CN111995321B - 一种高保坍混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种高保坍混凝土及其制备方法，属于混凝土技术领域，混凝土所用原料按重量份包括以下组分：水泥320‑400份、粉煤灰102‑114份、矿渣粉50‑130份、粗骨料140‑148份、细骨料150‑210份、甘蔗渣15‑25份、棉纤维0.72‑1.08份、羟乙基甲基纤维素1.00‑1.16份、魔芋葡甘聚糖0.02‑0.08份、纳米SiO22.10‑2.22份、纳米Fe2O32.12‑2.20份、聚羧酸减水剂4.0‑4.6份、水112‑120份，本申请混凝土具有较高的保坍性能和强度，便于施工。

Description

一种高保坍混凝土及其制备方法
技术领域
本申请涉及混凝土的技术领域，尤其是涉及一种高保坍混凝土及其制备方法。
背景技术
坍落度是将混凝土填装至坍落度桶中，然后拔起坍落度桶，混凝土因自身重力而产生坍落现象，在该过程中混凝土坍落的高度称为坍落度。坍落度是混凝土和易性的测定方法与指标，工地与实验室中，通常是做坍落度试验测定拌合物的流动性，并铺以直观经验评定粘聚性和保水性。
在工程施工时，混凝土在拌合站开始搅拌然后运送到现场进行浇筑，而混凝土的运送和停放会经过较长的时间，在运送和停放的期间混凝土的和易性变差，坍落度增大，从而影响混凝土的质量，为混凝土的施工造成困难。
发明内容
本申请的目的一是提供一种高保坍混凝土，其具有较高的保坍性能，便于施工；
本申请的目的二是提供一种高保坍混凝土的制备方法，其具有降低混凝土的坍落度的效果。
本申请的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：
一种高保坍混凝土，所用原料按重量份包括以下组分：水泥320-400份、粉煤灰102-114份、矿渣粉50-130份、粗骨料140-148份、细骨料150-210份、甘蔗渣15-25份、棉纤维0.72-1.08份、羟乙基甲基纤维素1.00-1.16份、魔芋葡甘聚糖0.02-0.08份、纳米SiO22.10-2.22份、纳米Fe2O3 2.12-2.20份、聚羧酸减水剂4.0-4.6份、水112-120份。
通过采用上述技术方案，矿渣粉是一种以硅铝酸钙为主要成分的熔融物，因其具有潜在的水硬胶凝性，通常与水泥混合作为混凝土的胶凝材料；粗骨料具有较高的抗压强度，所以粗骨料在混凝土中起着刚性骨架的作用；粉煤灰主要成分为二氧化硅、氧化铝和氧化铁等物质，与细骨料一起可以填补粗骨料之间的缝隙，从而增加混凝土的强度。
聚羧酸减水剂作为一种高效减水剂，可以使得水泥充分分散在混凝土中，进而减少混凝土的用水量，降低混凝土收缩的可能性，从而提高混凝土的强度；
甘蔗渣中的主要成分为纤维素、半纤维素和木质素，按照此范围将甘蔗渣加入混凝土中，可以起到缓凝的作用，延缓水泥水化作用的速度，降低混凝土中水分损失的速度，从而降低混凝土的坍落度；
按照此范围将棉纤维加入混凝土中，可以与聚羧酸减水剂配合，起到减水的作用，使硬化后的混凝土内部的游离水减少，游离水蒸发后遗留下来的毛细孔减少，提高了混凝土的密实性，从而提高混凝土的强度；同时按照此范围将棉纤维与甘蔗渣搭配，可以减缓混凝土中水泥的水化速度，起到缓凝的作用，降低混凝土中水分损失的速度，从而降低混凝土的坍落度；
羟乙基甲基纤维素属于纤维素醚，将其按照此范围加入混凝土中，羟乙基甲基纤维素的羟基会与混凝土中的金属离子之间发生反应形成络合物，该络合物会吸附在水泥颗粒的表面，在水泥颗粒的表面包覆一层薄膜，从而减缓水泥发生水化反应的速度，起到缓凝的作用，降低混凝土中水分损失的速度，从而降低混凝土的坍落度；同时该薄膜还会填充水泥颗粒之间的细微的孔隙，提高了混凝土的密实性，从而提高了混凝土的强度；
按照此范围，将魔芋葡甘聚糖添加到混凝土中与甘蔗渣搭配使用，可以利用彼此的协同作用，进一步提高缓凝效果，减缓水泥水化的速度，从而降低混凝土的坍落度；同时魔芋葡甘聚糖还可以起到膨胀的作用，填充混凝土中的孔隙结构，提高了混凝土的密实性，从而提高了混凝土的强度。
纳米SiO2在混凝土中会发生水化作用，其水化产物包裹在水泥颗粒的表面，减缓水泥颗粒的水化速度，并且纳米SiO2的表面能大，颗粒周围大量存在的不饱和键易吸附自由水，使得混凝土中的自由水减少，游离水蒸发后遗留下来的毛细孔减少，提高了混凝土的密实性，从而提高了混凝土的强度；
在此比例范围内，将纳米SiO2和粉煤灰搭配使用，粉煤灰可以增强混凝土的长期性能，弥补纳米SiO2后期强度下降的缺陷，而纳米SiO2可以改善混凝土中界面过渡区的强度，并且可以强化粉煤灰的强度，从而整体提高混凝土的强度；
按照此范围在混凝土中加入纳米SiO2和纳米Fe2O3，可以利用纳米SiO2和纳米Fe2O3之间的协同作用，使得混凝土具有较高的保水性能和粘聚性能，混凝土中的水分流失减少，降低了混凝土的坍落度，并且利用二者的协同作用，可以使用较低的添加量，发挥较高的效果，降低了混凝土的生产成本；
若是纳米SiO2的添加量低于此范围，会使得纳米SiO2无法充分发挥其与纳米Fe2O3的协同作用，提高了混凝土的坍落度，若是纳米SiO2的添加量高于此范围，会使得纳米SiO2的水化产物过多，阻碍到了水泥的水化作用，从而降低了混凝土的强度；
同时，纳米SiO2和纳米Fe2O3可以耗散水泥水化形成的产物Ca（OH）2，丰富水化产物，填充混凝土的孔隙结构，改善颗粒配级和密实性，同时可以形成粗糙的微观结构阻止混凝土中微裂纹的扩展，从而提高混凝土的力学性能、抗冻性和抗渗性。
优选的，所述混凝土所用原料按重量份包括以下组分：水泥340-380份、粉煤灰106-110份、矿渣粉80-100份、粗骨料143-145份、细骨料170-190份、甘蔗渣18-22份、棉纤维0.85-0.95份、羟乙基甲基纤维素1.06-1.10份、魔芋葡甘聚糖0.04-0.06份、纳米SiO22.14-2.18份、纳米Fe2O3 2.15-2.17份、聚羧酸减水剂4.2-4.4份、水115.5-116.5份。
通过采用上述技术方案，在此范围内，将水泥、粉煤灰、矿渣粉、粗骨料、细骨料和水作为混凝土的基本材料，再添加甘蔗渣、棉纤维、羟乙基甲基纤维素、魔芋葡甘聚糖、纳米SiO2和纳米Fe2O3等具有缓凝作用的物质，进一步减缓了水泥的水化速度，降低了混凝土的坍落度，同时提高了混凝土的强度；同时将具有缓凝作用的物质与聚羧酸减水剂在此范围内搭配使用，可以起到协同保坍的效应，降低了混凝土的坍落度，但若超过此比例范围，过量的具有缓凝作用的物质会过度的延长混凝土的凝结时间，从而影响混凝土的强度。
优选的，所述混凝土所用原料按重量份还包括聚羧酸保坍剂1.8-2.2份；
聚羧酸保坍剂采用以下方法制得：
a1：将甲基烯丙基聚氧乙烯醚与水混合均匀，得到底液，将丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、巯基乙酸、水混合均匀，得到滴加液，其中甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、巯基乙酸的质量比为（2.5-2.6）：（3.4-3.5）：（0.9-1.1）：（0.008-0.012）；
a2：在30-35℃的温度下，向底液中加入过硫酸铵，然后滴入滴加液，滴加时间为2.9-3.1h，反应1.9-2.1h，再加入质量浓度为30-32%的氢氧化钠调节至pH值为6.9-7.1，得到混合液，其中过硫酸铵与甲基烯丙基聚氧乙烯醚的重量比为（0.03-0.05）：1；
a3：将混合液与水混合，得到混合液质量浓度为40-42%的聚羧酸保坍剂。
通过采用上述技术方案，按照此范围，采用甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸和丙烯酸羟丙酯为原料制得的聚羧酸保坍剂中的酯基在混凝土的碱性环境条件下，发生了皂化反应，缓慢释放出能与水泥颗粒吸附的羧基，减缓了水泥的水化速度，降低了混凝土的坍落度；
聚羧酸保坍剂中各单体的比例会影响混凝土的初始流动性和保持流动性，因此需要按照此比例范围将甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸和丙烯酸羟丙酯搭配使用，若低于或超过此比例范围，都会影响混凝土流动性的增长性能和保持性能，从而影响混凝土的保坍能力；过硫酸铵作为引发剂，是影响整体反应转化率的主要因素，在此范围内使用引发剂，可以使得反应既能完全转化，又能保持较低的生产成本。
优选的，所述聚羧酸保坍剂与聚羧酸减水剂的重量比为1：（2.1-2.2）。
通过采用上述技术方案，按照此比例范围，将聚羧酸保坍剂和聚羧酸减水剂复配使用，可以发挥彼此的协同效应，在不影响减水效果的情况下，提高混凝土的保坍性能，降低混凝土的坍落度；若是低于此比例范围，则不能充分发挥彼此的协同作用，使得聚羧酸保坍剂不能发挥其优异的保坍作用，而聚羧酸减水剂也不能发挥其减水作用，但若高于此比例范围，则两者会互相发生影响，使得其中一方面的作用被抑制，从而降低混凝土的保坍性能或降低混凝土的力学性能。
优选的，所述纳米SiO2采用以下方法制得：
将乙醇、水、正硅酸四乙酯和氨水混合均匀，在25-28℃的温度，300-320r/min的转速下，搅拌反应7.9-8.1h，离心，洗涤，在60-65℃的温度下烘干，研磨，得到纳米SiO2，其中乙醇、水、正硅酸四乙酯和氨水的重量比为（48-50）：（0.8-1.0）：（0.9-1.0）：（3.8-4.0）。
通过采用上述技术方案，由于氨水的添加量、反应温度和反应时间的因素都会影响制得的纳米SiO2的粒径，而将纳米SiO2的粒径控制在合适的范围内，可以明显提高纳米SiO2在混凝土中的分散性，从而增强纳米SiO2在混凝土中的作用，降低混凝土的坍落度，同时提高混凝土的强度，因此将氨水的添加量、反应温度和反应时间等条件控制在此范围内，可以使得制得的纳米SiO2的粒径在40nm左右，明显提高纳米SiO2在混凝土中的分散性，从而降低混凝土的坍落度并提高混凝土的强度；
若氨水的添加量小于此范围，则纳米SiO2的粒径过小，若氨水的添加量大于此范围，既不能继续增加纳米SiO2的粒径还会增加成本；若反应温度小于此范围，则纳米SiO2的粒径过大，若反应温度大于此范围，则会使纳米SiO2的粒径减小的过多，影响纳米SiO2在混凝土中的作用；若反应时间小于此范围，则纳米SiO2的粒径过小，若反应时间大于此范围，既不能继续增加纳米SiO2的粒径还会增加成本。
优选的，所述纳米SiO2采用以下方法进行改性：
将纳米SiO2在120-125℃的温度下干燥，然后与乙醇混合，超声分散30-35min，得到纳米SiO2质量浓度为4.8-5.0%的纳米SiO2悬浮液，再与二氯二甲基硅烷混合，在130-132℃的温度下，回流50-60min，洗涤，在120-122℃的温度下烘干，得到改性纳米SiO2，其中纳米SiO2悬浮液与二氯二甲基硅烷的重量比为1：（0.075-0.080）。
通过采用上述技术方案，利用二氯二甲基硅烷作为改性剂，对纳米SiO2进行改性处理，使得改性后的纳米SiO2具有较强的疏水性，提高了纳米SiO2在混凝土中的分散性，并且将二氯二甲基硅烷的用量控制在此范围内，可以使得改性纳米SiO2的接触角最大，疏水性最高，改性纳米SiO2的分散能力最好，二氯二甲基硅烷的用量低于或高于此范围，都不能使其接触角最大，从而降低了改性纳米SiO2的分散性。
本申请的目的二是提供一种高保坍混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1：先将纳米SiO2、纳米Fe2O3、聚羧酸减水剂和水超声分散25-35min后，得到混合物；
S2：然后将其余原料与混合物搅拌并混合均匀，得到高保坍混凝土。
通过采用上述技术方案，由于纳米材料易团聚，先将其与聚羧酸减水剂、水进行超声分散并混匀，可以先对纳米SiO2和纳米Fe2O3起到乳化分散的作用，并且在分散的过程中，可以再次细化纳米SiO2和纳米Fe2O3的颗粒直径，使其更易分散在混凝土中，增强纳米SiO2在混凝土中的作用，降低混凝土的坍落度，同时提高混凝土的强度；
然后再将充分乳化分散后的混合物与混凝土中的其他原料混合均匀，得到高保坍混凝土，该混凝土具有较低的坍落度，和易性能较好，便于施工。
优选的，所述步骤S1中，纳米SiO2采用改性纳米SiO2。
通过采用上述技术方案，在步骤S1中，采用改性纳米SiO2，由于改性纳米SiO2具有较好的分散性，将其加入混凝土中，可以更好的与混凝土中的其他原料混合，增强了改性纳米SiO2在混凝土中的作用，降低了混凝土的坍落度，同时提高了混凝土的强度。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过在混凝土中加入甘蔗渣、棉纤维、羟乙基甲基纤维素、魔芋葡甘聚糖、纳米SiO2和纳米Fe2O3等物质，达到了降低混凝土坍落度的效果；
2.通过向混凝土中加入自制的聚羧酸保坍剂，并控制聚羧酸保坍剂与聚羧酸减水剂的比例范围，达到了提高混凝土保坍性能的同时，提高了混凝土的强度的效果；
3.通过在混凝土的制备过程中，先将纳米SiO2、纳米Fe2O3、聚羧酸减水剂和水进行超声分散，达到了提高纳米SiO2和纳米Fe2O3在混凝土中的分散性的效果。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
以下制备例、实施例、对比例中：
水泥购自华新水泥股份有限公司生产的P.042.5级水泥，物理性能见表1：
表1水泥的物理力学性能
Figure DEST_PATH_IMAGE001
粗骨料选用石子，购自黄石青龙碎石厂，粒径为5-10mm，表观密度2700kg/m3，堆积密度1450kg/m3；
矿渣购自砚山县利达矿粉厂；
细骨料选用焦作产河砂，堆积密度1450kg/m3，细度模数3.2，连续级配；
羟乙基甲基纤维素购自河北兴泰公司；
魔芋葡甘聚糖购自湖北源梦生物科技有限公司；
甲基烯丙基聚氧乙烯醚购自山西山大合盛新材料股份有限公司；
丙烯酸购自北京化工厂；
丙烯酸羟丙酯购自山东东明昌盛添加剂厂；
巯基乙酸购自南京新化原化学有限公司；
过硫酸铵购自济南金昊化工有限公司；
正硅酸四乙酯购自南京全希化工有限公司。
制备例1
聚羧酸保坍剂采用以下方法制得：
a1：将2.5g甲基烯丙基聚氧乙烯醚与100g水混合均匀，得到底液，将3.4g丙烯酸、0.9g丙烯酸羟丙酯、0.008g巯基乙酸、100g水混合均匀，得到滴加液；
a2：在30℃的温度下，向底液中加入0.03g过硫酸铵，然后滴入滴加液，滴加时间为2.9h，反应1.9h，再加入质量浓度为30%的氢氧化钠调节至pH值为6.9，得到混合液；
a3：将混合液与水混合，得到混合液质量浓度为40%的聚羧酸保坍剂。
制备例2
聚羧酸保坍剂采用以下方法制得：
a1：将2.55g甲基烯丙基聚氧乙烯醚与100g水混合均匀，得到底液，将3.45g丙烯酸、1.0g丙烯酸羟丙酯、0.01g巯基乙酸、100g水混合均匀，得到滴加液；
a2：在32.5℃的温度下，向底液中加入0.04g过硫酸铵，然后滴入滴加液，滴加时间为3h，反应2h，再加入质量浓度为31%的氢氧化钠调节至pH值为7.0，得到混合液；
a3：将混合液与水混合，得到混合液质量浓度为41%的聚羧酸保坍剂。
制备例3
聚羧酸保坍剂采用以下方法制得：
a1：将2.6g甲基烯丙基聚氧乙烯醚与100g水混合均匀，得到底液，将3.5g丙烯酸、1.1g丙烯酸羟丙酯、0.012g巯基乙酸、100g水混合均匀，得到滴加液；
a2：在35℃的温度下，向底液中加入0.05g过硫酸铵，然后滴入滴加液，滴加时间为3.1h，反应2.1h，再加入质量浓度为32%的氢氧化钠调节至pH值为7.1，得到混合液；
a3：将混合液与水混合，得到混合液质量浓度为42%的聚羧酸保坍剂。
制备例4
纳米SiO2采用以下方法制得：
将48g乙醇、0.8g水、0.9g正硅酸四乙酯和3.8g氨水混合均匀，在25℃的温度，300r/min的转速下，搅拌反应7.9h，离心，洗涤，在60℃的温度下烘干，研磨，得到纳米SiO2。
制备例5
纳米SiO2采用以下方法制得：
将49g乙醇、0.9g水、0.95g正硅酸四乙酯和3.9g氨水混合均匀，在26.5℃的温度，310r/min的转速下，搅拌反应8h，离心，洗涤，在62.5℃的温度下烘干，研磨，得到纳米SiO2。
制备例6
纳米SiO2采用以下方法制得：
将50g乙醇、1.0g水、1.0g正硅酸四乙酯和4.0g氨水混合均匀，在28℃的温度，320r/min的转速下，搅拌反应8.1h，离心，洗涤，在65℃的温度下烘干，研磨，得到纳米SiO2。
实施例1
一种高保坍混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1：先将0.0222kg制备例4制备的纳米SiO2、0.0212kg纳米Fe2O3、0.046kg聚羧酸减水剂和1.12kg水超声分散25min后，得到混合物；
S2：然后将3.2kg水泥、1.14kg粉煤灰、0.5kg矿渣粉、1.48kg石子、1.5kg河砂、0.25kg甘蔗渣、0.0072kg棉纤维、0.0116kg羟乙基甲基纤维素、0.0002kg魔芋葡甘聚糖与混合物搅拌并混合均匀，得到高保坍混凝土。
实施例2
一种高保坍混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1：先将0.021kg制备例4制备的纳米SiO2、0.022kg纳米Fe2O3、0.04kg聚羧酸减水剂和1.2kg水超声分散25min后，得到混合物；
S2：然后将4kg水泥、1.02kg粉煤灰、1.3kg矿渣粉、1.4kg石子、2.1kg河砂、0.15kg甘蔗渣、0.0108kg棉纤维、0.01kg羟乙基甲基纤维素、0.0008kg魔芋葡甘聚糖与混合物搅拌并混合均匀，得到高保坍混凝土。
实施例3
一种高保坍混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1：先将0.0216kg制备例5制备的纳米SiO2、0.0216kg纳米Fe2O3、0.043kg聚羧酸减水剂和1.16kg水超声分散30min后，得到混合物；
S2：然后将3.6kg水泥、1.08kg粉煤灰、0.9kg矿渣粉、1.44kg石子、1.8kg河砂、0.2kg甘蔗渣、0.009kg棉纤维、0.0108kg羟乙基甲基纤维素、0.0005kg魔芋葡甘聚糖与混合物搅拌并混合均匀，得到高保坍混凝土。
实施例4
一种高保坍混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1：先将0.0218kg制备例6制备的纳米SiO2、0.0215kg纳米Fe2O3、0.044kg聚羧酸减水剂和1.155kg水超声分散35min后，得到混合物；
S2：然后将3.4kg水泥、1.10kg粉煤灰、0.8kg矿渣粉、1.45kg石子、1.7kg河砂、0.22kg甘蔗渣、0.0085kg棉纤维、0.011kg羟乙基甲基纤维素、0.0004kg魔芋葡甘聚糖与混合物搅拌并混合均匀，得到高保坍混凝土。
实施例5
一种高保坍混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1：先将0.0214kg制备例6制备的纳米SiO2、0.0217kg纳米Fe2O3、0.042kg聚羧酸减水剂和1.165kg水超声分散35min后，得到混合物；
S2：然后将3.8kg水泥、1.06kg粉煤灰、1kg矿渣粉、1.43kg石子、1.9kg河砂、0.18kg甘蔗渣、0.0095kg棉纤维、0.0106kg羟乙基甲基纤维素、0.0006kg魔芋葡甘聚糖与混合物搅拌并混合均匀，得到高保坍混凝土。
实施例6
一种高保坍混凝土的制备方法，与实施例3的不同之处在于：在步骤S2中还加入0.018kg制备例1制备的聚羧酸保坍剂。
实施例7
一种高保坍混凝土的制备方法，与实施例3的不同之处在于：在步骤S2中还加入0.02kg制备例2制备的聚羧酸保坍剂。
实施例8
一种高保坍混凝土的制备方法，与实施例3的不同之处在于：在步骤S2中还加入0.022kg制备例3制备的聚羧酸保坍剂。
实施例9
一种高保坍混凝土的制备方法，与实施例8的不同之处在于：聚羧酸保坍剂与聚羧酸减水剂的重量比为1：2.1，其中聚羧酸保坍剂为0.022kg，聚羧酸减水剂0.0462kg。
实施例10
一种高保坍混凝土的制备方法，与实施例8的不同之处在于：聚羧酸保坍剂与聚羧酸减水剂的重量比为1：2.2，其中聚羧酸保坍剂为0.022kg，聚羧酸减水剂0.0484kg。
实施例11
一种高保坍混凝土的制备方法，与实施例3的不同之处在于：纳米SiO2采用改性纳米SiO2；
其中改性纳米SiO2的制备方法包括以下步骤：
将10g纳米SiO2在120℃的温度下干燥，然后与乙醇混合，超声分散30min，得到纳米SiO2质量浓度为4.8%的纳米SiO2悬浮液，再与0.75g二氯二甲基硅烷混合，在130℃的温度下，回流50min，洗涤，在120℃的温度下烘干，得到改性纳米SiO2。
实施例12
一种高保坍混凝土的制备方法，与实施例3的不同之处在于：纳米SiO2采用改性纳米SiO2；
其中改性纳米SiO2的制备方法包括以下步骤：
将10g纳米SiO2在125℃的温度下干燥，然后与乙醇混合，超声分散35min，得到纳米SiO2质量浓度为5.0%的纳米SiO2悬浮液，再与0.08g二氯二甲基硅烷混合，在132℃的温度下，回流60min，洗涤，在122℃的温度下烘干，得到改性纳米SiO2。
对比例1
市售普通混凝土，购自河北骆奇保温材料有限公司。
对比例2
与实施例3的不同之处在于：水泥为2.8kg，粉煤灰为0.95kg，矿渣粉为0.3kg，石子为1.1kg，河砂为1.2kg，甘蔗渣为0.12kg，棉纤维为0.005kg，羟乙基甲基纤维素为0.008kg，魔芋葡甘聚糖为0.0001kg，纳米SiO2为0.018kg，纳米Fe2O3为0.018kg，聚羧酸减水剂为0.02kg，水为1kg，其余均相同。
对比例3
与实施例3的不同之处在于：水泥为5.0kg，粉煤灰为1.5kg，矿渣粉为2kg，石子为1.6kg，河砂为2.5kg，甘蔗渣为0.3kg，棉纤维为0.02kg，羟乙基甲基纤维素为0.02kg，魔芋葡甘聚糖为0.001kg，纳米SiO2为0.03kg，纳米Fe2O3为0.04kg，聚羧酸减水剂为0.07kg，水为2kg，其余均相同。
对比例4
与实施例8的不同之处在于：制备例3中甲基烯丙基聚氧乙烯醚为2g，丙烯酸为3g，丙烯酸羟丙酯为0.8g，其余均相同。
对比例5
与实施例8的不同之处在于：制备例3中甲基烯丙基聚氧乙烯醚为3g，丙烯酸为4.2g，丙烯酸羟丙酯为1.6g，其余均相同。
对比例6
与实施例10的不同之处在于：聚羧酸保坍剂与聚羧酸减水剂的重量比为1：1.8，其中聚羧酸保坍剂为0.022kg，聚羧酸减水剂0.0396kg。
对比例7
与实施例10的不同之处在于：聚羧酸保坍剂与聚羧酸减水剂的重量比为1：2.5，其中聚羧酸保坍剂为0.022kg，聚羧酸减水剂0.055kg。
对比例8
与实施例3的不同之处在于：采用市售纳米SiO2，购自三佳化工有限公司。
性能测试
对实施例1-12，对比例1-8制得的混凝土进行强度、坍落度和初凝时间的测试，测试结果如表2所示：
混凝土强度根据GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》检测混凝土28d抗压强度（MPa）；
初凝时间根据GB/T 1346-2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》检测初凝时间（min）；
坍落度测试：准备上口为100mm、下口为200mm，高300mm的喇叭状的坍落度桶，将混凝土分三次灌入坍落桶中，每次灌入后用捣锤沿桶壁均匀由外向内敲击25下，捣实后抹平，1h后拔起坍落桶，测得拔起坍落桶后的高度，算出高度差，即为坍落度（mm）。
表2 性能检测结果表
项目 抗压强度（MPa） 初凝时间（min） 坍落度（mm）
标准 ＞30 / /
实施例1 36.2 12.35 13.09
实施例2 36.5 12.46 13.05
实施例3 38.0 14.55 12.55
实施例4 36.9 12.43 12.96
实施例5 36.5 12.36 13.01
实施例6 39.1 16.21 11.05
实施例7 39.2 16.51 11.04
实施例8 39.5 16.53 11.00
实施例9 40.2 17.17 10.59
实施例10 40.1 17.25 10.37
实施例11 39.7 17.05 10.29
实施例12 40.1 17.10 10.29
对比例1 32.0 8.21 36.21
对比例2 33.9 10.11 15.11
对比例3 34.0 10.31 16.01
对比例4 38.4 15.10 12.05
对比例5 38.5 15.09 12.12
对比例6 33.5 10.05 13.15
对比例7 33.7 10.08 13.12
对比例8 33.2 9.55 13.22
从表2可以看出，实施例1-5的抗压强度、初凝时间大于对比例1，且实施例1-5的坍落度明显小于对比例1，说明实施例1-5制得的混凝土能够减缓水泥的水化速度，降低混凝土的坍落度，同时能够提高混凝土的强度；在实施例1-5中，实施例3制得的混凝土的抗压强度最高，初凝时间最长，坍落度最小，说明实施例3制得的混凝土的保坍性能最好、同时混凝土的强度最高；
实施例6-8的抗压强度、初凝时间大于实施例3，且实施例6-8的坍落度小于实施例3，说明按照合适的添加量将制备例1-3制备的聚羧酸保坍剂加入混凝土中，可以有效的延缓初凝时间，降低混凝土的坍落度，同时提高混凝土的强度；
实施例9-10的抗压强度、初凝时间大于实施例8，且实施例9-10的坍落度小于实施例8，说明控制聚羧酸保坍剂与聚羧酸减水剂的比例范围，能够充分发挥聚羧酸保坍剂与聚羧酸减水剂的协同效果，降低混凝土坍落度的同时，提高混凝土的强度；
实施例11-12的抗压强度、初凝时间大于实施例3，且实施例11-12的坍落度小于实施例3，说明对纳米SiO2进行改性处理，可以明显提高纳米SiO2在混凝土的分散性，使纳米SiO2在混凝土中充分发挥作用，提高混凝土的保坍性能，同时提高混凝土的强度；
对比例2-3的抗压强度、初凝时间小于实施例3，且对比例2-3的坍落度大于实施例3，说明混凝土所用原料中各组分之间的添加比例过低或过高都不能充分发挥各组分之间的协同作用，不能将各组分的作用充分发挥，从而影响混凝土的保坍性能和强度；
对比例4-5的抗压强度、初凝时间小于实施例8，且对比例4-5的坍落度大于实施例8，说明在制备聚羧酸保坍剂的过程中，甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸和丙烯酸羟丙酯的添加量多低或过高，都会影响混凝土的保坍性能，从而提高了混凝土的坍落度；
对比例6-7的抗压强度、初凝时间小于实施例10，且对比例6-7的坍落度大于实施例10，说明聚羧酸保坍剂与聚羧酸减水剂之间的比例范围过低或过高，都会影响聚羧酸保坍剂与聚羧酸减水剂之间的协同效果，从而提高混凝土的坍落度，降低混凝土的强度；
对比例8的抗压强度、初凝时间小于实施例3，且对比例8的坍落度大于实施例3，说明采用自制的纳米SiO2可以有效的控制纳米SiO2的颗粒直径在合适的范围内，从而提高纳米SiO2的分散性，降低混凝土的坍落度，同时提高混凝土的强度。
本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高保坍混凝土，其特征在于：所用原料按重量份包括以下组分：水泥320-400份、粉煤灰102-114份、矿渣粉50-130份、粗骨料140-148份、细骨料150-210份、甘蔗渣15-25份、棉纤维0.72-1.08份、羟乙基甲基纤维素1.00-1.16份、魔芋葡甘聚糖0.02-0.08份、纳米SiO2 2.10-2.22份、纳米Fe2O3 2.12-2.20份、聚羧酸减水剂4.0-4.6份、水112-120份、聚羧酸保坍剂1.8-2.2份；
所述纳米SiO2采用以下方法制得：
将乙醇、水、正硅酸四乙酯和氨水混合均匀，在25-28℃的温度，300-320r/min的转速下，搅拌反应7.9-8.1h，离心，洗涤，在60-65℃的温度下烘干，研磨，得到纳米SiO2，其中乙醇、水、正硅酸四乙酯和氨水的重量比为（48-50）：（0.8-1.0）：（0.9-1.0）：（3.8-4.0）；
所述纳米SiO2采用以下方法进行改性：
将纳米SiO2在120-125℃的温度下干燥，然后与乙醇混合，超声分散30-35min，得到纳米SiO2质量浓度为4.8-5.0%的纳米SiO2悬浮液，再与二氯二甲基硅烷混合，在130-132℃的温度下，回流50-60min，洗涤，在120-122℃的温度下烘干，得到改性纳米SiO2，其中纳米SiO2悬浮液与二氯二甲基硅烷的重量比为1：（0.075-0.080）；
聚羧酸保坍剂采用以下方法制得：
a1：将甲基烯丙基聚氧乙烯醚与水混合均匀，得到底液，将丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、巯基乙酸、水混合均匀，得到滴加液，其中甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、巯基乙酸的质量比为（2.5-2.6）：（3.4-3.5）：（0.9-1.1）：（0.008-0.012）；
a2：在30-35℃的温度下，向底液中加入过硫酸铵，然后滴入滴加液，滴加时间为2.9-3.1h，反应1.9-2.1h，再加入质量浓度为30-32%的氢氧化钠调节至pH值为6.9-7.1，得到混合液，其中过硫酸铵与甲基烯丙基聚氧乙烯醚的重量比为（0.03-0.05）：1；
a3：将混合液与水混合，得到混合液质量浓度为40-42%的聚羧酸保坍剂；
所述聚羧酸保坍剂与聚羧酸减水剂的重量比为1：（2.1-2.2）。
2.根据权利要求1所述的一种高保坍混凝土，其特征在于：所述混凝土所用原料按重量份包括以下组分：水泥340-380份、粉煤灰106-110份、矿渣粉80-100份、粗骨料143-145份、细骨料170-190份、甘蔗渣18-22份、棉纤维0.85-0.95份、羟乙基甲基纤维素1.06-1.10份、魔芋葡甘聚糖0.04-0.06份、纳米SiO2 2.14-2.18份、纳米Fe2O3 2.15-2.17份、聚羧酸减水剂4.2-4.4份、水115.5-116.5份。
3.一种权利要求1或2所述的高保坍混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：先将纳米SiO2、纳米Fe2O3、聚羧酸减水剂和水超声分散25-35min后，得到混合物；
S2：然后将其余原料与混合物搅拌并混合均匀，得到高保坍混凝土。
4.根据权利要求3所述的一种高保坍混凝土的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，纳米SiO2采用改性纳米SiO2。
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