CN113582624B - 一种快干早强混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种快干早强混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及混凝土的领域，具体公开了一种快干早强混凝土及其制备方法。快干早强混凝土的制备原料按重量份计，包括硅酸盐水泥50‑80份、硅灰20‑40份、水30‑45份、矿粉35‑45份、骨料100‑130份、聚乙烯醇10‑15份、反丁烯二酸0.05‑0.3份、蒙脱土0.03‑0.1份、外加剂0.005‑0.01份；其制备方法为：取一半的水加入聚乙烯醇搅拌后加入反丁烯二酸制得混合液，调节混合液pH至3‑5，后将混合液加热制得备用料；在备用料中加入蒙脱土混合均匀，接着加入剩余的水、硅酸盐水泥、硅灰、矿粉、骨料、外加剂制得快干早强混凝土。本申请的快干早强混凝土具有凝结时间短、早期强度高的优点。

Description

一种快干早强混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土的领域，更具体地说，它涉及一种快干早强混凝土及其制备方法。
背景技术
普通混凝土主要是以硅酸盐水泥为凝胶材料，与水、砂石、外加剂等掺和料混合均匀，经成型、养护制得的石材。混凝土是最重要的建筑材料之一，关乎人们日常的住行。
为了缩短工期，在修补和建设时缩短混凝土凝结时间，使路面或建筑尽快投入使用，人们开始研究快干型混凝土。例如申请号为2020108630353的中国专利提出了一种环保型复合快干高性能混凝土，由以下重量份数的原料制成：硅酸盐水泥90-110份、硅灰40-55份、矿粉40-55份、水40-50份、骨料180-260份、钢纤维20-35份、外加剂2-5份、固化剂4-6份、复合填料剂10-25份。
针对上述中的相关技术，发明人认为：前述的快干型混凝土凝结时间短，且具有较高的抗压强度，但是上述混凝土在低温环境下铺设时，常出现早期强度低的问题，不利于在东北等气温较低的地区使用。
发明内容
为了提高快干混凝土在低温下的早期强度，本申请提供一种快干早强混凝土及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种快干早强混凝土，采用如下的技术方案：
一种快干早强混凝土，制备原料按重量份计，包括硅酸盐水泥50-80份、硅灰20-40份、水30-45份、矿粉35-45份、骨料100-130份、聚乙烯醇10-15份、反丁烯二酸0.05-0.3份、蒙脱土0.03-0.1份、外加剂0.005-0.01份。
通过采用上述技术方案，本申请针对混凝土的制备原料进行调整，在混凝土制备原料中添加了聚乙烯醇、反丁烯二酸和蒙脱土，其中聚乙烯醇具有较优的粘合性，能够与硅酸盐水泥的水化产物作用，提高水化产物的聚合度，反丁烯二酸能够促进聚乙烯醇的交联，提高了混凝土原料之间的连接的紧密性，蒙脱土能够与聚乙烯醇相互作用，提高了混凝土的稳定性，从而提高了混凝土在低温条件下的早期强度。
优选的，所述聚乙烯醇为1788型聚乙烯醇和1799型聚乙烯醇的混合物。
优选的，所述1788型聚乙烯醇和1799型聚乙烯醇的重量比为(2-3):(0.5-1)。
通过采用上述技术方案，本申请使用1788型聚乙烯醇和1799型聚乙烯醇复配，二者粘度适中，在混凝土制备体系中分散较均匀，当1788型聚乙烯醇和1799型聚乙烯醇的重量比为(2-3):(0.5-1)时，制得的混凝土在低温条件下的早期强度较高。
优选的，所述蒙脱土为钙基蒙脱土。
通过采用上述技术方案，钙基蒙脱土含有钙离子，在混凝土制备体系中的分散性更强，有利于蒙脱土与聚乙烯醇之间的作用，进一步提高了混凝土的稳定性，提高了制得的混凝土在低温条件下的早期强度。
优选的，所述骨料包括粗骨料和细骨料，所述粗骨料和细骨料的重量比为(1-3):(1-2)。
优选的，所述粗骨料为粒径为8-16mm的河砂，所述细骨料为粒径为2-4mm的河砂。
通过采用上述技术方案，当使用粒径为8-16mm的河砂作为粗骨料，使用粒径为2-4mm的河砂作为细骨料，且粗骨料和细骨料的重量比为(1-3):(1-2)时,制得的混凝土在低温条件下的早期强度较高。
优选的，所述矿粉为S95级矿粉。
通过采用上述技术方案，S95级矿粉的活性指数较高，在混凝土制备体系中能够均匀分散，制得的混凝土在低温条件下的早期强度较高。
优选的，所述外加剂包括聚羧酸型减水剂和速凝剂。
第二方面，本申请提供一种快干早强混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：
一种快干早强混凝土的制备方法，包括如下制备步骤：
S1、取配方量一半的水加入聚乙烯醇搅拌均匀，接着加入反丁烯二酸混合均匀制得混合液，然后调节混合液pH至3-5，后将混合液加热至80-100℃，后保温1-3h制得备用料备用；
S2、在备用料中加入蒙脱土混合均匀，接着加入硅酸盐水泥、硅灰、矿粉、骨料、外加剂和剩余的水混合均匀制得快干早强混凝土。
通过采用上述技术方案，本申请针对混凝土的制备原料进行调整，提高了混凝土原料之间连接的紧密性，提高混凝土的稳定性，从而提高了混凝土在低温条件下的早期强度，且制备方法简单，易于操作。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.本申请针对混凝土的制备原料进行调整，反丁烯二酸能够促进聚乙烯醇的交联，提高了混凝土原料之间的连接的紧密性，蒙脱土能够与聚乙烯醇相互作用，提高了混凝土的稳定性，从而提高了混凝土在低温条件下的早期强度；
2.本申请优选采用1788型聚乙烯醇和1799型聚乙烯醇复配，二者的粘度适中，在混凝土制备体系中分散较均匀，提高了混凝土在低温条件下的早期强度；
3.本申请优选采用钙基蒙脱土，钙基蒙脱土含有钙离子，在混凝土制备体系中的分散性更强，有利于蒙脱土与聚乙烯醇之间的作用，进一步提高了混凝土在低温条件下的早期强度。
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，本申请所用硅酸盐水泥为华润425硅酸盐水泥，购自佛山市润合建材有限公司，如无特殊说明，其余原料来源见表1。
表1.本申请所用原料来源
Figure BDA0003225730690000031
实施例
实施例1
一种快干早强混凝土的制备方法，包括如下制备步骤：
S1、取1/2的水加入1.2kg聚乙烯醇搅拌均匀，接着加入0.01kg反丁烯二酸混合均匀制得混合液，然后加入质量浓度为68wt％的硫酸溶液调节混合液pH至4，后将混合液加热至90℃，后保温2h制得备用料备用；
S2、在备用料中加入0.006kg蒙脱土混合均匀，接着加入剩余的水、6kg硅酸盐水泥、3kg硅灰、4kg矿粉、12kg骨料、0.0008kg外加剂混合均匀制得快干早强混凝土；
实施例1所用水的总量为4kg；所用聚乙烯醇为1788型聚乙烯醇；所用蒙脱土为钠基蒙脱土；所用矿粉为S95级矿粉；所用骨料为河砂，河砂的粒径为4-8mm；所用外加剂为聚羧酸型减水剂和速凝剂的混合物，聚羧酸型减水剂和速凝剂的重量比为5:1；所用质量浓度为68wt％的硫酸溶液购自国药集团化学试剂有限公司。
实施例2-7
实施例2-7均以实施例1为基础，与实施例1的区别仅在于：快干早强混凝土的制备条件不同，具体见表2。
表2.实施例1-7快干早强混凝土的制备条件
Figure BDA0003225730690000032
Figure BDA0003225730690000041
实施例8
实施例8以实施例1为基础，与实施例1的区别仅在于：所用聚乙烯醇为1799型聚乙烯醇。
实施例9
实施例9以实施例8为基础，与实施例8的区别仅在于：所用聚乙烯醇为1788型聚乙烯醇和1799型聚乙烯醇的混合物，1788型聚乙烯醇和1799型聚乙烯醇的重量比为2:0.5。
实施例10
实施例10以实施例8为基础，与实施例8的区别仅在于：所用聚乙烯醇为1788型聚乙烯醇和1799型聚乙烯醇的混合物，1788型聚乙烯醇和1799型聚乙烯醇的重量比为3:1。
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：所用蒙脱土为钙基蒙脱土。
实施例12
实施例12以实施例11为基础，与实施例11的区别仅在于：所用河砂的粒径为8-16mm。
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：所用河砂的粒径为2-4mm。
实施例14
实施例14以实施例13为基础，与实施例13的区别仅在于：所用骨料为粗骨料和细骨料的混合物，粗骨料和细骨料均为河砂，粗骨料的河砂的粒径为8-16mm，细骨料的河砂的粒径为2-4mm，粗骨料和细骨料的重量比为1:2。
实施例15
实施例15以实施例13为基础，与实施例13的区别仅在于：所用骨料为粗骨料和细骨料的混合物，粗骨料和细骨料均为河砂，粗骨料的河砂的粒径为8-16mm，细骨料的河砂的粒径为2-4mm，粗骨料和细骨料的重量比为3:1。
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：以等质量的水泥代替聚乙烯醇。
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：以等质量的水泥代替蒙脱土。
对比例3
一种混凝土，其制备方法为：将5.5kg硅酸盐水泥、3kg硅灰、3kg矿粉和15kg粒径为4-8mm的河砂、0.005kg聚羧酸型减水剂和0.001kg速凝剂混合均匀制得混凝土；
所用硅酸盐水泥为华润425硅酸盐水泥，购自佛山市润合建材有限公司，其余原料来源见表1。
性能检测试验
分别对实施例1-15、对比例1-3制得的混凝土进行如下性能测试。
凝结时间测试：按照GB/T 50080-2002(普通混凝土拌合物性能试验方法标准)第4章凝结时间试验的规定，用5mm筛分别将实施例1-15、对比例1-3制得的混凝土筛取细砂浆，后在-20℃下进行终凝时间的测试，测试结果见表3。
抗压强度测试：按照GB/T 50010(普通混凝土力学性能实验方法)的规定，分别将实施例1-15、对比例1-3将制得的混凝土制作成边长为150mm的立方体试件，在-20℃、相对湿度90％以下的环境下养护3d、28d后测试试件的抗压强度，测试结果见表3。
抗冻融测试：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)标准以实施例1-15、对比例1-3制得的混凝土制作试件，按照标准条件养护28天，接着按照GB/T 50082—2009中提到的慢冻法进行冻融循环试验，并以最大冻融循环次数进行评价，测试结果见表3。
早期抗裂性测试：保持试验环境的温度为-20℃、相对湿度为65％，使用平板法分别对实施例1-15、对比例1-3制得的混凝土进行早期抗裂性测试，计算混凝土浇筑24h后测量得到的裂缝数据，计算单位面积上的总开裂面积c(mm2/m2)，c＝a×b，a为每条裂缝的平均开裂面积(mm2/条)，单位面积的裂缝数目(条/m2)，测试结果见表3。
表3.实施例1-15、对比例1-3的测试结果
Figure BDA0003225730690000051
Figure BDA0003225730690000061
分析上述数据可知，本申请制得的快干早强混凝土的在低温条件下的终凝时间一般为2h左右，在低温条件下的早其抗压强度不低于42.0MPa，最大抗冻融次数均不低于280次，且低温条件下的单位面积上总开裂面积均为0mm2/m2，综上可知本申请制得的混凝土在低温条件下仍具有优异的抗冻融性能，早期抗压强度较高，且在低温条件下不易开裂。分析实施例1-7的数据可知，实施例1为实施例1-7的最佳实施例。
分析实施例1与对比例1-3的数据可知，在本申请中未添加蒙脱土或聚乙烯醇时，制得的混凝土的早期强度明显降低，本申请规定的组分制得的混凝土的早期强度明显高于其余混凝土的早期强度，说明本申请针对混凝土的制备原料进行调整，在混凝土制备原料中添加了聚乙烯醇、反丁烯二酸和蒙脱土，其中聚乙烯醇具有较优的粘合性，能够与硅酸盐水泥的水化产物作用提高水化产物的聚合度，反丁烯二酸能够促进聚乙烯醇的交联，提高了混凝土原料之间连接的紧密性，蒙脱土能够与聚乙烯醇相互作用，提高了混凝土的稳定性，从而提高了混凝土在低温条件下的早期强度。
分析实施例9-10与实施例8、实施例1的数据可知，在单独使用1788型聚乙烯醇或1799型聚乙烯醇时制得的混凝土的早期强度，明显低于使用1788型聚乙烯醇和1799型聚乙烯醇复配时制得的混凝土的早期强度，说明1788型聚乙烯醇和1799型聚乙烯醇的粘度适中，在混凝土制备体系中分散较均匀，且二者能够相互作用，当1788型聚乙烯醇和1799型聚乙烯醇的重量比为(2-3):(0.5-1)时，制得的混凝土在低温条件下的早期强度较高。
分析实施例11与实施例10的数据可知，当使用钙基蒙脱土时，制得的混凝土的早期强度明显高于使用钠基蒙脱土制得的混凝土的早期强度，说明钙基蒙脱土在混凝土制备体系中的分散性更强，有利于蒙脱土与聚乙烯醇之间的作用，进一步提高了混凝土的稳定性，提高了制得的混凝土在低温时的早期强度。
分析实施例14-15与实施例11-13的数据可知，当单独使用粒径为2-4mm、4-8mm、8-16mm的河砂作为制备混凝土的骨料时，制得的混凝土的早期强度明显低于使用粒径为8-16mm的河砂作为粗骨料与粒径为2-4mm的河砂作为细骨料复配制得的混凝土的早期强度，说明使用粒径为8-16mm的河砂和粒径为2-4mm的河砂复配且二者的重量比为(1-3):(1-2)时，制得的混凝土在低温条件下的早期强度较高。
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受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种快干早强混凝土，其特征在于，制备原料按重量份计，包括硅酸盐水泥50-80份、硅灰20-40份、水30-45份、矿粉35-45份、骨料100-130份、聚乙烯醇10-15份、反丁烯二酸0.05-0.3份、蒙脱土0.03-0.1份、外加剂0.005-0.01份。
2.根据权利要求1所述的一种快干早强混凝土，其特征在于：所述聚乙烯醇为1788型聚乙烯醇和1799型聚乙烯醇的混合物。
3.根据权利要求2所述的一种快干早强混凝土，其特征在于：所述1788型聚乙烯醇和1799型聚乙烯醇的重量比为（2-3）:（0.5-1）。
4.根据权利要求1所述的一种快干早强混凝土，其特征在于：所述蒙脱土为钙基蒙脱土。
5.根据权利要求1所述的一种快干早强混凝土，其特征在于：所述骨料包括粗骨料和细骨料，所述粗骨料和细骨料的重量比为（1-3）:（1-2）。
6.根据权利要求5所述的一种快干早强混凝土，其特征在于：所述粗骨料为粒径为8-16mm的河砂，所述细骨料为粒径为2-4mm的河砂。
7.根据权利要求1所述的一种快干早强混凝土，其特征在于：所述矿粉为S95级矿粉。
8.根据权利要求1所述的一种快干早强混凝土，其特征在于：所述外加剂包括聚羧酸型减水剂和速凝剂。
9.权利要求1-8任一项所述的一种快干早强混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
S1、取配方量一半的水加入聚乙烯醇搅拌均匀，接着加入反丁烯二酸混合均匀制得混合液，然后调节混合液pH至3-5，后将混合液加热至80-100℃，后保温1-3h制得备用料备用；
S2、在备用料中加入蒙脱土混合均匀，接着加入硅酸盐水泥、硅灰、矿粉、骨料、外加剂和剩余的水混合均匀制得快干早强混凝土。
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Pledgee: Zhejiang Yongjia Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Shatou Branch

Pledgor: Chongde Building Materials Group Co.,Ltd.

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