CN114956738A - 一种c35水下不分散混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及建筑材料技术领域，具体公开了一种C35水下不分散混凝土及其制备方法。一种C35水下不分散混凝土，包括如下重量份数的原料包括如下重量份数的原料：水202‑225份、胶凝材料400‑450份、细骨料630‑680份、粗骨料940‑1030份、抗分散剂10‑20份、高效减水剂1‑2.2份；所述抗分散剂由包括改性玉米淀粉、阿拉伯胶的原料经过混合得到。本申请具有提高混凝土分散性能的优点。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其是涉及一种C35水下不分散混凝土及其制备方法。
背景技术
目前，在水下工程中混凝土仍然是用量最大的建筑材料之一。水下混凝土的性能将直接影响到工程的质量和进度。因此，水下混凝土的性能研究和施工技术愈来愈受到工程技术界的重视。
尽管水泥属于水硬性胶凝材料，但若将混凝土拌合物直接倾倒于水中后，由于水的冲刷作用，混凝土中的骨料将与水泥分离，并且水泥随着下沉过程的推进逐渐转变为凝固状态，从而失去胶结骨料的能力。
这样在水中直接浇筑的混凝土水中施工时抗分散性能差，不利于水下混凝土的力学性能发展。
发明内容
为了提高水下混凝土的抗分散性，本申请提供一种C35水下不分散混凝土及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种C35水下不分散混凝土，采用如下的技术方案：
一种C35水下不分散混凝土，包括如下重量份数的原料：水202-225份、胶凝材料400-450份、细骨料630-680份、粗骨料940-1030份、抗分散剂10-20份、高效减水剂1-2.2份；所述抗分散剂由包括改性玉米淀粉、阿拉伯胶的原料经过混合得到。
通过采用上述技术方案，加入抗分散剂可以提高水下混凝土拌合物的黏度，并且可以将水泥颗粒、集料等吸附在一起，提高水下混凝土拌合料颗粒间的凝聚作用，提高水下混凝土拌合料的抗分散性能，使其能够直接在水中浇筑，提高水下混凝土强度并保证水下混凝土工程质量；改性玉米淀粉和阿拉伯胶共同作用，一方面，提高。阿拉伯胶中存在海泡石、托贝莫来石、硅灰石等微量元素，能够积极地促进水泥水化，增强水下混凝土强度，并且与改性玉米淀粉共同作用，能够使水下混凝土微观结构产生稳定的互穿交联，进而共同作用提高水下混凝土强度；另一方面，阿拉伯胶和改性玉米淀粉均能够减少水下混凝土的泌水率，使水下混凝土的堆积密度增加，从而阻止了悬浮物从水下混凝土拌合料中迁移，从而增加水下混凝土的黏度；并且，阿拉伯胶中和改性玉米淀粉中的阴离子电荷与水泥颗粒结合，导致水下混凝土体系的黏度进一步增加；最后，改性玉米淀粉能够与水泥颗粒粘附，使絮凝体聚集，从而提高水下混凝土的吸水能力，进而进一提高水下混凝土的抗分散性能。
可选的，以所述抗分散剂为基准，所述抗分散剂包括改性玉米淀粉6-13份、阿拉伯胶4-7份。
通过采用上述技术方案，改性玉米淀粉和阿拉伯胶共同作用，进一步提高水下混凝土的抗分散性能，并且提升水下抗分散混凝土的强度。
可选的，以改性玉米淀粉为基准，所述改性玉米淀粉包括如下重量份数的原料：玉米淀粉8-12份、乙醇300-340份、酒石酸乙醇溶液40-50份、甘油1-2份、羧甲基纤维素3-7份。
通过采用上述技术方案，使各原料之间充分反应，制备得到抗分散性能好且与阿拉伯胶、高效减水剂适配性好的改性玉米淀粉，从而提高水下混凝土的抗分散性能。
可选的，以所述酒石酸乙醇溶液为基准，所述酒石酸乙醇溶液中酒石酸与乙醇的重量比为1：(4-6)。
通过采用上述技术方案，使各原料之间充分反应，制备得到抗分散性能好且与阿拉伯胶、高效减水剂适配性好的改性玉米淀粉，从而提高水下混凝土的抗分散性能。
可选的，所述改性玉米淀粉采用如下步骤的制备方法得到：
S1：制备淀粉微粒，将玉米淀粉与蒸馏水混合，加热并搅拌，得到糊状淀粉溶液并停止加热；将糊状淀溶液与乙醇混合得到的悬浮液，搅拌、离心、干燥后得到淀粉微粒；
S2：制备改性淀粉，将S1中得到的淀粉颗粒酒石酸乙醇溶液混合，室温下静置，得到的混合物干燥后研磨，得到改性淀粉；
S3：将S2中得到的改性淀粉、蒸馏水、甘油混合，静置得到改性混合物，随后将改性混合物与羧甲基纤维素混合，加热并搅拌，干燥、研磨后得到改性玉米淀粉。
通过采用上述技术方案，使改性玉米淀粉中氢键和羟基的数量增加，并向改性玉米淀粉中引入羰基；首先，改性玉米淀粉能够通过离子键和氢键和羟基的作用与悬浮颗粒聚合，从而提高水下混凝土拌合料的絮凝作用，降低水下混凝土在水中成型时的分散性；并且，氢键的增加能够与水泥颗粒结合形成结合体，并且能与拌合水由大的缔结体降解至水的基本存在形式四面体，使拌合水易于与水泥硅氧四面体共用隅角生成水泥水化产物，从而增强水下混凝土强度；其次，羰基的引入能够增强改性玉米淀粉在水下混凝土中产生的桥连作用的效果，进而提高水下混凝土的拌合料的絮凝能力；而羟基又能通过氢键作用使水下混凝土悬浮物形成结构更稳定的絮体，提高水下混凝土拌合料的黏结力，进而提高水下混凝土拌合料在水中的抗分散性能。
可选的，S1中玉米淀粉与蒸馏水的重量比为1：(8-12)，加热温度为80-100℃，搅拌时间为0.5-1.5h，离心转速为7000-9000rpm，离心时间为15-25min，干燥温度为40-60℃，干燥时间为0.5-1.5h；S2中静置时间为10-14h，干燥温度为120-140℃，干燥时间为1-2h；S3中改性淀粉与蒸馏水中的重量比为1：(9-11)，静置时间为0.5-1.5h，加热时间为80-100℃，搅拌时间为20-40min，干燥温度为40-60℃，干燥时间为3-5h。
通过采用上述技术方案，使各原料之间充分反应，制备得到抗分散性能好且与阿拉伯胶、高效减水剂适配性好的改性玉米淀粉，从而提高水下混凝土的抗分散性能。
可选的，以所述C35水下不分散混凝土为基准，所述C35水下不分散混凝土中还包括1-3份皂土。
通过采用上述技术方案，首先皂土形成的胶体结构能够有效地保留混凝土中的水泥颗粒，降低混凝土的泌水能力，并且皂土与改性玉米淀粉具有良好的适配性，能与改性玉米淀粉共同作用从而进一步增强水下混凝土的悬浮能力，提高水下混凝土的抗分散性能。
第二方面，本申请提供一种C35水下不分散混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：
一种C35水下不分散混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将胶凝材料和抗分散剂混合，搅拌得到胶料混合物；
步骤二，将胶料混合物与细骨料、粗骨料混合搅拌后得到固体混合物，将固体混合物与水混合、搅拌、成型、养护，制得C35水下不分散混凝土。
通过采用上述技术方案，各原料分批拌合、充分混合，使各原料充分配合使用、发挥作用，制得C35水下不分散混凝土，上述制备方法简单高效，便于工业化生产。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请采用改性玉米淀粉和阿拉伯胶共同作用，一方面，阿拉伯胶能够积极地促进水泥水化，并且改性玉米淀粉能够使水下混凝土微观结构产生稳定的互穿交联，进而共同作用提高水下混凝土强度；另一方面，阿拉伯胶和改性玉米淀粉均能够减少水下混凝土的泌水率，阻止悬浮物从水下混凝土拌合料中迁移，进而增加水下混凝土的黏度。
2、本申请制备得到改性玉米淀粉中具有更多的氢键和羟基，并引入了羰基基团，一方面通过氢键和羟基的作用提高改性玉米淀粉与悬浮颗粒的聚合，从而提高水下混凝土拌合料的絮凝作用，降低水下混凝土在水中成型时的分散性；另一方面，羰基的引入能够增强改性玉米淀粉在水下混凝土中产生的桥连作用的效果，进一步提高水下混凝土的拌合料的絮凝能力；而羟基又能通过氢键作用使水下混凝土悬浮物形成结构更稳定的絮体，从而进一步提高水下混凝土拌合料在水中的抗分散性能。
改性玉米淀粉的制备例
在本制备例中，使用的乙醇为分析纯。
制备例1
一种改性玉米淀粉，改性玉米淀粉包括如下重量的原料：玉米淀粉8g、乙醇300g、酒石酸乙醇溶液40g、甘油1g、羧甲基纤维素3g；其中，酒石酸乙醇溶液中酒石酸与乙醇的重量比为1：4。
一种改性玉米淀粉，由如下方法制备得到：
S1：制备淀粉微粒，将玉米淀粉与蒸馏水按照重量比1：8混合，在80℃下搅拌1.5h，得到糊状淀粉溶液并停止加热；将糊状淀溶液与乙醇混合得到的悬浮液，搅拌，以转速7000rpm离心25min，在40℃下干燥1.5h后得到淀粉微粒；
S2：制备改性淀粉，将S1中得到的淀粉颗粒酒石酸乙醇溶液混合，室温下静置10h，得到的混合物在120℃下干燥2h后研磨，得到改性淀粉；
S3：将S2中得到的改性淀粉、蒸馏水、甘油混合，其中，改性淀粉与蒸馏水的重量比为1：9，静置0.5得到改性混合物，随后将改性混合物与羧甲基纤维素混合，在80℃下搅拌40min，在40℃下干燥5h，研磨后得到改性玉米淀粉。
制备例2
一种改性玉米淀粉，改性玉米淀粉包括如下重量的原料：玉米淀粉12g、乙醇340g、酒石酸乙醇溶液50g、甘油2g、羧甲基纤维素7g；其中，酒石酸乙醇溶液中酒石酸与乙醇的重量比为1：6。
一种改性玉米淀粉，由如下方法制备得到：
S1：制备淀粉微粒，将玉米淀粉与蒸馏水按照重量比1：12混合，在100℃下搅拌0.5h，得到糊状淀粉溶液并停止加热；将糊状淀溶液与乙醇混合得到的悬浮液，搅拌，以转速9000rpm离心15min，在60℃下干燥0.5h后得到淀粉微粒；
S2：制备改性淀粉，将S1中得到的淀粉颗粒酒石酸乙醇溶液混合，室温下静置14h，得到的混合物在140℃下干燥1h后研磨，得到改性淀粉；
S3：将S2中得到的改性淀粉、蒸馏水、甘油混合，其中，改性淀粉与蒸馏水的重量比为1：11，静置1.5h得到改性混合物，随后将改性混合物与羧甲基纤维素混合，在100℃下搅拌20min，在60℃下干燥3h，研磨后得到改性玉米淀粉。
制备例3
一种改性玉米淀粉，改性玉米淀粉包括如下重量的原料：玉米淀粉10g、乙醇320g、酒石酸乙醇溶液45g、甘油1.5g、羧甲基纤维素5g；其中，酒石酸乙醇溶液中酒石酸与乙醇的重量比为1：5。
一种改性玉米淀粉，由如下方法制备得到：
S1：制备淀粉微粒，将玉米淀粉与蒸馏水按照重量比1：10混合，在90℃下搅拌1h，得到糊状淀粉溶液并停止加热；将糊状淀溶液与乙醇混合得到的悬浮液，搅拌，以转速8000rpm离心20min，在50℃下干燥1h后得到淀粉微粒；
S2：制备改性淀粉，将S1中得到的淀粉颗粒酒石酸乙醇溶液混合，室温下静置12h，得到的混合物在130℃下干燥1.5h后研磨，得到改性淀粉；
S3：将S2中得到的改性淀粉、蒸馏水、甘油混合，其中，改性淀粉与蒸馏水的重量比为1：10，静置1h得到改性混合物，随后将改性混合物与羧甲基纤维素混合，在90℃下搅拌30min，在50℃下干燥4h，研磨后得到改性玉米淀粉。
制备例4
一种改性玉米淀粉，与制备例3的不同之处在于，制备过程中不使用酒石酸乙醇溶液。
制备例5
一种改性玉米淀粉，与制备例3的不同之处在于，制备过程中不使用甘油。
制备例6
一种改性玉米淀粉，与制备例3的不同之处在于，制备过程中不使用羧甲基纤维素。
实施例
在本实施例中，胶凝材料为复合硅酸盐水泥P.C.42.5，高效减水剂选用聚羧酸减水剂。
实施例1
一种C35水下不分散混凝土，包括如下重量的原料：
水202kg，胶凝材料400kg，细骨料630kg，粗骨料940kg，抗分散剂10kg，其中包括改性玉米淀粉6kg、阿拉伯胶4kg，高效减水剂1kg，皂土1kg；其中改性玉米淀粉由制备例1制备得到。
一种C35水下不分散混凝土，采用如下方法制备得到：
步骤一，将胶凝材料和抗分散剂混合，搅拌得到胶料混合物；
步骤二，将胶料混合物与细骨料、粗骨料混合搅拌后得到固体混合物，将固体混合物与水混合、搅拌、成型、养护，制得C35水下不分散混凝土。
实施例2
一种C35水下不分散混凝土，包括如下重量的原料：
水225kg，胶凝材料450kg，细骨料680kg，粗骨料1030kg，抗分散剂20kg，其中包括改性玉米淀粉13kg、阿拉伯胶7kg，高效减水剂2.2kg，皂土3kg；其中改性玉米淀粉由制备例2制备得到。
一种C35水下不分散混凝土，采用如下方法制备得到：
步骤一，将胶凝材料和抗分散剂混合，搅拌得到胶料混合物；
步骤二，将胶料混合物与细骨料、粗骨料混合搅拌后得到固体混合物，将固体混合物与水混合、搅拌、成型、养护，制得C35水下不分散混凝土。
实施例3
一种C35水下不分散混凝土，包括如下重量的原料：
水212kg，胶凝材料425kg，细骨料655kg，粗骨料985kg，抗分散剂15kg，其中包括改性玉米淀粉10kg、阿拉伯胶5kg，高效减水剂1.6kg，皂土2kg；其中改性玉米淀粉由制备例3制备得到。
一种C35水下不分散混凝土，采用如下方法制备得到：
步骤一，将胶凝材料和抗分散剂混合，搅拌得到胶料混合物；
步骤二，将胶料混合物与细骨料、粗骨料混合搅拌后得到固体混合物，将固体混合物与水混合、搅拌、成型、养护，制得C35水下不分散混凝土。
实施例4
一种C35水下不分散混凝土，与实施例3的不同之处在于，使用的改性玉米淀粉由制备例4制备得到。
实施例5
一种C35水下不分散混凝土，与实施例3的不同之处在于，制备过程中使用的改性玉米淀粉由制备例5制备得到。
实施例6
一种C35水下不分散混凝土，与实施例3的不同之处在于，制备过程中使用的改性玉米淀粉由制备例6制备得到。
实施例7
一种C35水下不分散混凝土，与实施例3的不同之处在于，制备过程中不使用皂土。
实施例8
一种C35水下不分散混凝土，与实施例3的不同之处在于，制备过程中使用的抗分散剂重量为5kg，其中包括改性玉米淀粉4kg、阿拉伯胶1kg。
实施例9
一种C35水下不分散混凝土，与实施例3的不同之处在于，制备过程中使用的抗分散剂重量为10kg，其中包括改性玉米淀粉9kg、阿拉伯胶1kg。
实施例10
一种C35水下不分散混凝土，与实施例3的不同之处在于，制备过程中使用的抗分散剂重量为10kg，其中包括改性玉米淀粉4kg、阿拉伯胶6kg。
实施例11
一种C35水下不分散混凝土，与实施例3的不同之处在于，制备过程中使用的抗分散剂重量为26kg，其中包括改性玉米淀粉16kg、阿拉伯胶10kg。
对比例
对比例1
一种C35水下不分散混凝土，与实施例3的不同之处在于，制备过程中不使用阿拉伯胶。
对比例2
一种C35水下不分散混凝土，与实施例3的不同之处在于，制备过程中不使用改性玉米淀粉。
对比例3
一种C35水下不分散混凝土，与实施例3的不同之处在于，使用等重量的普通玉米淀粉代替改性玉米淀粉。
检测方法
一、水陆强度测试
对实施例1-11及对比例1-3在水中成型的混凝土进行28d抗压强度测试，测试方法根据DLT5117-2000《水下不分散混凝土试验规程》，记录破坏荷载于表1中。
对实施例1-11及对比例1-3在空气中成型的混凝土进行28d抗压强度测试，测试方法根据GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》，记录破坏荷载于表1中。
二、抗分散性能测试
对实施例1-11及对比例1-3在水中成型的混凝土进行水泥流失量、悬浊物含量和pH值测试，测试方法根据DLT5117-2000《水下不分散混凝土试验规程》，记录数据于表2中。
表1
表2
结合实施例1-7、对比例3、表1和表2，可以看出，当不对玉米淀粉进行改性或不使用甘油、羧甲基纤维素时，制备得到的改性玉米淀粉对水混凝土强度的提升效果显著下降，这是由于改性玉米淀粉中增加的氢键能够促进水泥水化，使水下混凝土的抗压强度提高，并且由于阿拉伯胶的掺入，阿拉伯胶中的海泡石、托贝莫来石、硅灰石等微量元素也能够在一定程度上促进水泥水化，进而增强水下混凝土强度；并且，改性玉米淀粉和阿拉伯胶具有良好的适配性，因此改性玉米淀粉和阿拉伯胶能够共同作用提高水下混凝土的强度。
另外，对于改性玉米淀粉，改性过程中引入了大量氢键、亲水的羟基以及羰基，羟基与氢键共同作用能够进一步促进改性玉米淀粉提高水下混凝土的抗分散性能，并且引入的羰基能够进一步加强桥连作用，从而进一提高水下混凝土的抗分散性能。并且，未改性的玉米淀粉与阿拉伯胶共同作用对水下混凝土的强度提升效果以及抗分散性能提升效果低于改性玉米淀粉与阿拉伯胶共同作用时对水下混凝土强度的提升效果和抗分散性能的提升效果，这是由于改性玉米淀粉与阿拉伯胶的适配性更好，能够共同作用从而进一步提高水下混凝土的抗分散性能。
结合实施例3、8-11、对比例1-2、表1和表2，可以看出，改性玉米淀粉和阿拉伯胶共同作用能够降低水下混凝土的水泥流失量、水下混凝土在水中下落过程中悬浊物含量以及水下混凝土在水中落下后水的pH值，实施例中水泥流失量均低于标准中规定的1.5％，悬浊物含量均低于150mg/L，pH值均低于12；说明阿拉伯胶和改性玉米淀粉两者共同作用能够极大程度地提高水下混凝土的抗分散性能。这是由于改性玉米淀粉与阿拉伯胶具有良好的适配性，并且改性玉米淀粉对混凝土的絮凝作用显著增强，且阿拉伯胶能够减少水下混凝土的泌水率，使水下混凝土的堆积密度增加，从而阻止了悬浮物从水下混凝土拌合料中迁移，进而增加水下混凝土的黏度；并且，阿拉伯胶中和改性玉米淀粉中的阴离子电荷与水泥颗粒结合，导致水下混凝土体系的黏度进一步增加；最后，改性玉米淀粉能够与水泥颗粒粘附，使絮凝体聚集，从而提高水下混凝土的吸水能力，进而进一提高水下混凝土的抗分散性能，并且使水下混凝土具备良好的工作性能。
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C35水下不分散混凝土，其特征在于：包括如下重量份数的原料：水202-225份、胶凝材料400-450份、细骨料630-680份、粗骨料940-1030份、抗分散剂10-20份、高效减水剂1-2.2份；所述抗分散剂由包括改性玉米淀粉、阿拉伯胶的原料经过混合得到。
2.根据权利要求1所述的一种C35水下不分散混凝土，其特征在于：以所述抗分散剂为基准，所述抗分散剂包括改性玉米淀粉6-13份、阿拉伯胶4-7份。
3.根据权利要求1所述的一种C35水下不分散混凝土，其特征在于：以改性玉米淀粉为基准，所述改性玉米淀粉包括如下重量份数的原料：玉米淀粉8-12份、乙醇300-340份、酒石酸乙醇溶液40-50份、甘油1-2份、羧甲基纤维素3-7份。
4.根据权利要求3所述的一种C35水下不分散混凝土，其特征在于：以所述酒石酸乙醇溶液为基准，所述酒石酸乙醇溶液中酒石酸与乙醇的重量比为1：（4-6）。
5.根据权利要求4所述的一种C35水下不分散混凝土，其特征在于：所述改性玉米淀粉采用如下步骤的制备方法得到：
S1：制备淀粉微粒，将玉米淀粉与蒸馏水混合，加热并搅拌，得到糊状淀粉溶液并停止加热；将糊状淀溶液与乙醇混合得到的悬浮液，搅拌、离心、干燥后得到淀粉微粒；
S2：制备改性淀粉，将S1中得到的淀粉颗粒酒石酸乙醇溶液混合，室温下静置，得到的混合物干燥后研磨，得到改性淀粉；
S3：将S2中得到的改性淀粉、蒸馏水、甘油混合，静置得到改性混合物，随后将改性混合物与羧甲基纤维素混合，加热并搅拌，干燥、研磨后得到改性玉米淀粉。
6.根据权利要求5所述的一种C35水下不分散混凝土，其特征在于：S1中玉米淀粉与蒸馏水的重量比为1：（8-12），加热温度为80-100℃，搅拌时间为0.5-1.5h，离心转速为7000-9000rpm，离心时间为15-25min，干燥温度为40-60℃，干燥时间为0.5-1.5h；S2中静置时间为10-14h，干燥温度为120-140℃，干燥时间为1-2h；S3中改性淀粉与蒸馏水中的重量比为1：（9-11），静置时间为0.5-1.5h，加热时间为80-100℃，搅拌时间为20-40min，干燥温度为40-60℃，干燥时间为3-5h。
7.根据权利要求1所述的一种C35水下不分散混凝土，其特征在于：以所述C35水下不分散混凝土为基准，所述C35水下不分散混凝土中还包括1-3份皂土。
8.权利要求1-7任一项所述的C35水下不分散混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，将胶凝材料和抗分散剂混合，搅拌得到胶料混合物；
步骤二，将胶料混合物与细骨料、粗骨料混合搅拌后得到固体混合物，将固体混合物与水混合、搅拌、成型、养护，制得C35水下不分散混凝土。
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