CN114890733A - 绿色生态混凝土试件的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种绿色生态混凝土试件的制备方法，包括如下步骤：配置混凝土原料；按原料配比将水泥、矿渣、粉煤灰、机制砂加入搅拌机搅拌混合得到混合料；聚羧酸高效减水剂加入水搅拌均匀得到水溶剂，将水溶剂与混合料混合得到混凝土；混凝土装入3D打印机料筒中进行3D打印，得到打印试件，打印试件养护后即得绿色生态混凝土试件。本发明通过优化水泥、粉煤灰、矿渣粉、机制砂的配比范围，使得混凝土的强度与这些组分的重量比相关联，以适应C40‑C60混凝土的制备，采用3D打印制备绿色生态混凝土技术，能够自动化高精度生产绿色生态混凝土试件。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土试件制备，具体涉及一种绿色生态混凝土试件的制备方法。
背景技术
随着建筑业的快速发展，对于混凝土的强度、耐久性和经济性提出了更高的要求，而传统的混凝土越来越无法满足此类要求。随着各种超高层、大跨度结构的快速发展，以大量工人为主的现浇作业方式难以为继。传统混凝土由于其脆性大、易开裂等缺点，已无法满足复杂工程的需求，因此各种新型建筑材料应运而生。
绿色生态混凝土是一种新型的混凝土，众所周知，基础设施的大规模发展消耗了大量砂资源，在一些区域，天然砂数量短缺，从外地购置无疑将会大大增加工程成本，因此迫切需要一种新的建筑材料替代天然河砂，现有绿色生态混凝土试件的制备依赖人工，自动化程度及精度较低。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种绿色生态混凝土试件的制备方法，解决消耗天然原料、自动化程度及精度较低的问题。
技术方案：本发明所述绿色生态混凝土试件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
配置混凝土原料，原料以重量分计包括以下组分：水泥750-810份、矿渣720-780份、粉煤灰120-180份、机制砂430-530份、聚羧酸减水剂22-28份、水220-235份；
按原料配比将水泥、矿渣、粉煤灰、机制砂加入搅拌机搅拌混合得到混合料；
聚羧酸高效减水剂加入水搅拌均匀得到水溶剂，将水溶剂与混合料混合得到混凝土；
混凝土装入3D打印机料筒中进行3D打印，得到打印试件，打印试件养护后即得绿色生态混凝土试件。
优选的是，所述水泥为PII·52.5级普通硅酸盐水泥。
优选的是，所述矿渣为S95级矿渣，密度≥2.8g/cm3，比表面积≥400m2/kg，流动度≥95％，烧失量≤1.0％，7天活性指数≥70％，28天活性指数≥95％。
优选的是，所述的粉煤灰为F类I级粉煤灰组成。
优选的是，所述的机制砂细度模数为1.2-1.4，粒径为0-1.25mm，密度为2.55-2.70g/cm3，吸水率为0.6-0.8％。
优选的是，所述聚羧酸减水剂的固含量大于等于40％，减水率大于等于33.9％。
优选的是，所述3D打印机喷头直径为30mm，XY轴移动速度4000mm/min，Z轴移动速度为1000mm/min，打印速度为1500mm/min。
通过采用上述技术方案，在实际生产过程中，通过逐步降低机制砂的比重，或提高其他组分的比重，能使混凝土的强度得以逐步提升，以适应C40～C60混凝土的配制，并具有较好的通用性；另外，混凝土的骨架由机制砂堆积而成，并以水泥作为胶凝材料，再掺加粉煤灰和矿渣粉等掺合料提升混凝土浆体的密实度，同时缩小了混凝土浆体的干缩变形，最后通过外加剂提升混凝土的综合性能，在保证混凝土预定强度的前提下，提高了混凝土的和易性；采用3D打印技术，能够自动化高精度生产绿色生态混凝土试件；
综上，通过优化水泥、粉煤灰、矿渣粉、机制砂的配比范围，使得混凝土的强度与这些组分的重量比相关联，以适应C40-C60混凝土的制备，并通过外加剂提升混凝土的综合性能，在提高混凝土和易性、降低成本的同时，具有较好的通用性和经济性；采用3D打印制备绿色生态混凝土技术，能够自动化高精度生产绿色生态混凝土试件。
有益效果：本发明将3D打印技术运用与制备绿色生态混凝土试件成型，能够自动化高精度生产绿色生态混凝土试件；通过外加剂提升混凝土的综合性能，同时提高降低成本并具有更好的通用性和经济性；通过优化水泥、粉煤灰、矿渣粉、机制砂的配比范围，使得混凝土的强度与这些组分的重量比相关联，以适应C40-C60混凝土的制备。
具体实施方式
下面结合具体实例，进一步阐明本发明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
以下实施例中所用原料均为以下要求：
普通硅酸盐水泥为PII·52.5级普通硅酸盐水泥。
矿渣为S95级矿渣。
粉煤灰为F类Ⅰ级粉煤灰。
细骨料为机制砂，细度模数1.2-1.4，粒径为0-1.25mm，密度为2.55-2.70g/cm3，吸水率为0.6-0.8％。
聚羧酸高效减水剂的固含量大于等于40％(质量含量)，减水率大于等于33.9％。
水为自来水或饮用水，符合《混凝土用水标准》(JGJ63-2006)的要求。
实施例1
一种绿色生态混凝土试件，其原料按重量份数计，包括以下组分：
普通硅酸盐水泥780份、矿渣750份、粉煤灰150份、机制砂500份、聚羧酸减水剂25份、水230份。
制备方法：
(1)润湿搅拌机及所使用的工具。
(2)依次将称量好的水泥、矿渣、粉煤灰、机制砂加入到搅拌机的混合容器中，盖好搅拌机容器，混合时间为120S，使其搅拌混合均匀得到混合料。
(3)将称量好聚羧酸高效减水剂加入水，用玻璃棒搅拌数秒，得到均匀的水溶剂。从注水口将搅拌均匀的水溶剂的缓慢加入到混合料中，混合时间为360S，即可得到一种绿色生态混凝土。
(4)将上述的绿色生态混凝土装入3D打印机料筒中进行3D打印，得到打印试件；打印机喷头直径为30mm，XY轴移动速度4000mm/min，Z轴移动速度为1000mm/min，打印速度为1500mm/min。
(5)将打印试件用塑料膜盖住，按照GB/T 50081—2019《混凝土力学性能试验方法标准》进行养护28d，得到3D打印成品。
实施例2
一种绿色生态混凝土试件，其原料按重量份数计，包括以下组分：
普通硅酸盐水泥750份、矿渣720份、粉煤灰150份、机制砂480份、聚羧酸减水剂25份、水235份。
制备方法：
(1)润湿搅拌机及所使用的工具。
(2)依次将称量好的水泥、矿渣、粉煤灰、机制砂加入到搅拌机的混合容器中，盖好搅拌机容器，混合时间为120S，使其搅拌混合均匀得到混合料。
(3)将称量好聚羧酸高效减水剂加入水，用玻璃棒搅拌数秒，得到均匀的水溶剂。从注水口将搅拌均匀的水溶剂的缓慢加入到混合料中，混合时间为360S，即可得到一种绿色生态混凝土。
(4)将上述的绿色生态混凝土装入3D打印机料筒中进行3D打印，得到打印试件；打印机喷头直径为30mm，XY轴移动速度4000mm/min，Z轴移动速度为1000mm/min，打印速度为1500mm/min。
(5)将打印试件用塑料膜盖住，按照GB/T 50081—2019《混凝土力学性能试验方法标准》进行养护28d，得到3D打印成品。
实施例3
一种绿色生态混凝土试件，按重量份数计，包括以下组分：
普通硅酸盐水泥800份、矿渣760份、粉煤灰140份、机制砂430份、聚羧酸减水剂22份、水255份。
制备方法：
(1)润湿搅拌机及所使用的工具。
(2)依次将称量好的水泥、矿渣、粉煤灰、机制砂加入到搅拌机的混合容器中，盖好搅拌机容器，混合时间为120S，使其搅拌混合均匀得到混合料。
(3)将称量好聚羧酸高效减水剂加入水，用玻璃棒搅拌数秒，得到均匀的水溶剂。从注水口将搅拌均匀的水溶剂的缓慢加入到混合料中，混合时间为360S，即可得到一种绿色生态混凝土。
(4)将上述的绿色生态混凝土装入3D打印机料筒中进行3D打印，得到打印试件；打印机喷头直径为30mm，XY轴移动速度4000mm/min，Z轴移动速度为1000mm/min，打印速度为1500mm/min。
(5)将打印试件用塑料膜盖住，按照GB/T 50081—2019《混凝土力学性能试验方法标准》进行养护28d，得到3D打印成品。
对实施例1-3制得的试件进行性能测试，测试结果如下表1所示。
表1各实施例测试结果
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 7天抗压强度(MPa) | 41.3 | 54.6 | 61.3 |
| 28天抗压强度(MPa) | 53.8 | 62.4 | 72.7 |
| 强度等级 | C40 | C50 | C60 |
| 坍落度(mm) | 190 | 190 | 190 |
由表1可知，实施例1-3通过逐步降低机制砂的比重，或提高其他组分的比重，能使混凝土的强度得以逐步提升，以适应C40-C60混凝土的配制；另外，通过增加胶凝材料组分用量，减少水的用量，适当调整砂率，能够显著提高混凝土的力学性能及其它综合性能。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案。若本领域普通技术人员对本发明的技术例进行修改或等同替换，而不脱离本发明的宗旨，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
Claims (7)
1.一种绿色生态混凝土试件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
配置混凝土原料，原料以重量分计包括以下组分：水泥750-810份、矿渣720-780份、粉煤灰120-180份、机制砂430-530份、聚羧酸减水剂22-28份、水220-235份；
按原料配比将水泥、矿渣、粉煤灰、机制砂加入搅拌机搅拌混合得到混合料；
聚羧酸高效减水剂加入水搅拌均匀得到水溶剂，将水溶剂与混合料混合得到混凝土；
混凝土装入3D打印机料筒中进行3D打印，得到打印试件，打印试件养护后即得绿色生态混凝土试件。
2.根据权利要求1所述的绿色生态混凝土试件的制备方法，其特征在于，所述水泥为PII·52.5级普通硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述的绿色生态混凝土试件的制备方法，其特征在于，所述矿渣为S95级矿渣，密度≥2.8g/cm3，比表面积≥400m2/kg，流动度≥95％，烧失量≤1.0％，7天活性指数≥70％，28天活性指数≥95％。
4.根据权利要求1所述的绿色生态混凝土试件的制备方法，其特征在于，所述粉煤灰为F类I级粉煤灰组成。
5.根据权利要求1所述的绿色生态混凝土试件的制备方法，其特征在于，所述机制砂细度模数为1.2-1.4，粒径为0-1.25mm，密度为2.55-2.70g/cm3，吸水率为0.6-0.8％。
6.根据权利要求1所述的绿色生态混凝土试件的制备方法，其特征在于，所述聚羧酸减水剂的固含量大于等于40％，减水率大于等于33.9％。
7.根据权利要求1所述的绿色生态混凝土试件的制备方法，其特征在于，所述3D打印机喷头直径为30mm，XY轴移动速度4000mm/min，Z轴移动速度为1000mm/min，打印速度为1500mm/min。
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