CN114105558A - 一种缓凝混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种缓凝混凝土及其制备方法，涉及混凝土技术领域，所述缓凝混凝土所含各原料及其质量份数如下：190‑210份水泥，95‑105份矿粉，35‑40份粉煤灰，1000‑1100份天然石子，180‑190份拌合水，810‑850份混合砂，3.8‑4.1份外加剂。混合砂为固定配比的特细砂与碎屑共混而成，外加剂中包括萘系液体减水剂；本发明制备方法如下：称取相应质量份数的组分，将干料加入搅拌机搅拌均匀后，加入外加剂和水，搅拌至均匀流态得到所述缓凝混凝土浆体。本发明的缓凝混凝土初凝时间12h以上，硬化后可达C30级别。本发明的缓凝混凝土提升了混凝土的强度、耐久性和缓凝性能。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土领域，具体涉及一种缓凝混凝土及其制备方法。
背景技术
天然砂特别是Ⅱ区中砂是优良的细骨料。然而由于优质天然砂形成年代久远，地理分布不均，大规模开采使用受到限制。优质河砂的持续开采，造成中砂资源短缺，加之混凝土中各种化学外加剂的大量使用，对环境产生了很大的影响。拓宽中砂来源、减少化学外加剂的使用就变得尤为迫切。
目前采石场在生产过程中会产生25-30％难以利用的碎屑，其最大粒径一般低于5mm，且含有公称粒径小于0.08mm的石粉。这些工业副产品囤放堆积，占用大量土地资源。我国河流众多，特细砂资源丰富，但利用率很低，导致中下游河床升高，严重影响中下游河道安全，增加疏浚工作。
采用粒径过大的碎屑和粒径过小的特细砂按一定比例混合，复配成中砂，替代天然中砂，解决混凝土中细骨料短缺问题，降低混凝土成本，同时为碎屑和特细砂的处理提供新的路径，降低混凝土材料成本，对机制砂的推广和使用起到一定的促进作用。
然而，特细砂细度模数偏低，单独作为细骨料时，总表面积增大，需要更多的水泥浆来包裹，同时在骨料中缺失了粒径级配档，因此组成的混凝土密实度较差，只有依靠增加水泥用量来弥补，由此增大了混凝土开裂风险，同时也增加了混凝土的生产成本。碎屑(0-5mm)细度模数偏大，颗粒形状棱角多，表面粗糙不光滑，粉末含量较大，单独作为细骨料会引起混凝土和易性、可泵性变差，同样也存在混凝土材料体系缺乏级配的问题，从而影响混凝土强度和耐久性。
并且，在特定温度和特殊工艺的需求下，混凝土的缓凝性能显得十分重要，缓凝混凝土能够抑制水泥水化进程，延长混凝土充分凝结的时间，使新拌混凝土较长时间保持塑性，方便浇筑、提高工作效率。然而，混凝土的缓凝性能一般通过加入缓凝剂来提升，常见的缓凝剂包括磷酸盐、硫酸盐、硝酸盐、木质素磺酸盐、羟基羧酸及其盐、多元醇等，这些化学缓凝剂的使用，容易产生SO2、NO2等污染物，对空气、土壤和水质造成污染。同时，大多缓凝混凝土虽然能获得较强缓凝效果，但在混凝土的强度方面还不能令人满意。
基于上述情况，亟需设计一种新型缓凝混凝土，通过确定特细砂和碎屑的最佳复配比例，提高混凝土的力学性能，达到使用强度的需求，同时减少缓凝剂的使用，达到混凝土缓凝的效果。
发明内容
本发明的一个目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种缓凝混凝土，其通过如下技术方案得以实现：
一种缓凝混凝土，包括按质量份数计的如下组分：
其中，
所述混合砂为特细砂与碎屑共混而成，特细砂与碎屑复配比例为0.6:1-1:1；
所述外加剂包括萘系液体减水剂。
进一步地，所述特细砂细度模数为1.2-1.5，所述碎屑细度模数为3.1-3.5。
进一步地，所述水泥为P.O 42.5水泥。
进一步地，所述矿粉为S95矿粉。
进一步地，所述粉煤灰为Ⅱ级低钙粉煤灰。
进一步地，所述天然石子粒径为5-25mm。
进一步地，所述萘系液体减水剂含固量为40-90％。
本发明的另一个目的在于提供上述缓凝混凝土的制备方法，所述缓凝混凝土的制备方法包括如下步骤：
S1.按质量份数称取各原料组分进行挂浆，得到混合物；
S2.将水泥、矿粉、粉煤灰、天然石子和混合砂加入上述混合物中搅拌；
S3.加入外加剂和拌合水，搅拌均匀，得到所述缓凝混凝土浆体。
进一步地，步骤S2中，所述搅拌时间为2-4min。
进一步地，步骤S3中，所述搅拌时间为3-5min。
本发明具有以下有益效果：
1.本发明通过加入固定配比的特细砂和碎屑，代替中砂作为混凝土的骨料，特细砂的细度模数小，能够填补细度模数大的碎屑间的空隙，降低碎屑颗粒棱角多、表面粗糙带来的影响，保证了骨料的密实度；同时特细砂与碎屑复配比例为0.6:1-1:1时，特细砂与碎屑结合的效果最好，总表面积最小，吸附包裹的水泥浆最少，能够减少混凝土制备过程中水泥浆的使用量，降低了混凝土开裂的风险，由此提升了混凝土的强度和耐久性；
2.本发明中加入的特细砂，具有相对较大的比表面积，增加了吸附接触面积，提高了水泥的吸附能力，能够吸附大量水分子形成较厚的水膜层包裹在水泥颗粒表面，使晶体之间接触面减少，从而延长了凝固时间，同时，通过加入固定配比的碎屑，进一步将水泥颗粒间的孔隙填补，使得缓凝效果更佳；
3.本发明中加入的萘系液体减水剂会降低水泥中固液相界面的自由能，提高水泥颗粒的分散程度，并且减水剂分子在水泥颗粒表面或周围形成薄膜，与本发明加入的特细砂吸附的水膜层发挥协同作用，共同阻挡晶体之间的接触，抑制了水泥转变为结晶态的过程，大大降低了水泥后期的水化速度，显著的提升了混凝土的缓凝性能；
4.本发明通过固定配比的特细砂和碎屑与萘系减水剂共同提升了混凝土的缓凝性能，抑制了水泥由凝胶体向晶体的转化速度，同时也更有利于水泥中晶体纤维的生长，从而使混凝土后期强度有所提高，改善了缓凝混凝土的力学性能。
附图说明
图1示出了本发明实施例1中的特细砂与碎屑4:6复配混合砂累计筛余示意图；
图2示出了本发明实施例2中的特细砂与碎屑5:5复配混合砂累计筛余示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的技术方案，列举如下实施例。实施例中所出现的原料、反应和后处理手段，除非特别声明，均为市面上常见原料，以及本领域技术人员所熟知的技术手段。
本发明实施例选用的材料型号、成分如下：
水泥：P.O 42.5水泥；
矿粉：S95矿粉；
粉煤灰：Ⅱ级低钙粉煤灰；
天然石子：粒径5-25mm的天然石子；
外加剂：萘系液体减水剂，其型号为FDN-5。
实施例1
一种缓凝混凝土，包括如下组分：
其中，混合砂为特细砂与碎屑共混而成，特细砂与碎屑复配比例2:3；特细砂细度模数为1.2，碎屑细度模数为3.4，复配混合砂细度模数为2.5。
图1示出了本实施例中特细砂与碎屑复配混合砂的累计筛余量。
上述缓凝混凝土的制备方法如下：
S1.按质量份数称取各原料组分，并将卧式搅拌机挂浆；
S2.将水泥、矿粉、粉煤灰、天然石子和混合砂加入卧式搅拌机，干拌2min至均匀；
S3.加入外加剂和拌合水，搅拌3min，搅拌均匀至流态得到缓凝混凝土浆体。
实施例2
一种缓凝混凝土，包括如下组分：
其中混合砂为特细砂与碎屑共混而成，特细砂与碎屑复配比例1:1；特细砂细度模数为1.5，碎屑细度模数为3.5，复配混合砂细度模数为2.5。
图2示出了本实施例中特细砂与碎屑复配混合砂的累计筛余量。
上述缓凝混凝土的制备方法如下：
S1.按质量份数称取各原料组分，并将卧式搅拌机挂浆；
S2.将水泥、矿粉、粉煤灰、天然石子和混合砂加入卧式搅拌机，干拌4min至均匀；
S3.加入外加剂和拌合水，搅拌4min，搅拌均匀至流态得到缓凝混凝土浆体。
测试例 缓凝混凝土性能测试
对比例1
一种缓凝混凝土，与实施例1相比，本对比例的区别在于：混合砂中特细砂与碎屑复配的比例为1:2，其余制备方法与实施例1一致。
对比例2
一种缓凝混凝土，与实施例1相比，本对比例的区别在于：混合砂中特细砂与碎屑复配的比例为2:1，其余制备方法与实施例1一致。
对比例3
一种缓凝混凝土，与实施例1相比，本对比例的区别在于：用820份天然中砂替换混合砂，其余制备方法与实施例1一致。
测试方法：
将实施例1、实施例2、对比例1、对比例2和对比例3注入到涂好脱模剂的模具中，用保鲜膜覆盖，24h后拆模。坍落扩展度实验、凝结时间实验参照《普通混凝土拌合物性能实验方法标准(GB/T50080-2016)》，抗压强度实验参照《混凝土物理力学性能实验方法标准(GB/T50081-2019)》。
测试结果：
对实施例1、实施例2、对比例1、对比例2和对比例3进行坍落扩展度、初凝时间、终凝时间、7d抗压强度和28d抗压强度测试结果如表1所示。
表1
由测试结果可以得出，相较对比例1-3，实施例1与实施例2的初凝时间均在12小时以上，表现出良好的缓凝效果，并且最终强度达到C30级别，显著高于对比例的力学性能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种缓凝混凝土，其特征在于，包括按质量份数计的如下组分：
其中，
所述混合砂为特细砂与碎屑共混而成，特细砂与碎屑复配比例为0.6:1-1:1；
所述外加剂包括萘系液体减水剂。
2.根据权利要求1所述缓凝混凝土，其特征在于，所述特细砂细度模数为1.2-1.5，所述碎屑细度模数为3.1-3.5。
3.根据权利要求1所述缓凝混凝土，其特征在于，所述萘系液体减水剂含固量为40-90％。
4.根据权利要求1所述缓凝混凝土，其特征在于，所述水泥为P.O 42.5水泥。
5.根据权利要求1所述缓凝混凝土，其特征在于，所述矿粉为S95矿粉。
6.根据权利要求1所述缓凝混凝土，其特征在于，所述粉煤灰为Ⅱ级低钙粉煤灰。
7.根据权利要求1所述缓凝混凝土，其特征在于，所述天然石子粒径为5-25mm。
8.权利要求1-7任一项所述缓凝混凝土的制备方法，其特征在于，所述缓凝混凝土的制备方法包括如下步骤：
S1.按质量份数称取各原料组分进行挂浆，得到混合物；
S2.将水泥、矿粉、粉煤灰、天然石子和混合砂加入上述混合物中搅拌；
S3.加入外加剂和拌合水，搅拌均匀，得到所述缓凝混凝土浆体。
9.根据权利要求8所述缓凝混凝土的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述搅拌时间为2-4min。
10.根据权利要求8所述缓凝混凝土的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述搅拌时间为3-5min。
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