CN111620629A - 一种山体碎石料混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种山体碎石料混凝土及其制备方法，涉及混凝土制备的技术领域；一种山体碎石料混凝土，主要由包括以下重量份的混凝土原料制得：山体碎石料1350‑1550份，水泥400‑460份，水220‑280份，分子筛2‑5份，硅藻土40‑80份；所述混凝土原料还包括外加剂，所述外加剂包括以下重量份的外加剂原料：减水剂8‑12份，羟乙基磺酸钠5‑10份，消泡剂0.5‑3份。山体碎石料混凝土具有流动性好的优点。山体碎石料混凝土的制备方法包括以下步骤：制浆、外加剂制备、混凝土制备等。山体碎石料混凝土的制备方法具有便于改善产品流动性的优点。

Description

一种山体碎石料混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料制备的技术领域，尤其是涉及一种山体碎石料混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土是将胶凝材料、石子、砂子和水等原料按一定比例配制而成的材料，混凝土具有高强度、耐久性能优异和生产工艺简单等特点，在高层建筑、道路和桥梁施工等领域被广泛应用。混凝土生产过程中需要使用大量的石子、砂子等混凝土石料，在实际生产过程中，混凝土石料主要有两种：一种是从河道中开采得到的卵石石料，另一种是从山体岩石开采得到的山体碎石料。由于卵石石料易于开采，成本较低，在以前的施工过程中，更多地使用卵石石料。然而，在河道中开采卵石石料给生态环境带来一定的不利影响，且卵石石料资源匮乏，人们越来越多地开始研究用山体碎石料制备混凝土。
申请公布号为CN107651903A的申请文件公开了一种多石组合混凝土，由以下重量份的原料制成：普通硅酸盐水泥30-40份，碎石30-40份，中砂15-20份，重钙粉1-5份，减水剂1-3份，自来水20-40份；该技术方案中的碎石为石灰岩山体开采得到的20-60mm连续级配碎石。该技术方案用石灰岩山体开采的山体料碎石制备混凝土，有助于缓解卵石石料资源匮乏的问题。
然而，该技术方案用石灰岩山体开采的山体料碎石制备混凝土，山体岩石开采过程中，一般需要经过山体爆破和粉碎才能得到山体料碎石，在粉碎过程中，碎石表面会产生大量的棱角，形成不光滑的碎石表面，给混凝土产品的流动性带来不利影响。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种流动性好的山体碎石料混凝土，其具有流动性好的优点。
本发明的第二个目的在于提供一种便于改善产品流动性的山体碎石料混凝土的制备方法，其具有便于改善混凝土流动性的优点。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种山体碎石料混凝土，主要由包括以下重量份的混凝土原料制得：山体碎石料1350-1550份，水泥400-460份，水220-280份，分子筛2-5份，硅藻土40-80份；所述混凝土原料还包括外加剂，所述外加剂包括以下重量份的外加剂原料：减水剂8-12份，羟乙基磺酸钠5-10份，消泡剂0.5-3份。
通过采用上述技术方案，在混凝土中加入羟乙基磺酸钠，羟乙基磺酸钠分子上含有亲水基团和憎水基团，制备混凝土时，伴随着羟乙基磺酸钠的溶解，体系中会产生一定量的气泡，在一定程度上改善了混凝土的流动性。加入一定量的消泡剂，在混凝土施工后，消泡剂会消除混凝土中的气泡，减少因混凝土中过多残留气泡而对混凝土强度带来的不利影响。混凝土中加入硅藻土和分子筛，硅藻土中含有一定的大孔孔道，分子筛中含有一定的微孔孔道，硅藻土中大孔孔道的孔径大于分子筛中微孔孔道的孔径，在混凝土硬化时，随着混凝土体系中水含量的降低，水分子从硅藻土大孔孔道和分子筛微孔孔道中流出，离子直径较大的羟乙基磺酸根离子被吸附并存储在硅藻土的大孔孔道中，而离子直径较小的钠离子被吸附并储存在分子筛的微孔孔道中，可以在一定程度上降低羟乙基磺酸钠与山体碎石料等其它原料直接连接的几率，避免对混凝土强度带来不利影响，在一定程度上改善了混凝土的强度性能。
优选的，主要由包括以下重量份的混凝土原料制得：山体碎石料1400-1500份，水泥420-440份，水220-280份，分子筛2-5份，硅藻土50-70份；所述外加剂包括以下重量份的外加剂原料：减水剂8-12份，羟乙基磺酸钠6.5-8.5份，消泡剂1-2份。
通过采用上述技术方案，使用更优的原料配比，制备出力学性能更好的混凝土，有助于延长混凝土使用寿命，提高产品市场竞争力，提高了产品市场价值。
优选的，所述山体碎石料中粒径为20mm-25mm的颗粒占1-3％，粒径为5mm-20mm的颗粒占40-45％，粒径为0.5mm-5mm的颗粒占35-40％，其余为粒径不大于0.5mm的颗粒。
通过采用上述技术方案，使用不同粒径大小的山体碎石料颗粒进行复配，小粒径山体碎石料颗粒分布在大粒径山体碎石料颗粒中，有助于提高混凝土的强度性能，提高产品市场竞争力，提高产品市场价值。
优选的，所述分子筛为HY型分子筛。
通过采用上述技术方案，用HY型分子筛，HY型分子筛孔道中含有少量的弱酸性的酸性点位，对弱碱型的羟乙基磺酸钠具有一定的吸附作用，使钠离子更易于被吸附并储存在分子筛的微孔孔道中，避免游离态的钠离子对混凝土长龄期强度带来不利影响，提高了混凝土强度性能，提高了产品市场竞争力。
优选的，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
通过采用上述技术方案，使用聚羧酸减水剂，有助于提高水泥在混凝土中的分散性，改善混凝土强度性能，提高产品市场竞争力，提高产品市场价值。
优选的，所述消泡剂为聚硅氧烷类消泡剂。
通过采用上述技术方案，使用聚硅氧烷类消泡剂有助于消除混凝土制备过程中产生的气泡，避免因气泡过多而对混凝土强度带来不利影响，有助于提高混凝土强度，提高产品市场竞争力，提高产品市场价值。
优选的，所述外加剂原料还包括10-30重量份的凹凸棒土。
通过采用上述技术方案，加入具有一定触变性能的凹凸棒土，有助于调节混凝土粘稠度，有助于提高混凝土强度，提高产品市场竞争力，提高产品市场价值。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：一种山体碎石料混凝土的制备方法，包括以下步骤
S1制浆：按设定的比例称取山体碎石料，加入分子筛和硅藻土，混合均匀，再加入水，搅拌均匀，制得浆料；
S2外加剂制备：称取外加剂原料，混合均匀，制得外加剂；
S3混凝土制备：将步骤S2制得的外加剂加入步骤S1制得的浆料中，以100转/分钟-400转/分钟的转速搅拌1min-3min，加入水泥，继续搅拌3min-6min，制得山体碎石料混凝土。
通过采用上述技术方案，在制备混凝土的过程中，先将含有微孔孔道的分子筛与山体碎石料和水搅拌混合均匀，在搅拌的过程中，少量的水分子进入分子筛微孔孔道中，分子筛微孔孔道中原有的空气以气泡形式流出，提高了浆料的流动性，便于后续混凝土制备，提高了混凝土便利性。
优选的，所述步骤S1按设定的比例称取山体碎石料，加入分子筛和硅藻土，混合均匀，再加入水，搅拌均匀，制得湿料，将湿料转入球磨机，球磨机以10转/分钟-20转/分钟的转速球磨3min-5min，制得浆料。
通过采用上述技术方案，用球磨机对浆料进行球磨处理，有助于提高了山体碎石料表面的光滑度，有助于改善混凝土流动性，有助于提高混凝土便利性，提高产品市场竞争力，提高产品市场价值。
优选的，所述球磨机中含有(0.3-0.8)倍山体碎石料重量的锆球，所述锆球的粒径为48mm-52mm。
通过采用上述技术方案，使用大粒径的锆球球磨浆料，便于将锆球从浆料中分离出来，降低工艺成本，提高产品市场竞争力，提高产品市场价值。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.本发明在混凝土中加入含有亲水基团和憎水基团的羟乙基磺酸钠，在制备混凝土时，羟乙基磺酸钠溶解的同时会产生一定量的气泡，提高了山体碎石料混凝土的流动性，便于混凝土制备、运输和施工，提高了混凝土的便利性；在混凝土中加入消泡剂，混凝土施工后有助于消除混凝土中的气泡，避免因气泡过多对混凝土强度带来不利影响；在混凝土中加入含有大孔孔道的硅藻土和含有微孔孔道的分子筛，在混凝土硬化过程中，羟乙基磺酸根离子被吸附并储存在硅藻土的大孔孔道中，钠离子被吸附并储存在分子筛的微孔孔道中，有助于避免游离态的羟乙基磺酸钠与山体碎石料直接连接，有助于提高混凝土强度；
2.本发明对含山体碎石料的浆料进行球磨处理，有助于提高山体碎石料表面的光滑度，有助于提高混凝土流动性，在一定程度上提高了混凝土的便利性；
3.本发明在混凝土中添加HY型分子筛，HY型分子筛孔道中含有少量的弱酸性的酸性点位，对弱碱型的羟乙基磺酸钠具有一定的吸附作用，使钠离子更易于被吸附并储存在分子筛的微孔孔道中，降低钠离子对混凝土长龄期强度带来的不利影响，提高了混凝土强度性能，提高了产品市场竞争力。
具体实施方式
实施例
本发明所涉及的原料均为市售，部分原料的型号及来源如表1所示。
表1原料的规格型号及来源
Figure BDA0002544369960000041
以下实施例中使用的山体碎石料产自四川，是由山体岩石经爆破和粉碎制得的碎石，颗粒较大的碎石可以粉碎直至粒径大小满足要求后再使用。
实施例1：一种山体碎石料混凝土，包括如下步骤：
S1制浆：用孔径分别为25mm、20mm、5mm、0.5mm的筛网对山体碎石料进行筛分，称取2.9Kg粒径为20mm-25mm的碎石颗粒，62.4Kg粒径为5mm-20mm的碎石颗粒，55.1Kg粒径为0.5mm-5mm的碎石颗粒，24.6Kg粒径不大于0.5mm的碎石颗粒，合计145Kg，混合均匀。用孔径为5mm的筛网筛分HY型分子筛，用孔径为5mm的筛网筛分硅藻土，向山体碎石料中加入0.4Kg粒径不大于5mm的HY型分子筛和6Kg粒径不大于5mm的硅藻土，混合均匀，再加入25Kg水，搅拌均匀，制得湿料，将湿料转入球磨机，球磨机中含有70Kg型号为Ф50mm的锆球(山东宇邦节能技术有限公司，锆球的直径为50mm)，以15转/分钟的转速球磨4min，用孔径为45mm的筛网将湿料与锆球分离，取湿料，制得浆料。
S2外加剂制备：称取1Kg聚羧酸减水剂，加入0.75Kg羟乙基磺酸钠、0.15Kg聚硅氧烷类消泡剂和2Kg凹凸棒土，混合均匀，制得外加剂。
S3混凝土制备：将步骤S2制得的外加剂加入步骤S1制得的浆料中，以300转/分钟的转速搅拌2min，加入43Kg水泥，继续搅拌4min，制得山体碎石料混凝土。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于，实施例2不加入凹凸棒土，其它均与实施例1保持一致。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于，实施例3不经球磨处理，实施例3将山体碎石料、HY型分子筛和硅藻土，混合均匀，再加入25Kg水，搅拌均匀，制得浆料，其它均与实施例1保持一致。
实施例4-11
实施例4-11与实施例1的区别在于，实施例4-11各原料的加量不同，及工艺参数不同。
实施例4-11各原料的加量见表2，实施例4-11工艺参数见表3。
表2实施例4-11的各原料的加量
Figure BDA0002544369960000051
表3实施例4-11的步骤中的参数
Figure BDA0002544369960000052
Figure BDA0002544369960000061
对比例
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，对比例1同时不加入HY型分子筛、硅藻土、聚硅氧烷类消泡剂和羟乙基磺酸钠，其它均与实施例1保持一致。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于，对比例2同时不加入HY型分子筛和硅藻土，其它均与实施例1保持一致。
性能检测
将实施例1-11和对比例1-2制备出的山体碎石料混凝土产品送样进行抗压强度测试，参照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》制作标准试块，并测量标准试块养护28天的抗压强度，抗压强度越大，产品的抗压性能越好，实验结果如表4。参照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》附录A的方法将混凝土样品制作成直径为150mm的圆柱体样件，再参照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》附录D的方法进行劈裂抗拉强度测试，并计算山体碎石料混凝土样品的劈裂抗拉强度，劈裂抗拉强度越大，混凝土产品抗裂性能越好，实验结果如表4。参照GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》的方法测试山体碎石料混凝土拌合物30min时的坍落度，实验结果如表4。
表4不同山体碎石料混凝土产品性能测试结果对比表
Figure BDA0002544369960000062
Figure BDA0002544369960000071
对比例1同时不加入HY型分子筛、硅藻土、聚硅氧烷类消泡剂和羟乙基磺酸钠，制备出的山体碎石料混凝土抗压强度性能和抗裂性能均较好，但塌落度较低，混凝土流动性与和易性不佳，不利于产品施工，不利于产品市场推广。对比例2加入了聚硅氧烷类消泡剂和羟乙基磺酸钠，但没有加入HY型分子筛和硅藻土，制备出的产品流动性能较好，但抗压性能和抗裂性能不佳。
对比实施例1和对比例1-2的实验结果，可以看出，在制备山体碎石料混凝土的过程中，同时加入HY型分子筛、硅藻土、聚硅氧烷类消泡剂和羟乙基磺酸钠，这几种物质之间相互作用，制备出的产品抗压性能和抗裂性能优异，且产品塌落度适中，改善了产品流动性能，提高了产品使用时的便利性，提高了产品市场竞争力，提高了产品市场价值。
对比实施例1和实施例2的实验结果，实施例2不加入凹凸棒土，产品抗压性能和抗裂性能稍有降低。对比实施例1和实施例3的实验结果，实施例3的浆料不经球磨处理，对产品抗压性能和抗裂性能都有一定的不利影响。
相比于实施例1，实施例4-11各原料的加量不同，及工艺参数有所不同。其中实施例8-11的原料重量配比为：山体碎石料1400-1500份，水泥420-440份，水220-280份，HY型分子筛2-5份，硅藻土50-70份，聚羧酸减水剂8-12份，羟乙基磺酸钠6.5-8.5份，聚硅氧烷类消泡剂1-2份，凹凸棒土10-30份；实施例8-11制备出的山体碎石料混凝土产品具有优异抗压性能和抗裂性能，且产品塌落度130mm左右，产品具有适宜的塌落度，改善了产品流动性能，提高了产品的便利性，提高了产品市场竞争力，提高了产品市场价值。实施例4-7的原料重量配比和实施例8-11有所不同，制备出的山体碎石料混凝土产品抗压强度稍有降低，抗裂性能稍有降低。
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 (10)

1.一种山体碎石料混凝土，其特征在于，主要由包括以下重量份的混凝土原料制得：山体碎石料1350-1550份，水泥400-460份，水220-280份，分子筛2-5份，硅藻土40-80份；所述混凝土原料还包括外加剂，所述外加剂包括以下重量份的外加剂原料：减水剂8-12份，羟乙基磺酸钠5-10份，消泡剂0.5-3份。
2.根据权利要求1所述的一种山体碎石料混凝土，其特征在于，主要由包括以下重量份的混凝土原料制得：山体碎石料1400-1500份，水泥420-440份，水220-280份，分子筛2-5份，硅藻土50-70份；所述外加剂包括以下重量份的外加剂原料：减水剂8-12份，羟乙基磺酸钠6.5-8.5份，消泡剂1-2份。
3.根据权利要求2所述的一种山体碎石料混凝土，其特征在于：所述山体碎石料中粒径为20mm-25mm的颗粒占1-3%，粒径为5mm-20mm的颗粒占40-45%，粒径为0.5mm-5mm的颗粒占35-40%，其余为粒径不大于0.5mm的颗粒。
4.根据权利要求2所述的一种山体碎石料混凝土，其特征在于：所述分子筛为HY型分子筛。
5.根据权利要求2所述的一种山体碎石料混凝土，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸减水剂。
6.根据权利要求2所述的一种山体碎石料混凝土，其特征在于：所述消泡剂为聚硅氧烷类消泡剂。
7.根据权利要求2所述的一种山体碎石料混凝土，其特征在于：所述外加剂原料还包括10-30重量份的凹凸棒土。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的山体碎石料混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤
S1制浆：按设定的比例称取山体碎石料，加入分子筛和硅藻土，混合均匀，再加入水，搅拌均匀，制得浆料；
S2外加剂制备：称取外加剂原料，混合均匀，制得外加剂；
S3混凝土制备：将步骤S2制得的外加剂加入步骤S1制得的浆料中，以100转/分钟-400转/分钟的转速搅拌1min-3min，加入水泥，继续搅拌3min-6min，制得山体碎石料混凝土。
9.根据权利要求8所述的一种山体碎石料混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤S1按设定的比例称取山体碎石料，加入分子筛和硅藻土，混合均匀，再加入水，搅拌均匀，制得湿料，将湿料转入球磨机，球磨机以10转/分钟-20转/分钟的转速球磨3min-5min，制得浆料。
10.根据权利要求9所述的一种山体碎石料混凝土，其特征在于：所述球磨机中含有（0.3-0.8）倍山体碎石料重量的锆球，所述锆球的粒径为48mm-52mm。
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