-30mm和5-10mm两种不同大小的碎石组成，质量比例为3：2。
所述的膨胀剂为硫铝酸钙-氧化钙复合膨胀剂。
实施例6
一种高保坍高强度的水泥混凝土，按质量计，包括水泥450份、中砂750份、碎石1050份、掺合料140份、外加剂8.6份和水172份。所述的外加剂包括抗泥剂1.5份、聚羧酸减水剂5份、氯化钙1.2份。
所述的抗泥剂由氟碳表面活性剂、硬脂酸钙和六偏磷酸组成，质量比例为3：1：2。
所述的聚羧酸减水剂由聚羧酸减水型母液、聚羧酸盐类保坍母液、十二烷基硫酸钠、葡萄糖磺酸酯和水配制而成，质量比例为350：80：5：1：500。
所述的掺合料由煤灰、硅灰和膨胀剂组成，质量比例为1.5：1：2。
所述的碎石由粒径20-30mm和5-10mm两种不同大小的碎石组成，质量比例为3：2。
所述的膨胀剂为硫铝酸钙-氧化钙复合膨胀剂。
实施例7
本发明高保坍高强度的水泥混凝土的制备方法：先将水泥、中砂和水加入混凝土搅拌车的搅拌筒内进行充分搅拌，成为均匀的水泥砂浆后，再加入碎石和掺合料搅拌成均匀的混凝土，将外加剂和氯化钙用水溶解后缓慢加入混凝土中并搅拌均匀。
本发明对混凝土的性能进行了测试，对照样的混凝土配方为：水泥450份、中砂750份、碎石1050份、煤灰140份、聚羧酸减水剂5份和水172份。测试结果见表1和表2。
表1 混凝土的综合性能测试结果
Figure DEST_PATH_IMAGE001
表2 在不同风速条件下混凝土的损失率
Figure 539974DEST_PATH_IMAGE002
从表1可见，本发明的混凝土配方经合理设计后，明显降低了混凝土的坍落度损失，达到了很好的抗泥效果。同时，与对照样相比，还提高了混凝土的抗压强度。从表2可见，本发明的混凝土尘的损失率也明显低于对照样，具有很好的抑尘效果。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高保坍高强度的水泥混凝土，其特征在于，按质量计，包括水泥200-500份、中砂700-1100份、碎石600-1100份、掺合料60-150份、外加剂4-10份和水140-200份；所述的外加剂包括抗泥剂1-2份、聚羧酸减水剂3-6份、氯化钙1-2份。
2.根据权利要求1所述的高保坍高强度的水泥混凝土，其特征在于，按质量计，所述的掺合料由煤灰、硅灰和膨胀剂组成，质量比例为1-1.5：1：1-2。
3.根据权利要求2所述的高保坍高强度的水泥混凝土，其特征在于，按质量计，包括水泥400-500份、中砂700-800份、碎石1000-1100份、掺合料130-150份、外加剂8-10份和水170-180份。
4.根据权利要求1所述的高保坍高强度的水泥混凝土，其特征在于，所述的碎石由粒径20-30mm和5-10mm两种不同大小的碎石组成，质量比例为3：2。
5.根据权利要求2所述的高保坍高强度的水泥混凝土，其特征在于，所述的膨胀剂为硫铝酸钙-氧化钙复合膨胀剂。
6.根据权利要求1所述的高保坍高强度的水泥混凝土，其特征在于，所述的抗泥剂由氟碳表面活性剂、硬脂酸钙和六偏磷酸组成，质量比例为3：1：2。
7.根据权利要求1所述的高保坍高强度的水泥混凝土，其特征在于，所述的聚羧酸减水剂由聚羧酸减水型母液、聚羧酸盐类保坍母液、十二烷基硫酸钠、葡萄糖磺酸酯和水配制而成，质量比例为350：80：5：1：500。
8.根据权利要求1所述高保坍高强度的水泥混凝土的制备方法，其特征在于，先将水泥、中砂和水加入混凝土搅拌车的搅拌筒内进行充分搅拌，成为均匀的水泥砂浆后，再加入碎石和掺合料搅拌成均匀的混凝土，将外加剂用水溶解后缓慢加入混凝土中并搅拌均匀。
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