CN112830721A - 一种轻骨料混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种轻骨料混凝土及其制备方法，其包括以下重量份数的组分：水泥330‑380份、砂530‑590份、轻骨料420‑480份、水150‑180份、陶瓷粉12‑22份、粉煤灰75‑110份、增强纤维12‑20份、分散剂3‑8份、增稠剂15‑20份、减水剂5‑12份。本申请具有抑制轻骨料混凝土中轻骨料的上浮，提高混凝土的匀质性，保障建筑物强度的效果。

Description

一种轻骨料混凝土及其制备方法

技术领域

本申请涉及混凝土的领域，尤其是涉及一种轻骨料混凝土及其制备方法。

背景技术

轻骨料混凝土就是利用轻质骨料制成的混凝土，所谓轻骨料是为了减轻混凝土的质量以及以提高热工效果为目的而采用的骨料，其表观密度要比普通骨料低。轻骨料混凝土具有轻质、高强、保温、耐火、抗震性好等特点，并且变形性能良好，弹性模量较低，在一般情况下收缩和徐变也较大。广泛应用于工业与民用建筑及其他工程，可减轻结构自重、节约材料用量、提高构件运输和吊装效率、减少地基荷载及改善建筑物功能等，适用于高层及大跨度建筑。

专利公告号为CN108623231A的中国专利，公开了一种轻骨料混凝土及其制备方法，按重量份数计，包括水泥300-400份，矿粉45-70份，砂700-740，轻骨料420-470，水160-178，粉煤灰55-72份，减水剂5-9份，引气剂0.04-0.12份。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有以下缺陷：由于轻骨料颗粒密度较小，在混凝土的拌合以及浇筑施工过程中易发生上浮，导致轻骨料混凝土的匀质性较差，造成混凝土的强度降低，影响工程质量。

发明内容

为了抑制轻骨料混凝土中轻骨料的上浮，本申请提供一种轻骨料混凝土及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种轻骨料混凝土，采用如下的技术方案：

一种轻骨料混凝土，包括以下重量份数的组分：水泥330-380份、砂530-590份、轻骨料420-480份、水150-180份、陶瓷粉12-22份、粉煤灰75-110份、增强纤维12-20份、分散剂3-8份、增稠剂15-20份、减水剂5-12份。

通过采用上述技术方案，轻骨料具有轻质高强的特点，可以有效降低建筑物的自重；陶瓷粉的颗粒细小，比表面积高，加入混凝土中能够增加轻骨料混凝土的密度，改善轻骨料上浮的情况；粉煤灰能够提高拌合物的粘聚性，且其中的微珠颗粒能够对泌水通道起到堵截的作用，提高拌合物的保水性；加入增强纤维后，其分散在混凝土中，能够有效的提高混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击强度及延伸率和韧性，提高混凝土的性能，同时其在混凝土中能够限制轻骨料在混凝土中的运动，有效的抑制轻骨料的上浮，提高混凝土的匀质性，而由于增强纤维不易分散在混凝土中，因此添加分散剂以提高增强纤维在混凝土中的分散度；增稠剂的加入能够提高轻骨料混凝土的稠度，进一步抑制轻骨料在混凝土中的上浮，同时减少混凝土坍落度的损失，提高混凝土的施工性能；而减水剂的加入，对水泥颗粒有分散作用，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性。

优选的，所述轻骨料包括质量比为(2-3)：4的轻细骨料和轻粗骨料。

通过采用上述技术方案，轻粗骨料和轻细骨料相互配合，使骨料堆积空隙率小，提高混凝土中轻骨料的密度，降低轻骨料的上浮量。

优选的，所述增强纤维包括质量比为(1-3)：(1-2)：3的碳纤维、玻璃纤维和聚丙烯纤维。

通过采用上述技术方案，碳纤维分散在混凝土内提高混凝土的强度，而玻璃纤维能够提高混凝土的抗折强度和耐火性能，且聚丙烯纤维的加入能够显著提高混凝土的抗冲击强度，各纤维相互配合，使得混凝土的综合性能得到显著提升；同时各种纤维分散在混凝土内形成网状结构，从而有效的阻拦轻骨料在混凝土内的运动，有效抑制轻骨料的上浮。

优选的，碳纤维、玻璃纤维和聚丙烯纤维的长度均为50-90mm。

通过采用上述技术方案，各纤维的长度设置，使其更易分散在混凝土内，提高增强纤维的分散度。

优选的，所述分散剂为水解聚马来酸酐。

通过采用上述技术方案，水解聚马来酸酐作为分散剂，改善混凝土中各组分的分散均匀性。

优选的，所述增稠剂包括质量比为(1-2)：2的纤维素醚和改性淀粉。

通过采用上述技术方案，纤维素醚配合改性淀粉作为增稠剂，溶解在水中后形成均匀且具有黏度的溶液，混合在混凝土中提高混凝土的粘性，且在混凝土内形成立体胶状结构，配合多种增强纤维，在混凝土内形成立体网状结构，从而有效地抑制轻骨料的上浮，提高混凝土的匀质性。

优选的，所述纤维素醚采用羟丙基甲基纤维素。

通过采用上述技术方案，羟丙基甲基纤维素在水中的溶解度较高，其与改性淀粉在水中形成的溶液更均匀，且黏度更高，有效提高混凝土的黏结性。

优选的，所述减水剂包括质量比为(1-2):3的聚亚甲基奈磺酸钠和木质素磺酸钙。

通过采用上述技术方案，聚亚甲基奈磺酸钠和木质素磺酸钙复合使用，具有协同效应，提高混凝土的和易性，使混凝土不易产生伸缩裂缝，大大的提高混凝土的强度。

第二方面，本申请还提供一种轻骨料混凝土的制备方法，采用如下技术方案：

一种轻骨料混凝土的制备方法，包括以下步骤：

S1：用水对轻骨料进行浸泡处理，浸泡20-30h后捞出；

S2：取1/4的水，加入分散剂并搅拌，使分散剂充分溶解，再将增强纤维加入分散剂溶液中搅拌均匀；

S3：取1/4的水，加入增稠剂并搅拌均匀；

S4：取1/4的水，加入减水剂并搅拌均匀；

S5：将水泥、砂、轻骨料、陶瓷粉、粉煤灰混合并搅拌均匀，加入S2、S3和S4步骤中的溶液和剩余的水，搅拌均匀。

通过采用上述技术方案，对轻骨料进行浸泡处理后，一方面使骨料表面干净，保证其与水泥等的粘结力，同时使其充分吸水，提高其含水量，以降低水灰比，减少混凝土的塌落度；分散剂溶解在水中后加入增强纤维，增强纤维均匀地分散在水中，加入到混凝土中后，增强纤维在混凝土中的分散更均匀，增稠剂和减水剂均配成均匀溶液后与各组分混合搅拌，使得混凝土的各组分之间混合均匀，制得的混凝土更均匀，强度更高。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.陶瓷粉的颗粒细小，增加轻骨料混凝土的密度，改善轻骨料上浮的情况，而增强纤维分散在混凝土中，其在混凝土中构成网状结构，能够限制轻骨料在混凝土中的运动，有效的抑制轻骨料的上浮，以提高混凝土的匀质性，同时，加入增稠剂能够提高轻骨料混凝土的稠度，配合增强纤维在混凝土中形成立体网状结构，以有效地抑制轻骨料在混凝土中的上浮，同时减少混凝土坍落度的损失，提高混凝土的质量，各组分相互配合，有效的抑制轻骨料混凝土中轻骨料的上浮，提高混凝土的匀质性，保障混凝土建筑的质量；

2.轻粗骨料和轻细骨料相互配合，使骨料的堆积空隙率小，以减少水泥浆用量，同时使轻骨料在混凝土中的分散更均匀，并提高混凝土中轻骨料的密度，从而降低轻骨料的上浮量，改善混凝土的匀质性，并提高混凝土的强度；

3.通过在混凝土中添加增强纤维及改性淀粉，其分散在混凝土中形成立体网状结构，从而起到对轻骨料的限制作用，限制轻骨料在混凝土中的运动，有效的抑制轻骨料的上浮。

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，予以说明的是：以下实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行，以下实施例中所有原料除特殊说明外均可来源于普通市售。

实施例

实施例1

本实施例公开一种轻骨料混凝土，包括以下重量的组分：水泥330kg、砂530kg、页岩陶粒420kg、水150kg、陶瓷粉12kg、粉煤灰75kg、聚丙烯纤维12kg、烷基酚聚氧乙烯醚3kg、甲基纤维素15kg、木质素磺酸纳5kg。

其中，页岩陶粒的粒径为10-14mm，聚丙烯纤维的纤维长度为48mm。

本实施例还提供一种轻骨料混凝土的制备方法，包括以下步骤：

S1：采用常温水对页岩陶粒进行浸泡处理，浸泡20h后捞出；

S2：取37.5kg的水，加入烷基酚聚氧乙烯醚并搅拌，使烷基酚聚氧乙烯醚充分溶解，再将聚丙烯纤维加入烷基酚聚氧乙烯醚溶液中搅拌均匀；

S3：取37.5kg的水，加入甲基纤维素并搅拌均匀；

S4：取37.5kg的水，加入木质素磺酸纳并搅拌均匀；

S5：将水泥、砂、页岩陶粒、陶瓷粉、粉煤灰混合并搅拌均匀，加入S2、S3和S4步骤中的溶液和剩余的水，搅拌均匀，即制得轻骨料混凝土。

实施例2

本实施例公开一种轻骨料混凝土，包括以下重量的组分：水泥350kg、砂560kg、页岩陶粒450kg、水170kg、陶瓷粉18kg、粉煤灰90kg、聚丙烯纤维16kg、烷基酚聚氧乙烯醚5kg、甲基纤维素18kg、木质素磺酸纳9kg。

其中，页岩陶粒的粒径为10-14mm，聚丙烯纤维的纤维长度为48mm。

本实施例还提供一种轻骨料混凝土的制备方法，包括以下步骤：

S1：采用常温水对页岩陶粒进行浸泡处理，浸泡26h后捞出；

S2：取42.5kg的水，加入烷基酚聚氧乙烯醚并搅拌，使烷基酚聚氧乙烯醚充分溶解，再将聚丙烯纤维加入烷基酚聚氧乙烯醚溶液中搅拌均匀；

S3：取42.5kg的水，加入甲基纤维素并搅拌均匀；

S4：取42.5kg的水，加入木质素磺酸纳并搅拌均匀；

S5：将水泥、砂、页岩陶粒、陶瓷粉、粉煤灰混合并搅拌均匀，加入S2、S3和S4步骤中的溶液和剩余的水，搅拌均匀，即制得轻骨料混凝土。

实施例3

本实施例公开一种轻骨料混凝土，包括以下重量的组分：水泥380kg、砂590kg、页岩陶粒480kg、水180kg、陶瓷粉22kg、粉煤灰110kg、聚丙烯纤维20kg、烷基酚聚氧乙烯醚8kg、甲基纤维素20kg、木质素磺酸纳12kg。

其中，页岩陶粒的粒径为10-14mm，聚丙烯纤维的纤维长度为48mm。

本实施例还提供一种轻骨料混凝土的制备方法，包括以下步骤：

S1：采用常温水对页岩陶粒进行浸泡处理，浸泡30h后捞出；

S2：取45kg的水，加入烷基酚聚氧乙烯醚并搅拌，使烷基酚聚氧乙烯醚充分溶解，再将聚丙烯纤维加入烷基酚聚氧乙烯醚溶液中搅拌均匀；

S3：取45kg的水，加入甲基纤维素并搅拌均匀；

S4：取45kg的水，加入木质素磺酸纳并搅拌均匀；

S5：将水泥、砂、页岩陶粒、陶瓷粉、粉煤灰混合并搅拌均匀，加入S2、S3和S4步骤中的溶液和剩余的水，搅拌均匀，即制得轻骨料混凝土。

实施例4

本实施例公开一种轻骨料混凝土，本实施例与实施例2的区别在于：将粒径为10-14mm的页岩陶粒等质量替换为粒径为2-4mm和粒径为10-15mm的两种页岩陶粒混合物，且2-4mm粒径的页岩陶粒和10-15mm粒径的页岩陶粒质量比为1:2。

实施例5

本实施例公开一种轻骨料混凝土，本实施例与实施例2的区别在于：将粒径为10-14mm的页岩陶粒等质量替换为粒径为2-4mm和粒径为10-15mm的两种页岩陶粒混合物，且2-4mm粒径的页岩陶粒和10-15mm粒径的页岩陶粒质量比为2.5:4。

实施例6

本实施例公开一种轻骨料混凝土，本实施例与实施例2的区别在于：将粒径为10-14mm的页岩陶粒等质量替换为粒径为2-4mm和粒径为10-15mm的两种页岩陶粒混合物，且2-4mm粒径的页岩陶粒和10-15mm粒径的页岩陶粒质量比为3:4。

实施例7

本实施例公开一种轻骨料混凝土，本实施例与实施例5的区别在于：将聚丙烯纤维等质量替换为质量比为1:1:3的碳纤维、玻璃纤维和聚丙烯纤维混合物，碳纤维、玻璃纤维和聚丙烯纤维的纤维长度均为50mm。

实施例8

本实施例公开一种轻骨料混凝土，本实施例与实施例5的区别在于：将聚丙烯纤维等质量替换为质量比为2:1.5:3的碳纤维、玻璃纤维和聚丙烯纤维混合物，碳纤维、玻璃纤维和聚丙烯纤维的纤长度均为75mm。

实施例9

本实施例公开一种轻骨料混凝土，本实施例与实施例5的区别在于：将聚丙烯纤维等质量替换为质量比为3:2:3的碳纤维、玻璃纤维和聚丙烯纤维混合物，碳纤维、玻璃纤维和聚丙烯纤维的纤维长度均为90mm。

实施例10

本实施例公开一种轻骨料混凝土，本实施例与实施例8的区别在于：将烷基酚聚氧乙烯醚等质量替换为水解聚马来酸酐

实施例11

本实施例公开一种轻骨料混凝土，本实施例与实施例10的区别在于：将甲基纤维素等质量替换为质量比为1：2的甲基纤维素和羧甲基淀粉混合物。

实施例12

本实施例公开一种轻骨料混凝土，本实施例与实施例10的区别在于：将甲基纤维素等质量替换为质量比为1.5：2的甲基纤维素和羧甲基淀粉混合物。

实施例13

本实施例公开一种轻骨料混凝土，本实施例与实施例10的区别在于：将甲基纤维素等质量替换为质量比为1：1的甲基纤维素和羧甲基淀粉混合物。

实施例14

本实施例公开一种轻骨料混凝土，本实施例与实施例12的区别在于：将甲基纤维素等质量替换为羟丙基甲基纤维素。

实施例15

本实施例公开一种轻骨料混凝土，本实施例与实施例14的区别在于：将木质素磺酸纳等质量替换为质量比为1:3的聚亚甲基奈磺酸钠和木质素磺酸钙混合物。

实施例16

本实施例公开一种轻骨料混凝土，本实施例与实施例14的区别在于：将木质素磺酸纳等质量替换为质量比为1:2的聚亚甲基奈磺酸钠和木质素磺酸钙混合物。

实施例17

本实施例公开一种轻骨料混凝土，本实施例与实施例14的区别在于：将木质素磺酸纳等质量替换为质量比为2:3的聚亚甲基奈磺酸钠和木质素磺酸钙混合物。

对比例

对比例1

本对比例公开一种轻骨料混凝土，采用市售轻骨料混凝土(购自廊坊优丁节能科技有限公司)。

对比例2

本对比例公开一种轻骨料混凝土，本对比例与实施例2的区别在于：未添加增强纤维和分散剂。

对比例3

本对比例公开一种轻骨料混凝土，本对比例与实施例2的区别在于：未添加增强纤维、分散剂和增稠剂。

性能检测

1.力学性能检测

分别对实施例1-17和对比例1-3所制得的混凝土产品进行力学性能检测，参照《混凝土物理力学性能试验方法标准》(GB/T 50081-2019)和《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》(GB/T50080-2016)中的规定进行，记录测得的抗压强度和干表观密度数据如表1。

2.轻骨料上浮率检测

轻骨料发生上浮后，混凝土的上半部分密度会降低，上半部分所占混凝土的质量比例会低于50％，根据此原理，设计试验如下：

试验样品：取实施例1-17和对比例1-3中制得的混凝土产品，每组各取3份，每份试样分别装填于直径200mm、轴向高度300mm的圆柱状容器内，容器轴线竖直放置，混凝土试样填满容器并将桶口抹平，称量混凝土总重量并记录；

试验方法：将上述样品在常温下静置36h，取容器内上半部分混凝土试样称重，计算占混凝土试样总重的比例并记录，每组中的3份试样取平均值，记录数据如表1。

表1性能检测数据

由上表分析可知，实施例1-17中制得的混凝土，经过36h静止后的轻骨料上浮量明显低于对比例1-3，而抗压强度上以及干表观密度上均优于对比例1-3，并且干表观密度均在轻骨料混凝土的干表观密度数值范围内，因此可以得出，在轻骨料混凝土中添加增强纤维、分散剂及稳定剂后能够有效的抑制轻骨料混凝土中的轻骨料上浮，有效的提高干骨料混凝土的匀质性，提高混凝土的强度；其中，实施例16中的方案制得的干骨料滚凝土的各项数值均优于其他实施例，因此实施例16中的方案为本申请的最佳方案。

以上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 (9)

1.一种轻骨料混凝土，其特征在于：包括以下重量份数的组分：水泥330-380份、砂530-590份、轻骨料420-480份、水150-180份、陶瓷粉12-22份、粉煤灰75-110份、增强纤维12-20份、分散剂3-8份、增稠剂15-20份、减水剂5-12份。

2.根据权利要求1所述的一种轻骨料混凝土，其特征在于：所述轻骨料包括质量比为（2-3）：4的轻细骨料和轻粗骨料。

3.根据权利要求2所述的一种轻骨料混凝土，其特征在于：所述增强纤维包括质量比为（1-3）：（1-2）：3的碳纤维、玻璃纤维和聚丙烯纤维。

4.根据权利要求3所述的一种轻骨料混凝土，其特征在于：碳纤维、玻璃纤维和聚丙烯纤维的长度为50-90mm。

5.根据权利要求4所述的一种轻骨料混凝土，其特征在于：所述分散剂为水解聚马来酸酐。

6.根据权利要求5所述的一种轻骨料混凝土，其特征在于：所述增稠剂包括质量比为（1-2）：2的纤维素醚和改性淀粉。

7.根据权利要求6所述的一种轻骨料混凝土，其特征在于：所述纤维素醚采用羟丙基甲基纤维素。

8.根据权利要求7所述的一种轻骨料混凝土，其特征在于：所述减水剂包括质量比为（1-2）:3的聚亚甲基奈磺酸钠和木质素磺酸钙。

9.如权利要求1-8任一项所述的一种轻骨料混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：用水对轻骨料进行浸泡处理，浸泡20-30h后捞出；

S2：取1/4的水，加入分散剂并搅拌，使分散剂充分溶解，再将增强纤维加入分散剂溶液中搅拌均匀；

S3：取1/4的水，加入增稠剂并搅拌均匀；

S4：取1/4的水，加入减水剂并搅拌均匀；

S5：将水泥、砂、轻骨料、陶瓷粉、粉煤灰混合并搅拌均匀，加入S2、S3和S4步骤中的溶液和剩余的水，搅拌均匀。