CN112279574B - 一种高强度混凝土的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高强度混凝土的制备方法，涉及建筑工程材料技术领域，该混凝土由水泥、废弃混凝土、粉煤灰、改性硅酸钙、玄武岩纤维、胶凝剂、流平剂和水组成；本发明的高强度混凝土通过对废弃混凝土进行处理，以废弃混凝土和水泥为主要原料，通过一系列加工以及添加剂的作用，得到一种抗压以及抗拉强度高、耐久性好、密实性佳的高强度混凝土，实现废固再利用。

Description

一种高强度混凝土的制备方法

【技术领域】

本发明涉及建筑工程材料技术领域，具体涉及一种高强度混凝土的制备方法。

【背景技术】

混凝土是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。一般把强度等级为C60及其以上的混凝土称为高强混凝土。它是用水泥、砂、石原材料外加减水剂或同时外加粉煤灰、F矿粉、矿渣、硅粉等混合料，经常规工艺生产而获得高强的混凝土。高强混凝土作为一种新的建筑材料，以其抗压强度高、抗变形能力强、密度大、孔隙率低的优越性，在高层建筑结构、大跨度桥梁结构以及某些特种结构中得到广泛的应用。高强混凝土最大的特点是抗压强度高，一般为普通强度混疑土的4-6倍，故可减小构件的截面，因此最适宜用于高层建筑。

对于现有的混凝土的制备来说，当采用废弃的混凝土作为原料时，其制备的混凝土的强度往往较低，无法生产出优质的混凝土，制约了其二次利用，不仅如此，废弃混凝土如果不利用起来会带来环境污染和资源浪费问题。

【发明内容】

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高强度混凝土的制备方法，本发明的高强度混凝土通过对废弃混凝土进行处理，以废弃混凝土和水泥为主要原料，通过一系列加工以及添加剂的作用，得到一种抗压以及抗拉强度高、耐久性好、密实性佳的高强度混凝土，实现废固再利用。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种高强度混凝土的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将60-80重量份的水泥、40-55重量份的废弃混凝土、8-16重量份的粉煤灰、10-18重量份的改性硅酸钙进行搅拌混合，并烘干，得到混合料，备用；

(2)将6-12重量份的玄武岩纤维和5-8重量份的胶凝剂进行拌和，得到拌和料，然后将拌和料加入步骤(1)所得混合料中拌匀，得到基料备用；

(3)在基料加入80-120重量份的水，然后放入搅拌机充分混匀，接着在混匀后的混合料中加入5-10重量份的流平剂和20-40重量份的水，搅拌5-10分钟，即可得到所述高强度混凝土。

本发明中，进一步地，所述高强度混凝土由以下重量份的原料组成：水泥70份、废弃混凝土48份、粉煤灰12份、改性硅酸钙14份、玄武岩纤维9份、胶凝剂7份、流平剂7份和水130份。

流平剂为单硬脂酸甘油酯、椰油烷基胺、双硬脂酸铝按照质量比为1:2:1的比例混合制得。

本发明中，进一步地，所述胶凝剂通过以下方法得到：将火山灰、硅微粉和磺基丁二酸钠二辛酯按照质量比为4:2-3:1-2混合均匀，然后加入上述混合物总质量0.2-0.4倍减水剂，充分搅拌2-4分钟，即可得到所述胶凝剂。

本发明中，进一步地，所述改性硅酸钙通过以下方法得到：将稀土硫酸盐和无水乙醇按照质量比为1:2的比例混合，调节pH为7.5-8.0，得到改性剂，接着在改性剂中加入改性剂质量0.4-0.6倍的硅酸钙粉末，置于反应器中搅拌反应1.5-2.5h，离心分离后，将产物干燥得到改性硅酸钙。

本发明中，进一步地，所述步骤(1)中的废弃混凝土在与其他原料搅拌混合前先进行以下预处理：将废弃混凝土进行收集，然后采用热风干燥，再放入破碎机中进行破碎，接着经磨细加工至粒径为300-500目。

本发明中，进一步地，所述反应条件为：远红外线照射功率为400-450w、温度为40-45℃、超声功率为2000-2800w。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明至少包括以下有益效果：

1.本发明的高强度混凝土通过对废弃混凝土进行处理，以废弃混凝土和水泥为主要原料，通过一系列加工以及添加剂的作用，得到一种抗压以及抗拉强度高、耐久性好、密实性佳的高强度混凝土，实现废固再利用。

2.一般利用混凝土废弃物进行二次加工成混凝土，都会存在强度差的问题，本方案首先将废弃混凝土进行预处理，通过热风干燥能够使得混凝土水份蒸发，且能够使废弃混凝土内部吸收热能，提升了后期与其他原料的混合速率，加入了纤维是通过桥接作用来限制围观裂缝的发展，从而改善混凝土的性能，而现有的多数纤维都存在或多或少的问题，比如合成纤维密度小，单丝直径较小，存在增稠效应，不利于混凝土的震动密实、碳纤维价格昂贵、钢纤维密度过大，振捣浇注时往往会沉于混凝土下部，不能均匀分布等，本申请选用玄武岩纤维，其是一种“惰性纤维”，具有高度的稳定性，在高温、高腐蚀性的环境中能保持稳定性能，具有强度高、防渗抗裂、耐高温、耐酸碱腐蚀能力强、抗冲击性好等优点，且玄武岩纤维造价低，成本上也占有很大优势，还兼有绿色、环保、节约资源等优势；而纤维脆性大且融合性差，加入胶凝剂进行拌和以防止造成纤维的破坏的问题，而由于纤维和胶凝剂的混合，会出现对混凝土的拌和施工性能产生极大的损失的问题，主要体现在黏度大、流动速度慢等方面，因此，本申请加入流平剂，有效降低混凝土的粘度，调节水化速度，极大优化纤维的分散排序，加入改性硅酸钙，能够加快各个原料的高效混合，降低各个原料之间的作用力，缩短了混料所需的时间，从而使得混料均匀，防止在浇注过程中出现孔隙等现象，提高混凝土的性能。

【具体实施方式】

下面的实施例可以帮助本领域的技术人员更全面地理解本发明，但不可以以任何方式限制本发明。

实施例1

本实施例提供一种高强度混凝土的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

(1)将60重量份的水泥、40重量份的废弃混凝土、8重量份的粉煤灰、10重量份的改性硅酸钙进行搅拌混合，并烘干，得到混合料，备用；改性硅酸钙通过以下方法得到：将稀土硫酸盐和无水乙醇按照质量比为1:2的比例混合，调节pH为7.5，得到改性剂，接着在改性剂中加入改性剂质量0.4倍的硅酸钙粉末，置于反应器中搅拌反应1.5h，反应条件为：远红外线照射功率为400w、温度为40℃、超声功率为2000w；离心分离后，将产物干燥得到改性硅酸钙；废弃混凝土在与其他原料搅拌混合前先进行以下预处理：将废弃混凝土进行收集，然后采用热风干燥，再放入破碎机中进行破碎，接着经磨细加工至粒径为300目；

(2)将6重量份的玄武岩纤维和5重量份的胶凝剂进行拌和，得到拌和料，然后将拌和料加入步骤(1)所得混合料中拌匀，得到基料备用；胶凝剂通过以下方法得到：将火山灰、硅微粉和磺基丁二酸钠二辛酯按照质量比为4:2:1混合均匀，然后加入上述混合物总质量0.2倍减水剂，充分搅拌2分钟，即可得到所述胶凝剂；

(3)在基料加入80重量份的水，然后放入搅拌机充分混匀，接着在混匀后的混合料中加入5重量份的流平剂和20重量份的水，搅拌5分钟，即可得到所述高强度混凝土；流平剂为单硬脂酸甘油酯、椰油烷基胺、双硬脂酸铝按照质量比为1:2:1的比例混合制得。

实施例2

本实施例提供一种高强度混凝土的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

(1)将70重量份的水泥、48重量份的废弃混凝土、12重量份的粉煤灰、14重量份的改性硅酸钙进行搅拌混合，并烘干，得到混合料，备用；改性硅酸钙通过以下方法得到：将稀土硫酸盐和无水乙醇按照质量比为1:2的比例混合，调节pH为7.7，得到改性剂，接着在改性剂中加入改性剂质量0.5倍的硅酸钙粉末，置于反应器中搅拌反应2.0h，反应条件为：远红外线照射功率为425w、温度为42℃、超声功率为2400w；离心分离后，将产物干燥得到改性硅酸钙；废弃混凝土在与其他原料搅拌混合前先进行以下预处理：将废弃混凝土进行收集，然后采用热风干燥，再放入破碎机中进行破碎，接着经磨细加工至粒径为400目；

(2)将9重量份的玄武岩纤维和7重量份的胶凝剂进行拌和，得到拌和料，然后将拌和料加入步骤(1)所得混合料中拌匀，得到基料备用；胶凝剂通过以下方法得到：将火山灰、硅微粉和磺基丁二酸钠二辛酯按照质量比为4:3:1混合均匀，然后加入上述混合物总质量0.3倍减水剂，充分搅拌3分钟，即可得到所述胶凝剂；

(3)在基料加入100重量份的水，然后放入搅拌机充分混匀，接着在混匀后的混合料中加入7重量份的流平剂和30重量份的水，搅拌7分钟，即可得到所述高强度混凝土；流平剂为单硬脂酸甘油酯、椰油烷基胺、双硬脂酸铝按照质量比为1:2:1的比例混合制得。

实施例3

本实施例提供一种高强度混凝土的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

(1)将80重量份的水泥、55重量份的废弃混凝土、16重量份的粉煤灰、18重量份的改性硅酸钙进行搅拌混合，并烘干，得到混合料，备用；改性硅酸钙通过以下方法得到：将稀土硫酸盐和无水乙醇按照质量比为1:2的比例混合，调节pH为8.0，得到改性剂，接着在改性剂中加入改性剂质量0.6倍的硅酸钙粉末，置于反应器中搅拌反应2.5h，反应条件为：远红外线照射功率为450w、温度为45℃、超声功率为2800w；离心分离后，将产物干燥得到改性硅酸钙；废弃混凝土在与其他原料搅拌混合前先进行以下预处理：将废弃混凝土进行收集，然后采用热风干燥，再放入破碎机中进行破碎，接着经磨细加工至粒径为500目；

(2)将12重量份的玄武岩纤维和8重量份的胶凝剂进行拌和，得到拌和料，然后将拌和料加入步骤(1)所得混合料中拌匀，得到基料备用；胶凝剂通过以下方法得到：将火山灰、硅微粉和磺基丁二酸钠二辛酯按照质量比为4:3:2混合均匀，然后加入上述混合物总质量0.4倍减水剂，充分搅拌4分钟，即可得到所述胶凝剂；

(3)在基料加入120重量份的水，然后放入搅拌机充分混匀，接着在混匀后的混合料中加入10重量份的流平剂和40重量份的水，搅拌10分钟，即可得到所述高强度混凝土；流平剂为单硬脂酸甘油酯、椰油烷基胺、双硬脂酸铝按照质量比为1:2:1的比例混合制得。

效果验证

为了进一步说明本发明混凝土的实用价值，申请人进行以下对比试验：

分以下几组进行试验：

第一组：实施例2所述高强度混凝土；

第二组：去掉改性硅酸钙，其他原料及制备方法与实施例2相同；

第三组：将改性硅酸钙换为硅酸钙，其他原料及制备方法与实施例2相同；

第四组：将胶凝剂替换为矿粉，其他原料及制备方法与实施例2相同；

第五组：将流平剂去掉，其他原料及制备方法与实施例2相同

第六组：将玄武岩纤维换为玻璃纤维，其他原料及制备方法与实施例2相同；

第七组：将玄武岩纤维换为碳纤维，其他原料及制备方法与实施例2相同；

第八组：将玄武岩纤维换成合成纤维聚丙烯纤维，其他原料及制备方法与实施例2相同；

第九组：将废弃混凝土的预处理换为：将废弃混凝土粉碎至粒径为400目，其他原料及制备方法与实施例2相同。

对上述四组所得混凝土进行部分性能测试，分别为浇注10天后的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度，并记录数据如表1所示：

表1

根据表1可知，本申请中的混凝土在各项指标中基本比第二至八组的混凝土要好，在抗压强度中，发现比第七组的稍低，这是由于碳纤维强度大，但是其价格较为昂贵，抗压强度也仅是略高，而其他指标也并没有优势，本申请中原料间的相互配合，得到优质的混凝土。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (2)

1.一种高强度混凝土的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

（1）将60-80重量份的水泥、40-55重量份的废弃混凝土、8-16重量份的粉煤灰、10-18重量份的改性硅酸钙进行搅拌混合，并烘干，得到混合料，备用；

（2）将6-12重量份的玄武岩纤维和5-8重量份的胶凝剂进行拌和，得到拌和料，然后将拌和料加入步骤（1）所得混合料中拌匀，得到基料备用；

（3）在基料加入80-120重量份的水，然后放入搅拌机充分混匀，接着在混匀后的混合料中加入5-10重量份的流平剂和20-40重量份的水，搅拌5-10分钟，即可得到所述高强度混凝土；

所述胶凝剂通过以下方法得到：将火山灰、硅微粉和磺基丁二酸钠二辛酯按照质量比为4:2-3:1-2混合均匀，然后加入上述混合物总质量0.2-0.4倍减水剂，充分搅拌2-4分钟，即可得到所述胶凝剂；

所述改性硅酸钙通过以下方法得到：将稀土硫酸盐和无水乙醇按照质量比为1:2的比例混合，调节pH为7.5-8.0，得到改性剂，接着在改性剂中加入改性剂质量0.4-0.6倍的硅酸钙粉末，置于反应器中搅拌反应1.5-2.5h，离心分离后，将产物干燥得到改性硅酸钙；

所述步骤（1）中的废弃混凝土在与其他原料搅拌混合前先进行以下预处理：将废弃混凝土进行收集，然后采用热风干燥，再放入破碎机中进行破碎，接着经磨细加工至粒径为300-500目；

所述反应条件为：远红外线照射功率为400-450w、温度为40-45℃、超声功率为2000-2800w。

2.根据权利要求1所述的一种高强度混凝土的制备方法，其特征在于，所述高强度混凝土由以下重量份的原料组成：水泥70份、废弃混凝土48份、粉煤灰12份、改性硅酸钙14份、玄武岩纤维9份、胶凝剂7份、流平剂7份和水130份。