CN111689733B - 一种低水化热混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种低水化热混凝土及其制备方法，制备方法是：将细沙与废弃机油按预定比例加入搅拌锅中搅拌均匀以使废旧机油包裹在细沙表面，得到的混合物与水泥、矿物掺合料、粗集料按照预定质量比例加到搅拌机中搅拌均匀；将减水剂融入到水中并搅拌均匀加入到上述混合物中继续搅拌，以使附着在细沙表面的废旧机油均匀的分布在浆体中，与水泥颗粒表面接触，从而可有效的减缓水泥与水的接触，进而达到抑制混凝土早期水化热的目的。本发明操作简单实用且经济实惠，可有效抑制混凝土早期释放的水化热，同时不降低混凝土性能。

Description

一种低水化热混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于混凝土制备技术领域，具体涉及一种抑制混凝土早期水化热的方法。
背景技术
水泥在混凝土材料强度的形成过程中起着最至关重要的作用，在拌合过程中，水泥与水接触发生水化反应，生成的水化产物将粗骨料黏结为一个整体，使得混凝土形成一定的强度。在水泥水化过程中，会释放出一定的热量，即水化热。对于大体积混凝土而言，其几何尺寸较大，水化反应产生的热量会更多，且不易散失。水化热使得结构内部温度大幅度上升，在大体积混凝土内外形成较大温差，这种较大的内外温差产生的温度应力导致大体积混凝土结构发生开裂。
水泥的水化热是混凝土内部温度升高的主要热量来源，也是造成大体积混凝土产生温度裂缝的主要因素。裂缝的存在给水渗透以及侵蚀性的离子进入混凝土内部提供了通道，从而加强了对混凝土结构的腐蚀，缩短了混凝土的使用寿命危及建筑物的使用寿命。原《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009中规定大体积混凝土施工时所用水泥其3d水化热宜小于240 kJ/kg”。混凝土中如含有其它矿物掺合料，则由水泥与矿物掺合料所组成的胶凝材料的水化热总量也应小于240 kJ/kg。因此，如何去控制混凝土水化热，以满足规范要求，进而避免混凝土过早开裂是整个行业一直关注的重要问题。传统对混凝土水化热的控制手段往往采用降低水泥掺量、掺加粉煤灰、采用低热型水泥等，以上这些方法可能会导致混凝土强度的降低，而且对配合比设计的要求较高。例如，申请号为201811310422.3的专利申请公开了一种低水化热水泥浆，包括以下重量份的组分组成：G级油井水泥：232.5～300份；低水化热胶凝材料粉煤灰：116.5～150份；低水化热胶凝材料矿渣：116.5～150份；实心低密度减轻剂：0～135份；降失水剂：1～3份；分散剂：0.5～5份；消泡剂：0.5～2份；配浆水：300～360份。其采用低水化热胶凝材料粉煤灰及矿渣极大的降低水泥浆水化热；采用低水化热胶凝材料粉煤灰及矿渣保证水泥石结构的致密性与耐久性。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种低水化热混凝土及其制备方法，将废旧机油掺入到普通混凝土材料中，有效的减缓水泥与水的接触，进而达到抑制混凝土早期水化热的目的。
为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
低水化热混凝土的制备方法，步骤如下：
步骤1，将细沙与废弃机油按预定比例加入搅拌锅中搅拌均匀以使废旧机油包裹在细沙表面，得到细沙与废弃机油的第一混合物；
步骤2，将所述第一混合物与水泥、矿物掺合料、粗集料按照预定质量比例加到搅拌机中搅拌均匀，以得到第二混合物；
步骤3，将减水剂融入到水中并搅拌均匀；
步骤4，将融有减水剂的水加入到盛放有第二混合物的搅拌机中继续搅拌，以使附着在细沙表面的废旧机油均匀的分布在浆体中，从而可有效的减缓水泥与水的接触，进而达到抑制混凝土早期水化热的目的。
所得低水化热混凝土，各组分的质量份数为：
水泥100份、矿物掺合料10-100份、粗集料100-200份、细沙50-150份、水30-80份、减水剂0.1-0.3份、废弃机油1-3份。
水泥为普通425硅酸盐水泥或525硅酸盐水泥。
矿物掺合料包括粉煤灰、矿粉、硅灰、稻壳灰、石灰石粉等具有火山灰活性的粉体材料。
粗集料的平均粒径为1-10mm。
细沙的平均粒径为0.05-1mm。
混凝土中前3天养护龄期释放的总水化热控制在240 kJ/kg以内，满足规范要求，比不加废旧机油的混凝土有大幅下降，同时抗压强度基本不受影响。
有益效果：
（1）、本发明预先将将废旧机油与细沙进行混合，然后掺入混凝土中，当所有混凝土原材料与水一起拌合过程中，附着在细沙表面的废旧机油即可均匀的分布在浆体中，与水泥颗粒表面接触，有效的减缓水泥与水的接触，进而达到抑制混凝土早期水化热的目的。
（2）操作简单实用且经济实惠，可有效抑制混凝土早期释放的水化热，便于混凝土材料在我国大体积工程领域的应用推广。
（3）回收利用了废旧机油，减小了其对环境的污染，在一定程度上为废旧机油的处理提供了一种解决方式。
附图说明
图1为本发明和对比例混凝土中除粗集料外的所有材料在搅拌成型后前3天龄期内（即72小时）所产生的总水化热曲线图。
图2是不同实施例混凝土抗压强度的比较曲线。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
本发明提出将废旧机油按一定掺量与细沙进行混合，然后掺入混凝土中，当所有混凝土原材料与水一起拌合过程中，附着在细沙表面的废旧机油即可均匀的分布在浆体中，从而可有效的减缓水泥与水的接触，进而达到抑制混凝土早期水化热的目的。
传统混凝土材料的组成成分包括：水泥、矿物掺合料、粗集料、细沙、水、减水剂。除以上组分之外，本发明涉及的混凝在材料制备还需添加废弃机油，并且将废旧机油预先与细沙搅拌混合均匀，采用废弃机油包裹在细沙表面—“裹沙法”，然后正常掺入混凝土中进行搅拌，最终在搅拌过程中，附着在细沙表面的废旧机油即可均匀的分布在浆体中，可有效的减缓水泥与水的接触，进而达到抑制混凝土早期水化热的目的。
其中，所述水泥包括普通425硅酸盐水泥与525硅酸盐水泥；所述矿物掺合料包括粉煤灰、矿粉、硅灰、稻壳灰、石灰石粉等具有火山灰活性的粉体材料；所述粗集料的平均粒径为1-10 mm；所述细沙的平均粒径为0.05-1 mm。
本发明中的混凝土早期水化热抑制方法中，采用的各组分的质量份数为：水泥100份、矿物掺合料10-100份、粗集料100-200份、细沙50-150份、水30-80份、减水剂0.1-0.3份、废弃机油1-3份。
制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将细沙与废弃机油按照相应的质量比例加到搅拌锅中，进行搅拌均匀；
步骤2：将步骤1中预拌好的细沙与废弃机油混合物与水泥、矿物掺合料、粗集料按照相应的质量比例加到搅拌机中，搅拌均匀；
步骤3：将相应质量比例的减水剂融入到相应质量比例的水中，并搅拌均匀；
步骤4：将步骤3中的液体加入到搅拌机中继续搅拌，直至浆体流动性达到要求；
由于测试仪器中试样容积的限制，测试混凝土中胶凝材料释放的总水化热时，应将粗集料去除，即只测试除粗集料外的所有材料在搅拌成型后试样的水化热。根据《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009，只需将混凝土内胶凝材料的总水化热控制在240 kJ/kg以内，即可规范要求，因此，测试混凝土水化热时，不需加入粗集料。
具体的各个实施例按如下表所示的各组分的份数进行配比，其中对比例为未掺加废旧机油的常规混凝土，结果见表1：
表1
Figure 201046DEST_PATH_IMAGE002
然后，根据本发明中的步骤1-4分别制备混凝土，然后取混凝土试样放入混凝土水化量热仪中，测试混凝土在3天龄期内（72小时）的总水化热，见图1。
由图1可知，实施例1-3所得混凝土，在前3天龄期内的总水化热明显低于对比例混凝土。故本发明提出的将废旧机油与细沙预拌混合均匀，然后与其它混凝土组分进行搅拌，有效的抑制了混凝土材料的早期水化热。并且，从实施例1至实施例3，随着废旧机油用量的增多，混凝土材料的早期水化热呈递减趋势。在废旧机油用量为3份时，趋势趋于缓和，增大用量，效果变得不明显，或者产生其他负面效果。
由图2可知，与对比例的抗压强度（58 MPa）相比，当废旧机油的掺量为1份时，实施例1混凝土的抗压强度有所增大（61 MPa）；当废旧机油的掺量为2份至3份时，实施例2和实施例3混凝土的抗压强度较对比例稍有降低，分别为56 MPa和54 MPa，降低幅度很小，基本在误差范围之内。综上，在混凝土中掺入废旧机油可有效的抑制混凝土材料的早期水化热，同时保证抗压强度不受影响。
实施例4-6所采用的组分以及比例，如表2所示：
表2
Figure 665657DEST_PATH_IMAGE004
实施例4-6的抗压强度基本不受影响。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种低水化热混凝土的制备方法，所述低水化热混凝土，各组分的质量份数为：水泥100份、矿物掺合料10-100份、粗集料100-200份、细沙50-150份、水30-80份、减水剂0.1-0.3份、废弃机油1-3份；
所述混凝土采用的水泥为普通425硅酸盐水泥或525硅酸盐水泥；
所述矿物掺合料包括粉煤灰、矿粉、硅灰、稻壳灰、石灰石粉之具有火山灰活性的粉体材料；
所述粗集料的平均粒径为1-10mm；
所述细沙的平均粒径为0.05-1mm；
其特征在于，步骤如下：
步骤1，将细沙与废弃机油按预定比例加入搅拌锅中搅拌均匀使废旧机油包裹在细沙表面，得到细沙与废弃机油的第一混合物；
步骤2，将所述第一混合物与水泥、矿物掺合料、粗集料按照预定质量比例加到搅拌机中搅拌均匀，以得到第二混合物；
步骤3，将减水剂融入到水中并搅拌均匀；
步骤4，将融有减水剂的水加入到盛放有第二混合物的搅拌机中继续搅拌，以使附着在细沙表面的废旧机油均匀的分布在浆体中，减缓水泥与水的接触，抑制混凝土早期水化热。
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