CN114436588A - 一种含改性机制砂的高和易性混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种含改性机制砂的高和易性混凝土及其制备方法，该含改性机制砂的高和易性混凝土包括以下重量份数组分，胶凝材料100‑110份、细骨料220‑250份、粗骨料380‑430份、减水剂3‑6份、拌合水65‑80份，其中，细骨料中含占比50‑80wt%的改性机制砂，本申请部分替代天然细骨料，采用自制改性机制砂，通过优化原料配制，合理复配，具有优异的表面活性和分散性，且材料结构密实性强，具有优异的力学性能，制得的混凝土和易性好，综合性能显著提高，适用C50以上混凝土配制，适用性强。

Description

一种含改性机制砂的高和易性混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土生产制备技术领域，具体的为一种含改性机制砂的高和易性混凝土及其制备方法。
背景技术
机制砂是指通过制砂机和其它附属设备加工而成的砂子，成品更加规则，可以根据不同工艺要求加工成不同规则和大小的砂子，更能满足日常需求。
机制砂作为混凝土的主要成分，在对混凝土的坍落度、和易性都具有一定的影响。优质的机制砂能够对混凝土的性能具有一定的提升作用，因此亟需研发一种能够提升混凝土和易性的机制砂。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种含改性机制砂的高和易性混凝土及其制备方法，部分替代天然细骨料，采用自制改性机制砂，通过优化原料配制，合理复配，具有优异的表面活性和分散性，且材料结构密实性强，具有优异的力学性能，制得的混凝土和易性好，综合性能显著提高，适用C50以上混凝土配制，适用性强。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种含改性机制砂的高和易性混凝土，包括以下重量份数组分，胶凝材料100-110份、细骨料220-250份、粗骨料380-430份、减水剂3-6份、拌合水65-80份，其中，细骨料中含占比50-80wt％的改性机制砂。
作为本发明进一步优选，胶凝材料选用P.O 42.5，减水剂选用聚羧酸减水剂。
作为本发明进一步优选，细骨料为改性机制砂和河砂的混合物；粗骨料为碎卵石和高炉重矿渣的混合物，且高炉重矿渣占比小于20wt％。
作为本发明进一步优选，含改性机制砂的高和易性混凝土中，改性机制砂由以下质量百分含量组分组成：复合纤维4-6％、水玻璃4-7％、海绵铁5-8％、聚乙烯醇水溶液9-15％、机制砂余量。
作为本发明进一步优选，复合纤维为农作物纤维、海泡石纤维、硼化镁晶须的组合物，三者质量比为5:2-3:0.5-1。
作为本发明进一步优选，农作物纤维选自水稻秸秆、稻壳、高粱秸秆、玉米秸秆中的一种或多种组合物打浆制备，农作物纤维长度为0.1-1mm；海泡石纤维长度为0.1-0.5mm；硼化镁晶须长度为0.01-0.1mm。
作为本发明进一步优选，改性机制砂制备方法为，按质量百分含量称取原料，将机制砂依次经清水清洗、酸性液活化、清水清洗、醇水浸润，滤出得物料一备用；将海绵铁与复合纤维共混，搅拌均匀后将聚乙烯醇水溶液加入其中，70℃保温搅拌10-30min，得物料二备用；将水玻璃加入物料一中，搅拌均匀后，于搅拌条件下将物料二加入其中，随后气体氛围下60±5℃保温搅拌10-60min，然后加入生石灰，搅拌混合10-30min，最后干燥即得。
作为本发明进一步优选，酸性液活化为1-1.5M的盐酸溶液浸渍搅拌1-3h；醇水浸润为乙醇与水按体积比1:3-5共混的溶液浸渍5-10min。
作为本发明进一步优选，气体氛围为通入二氧化碳气体，通入量为4-5L/h，生石灰加入量为机制砂质量的2-5％。
作为本发明进一步优选，含改性机制砂的高和易性混凝土，制备方法为，按重量份数称取原料，将粗骨料、一半拌合水、细骨料、剩下一半拌合水依次在搅拌条件下加入胶凝材料中，混匀后，再加入减水剂，保持搅拌3-5min，即得混凝土浆料，然后按施工要求浇注、养护固化，即得。
本发明的有益效果在于：本发明含改性机制砂的高和易性混凝土及其制备方法，部分替代天然细骨料，采用自制改性机制砂，通过优化原料配制，合理复配，具有优异的表面活性和分散性，且材料结构密实性强，具有优异的力学性能，制得的混凝土和易性好，综合性能显著提高，适用C50以上混凝土配制，适用性强。
本申请改性机制砂以海绵铁做辅助核料，一方面具有高强度，另一方面负载嵌合高活性纤维材料，通过水玻璃和聚乙烯醇的渗透作用以及键合粘结，有效填充内部空隙，与机制砂共混具有优异的共渗效果，制得的改性机制砂具有优异的筒压强度，结构均匀致密，组分间分散流动性强，整体结构稳定密实，有效改善了混凝土的和易性和力学性能。
机制砂制备过程中先酸化活化表层，然后与水玻璃共混，在高温条件下，均匀渗入砂料孔隙，形成水玻璃覆盖层，具有优异的粘结吸附性，随后与预制混合的海绵铁、复合纤维、聚乙烯醇共混，相互之间结合力强，再次对内部结构进行填充补强，同时形成高活性的表层界面，最后于二氧化碳氛围中进行强化固化，并由适量生石灰二次硬化，最终形成高强致密的机制砂，结构形状均得到有效改善，大大提高了混凝土的力学增强，使用性好，满足高强度混凝土的应用要求，高效实用。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种含改性机制砂的高和易性混凝土，包括以下重量份数组分，胶凝材料105份、细骨料220份、粗骨料410份、减水剂3.5份、拌合水72份，其中，细骨料中含占比70wt％的改性机制砂。
改性机制砂由以下质量百分含量组分组成：复合纤维5％、水玻璃5％、海绵铁6％、聚乙烯醇水溶液15％、机制砂余量。
复合纤维为农作物纤维、海泡石纤维、硼化镁晶须的组合物，三者质量比为5:3:0.5。农作物纤维选自水稻秸秆、稻壳、高粱秸秆、玉米秸秆中的一种或多种组合物打浆制备，农作物纤维长度为0.1-1mm；海泡石纤维长度为0.1-0.5mm；硼化镁晶须长度为0.01-0.1mm。
改性机制砂制备方法为，按质量百分含量称取原料，将机制砂依次经清水清洗、酸性液活化、清水清洗、醇水浸润，滤出得物料一备用；将海绵铁与复合纤维共混，搅拌均匀后将聚乙烯醇水溶液加入其中，70℃保温搅拌30min，得物料二备用；将水玻璃加入物料一中，搅拌均匀后，于搅拌条件下将物料二加入其中，随后气体氛围下60±5℃保温搅拌30min，然后加入生石灰，搅拌混合30min，最后干燥即得。
其中，酸性液活化为1M的盐酸溶液浸渍搅拌1h；醇水浸润为乙醇与水按体积比1:4共混的溶液浸渍10min。气体氛围为通入二氧化碳气体，通入量为5L/h，生石灰加入量为机制砂质量的4％。
胶凝材料选用P.O 42.5，减水剂选用聚羧酸减水剂。细骨料为改性机制砂和河砂的混合物；粗骨料为碎卵石和高炉重矿渣的混合物，且高炉重矿渣占比15wt％。
含改性机制砂的高和易性混凝土，制备方法为，按重量份数称取原料，将粗骨料、一半拌合水、细骨料、剩下一半拌合水依次在搅拌条件下加入胶凝材料中，混匀后，再加入减水剂，保持搅拌3-5min，即得混凝土浆料，然后按施工要求浇注、养护固化，即得。
实施例2：
一种含改性机制砂的高和易性混凝土，包括以下重量份数组分，胶凝材料110份、细骨料250份、粗骨料420份、减水剂5份、拌合水70份，其中，细骨料中含占比80wt％的改性机制砂。
改性机制砂由以下质量百分含量组分组成：复合纤维6％、水玻璃5％、海绵铁8％、聚乙烯醇水溶液12％、机制砂余量。
复合纤维为农作物纤维、海泡石纤维、硼化镁晶须的组合物，三者质量比为5:2:1。农作物纤维选自水稻秸秆、稻壳、高粱秸秆、玉米秸秆中的一种或多种组合物打浆制备，农作物纤维长度为0.1-1mm；海泡石纤维长度为0.1-0.5mm；硼化镁晶须长度为0.01-0.1mm。
改性机制砂制备方法为，按质量百分含量称取原料，将机制砂依次经清水清洗、酸性液活化、清水清洗、醇水浸润，滤出得物料一备用；将海绵铁与复合纤维共混，搅拌均匀后将聚乙烯醇水溶液加入其中，70℃保温搅拌20min，得物料二备用；将水玻璃加入物料一中，搅拌均匀后，于搅拌条件下将物料二加入其中，随后气体氛围下60±5℃保温搅拌60min，然后加入生石灰，搅拌混合20min，最后干燥即得。
其中，酸性液活化为1M的盐酸溶液浸渍搅拌2h；醇水浸润为乙醇与水按体积比1:5共混的溶液浸渍10min。气体氛围为通入二氧化碳气体，通入量为4L/h，生石灰加入量为机制砂质量的3.5％。
胶凝材料选用P.O 42.5，减水剂选用聚羧酸减水剂。细骨料为改性机制砂和河砂的混合物；粗骨料为碎卵石和高炉重矿渣的混合物，且高炉重矿渣占比15wt％。含改性机制砂的高和易性混凝土，制备方法同实施例1。
实施例3：
一种含改性机制砂的高和易性混凝土，包括以下重量份数组分，胶凝材料110份、细骨料230份、粗骨料400份、减水剂4份、拌合水80份，其中，细骨料中含占比80wt％的改性机制砂。
改性机制砂由以下质量百分含量组分组成：复合纤维4％、水玻璃4％、海绵铁8％、聚乙烯醇水溶液10％、机制砂余量。
复合纤维为农作物纤维、海泡石纤维、硼化镁晶须的组合物，三者质量比为5:3:1。农作物纤维选自水稻秸秆、稻壳、高粱秸秆、玉米秸秆中的一种或多种组合物打浆制备，农作物纤维长度为0.1-1mm；海泡石纤维长度为0.1-0.5mm；硼化镁晶须长度为0.01-0.1mm。
改性机制砂制备方法为，按质量百分含量称取原料，将机制砂依次经清水清洗、酸性液活化、清水清洗、醇水浸润，滤出得物料一备用；将海绵铁与复合纤维共混，搅拌均匀后将聚乙烯醇水溶液加入其中，70℃保温搅拌20min，得物料二备用；将水玻璃加入物料一中，搅拌均匀后，于搅拌条件下将物料二加入其中，随后气体氛围下60±5℃保温搅拌30min，然后加入生石灰，搅拌混合20min，最后干燥即得。
其中，酸性液活化为1.5M的盐酸溶液浸渍搅拌1h；醇水浸润为乙醇与水按体积比1:5共混的溶液浸渍10min。气体氛围为通入二氧化碳气体，通入量为4L/h，生石灰加入量为机制砂质量的5％。
胶凝材料选用P.O 42.5，减水剂选用聚羧酸减水剂。细骨料为改性机制砂和河砂的混合物；粗骨料为碎卵石和高炉重矿渣的混合物，且高炉重矿渣占比15wt％。含改性机制砂的高和易性混凝土，制备方法同实施例1。
实施例4：
一种含改性机制砂的高和易性混凝土，包括以下重量份数组分，胶凝材料104份、细骨料220份、粗骨料430份、减水剂3.5份、拌合水80份，其中，细骨料中含占比60wt％的改性机制砂。
改性机制砂由以下质量百分含量组分组成：复合纤维5％、水玻璃5％、海绵铁5％、聚乙烯醇水溶液13％、机制砂余量。
复合纤维为农作物纤维、海泡石纤维、硼化镁晶须的组合物，三者质量比为5:3:0.6。农作物纤维选自水稻秸秆、稻壳、高粱秸秆、玉米秸秆中的一种或多种组合物打浆制备，农作物纤维长度为0.1-1mm；海泡石纤维长度为0.1-0.5mm；硼化镁晶须长度为0.01-0.1mm。
改性机制砂制备方法为，按质量百分含量称取原料，将机制砂依次经清水清洗、酸性液活化、清水清洗、醇水浸润，滤出得物料一备用；将海绵铁与复合纤维共混，搅拌均匀后将聚乙烯醇水溶液加入其中，70℃保温搅拌10min，得物料二备用；将水玻璃加入物料一中，搅拌均匀后，于搅拌条件下将物料二加入其中，随后气体氛围下60±5℃保温搅拌60min，然后加入生石灰，搅拌混合20min，最后干燥即得。
其中，酸性液活化为1.5M的盐酸溶液浸渍搅拌1h；醇水浸润为乙醇与水按体积比1:3共混的溶液浸渍5min。气体氛围为通入二氧化碳气体，通入量为4L/h，生石灰加入量为机制砂质量的5％。
胶凝材料选用P.O 42.5，减水剂选用聚羧酸减水剂。细骨料为改性机制砂和河砂的混合物；粗骨料为碎卵石和高炉重矿渣的混合物，且高炉重矿渣占比15wt％。含改性机制砂的高和易性混凝土，制备方法同实施例1。
对比例1-4：
基于实施例1-4，将其中改性机制砂以河沙等量替换，其他条件不变，配制混凝土。
将本发明实施例、对比例制备的改性机制砂和混凝土进行性能测试，数据如下：
Figure BDA0003484860160000061
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种含改性机制砂的高和易性混凝土，其特征在于：包括以下重量份数组分，胶凝材料100-110份、细骨料220-250份、粗骨料380-430份、减水剂3-6份、拌合水65-80份，其中，细骨料中含占比50-80wt%的改性机制砂。
2.根据权利要求1所述的含改性机制砂的高和易性混凝土，其特征在于：所述胶凝材料选用P.O 42.5，减水剂选用聚羧酸减水剂。
3.根据权利要求1所述的含改性机制砂的高和易性混凝土，其特征在于：所述细骨料为改性机制砂和河砂的混合物；粗骨料为碎卵石和高炉重矿渣的混合物，且高炉重矿渣占比小于20wt%。
4.根据权利要求1-3任一项所述的含改性机制砂的高和易性混凝土，其特征在于：所述改性机制砂由以下质量百分含量组分组成：复合纤维4-6%、水玻璃4-7%、海绵铁5-8%、聚乙烯醇水溶液9-15%、机制砂余量。
5.根据权利要求4所述的含改性机制砂的高和易性混凝土，其特征在于：所述复合纤维为农作物纤维、海泡石纤维、硼化镁晶须的组合物，三者质量比为5:2-3:0.5-1。
6.根据权利要求5所述的含改性机制砂的高和易性混凝土，其特征在于：所述农作物纤维选自水稻秸秆、稻壳、高粱秸秆、玉米秸秆中的一种或多种组合物打浆制备，农作物纤维长度为0.1-1mm；海泡石纤维长度为0.1-0.5mm；硼化镁晶须长度为0.01-0.1mm。
7.根据权利要求4所述的含改性机制砂的高和易性混凝土，其特征在于：所述改性机制砂制备方法为，按质量百分含量称取原料，将机制砂依次经清水清洗、酸性液活化、清水清洗、醇水浸润，滤出得物料一备用；将海绵铁与复合纤维共混，搅拌均匀后将聚乙烯醇水溶液加入其中，70℃保温搅拌10-30min，得物料二备用；将水玻璃加入物料一中，搅拌均匀后，于搅拌条件下将物料二加入其中，随后气体氛围下60±5℃保温搅拌10-60min，然后加入生石灰，搅拌混合10-30min，最后干燥即得。
8.根据权利要求7所述的含改性机制砂的高和易性混凝土，其特征在于：所述酸性液活化为1-1.5M的盐酸溶液浸渍搅拌1-3h；醇水浸润为乙醇与水按体积比1:3-5共混的溶液浸渍5-10min。
9.根据权利要求7所述的含改性机制砂的高和易性混凝土，其特征在于：所述气体氛围为通入二氧化碳气体，通入量为4-5L/h，生石灰加入量为机制砂质量的2-5%。
10.根据权利要求1-3任一项所述的含改性机制砂的高和易性混凝土，其特征在于，制备方法为，按重量份数称取原料，将粗骨料、一半拌合水、细骨料、剩下一半拌合水依次在搅拌条件下加入胶凝材料中，混匀后，再加入减水剂，保持搅拌3-5min，即得混凝土浆料，然后按施工要求浇注、养护固化，即得。
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