CN112694293A

CN112694293A - 一种含晶种浆体掺合料的免蒸养混凝土及其制备方法

Info

Publication number: CN112694293A
Application number: CN202110011556.0A
Authority: CN
Inventors: 张亚梅; 胡嘉媛
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2021-01-06
Filing date: 2021-01-06
Publication date: 2021-04-23

Abstract

本发明涉及一种含晶种浆体掺合料的免蒸养混凝土及其制备方法，属于建筑材料技术领域，其由以下质量份组成：水泥300‑500份、水100‑175份、细骨料750‑800份、粗骨料770‑800份和晶种浆体100‑300份。晶种浆体由石粉30‑120份，以铝硅相为主要成分的矿物掺合料30‑100份，水35‑65份、聚羧酸减水剂2‑5份和氢氧化钙3‑10份组成。免蒸养混凝土的制备方法为：1)将水泥、细骨料、粗骨料按比例混合搅拌45‑90s；2)加水搅拌90‑180s，得到粗拌混凝土M；3)将晶种浆体S加入步骤2)制得的粗拌混凝土M中，搅拌2‑5min后得到混凝土浆体；3)将其装入模具并覆盖，待硬化后拆模制得。该方法利用掺合料和氢氧化钙溶液的反应产物作为水泥水化的晶种改善早期强度，并通过分步搅拌改善较细掺合料对工作性的不利影响。

Description

一种含晶种浆体掺合料的免蒸养混凝土及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种含晶种浆体掺合料的免蒸养混凝土及其制备方法。

背景技术

装配式建筑是建筑工业化的主要形式，它以设计标准化、构件部品化、施工机械化为特性，将设计、生产、施工等产业链整合起来，是实现建筑节能、环保、全生命周期的可持续发展一种建筑生产方式。

而预制构件的生产为装配式建筑必不可少的一环，目前预制构件厂为减少成本，提高模板周转率，会采用蒸汽养护来促进预制构件早期强度的发展，但是蒸汽养护不仅对混凝土的各项后期性能都有危害，比如由于钙矾石延迟生成引起的膨胀开裂，孔结构粗化造成抗渗性能下降等，而且蒸汽养护会使钢模板更易锈蚀，制备蒸汽耗能高，造成环境污染。而目前市面上常用的早强型外加剂主要为无机型、有机型和复合型，其中使用无机型外加剂难免引入有害离子，使用有机型外加剂的掺加量较难控制，且在掺加矿物掺合料的胶凝材料体系中不能保证其适应性，在实际生产中带来问题。

针对目前装配式建筑用预制构件生产过程中生产技术尚不完善，开发一种含晶种浆体掺合料的免蒸养混凝土。

发明内容：

技术问题：本发明的目的在于提出一种含晶种浆体掺合料的免蒸养混凝土；本发明的另一目的是提供其制备方法，该方法能够改善现有预制构件厂蒸汽养护模式带来的环境污染等问题，满足工厂生产对模板周转率的要求，且能使得混凝土构件表面美观，改善蒸养混凝土耐久性问题。

技术方案：本发明采用如下技术方案：

一种含晶种浆体掺合料的免蒸养混凝土，按质量份数记，所述免蒸养混凝土包括：水泥300-500份、水100-175份、细骨料750-800份、粗骨料770-800份和晶种浆体100-300份。

进一步地，所述的细骨料为河砂、机制砂、山砂的一种或几种的组合，所述的细骨料的细度模数为2.3-3.0。

进一步地，所述的粗骨料为碎石和/或卵石。

进一步地，按质量份数记，所述的粗骨料包含直径为5-16mm的粗骨料60-70份、直径为16-25mm的粗骨料30-40份。

进一步地，按质量份数记，所述的晶种浆体包括：石粉30-120份，以铝硅相为主要成分的矿物掺合料30-100份，水35-65份，聚羧酸减水剂2-5份和氢氧化钙3-10份。

进一步地，所述的以铝硅相为主要成分的矿物掺合料为偏高岭土和/或粉煤灰。

进一步地，所述的氢氧化钙为工业级氢氧化钙，纯度≥95％；所述的聚羧酸减水剂的减水率≥30％，固含量为20％。

所述的一种含晶种浆体掺合料的免蒸养混凝土的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：将水泥、细骨料、粗骨料按比例加入搅拌机搅拌45-90s；

步骤2：将水加入步骤1所得的混合物中，搅拌90-180s，得到粗拌混凝土；

步骤3：将晶种浆体逐渐加入步骤3制得的粗拌混凝土中，充分搅拌2-5min后得到混凝土浆体；

步骤4：将混凝土浆体装入模具并覆盖，待硬化后拆模制得。

所述的一种含晶种浆体掺合料的免蒸养混凝土的制备方法，步骤3)中，所述的晶种浆体的制备方法包括如下步骤：将石粉和以铝硅相为主要成分的矿物掺合料以粉体混合均匀，将氢氧化钙、聚羧酸减水剂和水进行充分搅拌后匀速加入到上述粉体中，搅拌5-10min得到晶种浆体。

有益效果：本发明与现有技术相比具有以下优点：

1)本发明的晶种浆体掺合料利用铝硅相矿物掺合料和氢氧化钙溶液的反应产物作为水泥水化的成核位点，加快水泥水化反应，提高混凝土早期强度，达到高模板周转率的要求，相比传统早强剂，不会向混凝土体系中引入有害离子，同时也不会由于原材料和有机物等不相容等原因产生适应性问题；

2)本发明的晶种浆体掺合料利用石粉和铝硅相矿物掺合料的协同作用，在早期水泥水化消耗硫酸根后，溶解的碳酸根、铝酸根参与反应形成碳铝酸盐，由于碳铝酸盐晶体较大，能较快填充空隙，使得混凝土结构更密实，对早期强度有利；

3)本发明的含晶种浆体掺合料的免蒸养混凝土采用矿物掺合料和水泥、骨料分别拌和的方式，降低了细度较大的矿物掺合料对混凝土工作性的不利影响，特别是采用偏高岭土时，分别拌和能有效改善偏高岭土的团聚和高吸水性的影响，同时采用球形的石粉颗粒能改善新拌混凝土工作性能，有效减少聚羧酸减水剂的用量。

4)本发明的含晶种浆体掺合料的免蒸养混凝土能利用掺合料的火山灰效应保证混凝土强度发展，改善孔结构，提高混凝土的耐久性；

5)本发明的制备方法，提供了一种含晶种浆体掺合料的免蒸养混凝土及其配置方法，该方法对混凝土的组成和配置方法进行设计，从而达到混凝土要求和模板周转率要求；既能满足工厂生产对模板周转率的要求，又能解决现有生产技术中蒸养混凝土的后期耐久性问题；既能满足构件的表面美观，又能达到减少工厂噪音污染、加快施工进程的目的。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的介绍。

一种含晶种浆体掺合料的免蒸养混凝土，按质量份数记，免蒸养混凝土包括：水泥300-500份、水100-175份、细骨料750-800份、粗骨料770-800份和晶种浆体100-300份。

细骨料为河砂、机制砂、山砂的一种或几种的组合，细骨料的细度模数为2.3-3.0。

粗骨料为碎石和/或卵石。

按质量份数记，粗骨料包含直径为5-16mm的粗骨料60-70份、直径为16-25mm的粗骨料30-40份。

按质量份数记，晶种浆体包括：石粉30-120份，以铝硅相为主要成分的矿物掺合料30-100份，水35-65份，聚羧酸减水剂2-5份和氢氧化钙3-10份。

以铝硅相为主要成分的矿物掺合料为偏高岭土和/或粉煤灰。

氢氧化钙为工业级氢氧化钙，纯度≥95％；聚羧酸减水剂的减水率≥30％，固含量为20％。

一种含晶种浆体掺合料的免蒸养混凝土的制备方法，包括如下步骤：

步骤4：将混凝土浆体装入模具并覆盖，待硬化后拆模制得。

一种含晶种浆体掺合料的免蒸养混凝土的制备方法，步骤3)中，晶种浆体的制备方法包括如下步骤：将石粉和以铝硅相为主要成分的矿物掺合料以粉体混合均匀，将氢氧化钙、聚羧酸减水剂和水进行充分搅拌后匀速加入到上述粉体中，搅拌5-10min得到晶种浆体。

对照例：

本实施方式提供了一种含粉体掺合料的普通混凝土，由以下质量份组成：水泥400份、石粉75份、偏高岭土65份、水185份、细度模数为2.6的河砂775份、直径为5-16mm的碎石510份、直径为16-25mm的粗骨料270份碎石和聚羧酸减水剂4份。

上述含含粉体掺合料的普通混凝土的具体制备步骤如下：

1)将水泥、石粉、偏高岭土、河砂和碎石按比例在强制搅拌机中搅拌45s；

2)将聚羧酸减水剂与水按比例混合均匀后逐渐加入上述强制搅拌机中搅拌3min，得到混合均匀的新拌混凝土；

3)将新拌混凝土浇筑于模具并覆盖，待混凝土凝结硬化后脱模制得。

实施例1：

本实施方式提供了一种含浆体掺合料的免蒸养混凝土，由以下质量份组成：水泥400份、水135份、细度模数为2.6的河砂775份、直径为5-16mm的碎石510份、直径为16-25mm的碎石270份和预拌浆体200份。其中预拌浆体有以下质量份组成：石粉75份、偏高岭土65份、聚羧酸减水剂4份、氢氧化钙6份和水50份。

上述免蒸养混凝土的具体制备步骤如下：

1)将石粉和偏高岭土按比例在强制搅拌机中搅拌30s；

2)将聚羧酸减水剂4份、氢氧化钙6份和水50份混合均匀后加入上述强制搅拌机搅拌5min，倒出得到晶种浆体S；

3)将水泥、河砂和碎石按比例在强制搅拌机中搅拌60s，并将水135份匀速倒入搅拌120s，得到粗拌混凝土M；

4)将晶种浆体S逐渐加入上述强制搅拌机中搅拌2min，得到混合均匀的新拌混凝土；

5)将新拌混凝土浇筑于模具并覆盖，待混凝土凝结硬化后脱模制得。

实施例2：

本实施方式提供了一种含晶种浆体掺合料的免蒸养混凝土，由以下质量份组成：水泥400份、水135份、细度模数为2.6的河砂775份、直径为5-16mm的碎石510份、直径为16-25mm的碎石270份和预拌浆体200份。其中预拌浆体有以下质量份组成：石粉75份、粉煤灰65份、聚羧酸减水剂4份、氢氧化钙6份和水50份。

上述免蒸养混凝土的具体制备步骤如下：

1)将石粉和粉煤灰按比例在强制搅拌机中搅拌30s；

实施例3：

本实施方式提供了一种含晶种浆体掺合料的免蒸养混凝土，由以下质量份组成：水泥300份、水100份、细度模数为2.6的河砂750份、直径为5-16mm的碎石470份、直径为16-25mm的碎石300份和预拌浆体300份。其中预拌浆体有以下质量份组成：石粉120份、偏高岭土100份、聚羧酸减水剂5份、氢氧化钙10份和水65份。

上述免蒸养混凝土的具体制备步骤如下：

1)将石粉和偏高岭土按比例在强制搅拌机中搅拌30s；

2)将聚羧酸减水剂5份、氢氧化钙10份和水65份混合均匀后加入上述强制搅拌机搅拌5min，倒出得到晶种浆体S；

3)将水泥、河砂和碎石按比例在强制搅拌机中搅拌60s，并将水100份匀速倒入搅拌120s，得到粗拌混凝土M；

实施例4：

本实施方式提供了一种含晶种浆体掺合料的免蒸养混凝土，由以下质量份组成：水泥500份、水175份、细度模数为2.6的河砂800份、直径为5-16mm的碎石560份、直径为16-25mm的碎石240份和预拌浆体100份。其中预拌浆体有以下质量份组成：石粉30份、偏高岭土30份、聚羧酸减水剂2份、氢氧化钙3份和水35份。

上述免蒸养混凝土的具体制备步骤如下：

1)将石粉和偏高岭土按比例在强制搅拌机中搅拌30s；

2)将聚羧酸减水剂2份、氢氧化钙3份和水35份混合均匀后加入上述强制搅拌机搅拌5min，倒出得到晶种浆体S；

3)将水泥、河砂和碎石按比例在强制搅拌机中搅拌60s，并将水175份匀速倒入搅拌120s，得到粗拌混凝土M；

将对照例与实施例制备的免蒸养混凝土进行检测，具体检测如下：

采用尺寸为150mm×150mm×150mm的样品，参考GB/T50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》测定16h和28d抗压强度。

表1免蒸养混凝土性能

检测项目	对照例	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
						16h抗压强度/MPa<sup>3</sup>	22.4	30.1	25.7	26.3	28.2
28d抗压强度/MPa	56.8	62.7	61.8	67.1	59.8

由表1可见，本发明制备的免蒸养混凝土的强度能达到标准要求，表现优异。

上述实施方式仅为说明本发明的特点及内容所作的列举，本发明的保护范围不受其限制，仍以本发明权利要求书的内容为准。凡根据本发明实质所做的修饰或变换，均落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种含晶种浆体掺合料的免蒸养混凝土，其特征在于：按质量份数记，包括以下组分：水泥300-500份、水100-175份、细骨料750-800份、粗骨料770-800份和晶种浆体100-300份。

2.根据权利要求1所述的一种含晶种浆体掺合料的免蒸养混凝土，其特征在于：所述的细骨料为河砂、机制砂、山砂的一种或几种的组合，所述的细骨料的细度模数为2.3-3.0。

3.根据权利要求1所述的一种含晶种浆体掺合料的免蒸养混凝土，其特征在于：所述的粗骨料为碎石和/或卵石。

4.根据权利要求1所述的一种含晶种浆体掺合料的免蒸养混凝土，其特征在于：按质量份数记，所述的粗骨料包含直径为5-16mm的粗骨料60-70份、直径为16-25mm的粗骨料30-40份。

5.根据权利要求1所述的一种含晶种浆体掺合料的免蒸养混凝土，其特征在于：按质量份数记，所述的晶种浆体包括：石粉30-120份，以铝硅相为主要成分的矿物掺合料30-100份，水35-65份，聚羧酸减水剂2-5份和氢氧化钙3-10份。

6.根据权利要求5所述的一种含晶种浆体掺合料的免蒸养混凝土，其特征在于：所述的以铝硅相为主要成分的矿物掺合料为偏高岭土和/或粉煤灰。

7.根据权利要求5所述的一种含晶种浆体掺合料的免蒸养混凝土，其特征在于：所述的氢氧化钙为工业级氢氧化钙，纯度≥95％；所述的聚羧酸减水剂的减水率≥30％，固含量为20％。

8.权利要求1至7中任意一项所述的一种含晶种浆体掺合料的免蒸养混凝土的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤4：将混凝土浆体装入模具并覆盖，待硬化后拆模制得。

9.根据权利要求8所述的一种含晶种浆体掺合料的免蒸养混凝土的制备方法，其特征在于：步骤3)中，所述的晶种浆体的制备方法包括如下步骤：将石粉和以铝硅相为主要成分的矿物掺合料以粉体混合均匀，将氢氧化钙、聚羧酸减水剂和水进行充分搅拌后匀速加入到上述粉体中，搅拌5-10min得到晶种浆体。