CN113307571A - 一种含机制砂的超保坍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领域，具体公开了一种含机制砂的超保坍混凝土及其制备方法。一种含机制砂的超保坍混凝土包括以下组分：水泥、粉煤灰、矿粉、机制砂、碎石、焦亚硫酸钠、甲基烯丙基聚氧乙烯醚减水剂、羟乙基甲基纤维素、二甲基羟基硅油。其制备方法为：焦亚硫酸钠、甲基烯丙基聚氧乙烯醚减水剂、羟乙基甲基纤维素、二甲基羟基硅油均匀混合后加入到保持搅拌的水泥、粉煤灰、矿粉、机制砂和碎石中。本申请的一种含机制砂的超保坍混凝土具有延长保坍时间的优点。
Description
技术领域
本申请涉及混凝土领域，更具体地说，它涉及一种含机制砂的超保坍混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土作为基本的建筑材料之一，具有强度高、成本低等特点，混凝土的基本材料为胶材、砂、石和水，建筑废料和矿场的尾料可破碎成机制砂供混凝土生产使用，可提高资源的利用率，减少环境污染。
机制砂颗粒表面粗糙且棱角较多，所以机制砂混凝土的和易性不如天然砂混凝土，因此机制砂混凝土的水泥浆锁水能力较差。机制砂的主要成分为碳酸钙，一方面可促进水泥水化，提高混凝土强度，另一方面会增大对水和减水剂的吸附，造成机制砂混凝土经时损失大。
因此，现有的机制砂混凝土保坍效果较差，机制砂混凝土的可施工使用时间偏短，在延长保坍时间方面还存在优化空间。
发明内容
为了减少机制砂混凝土的经时损失，本申请提供一种含机制砂的超保坍混凝土及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种含机制砂的超保坍混凝土，采用如下的技术方案：
一种含机制砂的超保坍混凝土，包括以下质量份数的组分：
水泥88-92份；
机制砂380-420份；
碎石500-550份；
甲基烯丙基聚氧乙烯醚减水剂3-3.5份；
焦亚硫酸钠1.5-2.5份；
羟乙基甲基纤维素0.02-0.06份；
二甲基羟基硅油0.05-0.09份；
水77-83份；
粉煤灰35-43份；
矿粉35-43份。
通过采用上述技术方案，由于采用甲基烯丙基聚氧乙烯醚减水剂、焦亚硫酸钠、羟乙基甲基纤维素和二甲基羟基硅油混合，其中甲基烯丙基聚氧乙烯醚减水剂、焦亚硫酸钠、羟乙基甲基纤维素和二甲基羟基硅油混合后相互影响，可能产生了优先于保坍成份被吸附的牺牲剂，因此减少了骨料对保坍成份的吸附，使得保坍成份能分布在水泥浆内，保坍成份可阻隔水泥浆中的自由水进入水泥颗粒，进而可降低水化速度，水泥浆内的自由水含量下降缓慢，而水泥浆内的自由水越少，混凝土的坍落度则越小，从而减少机制砂混凝土的坍落度经时损失，延长机制砂混凝土保坍时间，机制砂混凝土在搅拌完成后等待较长时间也依旧具备施工的和易性，达到延长机制砂混凝土可施工时间效果。
优选的，所述机制砂细度模数为2.4-2.6。
通过采用上述技术方案，机制砂的级配合理有利于提高混凝土的和易性，减少出现泌水或浆体过粘的情况。
优选的，所述碎石为反击破碎石，且碎石的粒径范围为10mm-20mm。
通过采用上述技术方案，碎石的粒径合理有利于混凝土有良好的和易性，反击破碎石有利于混凝土强度的成长。
优选的，所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚减水剂具体制备方法为：8-10质量份数的甲基烯丙基聚氧乙烯醚，0.8-0.9质量份数的马来酸酐、3-5质量份数的过硫酸铵水溶液、0.3-0.4质量份数的甲基丙烯酸甲酯、0.05-0.2质量份数的丙烯酸、18-22质量份数的水和8-10份数的氢氧化钠水溶液混合搅拌制得。
通过采用上述技术方案，甲基烯丙基聚氧乙烯醚作为大单体，马来酸酐、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸为小单体，过硫酸铵作为链转移剂将小单体连接在大单体上，合成出的甲基烯丙基聚氧乙烯醚减水剂具有减水率高，提高混凝土强度和耐久性的优点。
优选的，所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚的分子量为2300-2500。
通过采用上述技术方案，大分子量的甲基烯丙基聚氧乙烯醚可提高合成出的甲基烯丙基聚氧乙烯醚的减水率。
优选的，所述水泥为PO42.5R。
优选的，所述粉煤灰为一级粉煤灰。
第二方面，本申请提供一种含机制砂的超保坍混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：
一种含机制砂的超保坍混凝土的制备方法，包括以下步骤：
（1）将甲基烯丙基聚氧乙烯醚减水剂、焦亚硫酸钠、羟乙基甲基纤维素、二甲基羟基硅油和水充分混合，得到外加剂溶液；
（2）将机制砂和碎石混合均匀，得到混合骨料；
（3）将水泥、粉煤灰和矿粉加入混合骨料中搅拌均匀，得到混凝土预拌料；
（4）将外加剂溶液加入混凝土预拌料中混合均匀，获得含机制砂的超保坍混凝土。
通过采用上述技术方案，先将水泥和骨料混合，再将外加剂溶液加入混凝土预拌料中，此时外加剂溶液同时与骨料和水泥接触，外加剂溶液内的牺牲剂先被骨料吸附，可减少保坍成份被吸附的量，使得保坍成份能够有效作用在水泥颗粒上，延缓水泥水化，进而达到延长保坍时间的效果。
优选的，所述步骤（4）中，外加剂溶液加入时，混凝土预拌料处于搅拌状态，且外加剂溶液加完的时间小于30s。
通过采用上述技术方案，搅拌可使得外加剂溶液加入后能充分与混凝土预拌料接触，提高牺牲剂的被吸附率。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1．由于采用甲基烯丙基聚氧乙烯醚减水剂、焦亚硫酸钠、羟乙基甲基纤维素和二甲基羟基硅油混合，其中甲基烯丙基聚氧乙烯醚减水剂、焦亚硫酸钠、羟乙基甲基纤维素和二甲基羟基硅油混合后相互影响，可能减少了骨料对保坍成份的吸附，进而降低水化速度，从而减少机制砂混凝土的坍落度经时损失，产生延长机制砂混凝土保坍时间，机制砂混凝土在搅拌完成后等待较长时间也依旧具备施工的和易性，达到延长机制砂混凝土可施工时间的效果。
2．先将水泥和骨料混合成混凝土预拌料，再将外加剂溶液加入混凝土预拌料中，外加剂溶液内的牺牲剂优先于保坍成份被骨料吸附，减少保坍成份被吸附的量，延缓水泥水化，进而达到延长保坍时间的效果。
具体实施方式
以下结合制备例、实施例和对比例对本申请作进一步详细说明。
制备例
制备例1
甲基烯丙基聚氧乙烯醚减水剂的制备原料为甲基烯丙基聚氧乙烯醚（分子量为2300）9kg、过硫酸铵水溶液（质量浓度10%）4kg、甲基丙烯酸羟乙酯0.33kg、丙烯酸0.1kg、马来酸酐0.86kg、水20kg和9kg的氢氧化钠(质量浓度为30%)水溶液，具体制备方法如下：
将甲基烯丙基聚氧乙烯醚、马来酸酐、过硫酸铵水溶液和水加入反应釜中进行搅拌升温，搅拌升温至60摄氏度后，向反应釜内滴加甲基丙烯酸羟乙酯和丙烯酸的混合溶液，保持滴加速率和反应釜的温度，使得甲基丙烯酸羟乙酯和丙烯酸的混合溶液在1.5h内滴加完成，再保温反应1h，自然冷却至室温后使用的氢氧化钠水溶液中和pH至6.5，得到固含量为28%的甲基烯丙基聚氧乙烯醚减水剂。
制备例2
甲基烯丙基聚氧乙烯醚减水剂与制备例1的不同点在于：
甲基烯丙基聚氧乙烯醚的分子量为2400。
制备例3
甲基烯丙基聚氧乙烯醚减水剂与制备例1的不同点在于：
甲基烯丙基聚氧乙烯醚的分子量为2500。
实施例
实施例1-5
一种含机制砂的超保坍混凝土，包括以下组分：
水、水泥、粉煤灰、矿粉、机制砂、碎石、甲基烯丙基聚氧乙烯醚减水剂、焦亚硫酸钠、羟乙基甲基纤维素和二甲基羟基硅油。
在实施例1-5中，一种含机制砂的高保坍混凝土制备方法包括以下步骤：
（1）根据组分将焦亚硫酸钠、羟乙基甲基纤维素和二甲基羟基硅油加入水中，在转速60r/min条件下搅拌1min，使焦亚硫酸钠、羟乙基甲基纤维素和二甲基羟基硅油充分溶解于水中，再与制备例2制得的甲基烯丙基聚氧乙烯醚减水剂混合，搅拌1min，充分混合得到外加剂溶液。
（2）根据组分将机制砂和碎石加入搅拌机，搅拌机转速为120r/min，搅拌15s，得到混合骨料。
（3）根据组分将水泥、粉煤灰和矿粉加入搅拌机，搅拌15s，得到混凝土预拌料。
（4）将外加剂溶液加入启动的搅拌机内，搅拌1min，外加剂溶液在30s内加完，即得到含机制砂的超保坍混凝土。
在实施例1-5中，碎石的粒径范围为10mm-25mm，机制砂的细度模数为3.1。
实施例6
一种含机制砂的超保坍混凝土，与实施例3相比的不同点在于:
碎石的粒径范围为10mm-20mm。
实施例7
一种含机制砂的超保坍混凝土，与实施例6相比的不同点在于:
机制砂的细度模数为2.4。
实施例8
一种含机制砂的超保坍混凝土，与实施例7相比的不同点在于:
机制砂的细度模数为2.5。
实施例9
一种含机制砂的超保坍混凝土，与实施例8相比的不同点在于:
机制砂的细度模数为2.6。
对比例
对比例1
一种含机制砂的超保坍混凝土，与实施例3相比的不同点在于:
组分中不包括甲基烯丙基聚氧乙烯醚减水剂。
对比例2
一种含机制砂的超保坍混凝土，与实施例3相比的不同点在于:
组分中不包括焦亚硫酸钠。
对比例3
一种含机制砂的超保坍混凝土，与实施例3相比的不同点在于:
组分中不包括羟乙基甲基纤维素。
对比例4
一种含机制砂的超保坍混凝土，与实施例3相比，区别在于:
组分中不包括二甲基羟基硅油。
对比例5
一种含机制砂的超保坍混凝土，与实施例3相比，区别在于:
组分中机制砂等量替换为河砂。
对比例6
一种含机制砂的超保坍混凝土，与实施例3相比的不同点在于:
一种含机制砂的超保坍混凝土制备方法中，步骤（2）在步骤（4）之后执行。
性能检测试验
实验1
根据GB/T8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》，检测各制备例的甲基烯丙基聚氧乙烯醚减水剂的胶砂减水率。
实验2
根据GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能实验方法标准》，检测各实施例及对比例所制得的含机制砂的超保坍性混凝土的坍落度及2h坍落度经时损失。
实验3
根据GB/T50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》检测各实施例及对比例所制得的含机制砂的超保坍混凝土所制备的混凝土试样的3d抗压强度（MPa）、7d抗压强度（MPa）、28d抗压强度（MPa）。
实验4
根据GB50144-2019《工业建筑可靠性鉴定标准》检测各实施例和各对比例成型后28d的混凝土试样的裂缝是否有c级或d级。
结合制备例1-3可以看出，甲基烯丙基聚氧乙烯醚的分子量为2400时合成的甲基烯丙基聚氧乙烯醚减水剂的减水率最高。
结合实施例3和对比例1-4可以看出，当甲基烯丙基聚氧乙烯醚减水剂、焦亚硫酸钠、羟乙基甲基纤维素和二甲基羟基硅油相互影响时机制砂混凝土的2h经时损失明显减小，即可使得机制砂混凝土的可施工时间延长至2h以上，使得机制砂混凝土具有超保坍性能。
结合实施例3和对比例1-4可以看出，甲基烯丙基聚氧乙烯醚减水剂、焦亚硫酸钠、羟乙基甲基纤维素和二甲基羟基硅油对机制砂混凝土的早期强度有所提升，还能提高机制砂混凝土的保坍时间，具有较好的实用效果。
结合实施例3和对比例5可以看出，甲基烯丙基聚氧乙烯醚减水剂、焦亚硫酸钠、羟乙基甲基纤维素和二甲基羟基硅油对河砂混凝土的减水效果较差，初始坍落度小于机制砂混凝土，且河砂混凝土的经时损失大于机制砂混凝土，河砂混凝土的和易性本应优于机制砂混凝土，即坍落度应大于机制砂混凝土，因此可说明甲基烯丙基聚氧乙烯醚减水剂、焦亚硫酸钠、羟乙基甲基纤维素和二甲基羟基硅油对河砂混凝土的优先吸附效果小于机制砂混凝土。
结合实施例3和对比例6可以看出，当外加剂溶液先与水泥接触制得的机制砂混凝土的保坍效果较差，外加剂溶液同时接触骨料和水泥时制得的机制砂混凝土的保坍效果良好。
结合实施例3和对比例1-5可以看出，在加入甲基烯丙基聚氧乙烯醚减水剂、焦亚硫酸钠、羟乙基甲基纤维素和二甲基羟基硅油后能有效减少机制砂混凝土出现开裂严重情况。
结合实施例1-5和实施例6可以看出，碎石粒径为10mm-20mm有利于混凝土的强度成长。
结合实施例3和实施例1-5可以看出，机制砂细度模数为2.5时和易性最好，坍落度大且经时损失小，强度也高。
结合实施例3和实施例7可以看出，机制砂的级配合理有利于提高混凝土的和易性，进而可提升混凝土的锁水能力，减少水分蒸发，进而减少坍落度经时损失。
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 (9)
1.一种含机制砂的超保坍混凝土，其特征在于：包括以下质量份数的组分：
水泥88-92份；
机制砂380-420份；
碎石500-550份；
甲基烯丙基聚氧乙烯醚减水剂3-3.5份；
焦亚硫酸钠1.5-2.5份；
羟乙基甲基纤维素0.02-0.06份；
二甲基羟基硅油0.05-0.09份；
水77-83份；
粉煤灰35-43份；
矿粉35-43份。
2.根据权利要求1所述的一种含机制砂的超保坍混凝土，其特征在于：所述机制砂细度模数为2.4-2.6。
3.根据权利要求1所述的一种含机制砂的超保坍混凝土，其特征在于：所述碎石为反击破碎石，且碎石粒径范围为10mm-20mm。
4.根据权利要求1所述的一种含机制砂的超保坍混凝土，其特征在于：所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚减水剂具体制备方法为：8-10质量份数的甲基烯丙基聚氧乙烯醚，0.8-0.9质量份数的马来酸酐、3-5质量份数的过硫酸铵水溶液、0.3-0.4质量份数的甲基丙烯酸甲酯、0.05-0.2质量份数的丙烯酸、18-22质量份数的水和8-10质量份数的氢氧化钠水溶液混合搅拌制得。
5.根据权利要求4所述的一种含机制砂的超保坍混凝土，其特征在于：所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚的分子量为2300-2500。
6.根据权利要求1所述的一种含机制砂的超保坍混凝土，其特征在于：所述水泥为PO42.5R。
7.根据权利要求1所述的一种含机制砂的超保坍混凝土，其特征在于：所述粉煤灰为一级粉煤灰。
8.一种权利要求1-7任一所述的含机制砂的超保坍混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将甲基烯丙基聚氧乙烯醚减水剂、焦亚硫酸钠、羟乙基甲基纤维素、二甲基羟基硅油和水充分混合，得到外加剂溶液；
（2）将机制砂和碎石混合均匀，得到混合骨料；
（3）将水泥、粉煤灰和矿粉加入混合骨料中搅拌均匀，得到混凝土预拌料；
（4）将外加剂溶液加入混凝土预拌料中混合均匀，获得含机制砂的超保坍混凝土。
9.根据权利要求8所述的一种含机制砂的超保坍混凝土的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中，外加剂溶液加入时，混凝土预拌料处于搅拌状态，且外加剂溶液加完的时间小于30s。
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