CN113354359A - 一种硅质石粉混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硅质石粉混凝土及其制备方法。硅质石粉混凝土包括以下质量份数的组分：粉煤灰：77‑97份；砂：708‑748份；石:1072‑1112份；水：138‑178份；水泥：240‑280份；葡萄糖酸钠：5.0‑5.4份；六偏磷酸钠：1.7‑2.1份；六偏磷酸钠：1.7‑2.1份；聚丙烯酸：1.1‑1.4份；水解聚马来酸酐：1.2‑1.6份；其中，所述砂包括硅质石粉以及河砂，硅质石粉与河砂的重量比为(0.43‑0.66)：1。本申请的产品具有提高混凝土的抗开裂性能优点。

Description

一种硅质石粉混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，尤其是涉及一种硅质石粉混凝土及其制备方法。
背景技术
目前我国建筑行业随经济快速发展，混凝土的应用越来越广泛，混凝土通常以水泥为胶凝材料，将砂、石、粉煤灰等原料与水按一定比例配合，经过搅拌获得。
制作混凝土所需的砂起承力骨架的作用，在制作混凝土时，砂中含有的有机物、硫酸盐和硫化物等有害物质会与水泥中的矿物发生化学反应，从而侵蚀混凝土；此外混凝土在室外受到长期日晒和流水冲刷等环境因素影响，加速硫酸盐等有害物质对混凝土的侵蚀，从而使混凝土开裂。
发明内容
为了提高混凝土的抗开裂性能，本申请提供一种硅质石粉混凝土及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种硅质石粉混凝土，采用如下的技术方案：
一种硅质石粉混凝土，包括以下质量份数的组分：
粉煤灰：77-97份；
砂：708-748份；
石：1072-1112份；
水：138-178份；
水泥：240-280份；
葡萄糖酸钠：5.0-5.4份；
六偏磷酸钠：1.7-2.1份；
聚丙烯酸：1.1-1.4份；
水解聚马来酸酐：1.2-1.6份
其中，所述砂包括硅质石粉以及河砂，硅质石粉与河砂的重量比为(0.43-0.66)：1。
通过采用上述技术方案，硅质石粉由硅质石灰石研磨而成，硅质石灰石主要由二氧化硅和碳酸钙组成，发明人发现，硅质石粉与河砂在上述配比范围内，通过葡萄糖酸钠、六偏磷酸钠、聚丙烯酸、水解聚马来酸酐、掺和硅质石粉的砂与水泥砂浆的相互配合，增大了硅质石粉粘度，使硅质石粉能紧密的填充各组分之间的连通孔，使得混凝土中的水泥能更广泛覆盖各组分之间的空隙，各种物质之间结合更紧密；同时硅质石粉中含有二氧化硅，提高混凝土的硬度，从而减少混凝土产生微裂的情况；并且增强了水泥的黏性，使得硅质石粉与河砂、碎石黏合性更强，从而提高混凝土抗开裂性能。
优选的，所述硅质石粉的粒径范围为0.3-0.8mm。
通过采用上述技术方案，粒径范围为0.3-0.8mm的硅质石粉能够与河砂配合顺利进入混凝土内并分布均匀的填充在水泥颗粒之间，从而增加混凝土的流动性。
优选的，所述混凝土还包括有以下质量份数的组分：
乙二胺四乙酸二钠：1.4-2.2份。
通过采用上述技术方案，乙二胺四乙酸二钠能提高水泥的流动性，使砂、石能更均匀的分布在水泥里，加强了水泥与砂、石的紧密程度，从而增强混凝土的抗压性。
优选的，所述混凝土还包括有以下质量份数的组分：
二乙烯三胺五甲叉膦酸：1.1-1.8份。
通过采用上述技术方案，二乙烯三胺五甲叉膦酸与水解聚马来酸酐的共同配合，能有效抑制混凝土内的钙离子与聚丙烯酸进行反应，减少水泥砂浆与砂石之间的空隙，从而提高混凝土的密实性。
优选的，所述水泥为硅酸盐水泥。
通过采用上述技术方案，硅酸盐水泥与葡萄糖酸钠、六偏磷酸钠、聚丙烯酸、水解聚马来酸酐相互配合，从而提高水泥与砂、石的粘合性。
优选的，所述石的粒径范围为5-15mm的碎石。
通过采用上述技术方案，粒径范围为5-15mm的碎石可以使砂、石在制备混凝土过程中快速分散均匀，提高硅质石粉混凝土的密实程度。
第二方面，本申请提供一种硅质石粉混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：一种硅质石粉混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤1)将葡萄糖酸钠、六偏磷酸钠、聚丙烯酸、水解聚马来酸酐与水混合均匀，得到混合溶液；
步骤2)将粉煤灰、水泥加入混合溶液中，混合搅拌，得到水泥混合液；
步骤3)将硅质石粉、河砂、石加入水泥混合液中，混合均匀，得到硅质石粉混凝土。
通过采用上述技术方案，使葡萄糖酸钠、六偏磷酸钠、聚丙烯酸和水解聚马来酸酐溶于水中制成混合溶液，在指定温度下与水泥、硅质石粉、河砂、碎石共同配合，从而制得抗开裂性能强的硅质石粉混凝土。
优选的，所述步骤1)中，还投入重量份数为1.4-2.2份的乙二胺四乙酸二钠。
通过采用上述技术方案，把乙二胺四乙酸二钠加入混凝土内并溶于水中，从而加强了水泥的流动性，使砂、石能更均匀分布在水泥里。
优选的，所述步骤1)中，还投入重量份数为1.1-1.8份的二乙烯三胺五甲叉膦酸。
通过采用上述技术方案，把二乙烯三胺五甲叉膦酸加入混凝土内并溶于水中，从而可以更好的与水解聚马来酸酐配合抑制混凝土内的钙离子发生反应，从而使各种物质之间的空隙不易减少，提高混凝土的密实性。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、在葡萄糖酸钠、六偏磷酸钠、聚丙烯酸、水解聚马来酸酐与砂、石的共同配合下，硅质石粉能填充混凝土内各个组分之间连通孔，使得混凝土中的水泥能更广泛的覆盖各组分之间的空隙；同时增强了水泥的黏性，使硅质石粉与河砂、碎石的粘合性更强，从而提高混凝土的抗开裂性。
2、在制备混凝土时加入乙二胺四乙酸二钠，提高了水泥的流动性，从而使砂、石能更均匀分布在水泥里。
3、二乙烯三胺五甲叉膦酸与水解聚马来酸酐的互相配合，能抑制混凝土内的钙离子发生反应，从而使水泥更好的填充混凝土内的空隙，提高了混凝土的密实性。
具体实施方式
为了有效改善混凝土开裂的情况，发明人在制造混凝土的组分中使用硅质石粉替代部分砂，使混凝土内含有二氧化硅，提高混凝土的硬度；在研究过程中，发明人发现当在混凝土原料中添加少量的葡萄糖酸钠、六偏磷酸钠、聚丙烯酸、水解聚马来酸酐，并调整硅质石粉与河砂的配比，可有效提高混凝土的抗压性，并能提高混凝土的抗开裂性。
以下实施例及对比例中所用原料的来源信息详见表1。
表1
Figure BDA0003124974050000031
硅质石粉中含有38％的二氧化硅，粒径范围为0.3-0.8mm。
实施例
实施例1-3
一种硅质石粉混凝土的制备方法包括以下步骤：
步骤1)，将水、葡萄糖酸钠、六偏磷酸钠、聚丙烯酸、水解聚马来酸酐加入卧式搅拌机中，在转速100r/min的条件下搅拌5分钟，均匀混合，得到混合溶液。
步骤2)，往卧式搅拌机内加入水泥和粉煤灰，将混合溶液与水泥、粉煤灰混合，在转速56r/min的条件下搅拌2分钟，得到水泥混合液。
步骤3)，往卧式搅拌机内加入硅质石粉、河砂、石，与水泥混合液混合，在转速64r/min的条件下搅拌2分钟，得到硅质石粉混凝土。
各种原料的投入量及具体温度参照表2。其中砂包括0.25-0.5mm的河砂和粒径范围为0.3-0.8mm的硅质石粉；石为粒径范围在5-15mm之间的碎石。
表2
实施例1 实施例2 实施例3
水(kg) 138 178 158
水泥(kg) 240 280 260
粉煤灰(kg) 77 97 87
硅质石粉(kg) 212 212 212
河砂(kg) 496 496 496
碎石(kg) 1072 1112 1092
葡萄糖酸钠(kg) 5.01 5.41 5.21
六偏磷酸钠(kg) 1.7 2.1 1.9
聚丙烯酸(kg) 1.1 1.4 1.25
水解聚马来酸酐(kg) 1.2 1.6 1.4
实施例4
一种硅质石粉混凝土，与实施例3的不同之处在于，硅质石粉的质量为299kg、河砂的质量为449kg。
实施例5
一种硅质石粉混凝土，与实施例3的不同之处在于，硅质石粉的质量为255kg、河砂的质量为472kg。
实施例6
一种硅质石粉混凝土，与实施例5的不同之处在于，步骤1)中，还加入有质量为1.4kg的乙二胺四乙酸二钠。
实施例7
一种硅质石粉混凝土，与实施例5的不同之处在于，步骤1)中，还加入有质量份数为2.2kg的乙二胺四乙酸二钠。
实施例8
一种硅质石粉混凝土，与实施例5的不同之处在于，步骤1)中，还加入有质量为1.8kg的乙二胺四乙酸二钠。
实施例9
一种硅质石粉混凝土，与实施例5的不同之处在于，步骤1)中，还加人有质量为1.1kg的二乙烯三胺五甲叉膦酸。
实施例10
一种硅质石粉混凝土，与实施例5的不同之处在于，步骤1)中，还加人有质量为1.4kg的二乙烯三胺五甲叉膦酸。
实施例11
一种硅质石粉混凝土，与实施例5的不同之处在于，步骤1)中，还加人有质量为1.8kg的二乙烯三胺五甲叉膦酸。
实施例12
一种硅质石粉混凝土，与实施例5的不同之处在于，石的粒径范围为10-20mm的碎石。
实施例13
一种硅质石粉混凝土，与实施例8的不同之处在于，步骤1)中，还加入有质量为1.1kg的二乙烯三胺五甲叉膦酸。
对比例
对比例1
一种硅质石粉混凝土，与实施例5的不同之处在于，硅质石粉混凝土的组分中不包括葡萄糖酸钠。
对比例2
一种硅质石粉混凝土，与实施例5的不同之处在于，硅质石粉混凝土的组分中不包括六偏磷酸钠。
对比例3
一种硅质石粉混凝土，与实施例5的不同之处在于，硅质石粉混凝土的组分中不包括聚丙烯酸。
对比例4
一种硅质石粉混凝土，与实施例5的不同之处在于，硅质石粉混凝土的配方中不包括水解聚马来酸酐。
对比例5
一种硅质石粉混凝土，与对比例4的不同之处在于，硅质石粉混凝土的配方中加入二乙烯三胺五甲叉膦酸。
性能检测实验
针对本申请实施例1-13和对比例1-5提供的硅质石粉混凝土，进行如下的性能检测：
将实施例1-13与对比例1-5所制得的混凝土分别浇筑成150mm*150mm*150mm的混凝土试块，根据GB/T50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》的检测标准来检测各实施例及对比例制备的硅质石粉混凝土的劈裂抗拉强度(MPa)、7d抗压强度(MPa)和28d抗压强度(MPa)。
Figure BDA0003124974050000061
Figure BDA0003124974050000071
根据实施例1-3的检测数据对比可得，实施例3中的原料配比更加合理，能够提高混凝土的抗压性和抗开裂性。
根据表3中实施例3与对比例1-4中的检测数据对比可得，在葡萄糖酸钠、六偏磷酸钠、聚丙烯酸、水解聚马来酸酐与砂、石的共同配合下，能使混凝土的抗压性和抗裂性提高。
根据实施例3-5的检测数据对比可得，实施例3中，硅质石粉的质量占比较少，混凝土的抗压性稍低；实施例4中硅质石粉的质量占比较大，混凝土的抗裂性能降低；实施例5中硅质石粉的质量占比在实施例3与实施例4之间，混凝土的抗裂性与抗压性能效果更佳，实施例5相对较优。
根据实施例5与实施例6-8的检测数据对比可得，添加乙二胺四乙酸二钠可以有效提高混凝土的抗压性，但对混凝土的抗开裂性影响不大。
根据实施例5与实施例9-11的检测数据对比可得，制备混凝土时添加二乙烯三胺五甲叉膦酸能与混凝土内的水解聚马来酸酐共同配合，抑制聚丙烯酸与混凝土内的钙离子反应，从而填充混凝土内的孔隙，有效的提高了混凝土的抗开裂性，同时也提高了混凝土的抗压性。
根据实施例12与实施例5的检测数据对比可得，当使用粒径范围为5-15mm的碎石时，制成的混凝土抗开裂性与抗压性较优。
根据实施例13与实施例5-11的检测数据对比可得，当同时添加乙二胺四乙酸二钠与二乙烯三胺五甲叉膦酸时，所得的混凝土抗开裂性与抗压性均最优。
根据实施例11与对比例4-5的检测数据对比可得，在二乙烯三胺五甲叉膦酸与水解聚马来酸酐的配合下，所得混凝土的抗开裂性与抗压性比只投入水解聚马来酸酐或只投入二乙烯三胺五甲叉膦酸高。
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收到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种硅质石粉混凝土，其特征在于：包括以下质量份数的组分：
粉煤灰：77-97份；
砂：708-748份；
石：1072-1112份；
水：138-178份；
水泥：240-280份；
葡萄糖酸钠：5.0-5.4份；
六偏磷酸钠：1.7-2.1份；
聚丙烯酸：1.1-1.4份；
水解聚马来酸酐：1.2-1.6份
其中，所述砂包括硅质石粉以及河砂，硅质石粉与河砂的质量份数比为(0.43-0.66)：1。
2.根据权利要求1所述的硅质石粉混凝土，其特征在于：所述硅质石粉的粒径范围为0.3-0.8mm。
3.根据权利要求1所述的硅质石粉混凝土，其特征在于：所述混凝土还包括有以下质量份数的组分：
乙二胺四乙酸二钠：1.4-2.2份。
4.根据权利要求1所述的硅质石粉混凝土，其特征在于：所述混凝土还包括有以下质量份数的组分：
二乙烯三胺五甲叉膦酸：1.1-1.8份。
5.根据权利要求1所述的硅质石粉混凝土，其特征在于：所述水泥为硅酸盐水泥。
6.根据权利要求1所述的硅质石粉混凝土，其特征在于：所述石的粒径范围为5-15mm的碎石。
7.一种硅质石粉混凝土的制备方法，基于权利要求1-6任一项所述的硅质石粉混凝土，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1)将葡萄糖酸钠、六偏磷酸钠、聚丙烯酸、水解聚马来酸酐与水混合均匀，得到混合溶液；
步骤2)将粉煤灰、水泥加入混合溶液中，混合搅拌，得到水泥混合液；
步骤3)将硅质石粉、河砂、石加入水泥混合液中，混合均匀，得到硅质石粉混凝土。
8.根据权利要求7所述的硅质石粉混凝土的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，还投入乙二胺四乙酸二钠。
9.根据权利要求7所述的硅质石粉混凝土的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，还投入二乙烯三胺五甲叉膦酸。
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