CN113213841A - 一种自密实混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及混凝土领域，具体公开了一种自密实混凝土及其制备方法。一种自密实混凝土，包括如下重量份数的组分：水泥320‑350份；矿粉110‑120份；硅灰15‑20份；粉煤灰80‑90份；外加剂6‑7份；石子840‑880份；中砂800‑830份；水160‑170份；纤维混合料7‑12份；液态硅酸钠5‑10份；垃圾焚烧底灰20‑50份；其制备方法为，将水泥、矿粉、硅灰、粉煤灰、石子、中砂和纤维混合料进行搅拌混合，并进行烘干，得到混合料；将水和外加剂进行搅拌混合，得到混合液；最后将混合料和混合液进行搅拌混合，再加入液态硅酸钠、垃圾焚烧底灰和麦烃硅钠石，不断进行搅拌，即可得到自密实混凝土。本申请中的自密实混凝土具有优异的抗碳化性能，且能够起到良好的资源利用效果，有利于节能环保。
Description
技术领域
本申请涉及混凝土领域，更具体地说，它涉及一种自密实混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土是指用水泥作胶凝材料，砂、石作骨料，与水、外加剂、掺合料按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，它广泛应用于土木工程。
在公开号为CN112592133A的中国发明专利申请文件中公开了一种柔性早强混凝土及其制备方法，是由以下重量份的原料制得的：普通硅酸盐水泥100-120份、高贝利特水泥10-15份、改性废橡胶颗粒25-35份、水性聚氨酯树脂5-7份、聚乙烯醇2-4份、改性超支化聚乙烯亚胺2-5份、复合纤维3-7份、复合微粉30-40份、聚羧酸减水剂10-15份、六偏磷酸钠3-5份、粉煤灰10-15份、砂160-180份、石子450-500份、水50-60份。其利用改性废橡胶颗粒与其它材料之间相互配合，显著提升混凝土整体的柔韧性。
针对上述中的相关技术，发明人认为废橡胶颗粒虽能提高韧性，但其内部会存在形变空隙，而容易使空气中CO2气渗透到混凝土内，并与其碱性物质起化学反应后生成碳酸盐和水，即发生碳化，而当碳化超过混凝土的保护层时，在水与空气存在的条件下，就会使混凝土失去对钢筋的保护作用，钢筋开始生锈，导致混凝土整体应用性能不佳，因此，需要提出一种新的方案来解决上述问题。
发明内容
为了提高混凝土的抗碳化性能，本申请提供一种自密实混凝土及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种自密实混凝土，采用如下的技术方案：
一种自密实混凝土，包括如下重量份数的组分：
水泥 320-350份；
矿粉 110-120份；
硅灰 15-20份；
粉煤灰 80-90份；
外加剂 6-7份；
石子 840-880份；
中砂 800-830份；
水 160-170份；
纤维混合料 7-12份；
液态硅酸钠 5-10份；
垃圾焚烧底灰 20-50份；
麦烃硅钠石 4-6份。
通过采用上述技术方案，垃圾焚烧底灰为日用垃圾焚烧后的产物，且多为大量堆积放置，不能得到有效利用，而将其应用在混凝土中时，与其他各组分间的结合性较差。本申请发现，将垃圾焚烧底灰和液态硅酸钠混合使用，能够提升活性硅与活性钙的含量可以促进聚合产物的形成，有助于促进自由碱向结合碱转化，不仅能够提高混凝土整体的结构强度，还提高抗碳化物质的含量，增强抗碳化能力。同时，麦烃硅钠石在垃圾焚烧底灰和液态硅酸钠的作用下发生溶解，相互之间复配增效，并释放出大量OH-，提升了自密实混凝土内部的碱度，发挥出良好的改善抗碳化能力的作用，显著提升了自密实混凝土整体的抗碳化能力。
优选的，所述自密实混凝土中还加入有重量份数为8-16份的废玻璃粉。
通过采用上述技术方案，废玻璃粉具有良好稳定的化学稳定性，其应用在自密实混凝土中，能够有效减少混凝土内部的孔隙率，且废玻璃对空气中二氧化碳的渗透起到良好的阻隔作用，进而能够提高自密实混凝土整体的抗碳化性能。同时，废玻璃粉的应用能够起到良好的资源利用效果，有利于节能环保。
优选的，所述废玻璃粉的粒径为20-50μm。
通过采用上述技术方案，上述规格的玻璃粉能够在混凝土各组分原料之间发挥出良好的分散和填充效果，进而使自密实混凝土保持优异稳定的性能。
优选的，所述自密实混凝土中还加入有重量份数为5-15份的丁苯胶乳。
通过采用上述技术方案，丁苯胶乳分散在其他各组分原料之间，在水泥固化过程中，丁苯胶乳中的大分子聚合物会包裹水泥水化产物，形成一种带有一定韧性的界面膜，使混凝土内部空隙有效直径减小，结果发生变化，能够抑制外界气体和水的侵入，进而能够提高自密实混凝土整体的抗碳化性能。
优选的，所述自密实混凝土中还加入有重量份数为6-10份的功能助剂，功能助剂主要包括聚氧乙烯烷基胺和聚乙烯醇，且聚氧乙烯烷基胺和聚乙烯醇的重量份数比为1：(0.5～0.7)。
通过采用上述技术方案，聚氧乙烯烷基胺以聚乙烯醇为载体，二者相互配合，能够充分进入到混凝土内部的孔隙中，且在有水和二氧化碳渗入的条件下，能吸收二氧化碳气体并形成有机胺盐，而大量的二氧化碳气体不能与强氧化钙反应生产碳酸钙，进而能够使混凝土保持良好稳定的碱性度，提高混凝土的抗碳化能力,同时能防止其他腐蚀性介质进入混凝土,从而提高混凝土的耐久性。
优选的，所述纤维混合料为玻璃纤维、聚丙烯纤维和玄武岩纤维中的任意一种或几种的混合物。
通过采用上述技术方案，上述纤维料能够有效提高自密实混凝土的韧性，能够有效阻止微裂缝的发生和扩展，进而使自密实混凝土在应用过程中保持良好的稳定性。
优选的，所述外加剂为减水剂、泵送剂、引气剂和调凝剂中的任意一种。
通过采用上述技术方案，根据应用需求，选择上述种类的外加剂，改善混凝土的性能，均能够提高自密实混凝土的整体应用效果。
第二方面，本申请提供一种自密实混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：
一种自密实混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比准备包含水泥、矿粉、硅灰、粉煤灰、外加剂、石子、中砂、水、纤维混合料、液态硅酸钠、垃圾焚烧底灰和麦烃硅钠石的原料；
(2)将步骤(1)中的水泥、矿粉、硅灰、粉煤灰、石子、中砂和纤维混合料进行搅拌混合，并进行烘干，得到混合料；将步骤(1)中水和外加剂进行搅拌混合，得到混合液；
(3)将步骤(2)中的混合料和混合液进行搅拌混合，再加入步骤(1)中的液态硅酸钠、垃圾焚烧底灰和麦烃硅钠石，不断进行搅拌，即可得到自密实混凝土。
通过采用上述技术方案，先分别制备混合料和混合液体，再将二者进行搅拌混合，形成均匀稳定的混合态，此时将液态硅酸钠、垃圾焚烧底灰和麦烃硅钠石加入，能够使其充分发挥作用，进而得到品质良好稳定的自密实混凝土。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请将垃圾焚烧底灰和液态硅酸钠混合使用，不仅能够提高混凝土整体的结构强度，还提高抗碳化物质的含量，增强抗碳化能力。同时，麦烃硅钠石在垃圾焚烧底灰和液态硅酸钠的作用下，相互之间复配增效，显著提升了自密实混凝土整体的抗碳化能力；
2、本申请中优选采用加入废玻璃，能够有效减少混凝土内部的孔隙率，且废玻璃对空气中二氧化碳的渗透起到良好的阻隔作用，进而能够提高自密实混凝土整体的抗碳化性能；
3、本申请加入由聚氧乙烯烷基胺和聚乙烯醇组成的功能助剂，能够充分进入到混凝土内部的孔隙中，使二氧化碳气体不能与强氧化钙反应生产碳酸钙，进而能够使混凝土保持良好稳定的碱性度，提高混凝土的抗碳化能力。
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。
实施例
实施例1
一种自密实混凝土，各组分及其相应的重量份数如表1所示，并通过如下步骤制备获得：
(1)按配比准备包含水泥、矿粉、硅灰、粉煤灰、外加剂、石子、中砂、水、纤维混合料、液态硅酸钠、垃圾焚烧底灰和麦烃硅钠石的原料；
(2)将步骤(1)中的水泥、矿粉、硅灰、粉煤灰、石子、中砂和纤维混合料进行搅拌混合，并进行烘干，搅拌转速为150rpm，时间为10min，烘干温度为100℃，得到混合料；将步骤(1)中水和外加剂进行搅拌混合，搅拌转速为80rpm，时间为5min，得到混合液；
(3)将步骤(2)中的混合料和混合液进行搅拌混合，搅拌转速为200rpm，时间为15min，再加入步骤(1)中的液态硅酸钠、垃圾焚烧底灰和麦烃硅钠石，不断进行搅拌10min，即可得到自密实混凝土。
注：上述步骤中的水泥购自为江苏金峰P.O42.5；粉煤灰购自为上海华劲工贸有限公司C类Ⅱ级；矿粉购自为南京南钢嘉华新型建材有限公司S95级；石子购自为泾县经协砂石经营部规格为5-25mm的花岗岩碎石；中砂购自为泾县经协砂石经营部；外加剂选用为减水剂，购自为浙江五龙新材料股份有限公司ZWL-A-IX高性能减水剂；纤维混合料为玻璃纤维，购自为东莞市鑫圣佳复合材料有限公司的XSJ-31。
实施例2-5
一种自密实混凝土，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表1所示。
表1实施例1-5中各组分及其重量份数
实施例6
一种自密实混凝土，与实施例1的不同之处在于，上述步骤中的纤维混合料为玻璃纤维和聚丙烯纤维，且二者质量混合比为1:1，其中聚丙烯纤维购自为盐城禹水土工材料有限公司，长度6mm，粗细1.5D。
实施例7
一种自密实混凝土，与实施例1的不同之处在于，上述步骤中的纤维混合料为玻璃纤维和玄武岩纤维，且二者质量混合比为1:1，其中玄武岩纤维购自为惠民县泰利化纤制品有限公司，长度6mm，粗细1.5D。
实施例8
一种自密实混凝土，与实施例1的不同之处在于，上述步骤中的外加剂选用为泵送剂，购自为上海浦昊混凝土外加剂有限公司的PH-01。
实施例9
一种自密实混凝土，与实施例1的不同之处在于，上述步骤中的外加剂为引气剂，购自为郑州诚奥化工产品有限公司的WP61。
实施例10
一种自密实混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤(3)具体设置为：将步骤(2)中的混合料和混合液进行搅拌混合，搅拌转速为200rpm，时间为15min，再加入步骤(1)中的液态硅酸钠、垃圾焚烧底灰、麦烃硅钠石和12份的废玻璃粉，废玻璃粉的粒径为35μm，不断进行搅拌10min，即可得到自密实混凝土。
实施例11
一种自密实混凝土，与实施例10的不同之处在于，步骤(3)具体设置为：将步骤(2)中的混合料和混合液进行搅拌混合，搅拌转速为200rpm，时间为15min，再加入步骤(1)中的液态硅酸钠、垃圾焚烧底灰、麦烃硅钠石和8份的废玻璃粉，废玻璃粉的粒径为35μm，不断进行搅拌10min，即可得到自密实混凝土。
实施例12
一种自密实混凝土，与实施例10的不同之处在于，步骤(3)具体设置为：将步骤(2)中的混合料和混合液进行搅拌混合，搅拌转速为200rpm，时间为15min，再加入步骤(1)中的液态硅酸钠、垃圾焚烧底灰、麦烃硅钠石和16份的废玻璃粉，废玻璃粉的粒径为35μm，不断进行搅拌10min，即可得到自密实混凝土。
实施例13
一种自密实混凝土，与实施例10的不同之处在于，步骤(3)具体设置为：将步骤(2)中的混合料和混合液进行搅拌混合，搅拌转速为200rpm，时间为15min，再加入步骤(1)中的液态硅酸钠、垃圾焚烧底灰、麦烃硅钠石和12份的废玻璃粉，废玻璃粉的粒径为20μm，不断进行搅拌10min，即可得到自密实混凝土。
实施例14
一种自密实混凝土，与实施例10的不同之处在于，步骤(3)具体设置为：将步骤(2)中的混合料和混合液进行搅拌混合，搅拌转速为200rpm，时间为15min，再加入步骤(1)中的液态硅酸钠、垃圾焚烧底灰、麦烃硅钠石和12份的废玻璃粉，废玻璃粉的粒径为50μm，不断进行搅拌10min，即可得到自密实混凝土。
实施例15
一种自密实混凝土，与实施例1的不同之处在于，骤(3)具体设置为：将步骤(2)中的混合料和混合液进行搅拌混合，搅拌转速为200rpm，时间为15min，再加入步骤(1)中的液态硅酸钠、垃圾焚烧底灰、麦烃硅钠石和10份的丁苯胶乳，不断进行搅拌10min，即可得到自密实混凝土。其中丁苯胶乳购自为山东道盛化工科技有限公司，型号为5035。
实施例16
一种自密实混凝土，与实施例15的不同之处在于，骤(3)具体设置为：将步骤(2)中的混合料和混合液进行搅拌混合，搅拌转速为200rpm，时间为15min，再加入步骤(1)中的液态硅酸钠、垃圾焚烧底灰、麦烃硅钠石和5份的丁苯胶乳，不断进行搅拌10min，即可得到自密实混凝土。
实施例17
一种自密实混凝土，与实施例15的不同之处在于，骤(3)具体设置为：将步骤(2)中的混合料和混合液进行搅拌混合，搅拌转速为200rpm，时间为15min，再加入步骤(1)中的液态硅酸钠、垃圾焚烧底灰、麦烃硅钠石和15份的丁苯胶乳，不断进行搅拌10min，即可得到自密实混凝土。
实施例18
一种自密实混凝土，与实施例1的不同之处在于，骤(3)具体设置为：将步骤(2)中的混合料和混合液进行搅拌混合，搅拌转速为200rpm，时间为15min，再加入步骤(1)中的液态硅酸钠、垃圾焚烧底灰、麦烃硅钠石和8份的功能助剂，功能助剂由聚氧乙烯烷基胺和聚乙烯醇按质量比为1：0.6混合而得，不断进行搅拌10min，即可得到自密实混凝土。其中聚氧乙烯烷基胺购自为南通亿迅化工有限公司AC1800；聚乙烯醇购自为山东初鑫化工有限公司CX0599。
实施例19
一种自密实混凝土，与实施例18的不同之处在于，骤(3)具体设置为：将步骤(2)中的混合料和混合液进行搅拌混合，搅拌转速为200rpm，时间为15min，再加入步骤(1)中的液态硅酸钠、垃圾焚烧底灰、麦烃硅钠石和6份的功能助剂，功能助剂由聚氧乙烯烷基胺和聚乙烯醇按质量比为1：0.5混合而得，不断进行搅拌10min，即可得到自密实混凝土。
实施例20
一种自密实混凝土，与实施例18的不同之处在于，骤(3)具体设置为：将步骤(2)中的混合料和混合液进行搅拌混合，搅拌转速为200rpm，时间为15min，再加入步骤(1)中的液态硅酸钠、垃圾焚烧底灰、麦烃硅钠石和10份的功能助剂，功能助剂由聚氧乙烯烷基胺和聚乙烯醇按质量比为1：0.7混合而得，不断进行搅拌10min，即可得到自密实混凝土。
对比例
对比例1
一种自密实混凝土，与实施例1的不同之处在于，骤(3)具体设置为：将步骤(2)中的混合料和混合液进行搅拌混合，搅拌转速为200rpm，时间为15min，再加入步骤(1)中的液态硅酸钠，不断进行搅拌10min，即可得到自密实混凝土。
对比例2
一种自密实混凝土，与实施例1的不同之处在于，骤(3)具体设置为：将步骤(2)中的混合料和混合液进行搅拌混合，搅拌转速为200rpm，时间为15min，再加入步骤(1)中的垃圾焚烧底灰，不断进行搅拌10min，即可得到自密实混凝土。
对比例3
一种自密实混凝土，与实施例1的不同之处在于，骤(3)具体设置为：将步骤(2)中的混合料和混合液进行搅拌混合，搅拌转速为200rpm，时间为15min，再加入步骤(1)中的麦烃硅钠石，不断进行搅拌10min，即可得到自密实混凝土。
对比例4
一种自密实混凝土，与实施例1的不同之处在于，骤(3)具体设置为：将步骤(2)中的混合料和混合液进行搅拌混合，搅拌转速为200rpm，时间为15min，即可得到自密实混凝土。
对比例5
一种自密实混凝土，与实施例18的不同之处在于，骤(3)具体设置为：将步骤(2)中的混合料和混合液进行搅拌混合，搅拌转速为200rpm，时间为15min，再加入步骤(1)中的液态硅酸钠、垃圾焚烧底灰、麦烃硅钠石和8份的功能助剂，功能助剂为聚氧乙烯烷基胺，不断进行搅拌10min，即可得到自密实混凝土。
对比例6
一种自密实混凝土，与实施例18的不同之处在于，骤(3)具体设置为：将步骤(2)中的混合料和混合液进行搅拌混合，搅拌转速为200rpm，时间为15min，再加入步骤(1)中的液态硅酸钠、垃圾焚烧底灰、麦烃硅钠石和8份的功能助剂，功能助剂为聚乙烯醇，不断进行搅拌10min，即可得到自密实混凝土。
性能检测试验试验样品：采用实施例1-20中获得的自密实混凝土作为试验样品1-20，采用对比例1-6中获得的自密实混凝土作为对照样品1-6。
试验方法：将试验样品1-20和对照样品1-6分别根据标准《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的内容制作标准试样，采用TH-B型混凝土碳化试验箱，控制温度为45℃，相对湿度为45％，二氧化碳浓度为20％，进行28d放置试验。然后用96％的酒精加4％的酚酞配置酚酞试剂，首先在完成放置试验的个标准试样表面打凿孔洞，将打凿处及表面清理干净，然后涂抹酚酞试剂，2分钟后，观察颜色裱花，若变红，则混凝土没有发生碳化，若不变色，说明混凝土已经发生碳化，然后用钢直尺测量碳化深度，精确至0.01mm。
试验结果：试验样品1-20和对照样品1-6的测试结果如表2所示。由表2可知，由试验样品1和对照样品1-4的测试结果可得，麦烃硅钠石、垃圾焚烧底灰和液态硅酸钠之间能够起到良好的复配增效作用，提高自密实混凝土的抗碳化性能。由试验样品1和试验样品10-14的测试结果可得，废玻璃的加入使用，能够有效减少混凝土内部的孔隙率，且废玻璃对空气中二氧化碳的渗透起到良好的阻隔作用，进而能够提高自密实混凝土整体的抗碳化性能。由试验样品1和试验样品15-17的测试结果可得，丁苯胶乳能够抑制外界气体和水的侵入，进而能够提高自密实混凝土整体的抗碳化性能。由试验样品1和试验样品18-20的测试结果可得，加入由聚氧乙烯烷基胺和聚乙烯醇组成的功能助剂，能够使混凝土保持良好稳定的碱性度，提高混凝土的抗碳化能力，且在此基础上对比对照样品5-6可得，聚氧乙烯烷基胺和聚乙烯醇之间具有复配作用，选择二者中的其一作为功能助剂使用，则对自密实混凝土的抗碳化性能提升效果有限。
表2试验样品1-20和对照样品1-6的测试结果
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 (8)
1.一种自密实混凝土，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
水泥 320-350份；
矿粉 110-120份；
硅灰 15-20份；
粉煤灰 80-90份；
外加剂 6-7份；
石子 840-880份；
中砂 800-830份；
水 160-170份；
纤维混合料 7-12份；
液态硅酸钠 5-10份；
垃圾焚烧底灰 20-50份；
麦烃硅钠石 4-6份。
2.根据权利要求1所述的自密实混凝土，其特征在于：所述自密实混凝土中还加入有重量份数为8-16份的废玻璃粉。
3.根据权利要求1所述的自密实混凝土，其特征在于：所述废玻璃粉的粒径为20-50μm。
4.根据权利要求1所述的自密实混凝土，其特征在于：所述自密实混凝土中还加入有重量份数为5-15份的丁苯胶乳。
5.根据权利要求1所述的自密实混凝土，其特征在于：所述自密实混凝土中还加入有重量份数为6-10份的功能助剂，功能助剂主要包括聚氧乙烯烷基胺和聚乙烯醇，且聚氧乙烯烷基胺和聚乙烯醇的重量份数比为1：（0.5～0.7）。
6.根据权利要求1所述的自密实混凝土，其特征在于：所述纤维混合料为玻璃纤维、聚丙烯纤维和玄武岩纤维中的任意一种或几种的混合物。
7.根据权利要求1所述的自密实混凝土，其特征在于：所述外加剂为减水剂、泵送剂、引气剂和调凝剂中的任意一种。
8.权利要求1-7任一所述的自密实混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按配比准备包含水泥、矿粉、硅灰、粉煤灰、外加剂、石子、中砂、水、纤维混合料、液态硅酸钠、垃圾焚烧底灰和麦烃硅钠石的原料；
（2）将步骤（1）中的水泥、矿粉、硅灰、粉煤灰、石子、中砂和纤维混合料进行搅拌混合，并进行烘干，得到混合料；将步骤（1）中水和外加剂进行搅拌混合，得到混合液；
（3）将步骤（2）中的混合料和混合液进行搅拌混合，再加入步骤（1）中的液态硅酸钠、垃圾焚烧底灰和麦烃硅钠石，不断进行搅拌，即可得到自密实混凝土。
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| 黄国栋: "碱激发MSWI底灰的改性增强与抗碳化能力研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(博士)工程科技Ⅱ辑》 * |
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