CN112551937B - 一种清水混凝土用复合外加剂、清水混凝土及清水混凝土的制备方法 - Google Patents

一种清水混凝土用复合外加剂、清水混凝土及清水混凝土的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种清水混凝土用复合外加剂、清水混凝土及清水混凝土的制备方法，涉及建筑材料技术领域。一种清水混凝土用复合外加剂，包括以下重量份原料：聚丙烯酰基二甲基牛磺酸铵6‑15份，聚乙烯醇纤维2‑7份，氨基磺酸盐减水剂18‑32份。其具有可改善清水混凝土抗裂性能的优点。一种清水混凝土，包括以下重量份原料：清水混凝土用复合外加剂8‑12份，砂子70‑130份，石子60‑120份，水泥40‑80份，粉煤灰20‑50份，水25‑40份，沸石粉15‑3份。其具有抗裂性能好的优点。清水混凝土的制备方法包括以下步骤：外加剂制备、混料和混凝土制备等。其制备方法具有便于改善清水混凝土抗裂性能的优点。

Description

一种清水混凝土用复合外加剂、清水混凝土及清水混凝土的 制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种清水混凝土用复合外加剂、清水混凝土及清水混凝土的制备方法。
背景技术
清水混凝土又称装饰混凝土，通过一次浇注成型，直接采用现浇混凝土的自然表面作为饰面，具有一定的装饰效果，无需另外涂装、贴瓷砖、贴石材等工序。清水混凝土可以节省建筑材料，减少建筑垃圾，提高混凝土环保性能，在景观、园林等领域逐渐被广泛使用。
清水混凝土由于无需另外贴瓷砖和贴石材等工序，对硬度等性能有更高的要求，为了满足对清水混凝土的硬度等性能要求，目前常用的清水混凝土中水泥等胶凝材料用量较多。
针对上述相关技术，发明人认为，由于清水混凝土加大了水泥等胶凝材料的用量，水化反应剧烈，水化放热多，混凝土干燥收缩和温度收缩等作用强烈，产生较强的拉应力，给清水混凝土的抗裂性能带来一定的不利影响。
发明内容
为了改善清水混凝土的抗裂性能，本申请提供一种清水混凝土用复合外加剂、清水混凝土及清水混凝土的制备方法。
第一方面，本申请提供一种清水混凝土用复合外加剂，采用如下的技术方案：
一种清水混凝土用复合外加剂，主要由包括以下重量份的外加剂原料制成：聚丙烯酰基二甲基牛磺酸铵6-15份，聚乙烯醇纤维2-7份，氨基磺酸盐减水剂18-32份。
通过采用上述技术方案，在清水混凝土用复合外加剂中加入聚乙烯醇纤维，在制备成清水混凝土的过程中，聚乙烯醇纤维形成网状结构，有助于改善清水混凝土的柔韧性，加入聚丙烯酰基二甲基牛磺酸铵，具有一定的抑制膨胀的作用，聚丙烯酰基二甲基牛磺酸铵上的铵基基团与聚乙烯醇纤维上的羟基基团发生交联作用，有助于减少清水混凝土中的微裂纹，有助于提高清水混凝土的抗裂性能；氨基磺酸盐减水剂与聚丙烯酰基二甲基牛磺酸铵相容性较好，有助于更好地发挥复合外加剂的减水作用和抑制膨胀作用，有助于改善清水混凝土的抗裂性能。
优选的，主要由包括以下重量份的外加剂原料制成：聚丙烯酰基二甲基牛磺酸铵9-12份，聚乙烯醇纤维3.5-5.5份，氨基磺酸盐减水剂23-27份。更优的，聚丙烯酰基二甲基牛磺酸铵10.5份，聚乙烯醇纤维4.5份，氨基磺酸盐减水剂25份。
通过采用上述技术方案，使用更优的原料配比，有助于提高各组分之间的相容性，更好地改善产品抗裂性能，有助于延长产品使用寿命，有利于产品市场推广。
优选的，所述外加剂原料还包括1.5-3重量份的聚乙二醇。
通过采用上述技术方案，加入一定量的聚乙二醇，具有一定的保水作用，在用该复合外加剂制备清水混凝土的过程中，有助于水泥充分水化，减少裂纹，提高产品抗裂性能。
优选的，所述外加剂原料还包括1-2.5重量份的羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯。
通过采用上述技术方案，加入羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯，在用该复合外加剂制备清水混凝土的过程中，有助于提高清水混凝土中各组分之间的粘结强度，有助于改善清水混凝土的机械性能。
第二方面，本申请提供一种清水混凝土，采用如下的技术方案：
一种清水混凝土，主要由包括以下重量份的混凝土原料制成：上述清水混凝土用复合外加剂8-12份，砂子70-130份，石子60-120份，水泥40-80份，粉煤灰20-50份，水25-40份；所述混凝土原料还包括改性料，所述改性料包括15-35重量份的沸石粉。
通过采用上述技术方案，使用本申请公开的清水混凝土用复合外加剂制备清水混凝土，聚丙烯酰基二甲基铵离子和聚丙烯醇纤维可改善清水混凝土的抗裂性能，再在清水混凝土中加入沸石粉，沸石粉中含有大量的微孔孔道，在水泥硬化后，清水混凝土用复合外加剂中聚丙烯酰基二甲基牛磺酸铵和氨基磺酸盐减水剂中的磺酸根离子可吸附在沸石粉的微孔孔道中，有助于减少腐蚀，有助于延长产品使用寿命，有利于产品市场推广。
优选的，主要由包括以下重量份的混凝土原料制成：清水混凝土用复合外加剂8-12份，砂子95-105份，石子85-95份，水泥55-75份，粉煤灰20-50份，水25-40份，沸石粉22-28份。更优的，清水混凝土用复合外加剂10份，砂子100份，石子90份，水泥65份，粉煤灰35份，水32份，沸石粉25份。
通过采用上述技术方案，使用更优的清水混凝土原料配比，有助于更好地改善产品机械性能，有助于延长产品使用寿命，有利于产品市场推广。
优选的，所述改性料还包括2-5重量份的聚丙烯纤维。
通过采用上述技术方案，加入聚丙烯纤维，与复合外加剂中的聚乙烯醇纤维一起，有助于更好地改善产品抗裂性能。
优选的，所述碎石的粒径为4-10mm，所述砂子的粒径不大于4mm，所述粉煤灰的粒径不大于80μm，所述沸石粉的粒径不大于120μm。
通过采用上述技术方案，使用合适粒径大小的清水混凝土原料，有助于改善产品施工性，便于产品施工。
第三方面，本申请提供一种清水混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：
一种清水混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1外加剂制备：按设定的比例称取外加剂原料，混合均匀，制得清水混凝土用复合外加剂；
S2混料：按设定的比例称取砂子，加入石子、粉煤灰和改性料，混合均匀，制得粉料；
S3混凝土制备：按设定的比例称取水，以100-400转/分钟的转速搅拌，加入所需重量的步骤S1制得的清水混凝土用复合外加剂，再加入步骤S2制得的粉料，搅拌4-7min，再加入水泥，继续搅拌3-6min，制得清水混凝土。
通过采用上述技术方案，先将水和复合外加剂充分搅拌混合均匀，有助于复合外加剂均匀分散在清水混凝土中，提高分散度，更好地改善产品机械性能，有助于延长产品使用寿命，有利于产品市场推广。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.本申请在清水混凝土用复合外加剂中加入聚乙烯醇纤维，在制备成清水混凝土的过程中，聚乙烯醇纤维形成网状结构，有助于改善清水混凝土的柔韧性，加入聚丙烯酰基二甲基牛磺酸铵，具有一定的抑制膨胀的作用，聚丙烯酰基二甲基牛磺酸铵上的铵基基团与聚乙烯醇纤维上的羟基基团发生交联作用，有助于减少清水混凝土中的微裂纹，有助于提高清水混凝土的抗裂性能；氨基磺酸盐减水剂上与聚丙烯酰基二甲基牛磺酸铵相容性较好，有助于更好地发挥复合外加剂的减水作用和抑制膨胀的作用，有助于改善清水混凝土的抗裂性能；
2.使用本申请公开的清水混凝土用复合外加剂制备清水混凝土，聚丙烯酰基二甲基铵离子和聚丙烯醇纤维可改善清水混凝土的抗裂性能，再在清水混凝土中加入沸石粉，沸石粉中含有大量的微孔孔道，在水泥硬化后，清水混凝土用复合外加剂中聚丙烯酰基二甲基牛磺酸铵和氨基磺酸盐中的磺酸根离子可吸附在沸石粉的微孔孔道中，有助于减少腐蚀，有助于延长产品使用寿命，有利于产品市场推广；
3.本申请在清水混凝土用复合外加剂中加入聚乙二醇和羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯，在清水混凝土中加入聚丙烯纤维，有助于更好地改善清水混凝土的机械性能。
具体实施方式
清水混凝土由于无需另外贴瓷砖和贴石材等工序，对硬度等性能有更高的要求，为了满足对清水混凝土的硬度等性能要求，目前常用的清水混凝土中水泥等胶凝材料用量较多。针对上述相关技术，发明人认为，由于清水混凝土加大了水泥等胶凝材料的用量，水化反应剧烈，水化放热多，混凝土干燥收缩和温度收缩等作用强烈，产生较强的拉应力，给清水混凝土的抗裂性能带来一定的不利影响。本申请在清水混凝土用复合外加剂中加入聚乙烯醇纤维，在制备成清水混凝土的过程中，聚乙烯醇纤维形成网状结构，有助于改善清水混凝土的柔韧性，加入聚丙烯酰基二甲基牛磺酸铵，具有一定的抑制膨胀的作用，聚丙烯酰基二甲基牛磺酸铵上的铵基基团与聚乙烯醇纤维上的羟基基团发生交联作用，有助于减少清水混凝土中的微裂纹，有助于提高清水混凝土的抗裂性能；氨基磺酸盐减水剂与聚丙烯酰基二甲基牛磺酸铵之间的相容性较好，有助于更好地发挥复合外加剂的减水作用和抑制膨胀作用；复合外加剂中的聚丙烯酰基二甲基牛磺酸铵、聚乙烯醇纤维、氨基磺酸盐减水剂与清水混凝土中的沸石粉一起有助于改善清水混凝土的抗裂性能。
实施例
本发明所涉及的原料均为市售，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 BDA0002821458000000051
以下实施例中使用的石子和砂子均产自四川，砂子为河沙。将石子用孔径分别为4mm和10mm的筛网筛分，粒径大于10mm的颗粒用粉碎机粉碎至粒径不大于10mm为止，选用粒径为4-10mm的石子颗粒。将砂子用孔径为4mm的筛网筛分，粒径大于4mm的颗粒用粉碎机粉碎至粒径不大于4mm为止，选用粒径不大于4mm的砂子。将粉煤灰用孔径为80μm的筛网筛分，选用粒径不大于80μm的粉煤灰。将沸石粉用孔径为120μm的筛网筛分，选用粒径不大于120μm的沸石粉。
实施例1：一种清水混凝土的制备方法，包括如下步骤：
S1外加剂制备：称取5.25kg聚丙烯酰基二甲基牛磺酸铵，加入2.25kg聚乙烯醇纤维、12.5kg氨基磺酸盐减水剂、1.1kg聚乙二醇和0.9kg羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯，混合均匀，制得清水混凝土用复合外加剂。
S2混料：称取100kg砂子，加入90kg石子、35kg粉煤灰、25kg沸石粉和3.5kg聚丙烯纤维，混合均匀，制得粉料。
S3混凝土制备：称取32kg水，以200转/分钟的转速搅拌，加入10kg步骤S1制得的清水混凝土用复合外加剂，再加入步骤S2制得的全部粉料，搅拌5min，再加入65kg水泥，继续搅拌4min，制得清水混凝土。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于，实施例2的清水混凝土用复合外加剂中不加入聚乙二醇，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的清水混凝土用复合外加剂中不加入羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯，其它均与实施例1保持一致。
实施例4
实施例4与实施例1的区别在于，实施例4的步骤S2中不加入聚丙烯纤维，其它均与实施例1保持一致。
实施例5-12
实施例5-12与实施例1的区别在于，实施例5-12各原料的添加量不同，其它均与实施例1保持一致，实施例5-12各原料的添加量见表2。
表2实施例5-12的各原料的添加量
Figure BDA0002821458000000071
Figure BDA0002821458000000081
实施例13-16
实施例13-16与实施例1的区别在于，实施例13-16各步骤工艺参数不同，其它均与实施例1保持一致，实施例13-16各步骤工艺参数见表3。
表3实施例13-16各步骤中的参数
Figure BDA0002821458000000082
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的清水混凝土用复合外加剂中不加入聚丙烯酰基二甲基牛磺酸铵和聚乙烯醇纤维，对比例1的步骤S2中不加入沸石粉，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的清水混凝土用复合外加剂中不加入聚丙烯酰基二甲基牛磺酸铵和聚乙烯醇纤维，其它均与实施例1保持一致。
对比例3
对比例3与实施例1的区别在于，对比例3的清水混凝土用复合外加剂中不加入聚丙烯酰基二甲基牛磺酸铵，其它均与实施例1保持一致。
对比例4
对比例4与实施例1的区别在于，对比例4的步骤S2中不加入沸石粉，其它均与实施例1保持一致。
对比例5
对比例5与实施例1的区别在于，对比例5的步骤S1中用等重量的聚羧酸减水剂(四川省世纪泓光科技有限公司，货号0313，工业级)代替氨基磺酸盐减水剂，其它均与实施例1保持一致。
性能检测
参照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》，将实施例1-16和对比例1-5制得的清水混凝土产品制作成若干边长为150mm的立方体标准试块，室温养护21天，进行抗压强度和劈裂抗拉强度测试。
1、抗压强度：参照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》，实验结果如表4。
2、劈裂抗拉强度：参照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》，实验结果如表4。
表4不同清水混凝土产品性能测试结果对比表
Figure BDA0002821458000000091
Figure BDA0002821458000000101
对比例1的清水混凝土用外加剂中不含聚丙烯酰基二甲基牛磺酸铵和聚乙烯醇纤维，用该外加剂制备清水混凝土，且清水混凝土中未加入沸石粉，制得的清水混凝土产品的抗压强度和劈裂抗拉强度均不佳，抗裂性能不佳，不利于产品市场推广。对比例2的清水混凝土用外加剂中不含聚丙烯酰基二甲基牛磺酸铵和聚乙烯醇纤维，用该复合外加剂制得的清水混凝土产品抗压强度和劈裂抗拉强度均不高，抗裂性能不佳。对比例3的清水混凝土用复合外加剂中未加入聚丙烯酰基二甲基牛磺酸铵，用该复合外加剂制得的清水混凝土产品抗压强度和劈裂抗拉强度不高。对比例4的混凝土中未加入沸石粉，制得的清水混凝土产品抗压强度稍有提高，但机械性能仍然不佳。对比例5用聚羧酸减水剂代替氨基磺酸盐减水剂，制得的清水混凝土产品抗压强度稍有提高，但机械性能仍然不佳，不利于产品市场推广。
对比实施例1和对比例1-5的实验结果，可以看出，在制备混凝土的过程中，在复合外加剂中加入聚丙烯酰基二甲基牛磺酸铵和聚乙烯醇纤维，使用氨基磺酸盐减水剂，在混凝土中加入沸石粉，制得的清水混凝土产品的抗压强度和劈裂抗拉强度较高，抗裂性能优异，有助于延长产品使用寿命，有利于产品市场推广。
对比实施例1和实施例2的实验结果，实施例2的清水混凝土用复合外加剂中未加入聚乙二醇，制得的清水混凝土产品的机械强度稍有降低，不利于产品市场推广。对比实施例1和实施例3的实验结果，实施例3的清水混凝土用复合外加剂中未加入羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯，制得的清水混凝土产品的机械强度稍有降低。对比实施例1和实施例4的实验结果，实施例4的混凝土中未加入聚丙烯纤维，制得的清水混凝土产品的机械强度稍有降低，不利于产品市场推广。
相比于实施例1，实施例5-12中各原料的添加量不同，实施例13-16中各步骤工艺参数有所不同，制得的清水混凝土产品的抗压强度和劈裂抗拉强度较高，抗裂性能优异，有助于延长产品使用寿命，有利于产品市场推广。
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 (7)

1.一种清水混凝土用复合外加剂，其特征在于，主要由包括以下重量份的外加剂原料制成：聚丙烯酰基二甲基牛磺酸铵6-15份，聚乙烯醇纤维2-7份，氨基磺酸盐减水剂18-32份，聚乙二醇1.5-3份，羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯1-2.5份。
2.根据权利要求1所述的一种清水混凝土用复合外加剂，其特征在于，主要由包括以下重量份的外加剂原料制成：聚丙烯酰基二甲基牛磺酸铵9-12份，聚乙烯醇纤维3.5-5.5份，氨基磺酸盐减水剂23-27份。
3.一种清水混凝土，其特征在于，主要由包括以下重量份的混凝土原料制成：权利要求1-2任一项所述的清水混凝土用复合外加剂8-12份，砂子70-130份，石子60-120份，水泥40-80份，粉煤灰20-50份，水25-40份；所述混凝土原料还包括改性料，所述改性料包括15-35重量份的沸石粉。
4.根据权利要求3所述的一种清水混凝土，其特征在于，主要由包括以下重量份的混凝土原料制成：清水混凝土用复合外加剂8-12份，砂子95-105份，石子85-95份，水泥55-75份，粉煤灰20-50份，水25-40份，沸石粉22-28份。
5.根据权利要求3所述的一种清水混凝土，其特征在于：所述改性料还包括2-5重量份的聚丙烯纤维。
6.根据权利要求3所述的一种清水混凝土，其特征在于：所述碎石的粒径为4-10mm，所述砂子的粒径不大于4mm，所述粉煤灰的粒径不大于80μm，所述沸石粉的粒径不大于120μm。
7.一种如权利要求3-6任一项所述的清水混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1外加剂制备：按设定的比例称取外加剂原料，混合均匀，制得清水混凝土用复合外加剂；
S2混料：按设定的比例称取砂子，加入石子、粉煤灰和改性料，混合均匀，制得粉料；
S3混凝土制备：按设定的比例称取水，以100-400转/分钟的转速搅拌，加入所需重量的步骤S1制得的清水混凝土用复合外加剂，再加入步骤S2制得的粉料，搅拌4-7min，再加入水泥，继续搅拌3-6min，制得清水混凝土。
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