CN114956740A - 一种低收缩高保坍混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低收缩高保坍混凝土及其制备方法，属于混凝土技术领域，针对了混凝土在制备时其收缩率高以及保坍性能较差的问题，包含以下重量份的原料：硅酸盐水泥、砂、碎石、缓凝剂和掺和水；本发明通过聚羧酸高效减水剂和缓凝高效减水剂实现对混凝土制备时所需的掺和水进行大量降低，并且通过缓凝引气减水剂和缓凝减水剂延长对混凝土的凝结时间，从而有效降低对掺和水的用水量，显著提高对混凝土制备时的收缩率，外加剂可提高混凝土在制备时的保坍降粘特性，大大提高其混凝土的使用性能，表面增强剂通过与混凝土制备原料水泥的副产物如氢氧化钙发生二次反应，生成大量的二氧化硅凝胶，显著提高混凝土的保坍特性。
Description
技术领域
本发明属于混凝土技术领域，具体涉及一种低收缩高保坍混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土通常作为主要建筑材料，它具有易成型、能耗低、耐久性好、经济实用以及与钢材结合可制成各种承重机构的优点，是当代应用最广泛的建筑材料。
为了实现桥梁具有较高的承重能力，对混凝土的强度及耐久性提出了严格的要求；高性能混凝土由于具有工作性好、早期强度高、高韧性、高体积稳定性，高耐久性的特点，在现浇梁中具有广阔的应用前景，但是目前高性能混凝土仍存在以下问题：
①高性能混凝土由于其在制备过程中用水量低、外加剂与材料适应性差等问题，将会导致混凝土粘度大、流动度经时损失大；
②高性能混凝土胶凝材料用量大，导致早期水化速度快，自干燥程度高，自收缩大，极易引起现浇梁出现裂缝。
因此，需要一种低收缩高保坍混凝土及其制备方法，解决现有技术中存在的混凝土在制备时其收缩率高以及保坍性能较差的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低收缩高保坍混凝土及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低收缩高保坍混凝土，所述低收缩高保坍混凝土包含以下重量份的原料：硅酸盐水泥400-420份、砂820-840份、碎石1100-1150份、缓凝剂20-30份和掺和水160-180份，所述砂包括10％的天然砂、70％的机制砂和20％的铁尾矿砂，所述缓凝剂包括聚羧酸高效减水剂、缓凝高效减水剂、缓凝引气减水剂和缓凝减水剂。
方案中需要说明的是，所述天然砂为粒径为0.38-0.42mm、细度模数为2.6-2.7的天然河砂，所述机制砂的粒径为0.45-0.50mm且细度模数2.8-3.0，所述铁尾矿砂的粒径为0.62-0.66mm且细度模数为3.2-3.5。
进一步值得说明的是，所述聚羧酸高效减水剂、所述缓凝高效减水剂、所述缓凝引气减水剂和所述缓凝减水剂的比例为4:3:2:1。
更进一步需要说明的是，所述低收缩高保坍混凝土的原料还包括12-15份的外加剂，所述外加剂为石灰粉、粉煤灰与矾土的混合物，所述石灰粉、粉煤灰以及矾土的比例为2:5:3。
作为一种优选的实施方式，所述低收缩高保坍混凝土的原料还包括15-24份的表面增强剂，所述表面增强剂为具有反应活性的碱金属硅酸盐。
一种低收缩高保坍混凝土的制备方法，包括以下制备步骤：
S1、原料配比：
1)将天然砂、机制砂和铁尾矿砂按比例进行混合配比，并根据砂的原料份数配置相应份量的硅酸盐水泥、碎石和掺和水；
2)将聚羧酸高效减水剂、缓凝高效减水剂、缓凝引气减水剂和缓凝减水剂按比例放置于搅拌桶内，对搅拌桶内进行搅拌处理，形成缓凝剂混合液；
3)将石灰粉、粉煤灰以及矾土进行配比混合处理，形成外加剂混合物；
S2、混凝土制备：
1)将步骤S1中配置完成的硅酸盐水泥、砂、碎石和掺和水送入搅拌机内进行快速搅拌处理，形成混合浆液；
2)将步骤S1中配置完成的缓凝剂混合液以及外加剂混合物一同送入搅拌机内，与混合浆液进行慢速搅拌处理，从而形成低收缩高保坍混凝土。
作为一种优选的实施方式，所述混合浆液的搅拌速度为24r/min，所述混凝土的搅拌速度为14r/min。
作为一种优选的实施方式，所述步骤S2中制备的低收缩高保坍混凝土进行收缩率和坍落度试验处理。
与现有技术相比，本发明提供的一种低收缩高保坍混凝土及其制备方法，至少包括如下有益效果：
(1)通过将混凝土制备用砂采用天然砂、机制砂以及铁尾矿砂进行混合配比的方式，既可以提高对铁尾矿砂的利用，节约成本，又可以因制备用砂的颗粒相对较大，其比表面较小，需水量较小，可在一定程度上降低混凝土制备完成的收缩率，使得配置形成的混凝土可达到建筑指标要求。
(2)通过聚羧酸高效减水剂和缓凝高效减水剂实现对混凝土制备时所需的掺和水进行大量降低，并且通过缓凝引气减水剂和缓凝减水剂延长对混凝土的凝结时间，从而有效降低对掺和水的用水量，显著提高对混凝土制备时的收缩率。
(3)外加剂采用石灰粉、粉煤灰以及矾土的混合物，可提高混凝土在制备时的保坍降粘特性，大大提高其混凝土的使用性能。
(4)表面增强剂通过与混凝土制备原料水泥的副产物如氢氧化钙发生二次反应，生成大量的二氧化硅凝胶，二氧化硅凝胶堵塞混凝土内部毛细微孔，从而增强混凝土表面的密实性、抗压强度、硬度和耐磨型，并且可显著提高混凝土的保坍特性。
附图说明
图1为本发明的制备方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的描述。
为了使得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的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。
以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的保护范围。实施例中的条件可以根据具体条件做进一步的调整，在本发明的构思前提下对本发明的方法简单改进都属于本发明要求保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种低收缩高保坍混凝土，低收缩高保坍混凝土包含以下重量份的原料：硅酸盐水泥400-420份、砂820-840份、碎石1100-1150份、缓凝剂20-30份和掺和水160-180份，砂包括10％的天然砂、70％的机制砂和20％的铁尾矿砂，缓凝剂包括聚羧酸高效减水剂、缓凝高效减水剂、缓凝引气减水剂和缓凝减水剂，通过将混凝土制备用砂采用天然砂、机制砂以及铁尾矿砂进行混合配比的方式，既可以提高对铁尾矿砂的利用，节约成本，又可以使得配置形成的混凝土可达到建筑指标要求。
值得具体说明的是，天然砂为粒径为0.38-0.42mm、细度模数为2.6-2.7的天然河砂，机制砂的粒径为0.45-0.50mm且细度模数2.8-3.0，铁尾矿砂的粒径为0.62-0.66mm且细度模数为3.2-3.5，混凝土制备用砂通过采取粒径差异较小的天然河砂、机制砂和铁尾矿砂，从而减小其制备用砂的差异性，并且制备用砂的颗粒相对较大，其比表面较小，需水量较小，可在一定程度上降低混凝土制备完成的收缩率。
值得具体说明的是，聚羧酸高效减水剂、缓凝高效减水剂、缓凝引气减水剂和缓凝减水剂的比例为4:3:2:1，其中聚羧酸高效减水剂采用SPF-300保坍型聚羧酸高效减水剂，既可以具备显著减水功能，又可对提高对混凝土的保坍特性，缓凝高效减水剂兼有缓凝和明显减水功能，缓凝引气减水剂兼有缓凝、引气和减水功能，缓凝减水剂，能延长混凝土的凝结时间，通过聚羧酸高效减水剂和缓凝高效减水剂实现对混凝土制备时所需的掺和水进行大量降低，并且通过缓凝引气减水剂和缓凝减水剂延长对混凝土的凝结时间，从而有效降低对掺和水的用水量，显著提高对混凝土制备时的收缩率。
值得具体说明的是，低收缩高保坍混凝土的原料还包括12-15份的外加剂，外加剂为石灰粉、粉煤灰与矾土的混合物，石灰粉、粉煤灰以及矾土的比例为2:5:3，外加剂采用石灰粉、粉煤灰以及矾土的混合物，可提高混凝土在制备时的保坍降粘特性，大大提高其混凝土的使用性能。
值得具体说明的是，低收缩高保坍混凝土的原料还包括15-24份的表面增强剂，表面增强剂为具有反应活性的碱金属硅酸盐，表面增强剂通过与混凝土制备原料水泥的副产物如氢氧化钙发生二次反应，生成大量的二氧化硅凝胶，二氧化硅凝胶堵塞混凝土内部毛细微孔，从而增强混凝土表面的密实性、抗压强度、硬度和耐磨型，并且可显著提高混凝土的保坍特性。
一种低收缩高保坍混凝土的制备方法，包括以下制备步骤：
S1、原料配比：
1)将天然砂、机制砂和铁尾矿砂按比例进行混合配比，并根据砂的原料份数配置相应份量的硅酸盐水泥、碎石和掺和水；
2)将聚羧酸高效减水剂、缓凝高效减水剂、缓凝引气减水剂和缓凝减水剂按比例放置于搅拌桶内，对搅拌桶内进行搅拌处理，形成缓凝剂混合液；
3)将石灰粉、粉煤灰以及矾土进行配比混合处理，形成外加剂混合物；
S2、混凝土制备：
1)将步骤S1中配置完成的硅酸盐水泥、砂、碎石和掺和水送入搅拌机内进行快速搅拌处理，形成混合浆液；
2)将步骤S1中配置完成的缓凝剂混合液以及外加剂混合物一同送入搅拌机内，与混合浆液进行慢速搅拌处理，从而形成低收缩高保坍混凝土。
值得具体说明的是，混合浆液的搅拌速度为24r/min，混凝土的搅拌速度为14r/min。
值得具体说明的是，步骤S2中制备的低收缩高保坍混凝土进行收缩率和坍落度试验处理，通过对步骤S2中制备的混凝土进行收缩率测试和坍落度试验，其收缩率明显降低，并且在长时间的测试情况下，混凝土坍落度无明显变化。
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义，本发明中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件，“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，还可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种低收缩高保坍混凝土，其特征在于，所述低收缩高保坍混凝土包含以下重量份的原料：硅酸盐水泥400-420份、砂820-840份、碎石1100-1150份、缓凝剂20-30份和掺和水160-180份，所述砂包括10％的天然砂、70％的机制砂和20％的铁尾矿砂，所述缓凝剂包括聚羧酸高效减水剂、缓凝高效减水剂、缓凝引气减水剂和缓凝减水剂。
2.根据权利要求1所述的一种低收缩高保坍混凝土，其特征在于：所述天然砂为粒径为0.38-0.42mm、细度模数为2.6-2.7的天然河砂，所述机制砂的粒径为0.45-0.50mm且细度模数2.8-3.0，所述铁尾矿砂的粒径为0.62-0.66mm且细度模数为3.2-3.5。
3.根据权利要求1所述的一种低收缩高保坍混凝土，其特征在于：所述聚羧酸高效减水剂、所述缓凝高效减水剂、所述缓凝引气减水剂和所述缓凝减水剂的比例为4:3:2:1。
4.根据权利要求1所述的一种低收缩高保坍混凝土，其特征在于：所述低收缩高保坍混凝土的原料还包括12-15份的外加剂，所述外加剂为石灰粉、粉煤灰与矾土的混合物，所述石灰粉、粉煤灰以及矾土的比例为2:5:3。
5.根据权利要求1所述的一种低收缩高保坍混凝土，其特征在于：所述低收缩高保坍混凝土的原料还包括15-24份的表面增强剂，所述表面增强剂为具有反应活性的碱金属硅酸盐。
6.一种根据权利要求1-5所述的低收缩高保坍混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤：
S1、原料配比：
1)将天然砂、机制砂和铁尾矿砂按比例进行混合配比，并根据砂的原料份数配置相应份量的硅酸盐水泥、碎石和掺和水；
2)将聚羧酸高效减水剂、缓凝高效减水剂、缓凝引气减水剂和缓凝减水剂按比例放置于搅拌桶内，对搅拌桶内进行搅拌处理，形成缓凝剂混合液；
3)将石灰粉、粉煤灰以及矾土进行配比混合处理，形成外加剂混合物；
S2、混凝土制备：
1)将步骤S1中配置完成的硅酸盐水泥、砂、碎石和掺和水送入搅拌机内进行快速搅拌处理，形成混合浆液；
2)将步骤S1中配置完成的缓凝剂混合液以及外加剂混合物一同送入搅拌机内，与混合浆液进行慢速搅拌处理，从而形成低收缩高保坍混凝土。
7.根据权利要求6所述的一种低收缩高保坍混凝土及其制备方法，其特征在于：所述混合浆液的搅拌速度为24r/min，所述混凝土的搅拌速度为14r/min。
8.根据权利要求6所述的一种低收缩高保坍混凝土及其制备方法，其特征在于：所述步骤S2中制备的低收缩高保坍混凝土进行收缩率和坍落度试验处理。
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