CN114180910B - 一种重混凝土及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及混凝土领域，具体公开了一种重混凝土及其制备方法及用途。包括以下重量份的原材料：硅酸盐水泥200‑350份、粉煤灰100‑180份、铁矿石1500‑2200份、铁矿砂1000‑1500份、铁矿粉1500‑1800份、水200‑300份、混凝土纤维5‑10份、减水剂2‑5份、早强剂1‑5份、碳酸锆铵3‑5份、羟基丁苯乳胶1‑3份；其制备方法为：将硅酸盐水泥、粉煤灰、铁矿石、铁矿砂、铁矿粉、混凝土纤维搅拌均匀，再加入水、减水剂、早强剂、碳酸锆铵、羟基丁苯乳胶,再次搅拌均匀，得到混凝土成品。本申请的产品具有抗离析效果好的优点。

Description

一种重混凝土及其制备工艺
技术领域
本申请涉及重混凝土的领域，更具体地说，它涉及一种重混凝土及其制备工艺。
背景技术
随着经济的不断发展，桥梁建设、风力发电建设、大型运动场等大型土木建设工程的建设需求不断增多，大型建设工程对混凝土性能的要求较高，一般采用重混凝土进行施工。
重混凝土一般由密度较大的水泥，质量密度较大、含铁量高的骨料以及其他掺合料混合制成，混合制成的混凝土表观密度一般在2600kg/m3以上，以达到表面保护和结构配重的目的。
与其他混凝土相比，重混凝土含有的高密度集料较多，这些高密度集料为混凝土的主要承重结构层，增加了混凝土的承重能力。由于重混凝土的骨料密度较大，并且骨料在重混凝土摊铺过程中会受到外力，从而导致混凝土骨料容易下沉，混凝土下部骨料较多，上部骨料较少，混凝土中的骨料发生分层、混凝土离析甚至导致混凝土坍塌。
发明内容
为了改善重混凝土中高密度集料重，从而导致混凝土离析的缺陷，从而，本申请提供一种重混凝土及其制备工艺。
第一方面，本申请提供的一种重混凝土,采用如下的技术方案：
一种重混凝土，所述重混凝土包括以下重量份的原材料：硅酸盐水泥200-350份、粉煤灰100-180份、铁矿石1500-2200份、铁矿砂1000-1500份、铁矿粉1500-1800份、水200-300份、混凝土纤维5-10份、减水剂2-5份、早强剂1-5份、碳酸锆铵3-5份、羟基丁苯乳胶1-3份。
通过采用上述技术方案，碳酸锆铵易于水相溶，碳酸锆铵溶液中，锆以阴离子羟基化锆多聚体的形式存在，阴离子羟基化锆多聚体对多种物质有较强的吸附好粘结能力。
碳酸锆铵添加到重混凝土中可以增强骨料与混凝土浆料的粘结力，并且不影响混凝土的凝结时间，也不容易受到混凝土中其他添加物的影响；碳酸锆铵还增加了混凝土纤维与混凝土砂浆的结合力，混凝土纤维形成网状结构，可以进一步阻挡骨料下沉。
尤其是，当碳酸锆铵与羟基丁苯胶乳协同作用时，重混凝土原料中的羟基丁苯乳胶与过量的碳酸锆铵反应生成固化网状膜，协同有效减少了骨料下沉，减少了混凝土离析。
可选的，所述铁矿石的粒径为10-30mm。
通过采用上述技术方案，铁矿石的粒度过大，骨料下沉的现象更严重，铁矿石粒度过小，影响重混凝土的承重强度。
可选的，所述铁矿砂的粒径为1-10mm，所述铁矿石与铁矿砂的比例为1：0.4-1：0.6。
通过采用上述技术方案，铁矿砂粒度过大，不便于填充到铁矿石的缝隙里，增加重混凝土的强度，铁矿砂粒度过小难以增强重混凝土的承重强度。
可选的，所述铁矿粉的粒径小于0.5mm。
通过采用上述技术方案，铁矿粉可以代替一部分水泥，节约成本，除此之外，铁矿粉有利于重混凝土的和易性和流动性，还增大了混凝土的强度。
可选的，所述混凝土纤维为炭纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纶纤维的一种或多种。
通过采用上述技术方案，混凝土纤维在混凝土中起网状承托作用，使混凝土在硬化初期形成的微裂纹在发展过程中受到阻挡，能够提高混凝土的断裂韧性，改善混凝土的抗裂防渗性能，炭纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纶纤维抗裂防渗性能较好。
可选的，所述减水剂为聚羧酸类减水剂。
通过采用上述技术方案，聚羧酸类减水剂为性能优良的高性能减水剂，具有掺量低、保坍性能好等优点。
可选的，所述早强剂为甲酸钙、氯化钙、硫酸钠的一种或者多种。
通过采用上述技术方案，甲酸钙、氯化钙、硫酸钠能够较好地提高混凝土早期强度，加速水泥水化速度。
第二方面，本申请提供一种重混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：
一种重混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1：将硅酸盐水泥200-350份、粉煤灰100-180份、铁矿石1500-2200份、铁矿砂1000-1500份、铁矿粉1500-1800份、混凝土纤维5-10份加入到混凝土搅拌机搅拌均匀，得到混合物A；
S2：再向混凝土搅拌机里加入水200-300份、减水剂2-5份、早强剂1-5份、碳酸锆铵3-5份、羟基丁苯乳胶1-3份,再次搅拌均匀，得到混凝土成品。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、碳酸锆铵添加到重混凝土中可以增强骨料与混凝土浆料的粘结力，并且不影响混凝土的凝结时间，也不容易受到混凝土中其他添加物的影响；碳酸锆铵还增加了混凝土纤维与混凝土砂浆的结合力，混凝土纤维形成网状结构，可以进一步阻挡骨料下沉。尤其是，当碳酸锆铵与羟基丁苯协同作用时，羟基丁苯乳胶与碳酸锆铵生成固化网状膜，减少了骨料下沉，减少了混凝土离析；
2、混凝土纤维在混凝土中起网状承托作用，使混凝土在硬化初期形成的微裂纹在发展过程中受到阻挡，能够提高混凝土的断裂韧性，改善混凝土的抗裂防渗性能，炭纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纶纤维、聚乙烯醇纤维抗裂防渗性能较好。
具体实施方式
原料来源
实施例中所使用的原料均可通过市售获得：
硅酸盐水泥来自唐山六九水泥有限公司；
粉煤灰来自石家庄前发环保科技有限公司；
铁矿石、铁矿砂、铁矿粉来自河北灵寿县远大云母厂；
炭纤维来自新益世纪建材有限公司；
聚丙烯纤维来自河南路疼生态修复技术有限公司；
聚丙烯腈纶纤维来自廊坊金星化工有限公司；
聚丙烯酸来自广西弘欣生物科技有限公司FC系列；
聚丙烯酸乙酯来自湖北实顺生物科技有限公司；
三聚氰胺来自巴斯夫(中国)有限公司减水剂F10；
甲酸钙来自石家庄芬多化工科技有限公司；
硫酸钠来自山东九重化工有限公司；
氯化钙来自自贡市天宏化工有限公司；
碳酸锆来自株洲远成合中科技发展有限公司；
羟基丁苯乳胶来自南京丹沛化工有限公司。
实施例1
一种重混凝土包括以下原材料：硅酸盐水泥200kg、粉煤灰100kg、铁矿石1500kg、铁矿砂1000kg、铁矿粉1500kg、水200kg、混凝土纤维5kg、减水剂2kg、早强剂1kg、碳酸锆铵3kg、羟基丁苯乳胶1kg。
一种重混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1：将硅酸盐水泥200kg、粉煤灰100kg、粒径为10mm的铁矿石1500kg、粒径为1mm的铁矿砂1000kg、粒径为0.5mm的铁矿粉1500kg、炭纤维5kg加入到混凝土搅拌机搅拌均匀，得到混合物A，其中铁矿石与铁矿砂的比例为1：0.3；
S2：再向混凝土搅拌机里加入水200kg、聚丙烯酸2kg、甲酸钙1kg、碳酸锆铵3kg、羟基丁苯乳胶1kg,再次搅拌均匀，得到混凝土成品。
实施例2-10
实施例2-10与实施例1的区别在于原料配比不同，具体原料配比入表1所示。
表1实施例1-10的原料配比
Figure BDA0003405662760000041
性能检测试验
(1)表观密度和凝结时间试验：参照≤普通混凝土拌合物性能试验方法标准≥(GB/T50080-2016)进行试验；
(2)抗离析性：参照标准(CCES02-2004)进行稳定型跳桌试验，测试重混凝土抗离析性。
表2实施例1-10的表观密度、离析率以及凝结时间对比
Figure BDA0003405662760000042
Figure BDA0003405662760000051
与实施例1相比，实施例2-3改变了硅酸盐水泥和粉煤灰的质量，在一定范围内，硅酸盐水泥和粉煤灰的质量对重混凝土的抗离析性能影响不大；
与实施例1相比，实施例4-7改变了铁矿石和铁矿砂的质量和粒径，数据显示，实施例4-7中铁矿石和铁矿砂的表观密度均优于实施例1；
对比实施例1，实施例8调整了铁矿石质量和铁矿砂质量的比例，铁矿石和铁矿砂的质量比例为1:0.4时，铁矿石与铁矿砂的质量搭配较合理，抗离析性能明显优于实施例1；
与实施例1相比，实施例9-10改变了铁矿粉的质量和粒径，数据显示，实施例9-10中铁矿粉抗离析性能较好，铁矿粉有利于改善混凝土的多种力学性能。
实施例11-20
实施例11-20与实施例1的区别在于原料配比不同，具体原料配比入表3所示。
表3实施例11-20的原料配比
Figure BDA0003405662760000052
Figure BDA0003405662760000061
性能测试结果：
表4实施例11-20的表观密度、离析率以及凝结时间对比
Figure BDA0003405662760000062
与实施例1相比，实施例11-12更换了减水剂的种类，由数据看出，聚羧酸类减水剂抗离析性能优良，并且混凝土凝结时间短；实施例13增加了减水剂的量，在一定范围内，减水剂的质量越大，抗离析性能越好；
与实施例1相比，数据显示，实施例14中的混凝土表面泌水，混凝土抗离析性能变差，凝结时间变长；
与实施例1相比，实施例15-16改变了混凝土纤维的种类，数据显示，混凝土性能变化不明显；实施例17增加了混凝土纤维的质量，混凝土阻挡了混凝土骨料的下沉，实施例17的抗离析效果明显优于实施例1；
与实施例1相比，实施例18-19改变了早强剂的种类，数据显示，实施例18-19中的混凝土性能变化不明显；实施例20增加了早强剂的质量，实施例20中的混凝土抗离析性能优于实施例1，凝结时间也较短。
实施例21-24以及对比例1-6
实施例21-24与对比例1-6的区别在于原料配比不同，具体原料配比入表5所示。
表5实施例21-24以及对比例1-6的原料配比
Figure BDA0003405662760000063
Figure BDA0003405662760000071
对比例5
一种重混凝土，基于实施例1的基础上，未向混凝土中添加碳酸锆铵和羟基丁苯乳胶，而向原料中继续添加了5kg增粘剂聚丙烯酰胺。
对比例6
一种重混凝土，基于对比例5的基础上，将原料中的5kg聚丙烯酰胺替换成增粘剂羧甲基纤维素。
表6实施例21-24以及对比例1-6的表观密度、离析率以及凝结时间对比
Figure BDA0003405662760000072
与对比例1相比，实施例1添加了碳酸锆铵，碳酸锆铵增加了骨料与混凝土浆料的粘结力，并且不影响混凝土的凝结时间；实施例1与对比例5-6相比，实施例1的混凝土抗离析效果均优于对比例5-6，除此之外，实施例1的混凝土的凝结时间均明显短于对比例5-6。
与实施例1相比，实施例21-22增加了碳酸锆铵的质量，在一定范围内，碳酸锆铵的质量增大，使得骨料与混凝土之间的结合力增大，混凝土的离析率减小；
与实施例1相比，实施例23-24增加了羟基丁苯乳胶的质量，实施例23-24中的混凝土抗离析效果明显优于实施例1；
结合实施例1和对比例3可知，碳酸锆铵和羟基丁苯乳胶协同，有效地提高了混凝土的抗离析效果。
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 (5)

1.一种重混凝土，其特征在于，所述重混凝土包括以下重量份的原材料：硅酸盐水泥200-350份、粉煤灰100-180份、铁矿石1500-2200份、铁矿砂1000-1500份、铁矿粉1500-1800份、水200-300份、混凝土纤维5-10份、减水剂2-5份、早强剂1-5份、碳酸锆铵3-5份、羟基丁苯乳胶1-3份；
所述混凝土纤维为炭纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纶纤维的一种或多种；
所述减水剂为聚羧酸类减水剂；
所述早强剂为甲酸钙、氯化钙、硫酸钠的一种或者多种。
2.根据权利要求1所述的一种重混凝土，其特征在于：所述铁矿石的粒径为10-30mm。
3.根据权利要求1所述的一种重混凝土，其特征在于：所述铁矿砂的粒径为1-10mm，所述铁矿石与铁矿砂的比例为1：0.4-1：0.6。
4.根据权利要求1所述的一种重混凝土，其特征在于：所述铁矿粉的粒径小于0.5mm。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的重混凝土制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将硅酸盐水泥200-350份、粉煤灰100-180份、铁矿石1500-2200份、铁矿砂1000-1500份、铁矿粉1500-1800份、混凝土纤维5-10份加入到混凝土搅拌机搅拌均匀，得到混合物A；
S2：再向混凝土搅拌机里加入水200-300份、减水剂2-5份、早强剂1-5份、碳酸锆铵3-5份、羟基丁苯乳胶1-3份,再次搅拌均匀，得到混凝土成品。
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