CN112010598A - 清水混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种清水混凝土及其制备方法，涉及清水混凝土的技术领域，其技术方案要点是一种清水混凝土，由包含以下重量份的原料制成：硅酸盐水泥，粉煤灰，矿粉，中砂，石子，改性贝壳粉，胶原纤维，水，减水剂；所述改性贝壳粉由重量比为1：50:（100‑150）的硅烷偶联剂、贝壳和胶原纤维制成。本发明的清水混凝土具有优良的抗裂性能和吸音降噪的优点。

Description

清水混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土的技术领域，更具体地说，它涉及一种清水混凝土及其制备方法。
背景技术
随着混凝土广泛应用于建筑施工领域，建筑师们逐渐把目光从混凝土作为一种结构材料转移到材料本身所拥有的质感上，开始用混凝土与生俱来的装饰性特征来表达建筑传递出的情感。因此，清水混凝土于20世纪20年代开始走进建筑师的视野，因其不做任何修饰，无明显色差、线条顺畅，集“精、细、美”于一身，成为混凝土材料的最高级表达形式。它能够显示一种最本质的美感和“素面朝天”的品位，同时其具有朴实无华、自然沉稳的外观韵味以及与生俱来的厚重与清雅是一些现代建筑材料无法效仿和媲美的。材料本身所拥有的柔软感、刚硬感、温暖感、冷漠感不仅对人的感官及精神产生影响，而且可以表达出建筑情感。因此，被越来越多的建筑师运用到音乐厅、歌剧院、美术馆以及电影院等艺术建筑中。
现有可参考申请公布号为CN109503066A的专利申请文件，公开了一种清水混凝土，包括按重量份计的：硅酸盐水泥300-360份、粗骨料900-1100份、细骨料700-760份、水150-210份、外加剂4-8份和改性粉末20-80份；所述改性粉末由纳米二氧化硅和微米级的金属粉末按质量比2：(0.5-1)混合而成。上述清水混凝土具有强度高、抗渗性好和抗裂性佳的优势。
由于音乐厅、歌剧院、美术馆以及电影院等场所需要具有良好的隔音效果，因此要求建筑材料具有吸音降噪的性能，在施工过程中为了减少建造成本，建筑师们会想到通过在清水混凝土内部引入气隙，从而对声音进行吸收，但是当清水混凝土的气隙率提高时容易引起清水混凝土内部结构疏松，造成清水混凝土开裂。
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清水混凝土，其具有优良的抗裂性能和吸音降噪的优点。
本发明的第二个目的在于提供一种清水混凝土的制备方法，其具有物料分散均匀且制备效率高的优点。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种清水混凝土，由包含以下重量份的原料制成：硅酸盐水泥380-420份，粉煤灰100-140份，矿粉100-120份，中砂600-800份，石子400-600份，改性贝壳粉100-150份，胶原纤维浆100-150份，水100-200份，减水剂10-15份；
所述改性贝壳粉由重量比为1：50:(100-150)的硅烷偶联剂、贝壳和胶原纤维制成。
通过采用上述技术方案，胶原纤维具有分子级别的孔隙因而能够对声能进行吸收，当经处理至微米级后，在硅烷偶联剂的偶联作用下被填充到贝壳粉的孔隙中后，增加了贝壳粉的孔隙的曲折度，使声能在贝壳粉的孔隙中发生多次碰撞，从而提高了贝壳粉的孔隙的吸音效果。
之后将改性贝壳粉添加到配方中后不仅能够使成型后的混凝土保持细腻的表面，而且由于改性贝壳粉的孔隙呈现双螺旋状，因此当噪音被吸收后会在大量空隙内受到空气分子摩擦和粘滞阻力，以及使细小纤维作机械振动，从而使声能转变为热能，进而起到降噪的作用。除此之外，配方中的胶原纤维独特的三股螺旋结构，能够使成型后的清水混凝土内部形成具有孔隙的网络结构，当添加到贝壳粉中后，相当于增加了声音在清水混凝土中的传播时的曲折度，使声能在清水混凝土中发生多次碰撞，从而有利于消耗声能，进而对中高频声音有较好的吸音效果；同时胶原纤维所具有的粘弹性体和刚性使其具有较高的阻尼性，轻微的能量就能使其发生细小的振动，当声音入射到材料内部，会引起胶原纤维振动和纤维之间的相互摩擦以及空气的摩擦，进一步使振动能量转变成热能而被消耗，根据能量守恒定律，这些损耗的能量必定来自激励它们振动的声能量，使混凝土内部发生共振吸音，从而对低频声波有较好的吸收效果。
但是当提高清水混凝土中的气隙率后，容易引起混凝土的开裂，通过胶原纤维在混凝土内部形成一个相互牵引的网络体系，对各物料之间进行拢合，从而使各物料之间的粘接性提高，从而有效的控制混凝土及水泥砂浆的早期的塑性收缩和沉降裂纹，进而减少了混凝土的收缩裂缝尤其是连通裂缝的产生；同时通过粉煤灰与矿粉来降低水化热，减少温差收缩，进一步减轻混凝土的开裂程度。
进一步地，所述改性贝壳粉采用如下方法制备：
(1)按重量比为1：50:(100-150)称取硅烷偶联剂、贝壳和胶原纤维；
(2)贝壳的处理：
(21)将(1)中称取的贝壳用氢氧化钠溶液浸泡12-15h，之后清洗至洁净；
(22)将(21)中清洗后的贝壳于120-150℃下干燥20-24h；
(23)将(22)中干燥后的贝壳经球磨并过200目筛网，得贝壳粉；
(24)将(23)中研磨后的贝壳粉于800-1000℃煅烧活化90-120min，得煅烧后的贝壳粉；
(3)胶原纤维的处理：
(31)将胶原纤维依次经挑选、除油和除味；
(32)将(31)处理后的胶原纤维经湿法球磨并过1000目筛，得到胶原纤维粉；
(33)向(32)所制得的胶原纤维粉中加入硅烷偶联剂，搅拌混合均匀，得到混合液A；
(4)将(24)所制得的贝壳粉加入到(33)所得到的混合液A中，搅拌混合均匀，得到混合液B；
(5)将(4)所得到混合液B干燥，得到改性贝壳粉。
通过采用上述技术方案，贝壳粉经800-1000℃煅烧碳化后，贝壳中的有机质被分解，从而使贝壳粉结构中形成大量开放且细微的孔隙，而且贝壳粉表层的螺纹结构可使这些孔隙内部呈现双螺旋体结构；同时胶原纤维具有分子级别的孔隙因而能够对声能进行吸收，当经处理至微米级后，在硅烷偶联剂的偶联作用下被填充到贝壳粉的孔隙中后，增加了贝壳粉的孔隙的曲折度，使声能在贝壳粉的孔隙中发生多次碰撞，从而提高了贝壳粉的孔隙的吸音效果。
进一步地，所述(23)中的贝壳采用湿法球磨，湿法球磨的介质为无水乙醇。
通过采用上述技术方案，以无水乙醇为介质的湿法球磨不仅大大提高了球磨速率和效率，而且还能够降低粉体之间的团聚，容易获得粒度均匀的超细粉末，从而有利于各物料分散均匀，从而有利于成型后的清水混凝土的表面呈现均匀的质地，并同时减少混凝土的分层和提高混凝土的防裂性能；除此之外，当各物料分散均匀后还能够避免孔隙间重叠，从而有利于提高混凝土的吸音性能。
进一步地，所述贝壳由质量比为2：1的海螺壳和牡蛎壳组成。
通过采用上述技术方案，海螺壳和牡蛎壳的孔隙结构弯曲度大且硬度大，不仅增加了声音在清水混凝土内部传播时的曲折度，有利于消耗声能，提高清水混凝土的吸音效果；同时海螺壳和牡蛎壳的硬度较大，因此还能够提高清水混凝土的强度。海螺壳和牡蛎壳作为日常海产品食用后的遗弃物，当经过加工制成贝壳粉后，实现了资源再利用和减少了环境的污染。
进一步地，所述减水剂由质量比为1:1的聚羧酸减水剂与三聚氰胺系高效减水剂组成。
通过采用上述技术方案，聚羧酸减水剂中的羰基和羟基容易与水泥水化出的钙离子络合，通过化学键和硅酸盐水泥牢牢结合，从而起到抗裂效果，同时三聚氰胺系高效减水剂能够延缓、削弱水化放热峰，从而起到减缩、抗裂作用，两种不同的减水剂相互促进，效果更佳。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：一种清水混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、分别称取以下重量份的各物料：硅酸盐水泥380-420份，粉煤灰100-140份，矿粉100-120份，砂600-800份，石子400-600份，改性贝壳粉100-150份，胶原纤维浆100-150份，水100-200份，减水剂10-15份；
S2、将改性贝壳粉与胶原纤维浆、硅酸盐水泥、粉煤灰、矿粉、砂、石子混合均匀，得混合料；
S3、向S2中所制得的混合料中添加减水剂和水搅拌均匀即可。
通过采用上述技术方案，通过将粉料和水剂分别进行混合后再进行混合，有利于各物料混合均匀且充分，从而保证所制备出的清水混凝土的质地的均匀性，从而减少清水混凝土出现分层，进而有利于减少清水混凝土的开裂。
进一步地，所述S3中的搅拌速率为500r/min且搅拌时间为10-20min。
通过采用上述技术方案，低速下长时间搅拌能够使各物料分散更均匀，因而避免了因高速产热而使物料间发生团聚的现象。
进一步地，所述胶原纤维浆采用如下方法制备：
1)将胶原纤维依次经挑选、除油和除味；
2)将步骤1)处理后的胶原纤维加入水中进行研磨，得到10wt％的胶原纤维浆。
通过采用上述技术方案，胶原纤维经过研磨处理后形成浆液，有利于与其他物料进行混合。
进一步地，所述胶原纤维为含铬的胶原纤维。
通过采用上述技术方案，含铬的胶原纤维侧链上的羧基与三价铬络合物进行配位结合，使得侧链的体积增大，同时三价铬的络合物本身又是八面体的立体结构，因而形成多孔网络结构，不仅增加了声音在清水混凝土内部传播时的曲折度，而且还增强了清水混凝土中各物料之间的粘结性能，提高了清水混凝土的抗裂性能。
进一步地，所述步骤2)中的研磨转速为6000r/min且研磨时间为60-90min。
通过采用上述技术方案，研磨转速为6000r/min且研磨时间为60-90min能够使胶原纤维获得良好的吸音结构的孔隙。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
由于本发明采用的贝壳粉经800-1000℃煅烧后所形成的改性贝壳粉具有大量开放且细微的孔隙，这些孔隙中的双螺旋体结构能够使被吸收在孔隙内的噪音转变为热能，从而起到降噪的作用；同时配方中的胶原纤维独特的三股螺旋结构和阻尼性，能够增加声音在清水混凝土中的传播时的曲折度，使声能在清水混凝土中发生多次碰撞，进一步提高了对声能的消耗。除此之外，通过胶原纤维在混凝土内部形成一个相互牵引的网络体系对各物料之间进行拢合，减少了混凝土的收缩裂缝尤其是连通裂缝的产生；同时在粉煤灰与矿粉来和减水剂的共同作用下，进一步减轻混凝土的开裂程度。
第一、本发明中优选采用含铬的胶原纤维，含铬的胶原纤维侧链上的羧基与三价铬络合物进行配位结合，使得侧链的体积增大，同时三价铬的络合物本身又是八面体的立体结构，因而形成多孔网络结构，不仅增加了声音在清水混凝土内部传播时的曲折度，而且还增强了清水混凝土中各物料之间的粘结性能。
第二、本发明中优选采用聚羧酸减水剂与三聚氰胺系高效减水剂进行组合，聚羧酸减水剂中的羰基和羟基容易与水泥水化出的钙离子络合，通过化学键和硅酸盐水泥牢牢结合，从而起到抗裂效果，同时三聚氰胺系高效减水剂能够延缓、削弱水化放热峰，从而起到减缩、抗裂作用，两种不同的减水剂相互促进，效果更佳。
第三、本发明的方法，通过将粉料和水剂分别进行混合后再进行混合，有利于各物料混合均匀且充分，从而保证所制备出的清水混凝土的质地的均匀性，从而减少清水混凝土出现分层，进而有利于减少清水混凝土的开裂。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
改性贝壳粉的制备例
改性贝壳粉的各制备例中的硅烷偶联剂为凯茵化工所提供的美国迈图硅烷偶联剂A-187，型号A-187；胶原纤维为广州君丰皮业有限公司提供的头层黄牛皮的废料；海螺壳和牡蛎壳为市售品。
改性贝壳粉的制备例1
(1)按重量比为1:50:100称取一定量的硅烷偶联剂、贝壳和胶原纤维，其中贝壳由质量比为2：1的海螺壳和牡蛎壳组成；
(2)贝壳的处理：
(21)将(1)中称取的贝壳用质量分数为10％的氢氧化钠溶液浸泡12h，除去贝壳表面的油污，之后清洗至洁净；
(22)将(21)中清洗后的贝壳于120℃下干燥20h；
(23)将(22)中干燥后的贝壳经球磨15h，取球磨后的贝壳粗粉过200目筛网，得贝壳粉；
(24)将(23)中研磨后的贝壳粉于900℃温度下煅烧活化120min，得煅烧后的贝壳粉；
(3)胶原纤维的处理：
(31)将胶原纤维进行挑选，向挑选出的胶原纤维中加入洗洁精(由迪曼奇提供的洗洁精，货号JR200328-1)进行清洗，除去胶原纤维表面的油污和气味，之后再放入清水中清洗2次；
(32)将(31)处理后的胶原纤维经湿法球磨12h，球磨介质为无水乙醇，取湿法球磨后的胶原纤维过1000目筛，得到胶原纤维粉；
(33)向(32)所制得的胶原纤维粉中加入硅烷偶联剂，搅拌混合均匀，得到混合液A；
(4)将(24)所制得的贝壳粉加入到(33)所得到的混合液A中，搅拌混合均匀，得到混合液B；
(5)将(4)所得到混合液B于120℃温度下干燥120min，得到改性贝壳粉。
改性贝壳粉的制备例2
(1)按重量比为1:50:125称取一定量的硅烷偶联剂、贝壳和胶原纤维，，其中贝壳由质量比为2：1的海螺壳和牡蛎壳组成；
(2)贝壳的处理：
(21)将(1)中称取的贝壳用质量分数为10％的氢氧化钠溶液浸泡12h，除去贝壳表面的油污，之后清洗至洁净；
(22)将(21)中清洗后的贝壳于120℃下干燥20h；
(23)将(22)中干燥后的贝壳经球磨15h，取球磨后的贝壳粗粉过200目筛网，得贝壳粉；
(24)将(23)中研磨后的贝壳粉于900℃温度下煅烧活化120min，得煅烧后的贝壳粉；
(3)胶原纤维的处理：
(31)将胶原纤维进行挑选，向挑选出的胶原纤维中加入洗洁精(由迪曼奇提供的洗洁精，货号JR200328-1)进行清洗，除去胶原纤维表面的油污和气味，之后再放入清水中清洗2次；
(32)将(31)处理后的胶原纤维经湿法球磨12h，球磨介质为无水乙醇，取湿法球磨后的胶原纤维过1000目筛，得到胶原纤维粉；
(33)向(32)所制得的胶原纤维粉中加入硅烷偶联剂，搅拌混合均匀，得到混合液A；
(4)将(24)所制得的贝壳粉加入到(33)所得到的混合液A中，搅拌混合均匀，得到混合液B；
(5)将(4)所得到混合液B于120℃温度下干燥120min，得到改性贝壳粉。
改性贝壳粉的制备例3
(1)按重量比为1:50:150称取一定量的硅烷偶联剂、贝壳和胶原纤维，，其中贝壳由质量比为2：1的海螺壳和牡蛎壳组成；
(2)贝壳的处理：
(21)将(1)中称取的贝壳用质量分数为10％的氢氧化钠溶液浸泡12h，除去贝壳表面的油污，之后清洗至洁净；
(22)将(21)中清洗后的贝壳于120℃下干燥20h；
(23)将(22)中干燥后的贝壳经球磨15h，取球磨后的贝壳粗粉过200目筛网，得贝壳粉；
(24)将(23)中研磨后的贝壳粉于900℃温度下煅烧活化120min，得煅烧后的贝壳粉；
(3)胶原纤维的处理：
(31)将胶原纤维进行挑选，向挑选出的胶原纤维中加入洗洁精(由迪曼奇提供的洗洁精，货号JR200328-1)进行清洗，除去胶原纤维表面的油污和气味，之后再放入清水中清洗2次；
(32)将(31)处理后的胶原纤维经湿法球磨12h，球磨介质为无水乙醇，取湿法球磨后的胶原纤维过1000目筛，得到胶原纤维粉；
(33)向(32)所制得的胶原纤维粉中加入硅烷偶联剂，搅拌混合均匀，得到混合液A；
(4)将(24)所制得的贝壳粉加入到(33)所得到的混合液A中，搅拌混合均匀，得到混合液B；
(5)将(4)所得到混合液B于120℃温度下干燥120min，得到改性贝壳粉。
改性贝壳粉的制备例4
本制备例与改性贝壳粉的制备例1的不同之处在于，本制备例中的(23)步骤：将(22)中干燥后的贝壳加入无水乙醇进行湿法球磨15h，取湿法球磨后的贝壳粗粉过200目筛网，得贝壳粉。
改性贝壳粉的制备例5
本制备例与改性贝壳粉的制备例1的不同之处在于，本制备例中的(1)步骤：按重量比为1:50:100称取一定量的硅烷偶联剂、贝壳和胶原纤维，其中贝壳为文蛤壳。
改性贝壳粉的制备例6
本制备例与改性贝壳粉的制备例1的不同之处在于，本制备例的改性贝壳粉的制备过程，包括以下步骤：
(1)按重量比为1:50:100称取一定量的硅烷偶联剂、贝壳和胶原纤维，其中贝壳由质量比为2：1的海螺壳和牡蛎壳组成；
(2)贝壳的处理：
(21)将(1)中称取的贝壳用质量分数为10％的氢氧化钠溶液浸泡12h，除去贝壳表面的油污，之后清洗至洁净；
(22)将(21)中清洗后的贝壳于120℃下干燥20h；
(23)将(22)中干燥后的贝壳经球磨15h，取球磨后的贝壳粗粉过200目筛网，得贝壳粉；
(24)将(23)中研磨后的贝壳粉于900℃温度下煅烧活化120min，得到改性贝壳粉。
胶原纤维浆的制备例
胶原纤维浆的各制备例中的胶原纤维为广州君丰皮业有限公司提供的头层黄牛皮的废料；含铬的胶原纤维为广州君丰皮业有限公司提供的头层黄牛皮的含铬的废料。
胶原纤维浆的制备例1
1)将胶原纤维进行挑选，向挑选出的胶原纤维中加入洗洁精(由迪曼奇提供的洗洁精，货号JR200328-1)进行清洗，除去胶原纤维表面的油污和气味，之后再放入清水中清洗2次；
2)将步骤1)处理后的胶原纤维加入水中，于研磨转速为6000r/min的条件下研磨90min，得到10wt％的胶原纤维浆。
胶原纤维浆的制备例2
本制备例与胶原纤维浆的制备例1的不同之处在于，本制备例中的胶原纤维为含铬的胶原纤维。
实施例
各实施例中的硅酸盐水泥为无锡金鹰建筑材料有限公司提供的硅酸盐水泥，强度等级42.5R；粉煤灰为灵寿县强东矿产品加工厂提供的粉煤灰，等级一级；中砂为灵寿县润鑫矿产品加工厂提供的中砂，表观密度2580kg/m3，堆积密度1569kg/m3，细度模数2.89，含泥量0.001％；石子为灵寿县汇鑫矿业加工厂提供的石子，表观密度1600kg/m3，堆积密度1800kg/m3，含泥量0.1％，坚固性指标98％；聚羧酸减水剂为百里加提供的3-巯基丙酸聚羧酸减水剂，型号BMPA；三聚氰胺系高效减水剂为上海硕实化工有限公司提供的三聚氰胺系高效减水剂型号F10。
实施例1
S1、分别称取各物料：硅酸盐水泥380kg，粉煤灰100kg，矿粉100kg，中砂600kg，石子400kg，改性贝壳粉100kg，胶原纤维浆100kg，水100kg，减水剂(由质量比为1:1的聚羧酸减水剂与三聚氰胺系高效减水剂组成)10kg；
S2、将改性贝壳粉与胶原纤维浆、硅酸盐水泥、粉煤灰、矿粉、砂、石子混合均匀，得混合料；
S3、向S2中所制得的混合料中添加减水剂(由质量比为1:1的聚羧酸减水剂与三聚氰胺系高效减水剂组成)和水，于搅拌速率为500r/min的条件下搅拌20min，搅拌均匀即可。
本实施例中所使用的改性贝壳粉为改性贝壳粉的制备例1所提供的改性贝壳粉，胶原纤维浆为胶原纤维浆的制备例1所提供的胶原纤维浆。
实施例2
S1、分别称取各物料：硅酸盐水泥400kg，粉煤灰120kg，矿粉110kg，中砂700kg，石子500kg，贝壳粉125kg，胶原纤维浆125kg，水150kg，减水剂(由质量比为1:1的聚羧酸减水剂与三聚氰胺系高效减水剂组成)13kg；
S2、将改性贝壳粉与胶原纤维浆、硅酸盐水泥、粉煤灰、矿粉、砂、石子混合均匀，得混合料；
S3、向S2中所制得的混合料中添加减水剂(由质量比为1:1的聚羧酸减水剂与三聚氰胺系高效减水剂组成)和水，于搅拌速率为500r/min的条件下搅拌20min，搅拌均匀即可。
本实施例中所使用的改性贝壳粉为改性贝壳粉的制备例1所提供的改性贝壳粉，胶原纤维浆为胶原纤维浆的制备例1所提供的胶原纤维浆。实施例3
S1、分别称取各物料：硅酸盐水泥120kg，粉煤灰140kg，矿粉120kg，中砂800kg，石子600kg，改性贝壳粉150kg，胶原纤维浆150kg，水200kg，减水剂(由质量比为1:1的聚羧酸减水剂与三聚氰胺系高效减水剂组成)15kg；
S2、将改性贝壳粉与胶原纤维浆、硅酸盐水泥、粉煤灰、矿粉、砂、石子混合均匀，得混合料；
S3、向S2中所制得的混合料中添加减水剂(由质量比为1:1的聚羧酸减水剂与三聚氰胺系高效减水剂组成)和水，于搅拌速率为500r/min的条件下搅拌20min，搅拌均匀即可。
本实施例中所使用的改性贝壳粉为改性贝壳粉的制备例1所提供的改性贝壳粉，胶原纤维浆为胶原纤维浆的制备例1所提供的胶原纤维浆。
实施例4
本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例中的胶原纤维浆为胶原纤维浆的制备例2所提供的胶原纤维浆。
实施例5
本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例中的改性贝壳粉为改性贝壳粉的制备例4所提供的改性贝壳粉。
实施例6
本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例中的改性贝壳粉为改性贝壳粉的制备例5所提供的改性贝壳粉。
实施例7
本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例中的改性贝壳粉为改性贝壳粉的制备例2所提供的改性贝壳粉。
实施例8
本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例中的改性贝壳粉为改性贝壳粉的制备例3所提供的改性贝壳粉。
对比例
对比例1
本对比例与实施例1的不同之处在于，本对比例选自一种清水混凝土(申请公布号为CN107777955A)中的实施例1：按以下质量份的组分组成：清水混凝土按以下质量份的组分组成：硅酸盐水泥300kg、碎石900kg、天然河砂700kg、水150kg、外加剂(聚羧酸减水剂2kg、有机硅消泡剂2kg)、改性粉末(纳米二氧化硅16kg、铝粉4kg(粒径≤10μm))、苯骈三氮唑1kg。
先将未处理的改性粉末(纳米二氧化硅16kg、铝粉4kg(粒径≤10μm))加入到浓度为6wt％的聚乙烯醇溶液中，改性粉末(纳米二氧化硅16kg、铝粉4kg(粒径≤10μm))和聚乙烯醇溶液的质量比为1:50；超声15min，使改性粉末(纳米二氧化硅16kg、铝粉4kg(粒径≤10μm))均匀分散，形成改性粉末-聚乙烯醇悬浊液；然后，加压使改性粉末-聚乙烯醇悬浊液从喷嘴喷出，雾化形成直径≤500μm的液滴；同时，利用温度为100-110℃的热空气对喷嘴喷出的液滴进行烘干，使得附着在铝粉颗粒表面的改性粉末-聚乙烯醇悬浊液中的水分迅速蒸发，在铝粉颗粒表面形成致密的聚乙烯醇保护层；自然冷却至室温后，过筛，得到粒径≤400μm的处理后的改性粉末备用。
再将上述制备出的改性粉末添加到配方中进行清水混凝土的制备，具体制备过程为：称料：硅酸盐水泥、碎石、天然河沙、水、聚羧酸减水剂、有机硅消泡剂、苯骈三氮唑和经过处理上述工艺方法处理的改性粉末；
干料混合：将硅酸盐水泥、碎石、天然河沙和经过处理的改性粉末加入搅拌设备，搅拌混合均匀，得混合干料；
湿料混合：将水、聚羧酸减水剂、有机硅消泡剂和苯骈三氮唑加入搅拌设备，搅拌均匀，得混合湿料；
混凝土拌制：将混合湿料加入混合干料中，搅拌均匀，即得清水混凝土。
对比例2
本对比例与实施例1的不同之处在于，本对比例中未添加胶原纤维。
对比例3
本对比例与实施例1的不同之处在于，本对比例中的改性贝壳粉为改性贝壳粉的制备例6所提供的改性贝壳粉。
性能检测试验
1、清水混凝土外观评测：
取实施例1-8和对比例1-3所制备的清水混凝土块分别浇筑成为相同尺寸的清水混凝土块，分别对各清水混凝土块的外观进行观察，其测评标准见表1，测评结果见表2。
表1清水混凝土外观测评标准
Figure BDA0002625345820000111
表2实施例1-8和对比例1-3中的清水混凝土外观的测评结果
Figure BDA0002625345820000112
Figure BDA0002625345820000121
从表2可以看出，实施例1-8中所制备的清水混凝土的颜色测评分数为7.2-8.1之间、光洁度测评分数为7.2-8.3之间且气隙测评分数为7.0-8.4之间，说明通过本发明制备的清水混凝土的外表面整体颜色均匀，基本无色差；外表面整体平整光滑，无漏浆、流淌以及冲刷痕迹和气隙；气隙分散均匀，3μm≤最大直径≤5μm，2μm≤深度≤3μm，且大于50％的面积中的各气隙为弯曲状，因此通过本发明制备的清水混凝土具有优良的外观性能。通过实施例1与实施例4对比，含铬的胶原纤维一定程度上能够提高清水混凝土的外观的整体性能。通过实施例1与实施例5对比可以看出，通过湿法球磨能够有效减少各物料之间的团聚现象，从而使各物料分散均匀，进而也能够提高清水混凝土的外观的整体性能。通过实施例1与对比例2对比，胶原纤维在混凝土内部所形成的网状体系将各物料进行拢合，从而提高了各物料之间的作用力，使混凝土外观更加均匀致密。
2、吸音性能检测：
参照GBJ88—1985《驻波管吸音系数与声阻抗率测量规范》，测试实施例1-6和对比例1-3所制备的清水混凝土块的驻波管吸音系数。吸音系数被用来描述吸音材料的吸音能力。通常把平均吸音系数超过0.2的材料称为吸音材料。吸音材料在各个频率声波的吸音系数各不相同。本实验测试了各清水混凝土块分别在低频率100Hz、中频率600Hz、中频率1100Hz的吸音系数，反映清水混凝土块块的吸音性能，并通过计算各清水混凝土块在这3个频率下的平均吸音系数来反映各清水混凝土块的综合吸音性能，各清水混凝土块在这3个频率下的平均吸音系数见表3。
表3实施例1-8和对比例1-3中的清水混凝土吸音的检测结果
Figure BDA0002625345820000122
从表3可以看出，实施例1-8中所制备的清水混凝土在200Hz的频率处的平均吸音系数为0.30-0.48、在1000Hz的频率处的平均吸音系数为0.41-0.57且在3000Hz的频率处的平均吸音系数为0.52-0.60，说明本发明配方中的贝壳粉经800-1000℃煅烧后所形成的改性贝壳粉具有大量开放且细微的孔隙，而且贝壳粉表层的螺纹结构可使这些孔隙内部呈现双螺旋体结构；同时胶原纤维具有分子级别的孔隙因而能够对声能进行吸收，当经处理至微米级后，在硅烷偶联剂的偶联作用下被填充到贝壳粉的孔隙中后，增加了贝壳粉的孔隙的曲折度，使声能在孔隙中发生多次碰撞，从而提高了孔隙的吸音效果。当将改性贝壳粉添加到配方中后不仅能够使成型后的混凝土保持细腻的表面，而且由于孔隙呈现双螺旋状，因此当噪音被吸收后会在大量空隙内受到空气分子摩擦和粘滞阻力，以及使细小纤维作机械振动，从而使声能转变为热能，进而起到降噪的作用。
除此之外，配方中的胶原纤维独特的三股螺旋结构，能够使成型后的清水混凝土内部形成具有孔隙的网络结构，当添加到贝壳粉中后，相当于增加了声音在清水混凝土中的传播时的曲折度，使声能在清水混凝土中发生多次碰撞，从而有利于消耗声能，进而对中高频声音有较好的吸音效果；同时胶原纤维所具有的粘弹性体和刚性使其具有较高的阻尼性，轻微的能量就能使其发生细小的振动，当声音入射到材料内部，会引起胶原纤维振动和纤维之间的相互摩擦以及空气的摩擦，进一步使振动能量转变成热能而被消耗，根据能量守恒定律，这些损耗的能量必定来自激励它们振动的声能量，使混凝土内部发生共振吸音，从而对低频声波有较好的吸收效果。通过实施例1与实施例4对比，含铬的胶原纤维侧链上的羧基与三价铬络合物进行配位结合，使得侧链的体积增大，同时三价铬的络合物本身又是八面体的立体结构，因而形成多孔网络结构，增加了声音在清水混凝土内部传播时的曲折度，进一步提高了清水混凝土的吸音效果。通过实施例1和实施例5对比，湿法球磨不仅大大提高了球磨速率和效率，而且还能够降低粉体之间的团聚，容易获得粒度均匀的超细粉末，从而有利于各物料分散均匀，从而避免孔隙间重叠，从而有利于提高混凝土的吸音性能。通过实施例1与实施例6对比，海螺壳和牡蛎壳的孔隙结构弯曲度大且硬度大，进而增加了声音在清水混凝土内部传播时的曲折度，有利于消耗声能，提高清水混凝土的吸音效果。通过实施例1和对比例1-2对比，进一步说明了本发明中的胶原纤维和改性贝壳粉能够使混凝土获得优良的吸音效果。通过实施例1与对比例3对比，胶原纤维具有分子级别的孔隙因而能够对声能进行吸收，当经处理至微米级后，在硅烷偶联剂的偶联作用下被填充到贝壳粉的孔隙中后，增加了贝壳粉的孔隙的曲折度，使声能在贝壳粉的孔隙中发生多次碰撞，从而提高了贝壳粉的孔隙的吸音效果。
3、混凝土力学性能检测：
3.1混凝土开裂性能检测：参照GB/T50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》，测试实施例1-8和对比例1-3所制备的清水混凝土块的开裂程度，开裂程度以单位面积上的总开裂面积(mm2/m)表示，检测结果见表4。
3.2混凝土抗压强度性能检测：参照GB/T50081—2009《普通混凝土力学性能试验方法标准》，测试实施例1-8和对比例1-3所制备的清水混凝土块的抗压强度，检测结果见表4。
表4实施例1-8和对比例1-3中的清水混凝土力学性能的检测结果
Figure BDA0002625345820000141
从表4可以看出，实施例1-8中所制备的清水混凝土的单位面积上的总开裂面积为53-62mm2/m、7d的抗压强度均为32.5-38.8Mpa且28d的抗压强度均为60.2-75.1Mpa，说明本申请所制备的清水混凝土具有良好的防开裂性能和抗压强度。其中胶原纤维能够在混凝土内部形成一个相互牵引的网络体系对各物料之间进行拢合，从而使各物料之间的粘接性提高，从而有效的控制混凝土及水泥砂浆的早期的塑性收缩和沉降裂纹，进而减少了清水混凝土的收缩裂缝尤其是连通裂缝的产生；同时粉煤灰与矿粉来降低水化热，减少温差收缩，进一步减轻混凝土的开裂程度；再在聚羧酸减水剂与三聚氰胺系高效减水剂所组成的减水剂共同作用下，进一步提高了清水混凝土的抗裂性能。通过实施例1与对比例6对比，海螺壳和牡蛎壳比文蛤壳的硬度大，能够抵抗外力对混凝土的撞击等作用，因而在一定程度上提高了清水混凝土的抗压强度。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种清水混凝土，其特征在于，由包含以下重量份的原料制成：硅酸盐水泥380-420份，粉煤灰100-140份，矿粉100-120份，中砂600-800份，石子400-600份，改性贝壳粉100-150份，胶原纤维浆100-150份，水100-200份，减水剂10-15份；
所述改性贝壳粉由重量比为1：50：（100-150）的硅烷偶联剂、贝壳和胶原纤维制成。
2.根据权利要求1所述的清水混凝土，其特征在于，所述改性贝壳粉采用如下方法制备：
（1）按重量比为1：50：（100-150）称取硅烷偶联剂、贝壳和胶原纤维；
（2）贝壳的处理：
（21）将（1）中称取的贝壳用氢氧化钠溶液浸泡12-15h，之后清洗至洁净；
（22）将（21）中清洗后的贝壳于120-150℃下干燥20-24h；
（23）将（22）中干燥后的贝壳经球磨并过200目筛网，得贝壳粉；
（24）将（23）中研磨后的贝壳粉于800-1000℃煅烧活化90-120min，得煅烧后的贝壳粉；
（3）胶原纤维的处理：
（31）将胶原纤维依次经挑选、除油和除味；
（32）将（31）处理后的胶原纤维经湿法球磨并过1000目筛，得到胶原纤维粉；
（33）向（32）所制得的胶原纤维粉中加入硅烷偶联剂，搅拌混合均匀，得到混合液A；
（4）将（24）所制得的贝壳粉加入到（33）所得到的混合液A中，搅拌混合均匀，得到混合液B；
（5）将（4）所得到混合液B干燥，得到改性贝壳粉。
3.根据权利要求2所述的清水混凝土，其特征在于，所述（23）中的贝壳采用湿法球磨，湿法球磨的介质为无水乙醇。
4.根据权利要求2所述的清水混凝土，其特征在于，所述贝壳由质量比为（2-4）：1的海螺壳和牡蛎壳组成。
5.根据权利要求1所述清水混凝土，其特征在于，所述减水剂由质量比为1:1的聚羧酸减水剂与三聚氰胺系高效减水剂组成。
6.一种清水混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、分别称取以下重量份的各物料：硅酸盐水泥380-420份，粉煤灰100-140份，矿粉100-120份，砂600-800份，石子400-600份，改性贝壳粉100-150份，胶原纤维浆100-150份，水100-200份，减水剂10-15份；
S2、将改性贝壳粉与胶原纤维浆、硅酸盐水泥、粉煤灰、矿粉、砂、石子混合均匀，得混合料；
S3、向S2中所制得的混合料中添加减水剂和水搅拌均匀即可。
7.根据权利要求6所述的清水混凝土的制备方法，其特征在于，所述S3中的搅拌速率为500r/min且搅拌时间为10-20min。
8.根据权利要求6所述的清水混凝土的制备方法，其特征在于，所述胶原纤维浆采用如下方法制备：
1）将胶原纤维依次经挑选、除油和除味；
2）将步骤1）处理后的胶原纤维加入水中进行研磨，得到10wt%的胶原纤维浆。
9.根据权利要求8所述的清水混凝土的制备方法，其特征在于，所述胶原纤维为含铬的胶原纤维。
10.根据权利要求8所述的清水混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中的研磨转速为6000r/min且研磨时间为60-90min。
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