CN113045272B - 一种绿色环保混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及建筑材料技术领域，具体公开了一种绿色环保混凝土及其制备方法。绿色环保混凝土包括以下质量份数的组分：胶凝材料265‑285份；粗骨料900‑1100份；纳米碳化硅35‑45份；硼酸钾25‑30份；氯化钙20‑25份；水160‑175份；其制备方法为：步骤1）将粗骨料、纳米碳化硅、硼酸钾、氯化钙混合均匀，得到混合物；步骤2）将混合物、胶凝材料、减水剂、增效剂与水混合均匀，得到绿色环保混凝土浆料；步骤3）将绿色环保混凝土浆料在常温下进行自然养护，得到绿色环保混凝土。本申请的绿色环保混凝土能够将水渗入地下管网通道，提高自然降水的利用率，绿色环保，具有较佳的抗冻融性能，同时能保持良好的抗压强度。

Description

一种绿色环保混凝土及其制备方法
技术领域
本申请涉及建筑材料技术领域，更具体地说，它涉及一种绿色环保混凝土及其制备方法。
背景技术
随着发展循环经济、建设资源节约型、环境友好型社会和绿色施工的要求，城市不断建设，例如铺设地面、建设高楼等，土壤就会不断被混凝土所覆盖，传统的地面铺装强调的是地面的坚固耐用及使用性，所以大多都使用的普通混凝土，普通混凝土是由胶凝材料、水和集料按适当比例配合拌制成混合料，经硬化而形成的人工石材，但传统混凝土铺装的路面不具备透水性，在雨水下降后只能将雨水阻隔在地面，积流的降水只能通过城市排水系统管网排入江河湖海等地表水源中，会导致城市的地下水严重流失，降低了自然降水的利用率，所以逐渐出现了一些具备透水性能的绿色环保混凝土，也称作透水混凝土，透水混凝土是经过特殊工艺制成的具有连续空隙的混凝土，在保证一定的强度的条件下，还具有一定的透气性、透水性，这种铺装材料能让雨水流入地下，有效补充地下水，缓解城市的地下水位急剧下降等等的一些城市环境问题，是较佳的绿色环保混凝土。
但是透水混凝土具有的独特内部结构，抗冻融性能较差，在寒冷地区的使用较为少见。因为在雨雪天气时，路面上的雪融化形成的水容易渗入透水混凝土的孔隙中，而孔隙中的水有可能来不及继续渗透就在低温下凝固成冰了，而透水混凝土的孔隙是封闭的空间，若孔隙中的冰晶越积越多，容易挤压原有孔隙中的空气，使得透水混凝土受到压力而容易开裂。
针对上述的相关技术，发明人认为，绿色环保混凝土的抗冻融性能不佳，有待进一步提高。
发明内容
为了提高绿色环保混凝土的抗冻融性能，本申请提供一种绿色环保混凝土及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种绿色环保混凝土，采用如下的技术方案：
一种绿色环保混凝土，包括以下质量份数的组分：
胶凝材料265-285份；
粗骨料900-1100份；
纳米碳化硅35-45份；
硼酸钾25-30份；
氯化钙20-25份；
水160-175份。
优选的，包括以下质量份数的组分：
胶凝材料265-285份；
粗骨料900-1100份；
纳米碳化硅38-42份；
硼酸钾27-29份；
氯化钙21-23份；
水160-175份。
通过采用上述技术方案，通过采用氯化钙与水混合后能够较大程度地提高混凝土的抗冻融性能，使得混凝土的透气性增强，使得孔隙内被挤压的空气更加容易被排出，纳米碳化硅与硼酸钾与氯化钙的配合能够促进氯化钙对混凝土的抗冻融性能的改善的效果，使得绿色环保混凝土所形成的孔隙更加均匀，能够减少环保混凝土在低温下出现开裂的现象，有利于提高绿色环保混凝土抗冻融的性能。
优选的，所述绿色环保混凝土还包括以下质量份数的组分：
十八烷基聚氧乙烯甲基丙烯酸酯5-10份；
氟化钠5-8份；
甲基磺酸钾4-8份。
通过采用上述技术方案，通过十八烷基聚氧乙烯甲基丙烯酸酯、氟化钠、甲基磺酸钾的复配，有利于更好地提高绿色环保混凝土的抗压强度，使得绿色环保混凝土的抗压强度更加不容易受到纳米碳化硅、硼酸钾以及氯化钙对绿色环保混凝土的抗压强度的影响。
优选的，所述绿色环保混凝土还包括以下质量份数的组分：
辛烷磺酸钠4-8份。
通过采用上述技术方案，通过还添加有辛烷磺酸钠，辛烷磺酸钠有利于促进与十八烷基聚氧乙烯甲基丙烯酸酯、氟化钠、甲基磺酸钾的复配作用，在混凝土中形成微孔，使得绿色环保混凝土的抗压强度进一步提高。
优选的，所述绿色环保混凝土还包括以下质量份数的组分：
亚硫酸氢钠10-15份。
通过采用上述技术方案，通过还包括亚硫酸氢钠，亚硫酸氢钠有利于促进与纳米碳化硅、硼酸钾、氯化钙的协同复配，具有协同增效的作用，对绿色环保混凝土的抗冻融性的性能改善更佳，减少绿色环保混凝土发生冻融破裂现象，进一步提高混凝土的抗冻融性能。
优选的，所述胶凝材料包括以下质量份数的组分：
水泥100-105份；
矿粉75-85份；
粉煤灰90-95份。
通过采用上述技术方案，通过水泥、矿粉、粉煤灰复配的胶凝材料，可减少水泥的使用量，改善混凝土的工作性，降低水化热、热能膨胀性，延缓胶凝材料的水化速度，改善混凝土拌合物的和易性，混凝土拌和时的反应更加均匀，孔隙更加均匀，抗冻性能更佳。
优选的，所述绿色环保混凝土还包括以下质量份数的组分：
减水剂5-5.5份；
增效剂1.5-2份。
通过采用上述技术方案，通过还添加有减水剂、增效剂，增效剂与胶凝材料的相容性较好，减水剂可较大程度降低混凝土的水化作用，减水效果较好，制备所得的混凝土的流动性、和易性较好，提高混凝土的强度和致密性，减少混凝土的用水量，使得混凝土中的气泡间距减小，水泥浆中可冻水减少，使混凝土抵抗冻融破坏的能力提高，从而使得制备所得的绿色环保混凝土的抗冻融性能更佳。
第二方面，本申请提供一种利用绿色环保混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：
一种绿色环保混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤1)将粗骨料、纳米碳化硅、硼酸钾、氯化钙混合均匀，得到混合物；
步骤2)将混合物、胶凝材料与水混合均匀，得到绿色环保混凝土；
步骤3)将绿色环保混凝土浆料在常温下进行自然养护，得到绿色环保混凝土。
通过采用上述技术方案，将粗骨料与纳米碳化硅、硼酸钾、氯化钙先进行混合，更有利于各组分间更好地互相协同配合，使得混凝土的抗冻融性能更佳，减少混凝土冻融破裂的现象，使得制备得到的绿色环保混凝土具有更佳的抗冻融性能。
优选的，所述步骤1)中还添加有亚硫酸氢钠、十八烷基聚氧乙烯甲基丙烯酸酯、氟化钠、甲基磺酸钾、辛烷磺酸钠；所述步骤2)中还添加有减水剂、增效剂。
通过采用上述技术方案，通过还添加亚硫酸氢钠、十八烷基聚氧乙烯甲基丙烯酸酯、氟化钠、甲基磺酸钾、辛烷磺酸钠、减水剂、增效剂，增效剂与胶凝材料的相容性较好，减水剂可较大程度降低混凝土的水化作用，减水效果较好，有利于促进与纳米碳化硅、硼酸钾、氯化钙的协同复配，具有协同增效的作用，对绿色环保混凝土的抗冻融性的性能改善更佳，减少绿色环保混凝土发生冻融破裂现象，进一步提高混凝土的抗冻融性能。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用纳米碳化硅、硼酸钾、氯化钙，通过采用氯化钙与水混合后能够较大程度地提高混凝土的抗冻融性能，纳米碳化硅与硼酸钾与氯化钙的配合能够促进氯化钙对混凝土的抗冻融性能的改善的效果，能够减少环保混凝土在低温下出现开裂的现象，有利于提高绿色环保混凝土抗冻融的性能。
2、本申请通过还添加有十八烷基聚氧乙烯甲基丙烯酸酯、氟化钠、氟化钠，与粗骨料进行混合后，有利于更好地提高绿色环保混凝土的抗压强度，使得绿色环保混凝土的抗压强度更加不容易受到纳米碳化硅、硼酸钾以及氯化钙对绿色环保混凝土的抗压强度的影响。
3、本申请通过还添加亚硫酸氢钠，亚硫酸氢钠有利于促进与纳米碳化硅、硼酸钾、氯化钙的协同复配，具有协同增效的作用，对绿色环保混凝土的抗冻融性的性能改善更佳，减少绿色环保混凝土发生冻融破裂现象，进一步提高混凝土的抗冻融性能。
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。
以下实施例及比较例中所用到的各组分的来源信息详见表1。
表1
原料 来源信息
华润PII42.5R水泥 广承建材贸易有限公司
光大P.042.5R水泥 泰山水泥集团有限公司
S95级矿粉 湛江市广泰制造有限公司
Ⅱ级粉煤灰 湛江市广泰制造有限公司
1-2石 成都祥美吉建渣清远有限公司
聚羧酸缓凝高效减水剂 广东建盛高新材料有限公司货号为JS-3000
CTF增效剂 广州市三骏建材科技有限公司
纳米碳化硅 广盈新材料(广州)有限公司
硼酸钾 上海易恩化学技术有限公司
氯化钙 广东滃江化学试剂有限公司
十八烷基聚氧乙烯甲基丙烯酸酯 武汉弘德悦欣医药科技有限公司
氟化钠 江苏普乐司生物科技有限公司
甲基磺酸钾 上海金锦乐实业有限公司
辛烷磺酸钠 上海跃胜贸易有限公司
亚硫酸氢钠 湖北鑫润德化工有限公司
超细二氧化硅 东莞市新玛特实业投资有限公司
实施例1
一种绿色环保混凝土，包括胶凝材料、粗骨料、纳米碳化硅、硼酸钾、氯化钙、水。
胶凝材料为华润PII42.5R水泥、光大P.042.5R水泥、Ⅱ级粉煤灰。
粗骨料为1-2石，粒径为16mm。
实施例1绿色环保混凝土的制备方法包括以下步骤：
步骤1)将900kg的1-2石投入搅拌机，依次加入35kg的纳米碳化硅、25kg 的硼酸钾、20kg的氯化钙，进行搅拌，转速为500r/min，搅拌10min，得到混合物；
步骤2)在混合物中依次投入65kg的华润PII42.5R水泥、100kg的光大 P.042.5R水泥、100kg的Ⅱ级粉煤灰、160kg的水，继续搅拌，转速为500r/min，搅拌10min，得到绿色环保混凝土浆料；
步骤3)将绿色环保混凝土浆料在常温下进行自然养护，得到绿色环保混凝土。
实施例2
与实施例1相比，区别仅在于：
步骤1)中，纳米碳化硅的添加量为38kg，硼酸钾的添加量为27kg，氯化钙的添加量为21kg。
实施例3
与实施例1相比，区别仅在于：
步骤1)中，纳米碳化硅的添加量为42kg，硼酸钾的添加量为29kg，氯化钙的添加量为23kg。
实施例4
与实施例1相比，区别仅在于：
步骤1)中，还添加有5kg的十八烷基聚氧乙烯甲基丙烯酸酯、5kg的氟化钠、4kg的甲基磺酸钾。
实施例5
与实施例4相比，区别仅在于：
步骤1)中，还添加有4kg的辛烷磺酸钠。
实施例6
与实施例1相比，区别仅在于：
步骤1)中，还添加有10kg的亚硫酸氢钠。
实施例7
与实施例1相比，区别仅在于：
胶凝材料为华润PII42.5R水泥、光大P.042.5R水泥、Ⅱ级粉煤灰、S95级矿粉；
步骤2)中，加入50kg的华润PII42.5R水泥、50kg的光大P.042.5R水泥、 90kg的Ⅱ级粉煤灰、75kg的S95级矿粉。
实施例8
与实施例1相比，区别仅在于：
步骤2)中，还添加有5kg的聚羧酸缓凝高效减水剂、1.5kg的CTF增效剂。
实施例9
与实施例1相比，区别仅在于：
胶凝材料为华润PII42.5R水泥、光大P.042.5R水泥、Ⅱ级粉煤灰、S95级矿粉；
步骤1)中，1-2石的添加量为1100kg，纳米碳化硅的添加量为45kg，硼酸钾的添加量为30kg，氯化钙的添加量为20kg，还添加有15kg的亚硫酸氢钠、 10kg的十八烷基聚氧乙烯甲基丙烯酸酯、8kg的氟化钠、8kg的甲基磺酸钾、8kg 的辛烷磺酸钠；
步骤2)中，华润PII42.5R水泥的添加量为60kg，光大P.042.5R水泥的添加量为50kg，Ⅱ级粉煤灰的添加量为90kg，S95级矿粉的添加量为85kg，水的添加量为175kg，还添加有5.5kg的聚羧酸高效缓凝减水剂、2kg的CTF增效剂。
对比例1
与实施例1相比，区别仅在于：
在制备绿色环保混凝土时，用等量的超细二氧化硅替换纳米碳化硅、硼酸钾、氯化钙。
对比例2
与实施例1相比，区别仅在于：
在制备绿色环保混凝土时，用等量的超细二氧化硅替换纳米碳化硅。
对比例3
与实施例1相比，区别仅在于：
在制备绿色环保混凝土时，用等量的超细二氧化硅替换硼酸钾。
对比例4
与实施例1相比，区别仅在于：
在制备绿色环保混凝土时，用等量的超细二氧化硅替换氯化钙。
实验1
抗冻融性能测试
按照GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的快冻法对实施例1～9、对比例1～4制备的绿色环保混凝土进行抗冻融性能测试，抗冻等级越高，抗冻性能越好。
实验2
抗压强度测试
按照GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》对实施例1～ 9、对比例1～4制备的绿色环保混凝土进行28天抗压强度测试。
实验1～2的检测数据详见表2。
表2
抗冻等级 抗压强度(Mpa)
实施例1 110 14.2
实施例2 125 14.4
实施例3 128 14.3
实施例4 113 15.5
实施例5 112 16.7
实施例6 134 13.9
实施例7 123 14.4
实施例8 121 14.6
实施例9 144 18.1
对比例1 75 15.2
对比例2 102 15.3
对比例3 104 15.2
对比例4 78 15.1
根据表2中，实施例1与对比例1的数据对比可得，在绿色环保混凝土中添加纳米碳化硅、硼酸钾、氯化钙组合，制备所得的绿色环保混凝土的抗冻等级明显提高，纳米碳化硅、硼酸钾、氯化钙组合对绿色环保混凝土的抗冻融性能有明显增强的效果。
根据表2中，实施例1与对比例2～5的数据对比可得，在绿色环保混凝土中添加纳米碳化硅、硼酸钾、氯化钙组合，制备所得的绿色环保混凝土的抗冻等级明显提高，纳米碳化硅、硼酸钾、氯化钙组合对绿色环保混凝土的抗冻融性能有明显增强的效果，纳米碳化硅、硼酸钾、氯化钙组合中缺少任一物质对绿色环保混凝土的抗冻融性能都没有明显的增强效果。
根据表2中，实施例1分别与实施例2、3的数据对比可得，在绿色环保混凝土中使用纳米碳化硅、硼酸钾、氯化钙优选的配比，制备所得的绿色环保混凝土的抗冻等级有所提高，在一定程度上能够增强绿色环保混凝土的抗冻融性能。
根据表2中，实施例4与实施例1的数据对比可得，在绿色环保混凝土中添加十八烷基聚氧乙烯甲基丙烯酸酯、氟化钠、甲基磺酸钾，制备所得的绿色环保混凝土的抗冻等级有所提高，在一定程度上能够增强绿色环保混凝土的抗冻融性能，抗压强度有所提高，在一定程度上能提高绿色环保混凝土的抗压强度。
根据表2中，实施例5与实施例4的数据对比可得，在绿色环保混凝土中还添加辛烷磺酸钠，制备所得的绿色环保混凝土的抗压强度有所提高，在一定程度上能提高绿色环保混凝土的抗压强度。
根据表2中，实施例6与实施例1的数据对比可得，在绿色环保混凝土中还添加有亚硫酸氢钠，亚硫酸氢钠与纳米碳化硅、硼酸钾、氯化钙复配，制备所得的绿色环保混凝土的抗冻等级有所提高，在一定程度上能够增强绿色环保混凝土的抗冻融性能。
根据表2中，实施例7与实施例1的数据对比可得，在绿色环保混凝土中添加的胶凝材料为华润PII42.5R水泥、光大P.042.5R水泥、Ⅱ级粉煤灰、S95 级矿粉，制备所得的绿色环保混凝土的抗冻等级有所提高，在一定程度上能够增强绿色环保混凝土的抗冻融性能。
根据表2中，实施例8与实施例1的数据对比可得，在绿色环保混凝土中还添加有聚羧酸高效缓凝减水剂、CTF增效剂，制备所得的绿色环保混凝土的抗冻等级有所提高，在一定程度上能够增强绿色环保混凝土的抗冻融性能。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，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，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.一种绿色环保混凝土，其特征在于：包括以下质量份数的组分：
胶凝材料265-285份；
粗骨料900-1100份；
纳米碳化硅35-45份；
硼酸钾25-30份；
氯化钙20-25份；
水160-175份；
所述绿色环保混凝土还包括以下质量份数的组分：
十八烷基聚氧乙烯甲基丙烯酸酯5-10份；
氟化钠5-8份；
甲基磺酸钾4-8份。
2.根据权利要求1所述的绿色环保混凝土，其特征在于：包括以下质量份数的组分：
胶凝材料265-285份；
粗骨料900-1100份；
纳米碳化硅38-42份；
硼酸钾27-29份；
氯化钙21-23份；
水160-175份。
3.根据权利要求1所述的绿色环保混凝土，其特征在于：所述绿色环保混凝土还包括以下质量份数的组分：
辛烷磺酸钠4-8份。
4.根据权利要求1所述的绿色环保混凝土，其特征在于：所述绿色环保混凝土还包括以下质量份数的组分：
亚硫酸氢钠10-15份。
5.根据权利要求4所述的绿色环保混凝土，其特征在于：所述胶凝材料包括以下质量份数的组分：
水泥100-105份；
矿粉75-85份；
粉煤灰90-95份。
6.根据权利要求1所述的绿色环保混凝土，其特征在于：所述绿色环保混凝土还包括以下质量份数的组分：
减水剂5-5.5份；
增效剂1.5-2份。
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