CN113582717A - 轻骨料混凝土及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及混凝土制造的技术领域，具体公开了一种轻骨料混凝土及其制备工艺。轻骨料混凝土由包括以下重量份原料制成：水泥140‑190份；轻质细骨料320‑360份；轻质粗骨料180‑250份；减水剂2‑3份；羧甲基纤维素5‑10份；所述轻质粗骨料由包括硅藻土和液态的聚对苯二甲酸乙二醇酯混匀干结而成；所述硅藻土和聚对苯二甲酸乙二醇酯的重量比为（2‑5）：1；其制备工艺为：质粗骨料的制备：聚对苯二甲酸乙二醇酯熔化至液态加入硅藻土搅拌混匀，静置硬化后破碎过筛，取筛下物制得轻质粗骨料；轻骨料混凝土的制备：按配比称取原料后搅拌混匀制得轻骨料混凝土。本申请具有提高轻骨料混凝土的抗压强度优点。

Description

轻骨料混凝土及其制备工艺
技术领域
本申请涉及混凝土制造的技术领域，更具体地说，它涉及一种轻骨料混凝土及其制备工艺。
背景技术
轻骨料混凝土是指采用轻骨料、水泥和水等材料制成的混凝土，其干表观密度不大于1950kg/m3。轻骨料混凝土相较于普通混凝土，具有较好的隔热保温性能和抗震性能等特点，因此，近年来轻骨料混凝土的研究逐渐增多。
但轻骨料混凝土由于采用了密度较小的轻骨料替代普通粗骨料，这种轻骨料往往相对普通砂石具有较低的筒压强度，造成轻骨料混凝土的立方体抗压强度较低，无法大规模应用在承重结构上。
发明内容
为了提高轻骨料混凝土的抗压强度，本申请提供一种轻骨料混凝土及其制备工艺。
第一方面，本申请提供一种轻骨料混凝土，采用如下的技术方案：
一种轻骨料混凝土，由包括以下重量份原料制成：水泥140-190份；轻质细骨料320-360份；轻质粗骨料180-250份；减水剂2-3份；羧甲基纤维素5-10份；所述轻质粗骨料由包括硅藻土和液态的聚对苯二甲酸乙二醇酯混匀干结而成；所述硅藻土和聚对苯二甲酸乙二醇酯的重量比为(2-5)：1。
通过采用上述技术方案，羧甲基纤维素加入后可在混凝土拌和物中形成三维的支撑体系，减少轻质细骨料和轻质粗骨料上浮，使制得的轻骨料混凝土的匀质性相对更高，从而提高抗压强度。而轻质粗骨料由硅藻土和液态的聚对苯二甲酸乙二醇酯混匀干结而成，聚对苯二甲酸乙二醇酯可由日常废弃的塑料制品中回收利用，提高能源的再使用率，而将硅藻土加入液态的聚对苯二甲酸乙二醇酯混合干结后，聚对苯二甲酸乙二醇酯可将硅藻土凝聚成强度较高的轻质粗骨料，而硅藻土中少量的氧化物可促进水泥的水化反应，使轻质粗骨料与混凝土拌和物较为紧密的结合，以此有效提高混凝土抗压强度。
优选的，由包括以下重量份原料制成：水泥140-160份；轻质细骨料320-340份；轻质粗骨料180-210份；减水剂2-2.5份。
通过采用上述技术方案，当各原料处于改配比时可起到较好的协同作用，提升轻骨料的综合性能。
优选的，所述轻质粗骨料还包括羟基磷灰石，所述硅藻土、聚对苯二甲酸乙二醇酯和羟基磷灰石的重量比为(2-5)：1：(0.5-1.5)。
通过采用上述技术方案，羟基磷灰石、硅藻土和聚对苯二甲酸乙二醇酯一同制成轻质粗骨料，当轻质粗骨料混合制成混凝土拌和物时，羟基磷灰石可在轻质粗骨料上形成结晶位点，使得水泥水化过程中可由结晶位点向外扩展，从而使得轻质粗骨料能与混凝土拌和物紧密的结合，减少轻质粗骨料上浮的过程，提高轻骨料混凝土的综合性能。
优选的，所述轻质粗骨料还包括羟基磷灰石，所述硅藻土、聚对苯二甲酸乙二醇酯和羟基磷灰石的重量比为(2-3)：1：(0.5-1)。
通过采用上述技术方案，当硅藻土、聚对苯二甲酸乙二醇酯和羟基磷灰石的重量比为(2-3)：1：(0.5-1)时，各组分可起到较好的复配作用，提升轻质粗骨料的力学性能。
优选的，所述轻质细骨料包括陶粒和中砂，所述陶粒和中砂的重量比为(1-2)：1。
通过采用上述技术方案，混凝土拌和时，中砂可填充于陶粒的缝隙中，提升轻骨料混凝土密实程度，进而提升抗压强度。
第二方面，本申请提供一种轻骨料混凝土的制备工艺，采用如下的技术方案：
一种轻骨料混凝土的制备工艺，包括以下制备步骤：轻质粗骨料的制备：聚对苯二甲酸乙二醇酯熔化至液态加入硅藻土搅拌混匀，静置硬化后破碎过筛，取筛下物制得轻质粗骨料；轻骨料混凝土的制备：按配比称取原料后搅拌混匀制得轻骨料混凝土。
通过采用上述技术方案，该制备步骤相对简单，且轻质粗骨料的制备成本相对较低，便于批量投产。
优选的，若所述轻质粗骨料中还包括羟基磷灰石，轻质粗骨料的制备步骤为聚对苯二甲酸乙二醇酯熔化至液态加入硅藻土搅拌混匀，降温至160-180℃加入羟基磷灰石粉末搅拌混匀，静置硬化并破碎过筛，取筛下物制得轻质粗骨料。
通过采用上述技术方案，该方法可使得羟基磷灰石粉末能与硅藻土和聚对苯二甲酸乙二醇酯较好的混匀，且羟基磷灰石中的活性组分在搅拌混匀过程中不易受到破坏。
优选的，轻质粗骨料的制备步骤为聚对苯二甲酸乙二醇酯熔化至液态加入硅藻土搅拌混匀，降温至160-180℃加入羟基磷灰石粉末搅拌混匀，空冷降温后破碎过筛，取筛下物制得轻质粗骨料。
通过采用上述技术方案，迅速空冷后可减少羟基磷灰石的分解，并使得制成的轻质粗骨料的密实程度相对更高，提高轻质粗骨料的受力效果。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、羧甲基纤维素加入后可在混凝土拌和物中形成三维的支撑体系，减少轻质细骨料和轻质粗骨料上浮，使制得的轻骨料混凝土的匀质性相对更高，从而提高抗压强度。而轻质粗骨料由硅藻土和液态的聚对苯二甲酸乙二醇酯混匀干结而成，聚对苯二甲酸乙二醇酯可由日常废弃的塑料制品中回收利用，提高能源的再使用率，而将硅藻土加入液态的聚对苯二甲酸乙二醇酯混合干结后，聚对苯二甲酸乙二醇酯可将硅藻土凝聚成强度较高的轻质粗骨料，而硅藻土中少量的氧化物可促进水泥的水化反应，使轻质粗骨料与混凝土拌和物较为紧密的结合，以此有效提高混凝土抗压强度。
2、羟基磷灰石、硅藻土和聚对苯二甲酸乙二醇酯一同制成轻质粗骨料，当轻质粗骨料混合制成混凝土拌和物时，羟基磷灰石可在轻质粗骨料上形成结晶位点，使得水泥水化过程中可由结晶位点向外扩展，从而使得轻质粗骨料能与混凝土拌和物紧密的结合，减少轻质粗骨料上浮的过程，提高轻骨料混凝土的综合性能。
3、迅速空冷后可减少羟基磷灰石的分解，并使得制成的轻质粗骨料的密实程度相对更高，提高轻质粗骨料的受力效果。
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。
本发明所涉及的原料均为市售，水泥选自P·O52.5级水泥；陶粒的平均粒径为3.5-4.0mm；中砂的平均粒径为0.35-0.5mm，细度模数为3.0-2.3；羟基磷灰石粉末为微米级；硅藻土粉末40-80目；硅藻土块平均粒径为5-10mm；聚对苯二甲酸乙二醇酯的分子量为20000～30000；减水剂为聚羧酸减水剂。
实施例
表1实施例1-6制得的轻骨料混凝土中各组分和配比
Figure BDA0003178720170000031
Figure BDA0003178720170000041
实施例1-6
轻质粗骨料的制备：
S1-1、按表1配比称取聚对苯而甲酸乙二醇酯放置于电加热搅拌罐中加热至270℃，待聚对苯而甲酸乙二醇酯熔化至液态后，将硅藻土粉末等量分为三份，每隔5min向电加热搅拌罐加入一份硅藻土粉末，并以30r/min的转速下搅拌，待第三次加入硅藻土粉末后搅拌10min，制得轻质粗骨料聚合体；
S1-2、关闭电加热搅拌罐静置，待轻质粗骨料聚合体冷却至室温后，将冷却后的轻质粗骨料聚合体放置于骨料破碎机中破碎后，过筛取筛下物制得5-10mm的轻质粗骨料；
轻骨料混凝土的制备：
S2、按表1的配比称取各原料搅拌混匀后制得轻骨料混凝土。
表2实施例7-11制得的轻骨料混凝土中各组分和配比
Figure BDA0003178720170000042
实施例7-11
轻质粗骨料的制备：
S1-1、按表1配比称取聚对苯而甲酸乙二醇酯放置于电加热搅拌罐中加热至270℃，待聚对苯而甲酸乙二醇酯熔化至液态后，将硅藻土粉末等量分为三份，每隔5min向电加热搅拌罐加入一份硅藻土粉末，并以30r/min的转速下搅拌，待第三次加入硅藻土粉末后搅拌10min，将电加热搅拌罐的温度调节至170℃，并加入羟基磷灰石粉末搅拌10min制得轻质粗骨料聚合体；S1-2、关闭电加热搅拌罐静置，待轻质粗骨料聚合体冷却至室温后，将冷却后的轻质粗骨料聚合体放置于骨料破碎机中破碎后，过筛取筛下物制得5-10mm的轻质粗骨料；
轻骨料混凝土的制备：
S2、按表2的配比称取各原料搅拌混匀后制得轻骨料混凝土。
表3实施例12-14以及对比实施例1制得的轻骨料混凝土中各组分和配比
Figure BDA0003178720170000051
实施例12-13
轻质粗骨料的制备：
S1-1、按表1配比称取聚对苯而甲酸乙二醇酯放置于电加热搅拌罐中加热至270℃，待聚对苯而甲酸乙二醇酯熔化至液态后，将硅藻土粉末等量分为三份，每隔5min向电加热搅拌罐加入一份硅藻土粉末，并以30r/min的转速下搅拌，待第三次加入硅藻土粉末后搅拌10min，将电加热搅拌罐的温度调节至170℃，并加入羟基磷灰石粉末搅拌10min制得轻质粗骨料聚合体；
S1-2、关闭电加热搅拌罐静置，待轻质粗骨料聚合体冷却至室温后，将冷却后的轻质粗骨料聚合体放置于骨料破碎机中破碎后，过筛取筛下物制得5-10mm的轻质粗骨料；
轻骨料混凝土的制备：
S2、按表2的配比称取各原料搅拌混匀后制得轻骨料混凝土。
实施例14
本实施例与实施例13的不同在于：
步骤S1-2、将电加热搅拌罐内的轻质粗骨料聚合体取出，通过风冷式空气冷却机空冷降温至室温后，将冷却后的轻质粗骨料聚合体放置于骨料破碎机中破碎后，过筛取筛下物制得5-10mm的轻质粗骨料。
对比实施例1
本实施例与实施例13的不同在于：轻质细骨料选用平均粒径为0.35-0.5mm的中砂。
对比例
对比例1
本对比例与实施例13的不同在于：将轻质粗骨料直接使用粒径为5-10mm的硅藻土块代替。
对比例2
本对比例与实施例13的不同在于：将轻质粗骨料直接使用粒径为5-10mm的聚对苯二甲酸乙二醇酯颗粒代替。
性能检测试验
以上实施例、对比实施例和对比例制备的轻骨料混凝土的性能测试方法如下：
1、抗压强度：按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》制作标准试块，并测量标准试块28天的抗压强度；
2、抗折强度：按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》制作标准试块，并测量标准试块28天的抗折强度；
3、坍落度：按照GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》使用混凝土坍落度仪测定坍落度。
表4各实施例、对比实施例和对比例制得的轻骨料混凝土的检测数据
抗压强度(Mpa) 抗折强度(Mpa) 坍落度(mm)
实施例1 31.2 5.61 196
实施例2 33.5 5.78 193
实施例3 34.0 5.53 185
实施例4 28.9 5.14 179
实施例5 35.5 6.09 199
实施例6 35.8 6.07 201
实施例7 37.4 6.31 200
实施例8 38.8 6.40 201
实施例9 39.2 6.53 200
实施例10 38.3 6.38 202
实施例11 35.7 6.17 194
实施例12 40.7 6.48 212
实施例13 39.8 6.42 206
实施例14 42.4 6.70 215
对比实施例1 36.6 6.13 226
对比例1 7.9 2.69 167
对比例2 16.1 4.22 205
本申请各实施例和对比实施例1制得的轻骨料混凝土的表观密度不大于1950kg/m3。
结合实施例1和对比例1-2结合表4可以看出，对比例1中使用硅藻土块作为轻质粗骨料，抗压强度仅为7.9Mpa，且对比例1在混合搅拌过程中部分硅藻土块溶解破碎，并吸收大量的水分，导致对比例1制得的混凝土坍落度仅为167mm；对比例2采用聚对苯二甲酸乙二醇酯颗粒作为轻骨料，抗压强度明显高于对比例1，但混合搅拌时有少量的聚对苯二甲酸乙二醇酯颗粒出现上浮情况，使得制得混凝土内的匀质性不高，导致抗压强度差于实施例1；实施例1将硅藻土和聚对苯二甲酸乙二醇酯复合制成轻质粗骨料后，抗压强度和抗折强度明显较对比例1和对比例2提升。
结合实施例1-6并结合表4可以看出，实施例6的综合性能为实施例1-6中最佳，并且当轻质粗骨料中硅藻土：聚对苯二甲酸乙二醇酯为3：1时，制得的轻骨料混凝土综合性能相对更佳；实施例4的轻质粗骨料中硅藻土：聚对苯二甲酸乙二醇酯为2：1，明显可看出实施例4的抗压强度下降至28.9Mpa，且坍落度也下降至179mm，因此若硅藻土的量与聚对苯二甲酸乙二醇酯的量的比值大于3:1时，其制得的轻骨料混凝土的强度以及流动性均会明显下降。
结合实施例5和实施例7并结合表4可以看出，实施例7的轻质粗骨料中增加了羟基磷灰石的成分后，使得实施例7抗压强度和抗折强度明显高于实施例5，但流动性方面并没有得到较好的提升。主要由于轻质粗骨料加入羟基磷灰石一同复合制成后，可使轻质粗骨料在混匀搅拌过程中形成多个结晶位点，以使得混凝土拌合物的水化反应容易由轻质粗骨料的结晶位点向外扩展，并将轻质粗骨料包覆，从而提高轻质粗骨料和凝胶材料的结合强度，以此提升制得轻质混凝土的抗压强度和抗折强度。
结合实施例7-11并结合表4可以看出，实施例9的抗压强度为39.2Mpa和抗折强度为6.53Mpa均为实施例7-11中最佳，即当轻质粗骨料中硅藻土：聚对苯二甲酸乙二醇酯：羟基磷灰石为3：1:1时，各组分配比能起到较好的复配作用，提高轻骨料混凝土的综合性能。
结合实施例9、12-13和对比实施例1结合表4可以看出，实施例12的轻质细骨料中含有1：1的陶粒和中砂时，制得轻骨料混凝土的抗压强度为40.7Mpa，较实施例9的抗压强度有一定的提升，但中砂的加入使得实施例12的抗折强度有些许下降，但明显提升了实施例12的流动性。而实施例13调整陶粒：中砂为2：1后，实施例13的抗压强度、抗折强度和坍落度相比实施例12均存在一定的下降。而对比实施例1中轻质细骨料仅采用中砂后，抗压强度仅为36.6Mpa，抗折强度仅为6.13Mpa，制得轻质混凝土的强度明显下降，但流动得到了较高的提升。由此可见，当细砂与陶粒的比例在1：1时能起到较好的协同作用，提高轻质混凝土的综合性能。
结合实施例12和实施例14并结合表4可以看出，实施例14制得的轻骨料混凝土的综合性能明显高于实施例12，尤其是抗压强度方面提升至42.4Mpa，当制备轻质粗骨料过程中，将轻质粗骨料聚合体取出使用风冷式空气冷却机空冷降温后制得的轻质粗骨料可明显提升轻骨料滚凝土的抗压强度。
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 (8)

1.一种轻骨料混凝土，其特征在于，由包括以下重量份原料制成：水泥140-190份；轻质细骨料320-360份；轻质粗骨料180-250份；减水剂2-3份；羧甲基纤维素5-10份；所述轻质粗骨料由包括硅藻土和液态的聚对苯二甲酸乙二醇酯混匀干结而成；所述硅藻土和聚对苯二甲酸乙二醇酯的重量比为（2-5）：1。
2.根据权利要求1所述的轻骨料混凝土，其特征在于：由包括以下重量份原料制成：水泥140-160份；轻质细骨料320-340份；轻质粗骨料180-210份；减水剂2-2.5份。
3.根据权利要求2所述的轻骨料混凝土，其特征在于：所述轻质粗骨料还包括羟基磷灰石，所述硅藻土、聚对苯二甲酸乙二醇酯和羟基磷灰石的重量比为（2-5）：1：（0.5-1.5）。
4.根据权利要求3所述的轻骨料混凝土，其特征在于：所述轻质粗骨料还包括羟基磷灰石，所述硅藻土、聚对苯二甲酸乙二醇酯和羟基磷灰石的重量比为（2-3）：1：（0.5-1）。
5.根据权利要求4所述的轻骨料混凝土，其特征在于：所述轻质细骨料包括陶粒和中砂，所述陶粒和中砂的重量比为（1-2）：1。
6.一种轻骨料混凝土的制备工艺，其特征在于：包括以下制备步骤：轻质粗骨料的制备：聚对苯二甲酸乙二醇酯熔化至液态加入硅藻土搅拌混匀，静置硬化后破碎过筛，取筛下物制得轻质粗骨料；
轻骨料混凝土的制备：按配比称取原料后搅拌混匀制得轻骨料混凝土。
7.根据权利要求6所述的轻骨料混凝土的制备工艺，其特征在于：若所述轻质粗骨料中还包括羟基磷灰石，轻质粗骨料的制备步骤为聚对苯二甲酸乙二醇酯熔化至液态加入硅藻土搅拌混匀，降温至160-180℃加入羟基磷灰石粉末搅拌混匀，静置硬化并破碎过筛，取筛下物制得轻质粗骨料。
8.根据权利要求7所述的轻骨料混凝土的制备工艺，其特征在于：轻质粗骨料的制备步骤为聚对苯二甲酸乙二醇酯熔化至液态加入硅藻土搅拌混匀，降温至160-180℃加入羟基磷灰石粉末搅拌混匀，空冷降温后破碎过筛，取筛下物制得轻质粗骨料。
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