CN113354363A - 一种快速成型预制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的领域，具体公开了一种快速成型预制混凝土及其制备方法。快速成型预制混凝土包括70‑120份水泥、220‑300份碎石、20‑30份陶粒、80‑120份水、0.5‑0.8份减水剂、0.2‑0.45份玻璃纤维粉、0.05‑0.8份混凝土永凝液、0.03‑0.25份马来酰亚胺聚乙二醇羧基、3‑7份聚乙二醇、1‑3份非离子型表面活性剂；其制备方法为：S1、将水泥、碎石、陶粒、水、减水剂、玻璃纤维粉混合均匀制得混合料；S2、向混合料中加入依次加入非离子型表面活性剂、马来酰亚胺聚乙二醇羧基、聚乙二醇混合均匀，后加入混凝土永凝液混合均匀即可。本申请的快速成型预制混凝土具有成型时间短的优点。
Description
技术领域
本申请涉及建筑材料的领域，更具体地说，它涉及一种快速成型预制混凝土及其制备方法。
背景技术
一般来说，混凝土是由水泥作为胶凝材料，砂、石作为骨料，与水、外加剂按照一定比例混合搅拌制得，被广泛应用于城市、工厂等建筑的施工中。
预制混凝土是指在工厂或工地现场制作混凝土制品的混凝土，一般需要通过起重设备安装到设计位置处。预制混凝土成本低廉、样式繁多，通常用来制作预制叠合板、预制墙板、预制楼梯等，在建筑和装饰领域得到广泛应用。预制混凝土的制作通常需要经过浇注、养护成型的步骤，当前预制混凝土浇筑后需养护24-36小时才能凝固成型。待预制混凝土凝固成型后才能继续下一批预制混凝土构件的生产，使生产预制混凝土构件的时间成本较高。
针对上述相关技术，发明人认为：亟需缩短预制混凝土的成型时间，降低预制混凝土构件的生产成本。
发明内容
为了缩短预制混凝土的成型时间，本申请提供一种快速成型预制混凝土及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种快速成型预制混凝土，采用如下的技术方案：
一种快速成型预制混凝土，制备原料按重量份计，包括70-120份水泥、220-300份碎石、20-30份陶粒、80-120份水、0.5-0.8份减水剂、0.2-0.45份玻璃纤维粉、0.05-0.8份混凝土永凝液、0.03-0.25份马来酰亚胺聚乙二醇羧基、3-7份聚乙二醇、1-3份非离子型表面活性剂。
通过采用上述技术方案，混凝土永凝液加入后能够挤出混凝土内部的杂质和水，促进混凝土的凝固，马来酰亚胺聚乙二醇羧基的水溶性较高，能够和聚乙二醇相互作用，进一步促进混凝土的凝固，且聚乙二醇具有三维立体结构，能够和混凝土永凝液的界面相互咬合，形成互穿网络，增强混凝土的稳定性，提高了混凝土的抗压强度。
优选的，所述聚乙二醇为PEG2000和PEG6000的混合物。
通过采用上述技术方案，使用粘度适中的PEG2000和PEG6000复配，PEG2000和PEG6000之间能够相互作用，不但保证了混凝土的凝固时间，而且提高了混凝土的稳定性，从而提高了混凝土的抗压强度。
优选的，所述PEG2000和PEG6000的重量比为(1-3):1。
通过采用上述技术方案，当PEG2000和PEG6000重量比为(1-3):1时，PEG2000和PEG6000之间的相互作用较强，进一步促进混凝土的凝固，且增强了混净土的稳定性，提高了混凝土的抗压强度。
优选的，所述马来酰亚胺聚乙二醇羧基的重均分子量为600-2000。
通过采用上述技术方案，当马来酰亚胺聚乙二醇羧基的重均分子量为600-2000时，在混凝土体系中的相容性较高，与聚乙二醇的相互作用较强，使混凝土能够均匀凝固，降低了混凝土应力分布不均的可能性，进一步提高了混凝土的抗压强度。
优选的，所述玻璃纤维粉的粒径为500-800目。
通过采用上述技术方案，当玻璃纤维粉的粒径为500-800目时，易于填充于碎石及陶粒之间，有利于提高混凝土的抗压强度。
优选的，所述非离子型表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚。
通过采用上述技术方案，烷基酚聚氧乙烯醚表面活性剂能够降低界面张力，使混凝土体系分散均匀。
优选的，所述陶粒的粒径为5-8mm。
通过采用上述技术方案，当陶粒的粒径为5-8mm时，陶粒在混凝土体系中的分散性较强，有利于提高混凝土的抗压强度。
优选的，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
第二方面，本申请提供一种快速成型预制混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：一种快速成型预制混凝土的制备方法，包括如下制备步骤：
S1、将水泥、碎石、陶粒、水、减水剂、玻璃纤维粉混合均匀制得混合料；
S2、向混合料中加入依次加入非离子型表面活性剂、马来酰亚胺聚乙二醇羧基、聚乙二醇混合均匀，后加入混凝土永凝液混合均匀制得快速成型预制混凝土。
通过采用上述技术方案，通过马来酰亚胺聚乙二醇羧基和聚乙二醇相互作用，不但促进了混凝土的凝固，而且提高了混凝土的抗压强度。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请添加了和聚乙二醇，马来酰亚胺聚乙二醇羧基的水溶性较高，能够和聚乙二醇相互作用，进一步促进混凝土的凝固，且聚乙二醇具有三维立体结构，能够和混凝土永凝液的界面相互咬合，形成互穿网络，增强混凝土的稳定性，提高了混凝土的抗压强度；
2、本申请中优选采用PEG2000和PEG6000复配，PEG2000和PEG6000之间能够相互作用，不但保证了混凝土的凝固时间，而且提高了混凝土的稳定性，从而提高了混凝土的抗压强度；
3、本申请中优选采用重均分子量为600-2000的马来酰亚胺聚乙二醇羧基，其在混凝土体系中的相容性较高，与聚乙二醇的相互作用较强，使混凝土能够均匀凝固，降低了混凝土应力分布不均的可能性，进一步提高了混凝土的抗压强度。
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，本申请所用水泥CGM超细硅酸盐水泥，购自山东特固新型建材有限公司；本申请所用碎石为粒径4mm碎石和粒径20mm碎石的混合物，粒径4mm碎石和粒径20mm碎石的重量比为3:2，粒径4mm碎石购自衡阳市蒸湘区锦荣化工经营部，粒径20mm碎石货号为0074，购自南京市六合区流光溢彩石料厂；如无特殊说明，本申请其余原料来源见表1。
表1.本申请原料来源
实施例
实施例1
一种快速成型预制混凝土，其制备方法包括如下制备步骤：
S1、将90kg水泥、260kg碎石、25kg陶粒、100kg水、0.7kg减水剂、0.35kg玻璃纤维粉混合均匀制得混合料；
S2、向混合料中加入依次加入2kg非离子型表面活性剂、0.15kg马来酰亚胺聚乙二醇羧基、5kg聚乙二醇混合均匀，后加入0.3kg混凝土永凝液混合均匀制得快速成型预制混凝土；
所用减水剂为聚羧酸减水剂；所用玻璃纤维粉的粒径为300目；所用陶粒的粒径为2-4mm；所用马来酰亚胺聚乙二醇羧基的重均分子量为400；所用聚乙二醇为PEG2000；所用非离子型表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚。
实施例2-9
实施例2-9均以实施例1为基础，与实施例1的区别仅在于：各原料用量不同，具体见表2。
表2.实施例1-9各原料用量
实施例10
实施例10以实施例1为基础，与实施例1的区别仅在于：所用聚乙二醇为PEG6000。
实施例11
实施例11以实施例10为基础，与实施例10的区别仅在于：所用聚乙二醇为PEG2000和PEG6000的混合物，PEG2000和PEG6000的重量比为5:1。
实施例12
实施例12以实施例10为基础，与实施例10的区别仅在于：所用聚乙二醇为PEG2000和PEG6000的混合物，PEG2000和PEG6000的重量比为1:2。
实施例13
实施例13以实施例12为基础，与实施例12的区别仅在于：所用PEG2000和PEG6000的重量比为1:1。
实施例14
实施例14以实施例12为基础，与实施例12的区别仅在于：所用PEG2000和PEG6000的重量比为3:1。
实施例15
实施例15以实施例12为基础，与实施例12的区别仅在于：所用PEG2000和PEG6000的重量比为2:1。
实施例16
实施例16以实施例15为基础，与实施例15的区别仅在于：所用马来酰亚胺聚乙二醇羧基的重均分子量为3400。
实施例17
实施例17以实施例16为基础，与实施例16的区别仅在于：所用马来酰亚胺聚乙二醇羧基的重均分子量为600。
实施例18
实施例18以实施例16为基础，与实施例16的区别仅在于：所用马来酰亚胺聚乙二醇羧基的重均分子量为1000。
实施例19
实施例19以实施例16为基础，与实施例16的区别仅在于：所用马来酰亚胺聚乙二醇羧基的重均分子量为2000。
实施例20
实施例20以实施例19为基础，与实施例19的区别仅在于：所用玻璃纤维粉的粒径为1000目。
实施例21
实施例21以实施例20为基础，与实施例20的区别仅在于：所用玻璃纤维粉的粒径为500目。
实施例22
实施例22以实施例20为基础，与实施例20的区别仅在于：所用玻璃纤维粉的粒径为700目。
实施例23
实施例23以实施例20为基础，与实施例20的区别仅在于：所用玻璃纤维粉的粒径为800目。
实施例24
实施例24以实施例23为基础，与实施例23的区别仅在于：所用陶粒的粒径为10-20mm。
实施例25
实施例25以实施例24为基础，与实施例24的区别仅在于：所用陶粒的粒径为5-8mm。
对比例
对比例1
对比例1以实施例1为基础，与实施例1的区别仅在于：以等质量的马来酰亚胺聚乙二醇羧基代替聚乙二醇。
对比例2
对比例2以实施例1为基础，与实施例1的区别仅在于：以等质量的聚乙二醇代替马来酰亚胺聚乙二醇羧基。
对比例3
对比例3以实施例1为基础，与实施例1的区别仅在于：以等质量的水泥代替马来酰亚胺聚乙二醇羧基和聚乙二醇。
对比例4
一种预制混凝土，其制备方法包括如下步骤：
S1、将90kg水泥、4.5kg减水剂和150kg水混合搅拌得到混合物A；
S2、向混合物A里加入50kg陶粒、48kg碎石，接着以200r/min的转速搅拌20min，然后再加入70kg河砂、55kg麦饭石粉和46kg粉煤灰，接着以400r/min的速度搅拌10min，得到混合物B；
S3、向混合物B中加入46kg空心玻璃微珠，以45r/min的速度搅拌27min制得混凝土；所用麦饭石粉的粒径为200目，购自灵寿县丰聚矿产品加工厂；所用陶粒的粒径为15-20μm，购自南京咏捷新型建材有限公司；所用水泥、碎石、减水剂与实施例1一致；所用河砂的粒径为120-200目，购自乐山市沙湾区东升建材经营部；所用粉煤灰的型号为cw2-5，购自灵寿县创伟矿产品加工厂；所用空心玻璃微珠的型号为IM30K，购自上海外电国际贸易有限公司。
性能检测试验
分别对实施例1-25、对比例1-4制得的快速成型预制混凝土进行如下性能测试。
成型时间测试：按照GB/T 50080-2016(普通混凝土拌合物性能试验方法标准)中的凝结时间检测分别对实施例1-25、对比例1-4制得的快速成型预制混凝土的终凝时间进行测试，其终凝时间即为成型时间，测试结果见表3。
抗压强度测试：分别将实施例1-25、对比例1-4制得的快速成型预制混凝土在德州海天机电科技有限公司的生产的标准预制楼梯模具中成型制样并在标准条件下养护20h，按照GB/T 50081-2002(普通混凝土力学性能试验方法标准)中的抗压强度试验检测试样的抗压强度，测试结果见表3。
表3.实施例1-25、对比例1-4
| 样品 | 成型时间(h) | 20h抗压强度(MPa) |
| 实施例1 | 18.5 | 50.3 |
| 实施例2 | 18.8 | 50.2 |
| 实施例3 | 19.7 | 49.9 |
| 实施例4 | 19.5 | 50.1 |
| 实施例5 | 19.8 | 49.8 |
| 实施例6 | 19.5 | 49.9 |
| 实施例7 | 18.9 | 49.7 |
| 实施例8 | 18.7 | 49.9 |
| 实施例9 | 18.6 | 50.1 |
| 实施例10 | 18.7 | 49.8 |
| 实施例11 | 16.1 | 52.2 |
| 实施例12 | 16.5 | 51.9 |
| 实施例13 | 14.3 | 54.9 |
| 实施例14 | 14.5 | 55.2 |
| 实施例15 | 13.9 | 55.5 |
| 实施例16 | 14.1 | 55.2 |
| 实施例17 | 12.6 | 57.9 |
| 实施例18 | 12.1 | 58.7 |
| 实施例19 | 12.7 | 58.1 |
| 实施例20 | 12.7 | 57.8 |
| 实施例21 | 12.6 | 60.2 |
| 实施例22 | 12.6 | 60.9 |
| 实施例23 | 12.7 | 60.5 |
| 实施例24 | 12.6 | 59.3 |
| 实施例25 | 12.6 | 62.2 |
| 对比例1 | 25.5 | 42.1 |
| 对比例2 | 25.7 | 41.3 |
| 对比例3 | 26.2 | 35.5 |
| 对比例4 | 29.6 | 35.7 |
分析上述数据可知，本申请制得的快速成型预制混凝土的成型时间均不超过20h，抗压强度均不低于45Mpa，对比实施例1-9的数据可知，实施例1为实施例1-9中的最佳实施例。
分析实施例1-9与对比例1-3的数据可知，在混凝土体系中加入混凝土永凝液后，混凝土的抗压强度几乎没有提高，混凝土的成型时间有所缩短，说明混凝土永凝液加入后能够挤出混凝土内部的杂质和水，促进混凝土的凝固，而在混凝土中同时加入0.03-0.25kg马来酰亚胺聚乙二醇羧基及3-7kg聚乙二醇不但能够提高混凝土的抗压强度而且能够缩短混凝土的成型时间，说明马来酰亚胺聚乙二醇羧基的水溶性较高，能够和聚乙二醇相互作用，进一步促进混凝土的凝固，且聚乙二醇具有三维立体结构，能够和混凝土永凝液的界面相互咬合，形成互穿网络，增强混凝土的稳定性，提高了混凝土的抗压强度。
分析实施例11-12与实施例10、实施例1的数据可知，在混凝土体系中同时加入PEG2000或PEG6000时，制得的快速成型预制混凝土的成型时间有所缩短，且抗压强度有所提高，说明使用粘度适中的PEG2000和PEG6000复配，PEG2000和PEG6000之间能够相互作用，不但保证了混凝土的凝固时间，而且提高了混凝土的稳定性，从而提高了混凝土的抗压强度。
分析实施例13-15与实施例11-12的数据可知，当混凝土体系中PEG2000和PEG6000的重量比为(1-3):1时，进一步缩短了制得的快速成型预制混凝土的成型时间，提高了快速成型预制混凝土的抗压强度，说明当PEG2000和PEG6000重量比为(1-3):1时，PEG2000和PEG6000之间的相互作用较强，进一步促进混凝土的凝固，且增强了混净土的稳定性，提高了混凝土的抗压强度。实施例13-15中，当PEG2000和PEG6000的重量比为2:1时，制得的快速成型预制混凝土的成型时间最短，抗压强度最强。
分析实施例17-19与实施例16、实施例15的数据可知，当马来酰亚胺聚乙二醇羧基的重均分子量在600-2000之内时，制得的快速成型预制混凝土的凝结时间进一步缩短，且抗压强度进一步提高，说明当马来酰亚胺聚乙二醇羧基的重均分子量为600-2000时，在混凝土体系中的相容性较高，与聚乙二醇的相互作用较强，使混凝土能够均匀凝固，降低了混凝土应力分布不均的可能性，进一步提高了混凝土的抗压强度。实施例17-19中，当马来酰亚胺聚乙二醇羧基的重均分子量为1000时，制得的快速成型预制混凝土的成型时间最短，抗压强度最强。
分析实施例21-23与实施例20、实施例19的数据可知，混凝土体系中玻璃纤维粉的粒径为500-800目时，制得的快速成型预制混凝土的成型时间几乎没有变化，但是其抗压强度有所提高，说明当玻璃纤维粉的粒径为500-800目时，易于填充于碎石及陶粒之间，有利于提高混凝土的抗压强度。其中当玻璃纤维粉的粒径为700目时，制得的快速成型预制混凝土的抗压强度较高。
分析实施例25与实施例24、实施例23的数据可知，混凝土体系中陶粒的粒径为5-8mm时，制得的预制混凝土的成型时间稳定，其抗压强度明显提高，说明当陶粒的粒径为5-8mm时，陶粒在混凝土体系中的分散性较强，有利于提高混凝土的抗压强度。
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)
1.一种快速成型预制混凝土，其特征在于，制备原料按重量份计，包括70-120份水泥、220-300份碎石、20-30份陶粒、80-120份水、0.5-0.8份减水剂、0.2-0.45份玻璃纤维粉、0.05-0.8份混凝土永凝液、0.03-0.25份马来酰亚胺聚乙二醇羧基、3-7份聚乙二醇、1-3份非离子型表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的一种快速成型预制混凝土，其特征在于：所述聚乙二醇为PEG2000和PEG6000的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种快速成型预制混凝土，其特征在于：所述PEG2000和PEG6000的重量比为（1-3）:1。
4.根据权利要求1所述的一种快速成型预制混凝土，其特征在于：所述马来酰亚胺聚乙二醇羧基的重均分子量为600-2000。
5.根据权利要求1所述的一种快速成型预制混凝土，其特征在于：所述玻璃纤维粉的粒径为500-800目。
6.根据权利要求1所述的一种快速成型预制混凝土，其特征在于：所述非离子型表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚。
7.根据权利要求1所述的一种快速成型预制混凝土，其特征在于：所述陶粒的粒径为5-8mm。
8.根据权利要求1所述的一种快速成型预制混凝土，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸减水剂。
9.根据权利要求1所述的一种快速成型预制混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
S1、将水泥、碎石、陶粒、水、减水剂、玻璃纤维粉混合均匀制得混合料；
S2、向混合料中加入依次加入非离子型表面活性剂、马来酰亚胺聚乙二醇羧基、聚乙二醇混合均匀，后加入混凝土永凝液混合均匀制得快速成型预制混凝土。
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2021
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