CN114988795B - 一种高性能预拌混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高性能预拌混凝土的制备方法，包括以下重量份原料：硅酸盐水泥200‑500份、粉煤灰30‑50份、矿渣12‑28份、石英砂100‑130份、复合掺合料20‑50份、抗收缩剂2‑10份；本申请经原料合理配伍，所制得的高性能预拌混凝土收缩小，干表观密度小，机械强度高，传热系数低。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，特别涉及一种高性能预拌混凝土及其制备方法。
背景技术
随着我国建筑领域的发展，高性能已成为混凝土的发展趋势，一种高性能预拌混凝土可广泛应用于各种工业与民用建筑及道路、桥梁等工程中，具有很好的技术经济效益。但是目前传统混凝土还具有强度低，用钢量大，耐久性差等劣势，使得其在使用过程中更换频率过高，已不适应国家绿色环保、节能减排的相关政策；尤其干燥收缩是混凝土变形中最常见的一种变形，收缩是混凝土的一个主要特性，对混凝土的性能有很大影响，产生收缩裂缝的原因，一般认为在水泥水化热及外部气温的作用引起混凝土收缩而产生的裂缝，常发生在结构变截面处，往往与受力钢筋平行，混凝土的收缩包括干燥收缩、温度收缩、化学收缩和碳化收缩。
发明内容
鉴于此，本发明提出一种高性能预拌混凝土及其制备方法，解决上述问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种高性能预拌混凝土：硅酸盐水泥200-500份、粉煤灰30-50份、矿渣12-28份、石英砂100-130份、复合掺合料20-50份、抗收缩剂2-10份；所述复合掺合料为玄武岩鳞片、纳米石墨粉和钢纤维；所述抗收缩剂为改性牡蛎壳粉、玻璃微珠和乳胶粉；抗收缩剂在混凝土凝结硬化过程使混凝土产生可控制的膨胀以减少收缩，用于提高混凝土受扰后的自愈合率。
进一步的，一种高性能预拌混凝土，包括以下重量份原料：硅酸盐水泥130份、粉煤灰40份、矿渣20份、石英砂120份、复合掺合料90份、抗收缩剂8份。
进一步的，所述抗收缩剂为改性牡蛎壳粉，改性方法为将牡蛎壳加入到二甲基乙酰胺溶液中，调节pH为7-9，缓慢升温至50-80℃并搅拌，保持温度搅拌10-30min，在300-700℃水蒸汽下焙烧0.5-5h，冷却干燥，粉碎，过120-200目筛，得到改性牡蛎壳粉。
进一步的，所述复合掺合料为体积比1～3:0.2～0.8:3的玄武岩鳞片、纳米石墨粉和钢纤维。
进一步的，所述抗收缩剂为体积比3～5:1～2:0.4～0.6改性牡蛎壳粉、玻璃微珠和乳胶粉。
进一步的，一种高性能预拌混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、将上述矿渣、石英砂、复合掺合料烘干至含水率＜3％，放入球磨机中粉碎至800～1000m2/kg，得到初混料；
S2、将硅酸盐水泥、粉煤灰和上述初混料混合，倒入搅拌机中，在速率400-600rpm下搅拌20-40min，得到混合料；
S3、将抗收缩剂逐渐加入到混合料中，继续搅拌15-20min，得到高性能预拌混凝土。
进一步的，所述的高性能预拌混凝土应用制备墙体、墙面。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本申请经原料合理配伍，所制得的高性能预拌混凝土收缩小，在1d时总收缩率为0.25-0.29‰，在14d时总收缩率为0.28-0.36‰，干表观密度小，机械强度高，传热系数低，其中，本发明经改性后的牡蛎壳粉与玻璃微珠和乳胶粉制得的抗收缩剂可以改善水泥等的表面状态，降低混合料中的高温下硬化过程产生的温度差引起的体积收缩，有效填充和改善流动性能，减小混凝土内部毛细孔内溶液的表面张力，由此降低毛细管应力，减少温度收缩，纳米石墨石墨粉和玄武岩鳞片、钢纤维混合可有效增强集料强度，填充集料水化产物间隙，提高密实度，同时加强钢纤维与集料之间的界面粘结，使矿渣、石英砂和复合掺合料之间存在协同阻裂增强效应，进一步提升混凝土的机械性能。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，对本发明做进一步的说明。
本发明实施例所用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
本发明实施例所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
一种高性能预拌混凝土，包括以下重量份原料：硅酸盐水泥200份、粉煤灰30份、矿渣12份、石英砂100份、复合掺合料20份、抗收缩剂2份；所述复合掺合料为体积比1:0.2:3的玄武岩鳞片、纳米石墨粉和钢纤维；所述抗收缩剂为体积比3:1:0.4改性牡蛎壳粉、玻璃微珠和乳胶粉；
所述抗收缩剂为改性牡蛎壳粉，改性方法为将牡蛎壳加入到二甲基乙酰胺溶液中，调节pH为7，缓慢升温至50℃并搅拌，保持温度搅拌10min，在300℃水蒸汽下焙烧0.5h，冷却干燥，粉碎，过120目筛，得到改性牡蛎壳粉。
实施例2
一种高性能预拌混凝土，包括以下重量份原料：硅酸盐水泥500份、粉煤灰50份、矿渣28份、石英砂130份、复合掺合料50份、抗收缩剂10份；所述复合掺合料为体积比3:0.8:3的玄武岩鳞片、纳米石墨粉和钢纤维；所述抗收缩剂为体积比5:2:0.6改性牡蛎壳粉、玻璃微珠和乳胶粉；
所述抗收缩剂为改性牡蛎壳粉，改性方法为将牡蛎壳加入到二甲基乙酰胺溶液中，调节pH为9，缓慢升温至80℃并搅拌，保持温度搅拌30min，在700℃水蒸汽下焙烧5h，冷却干燥，粉碎，过200目筛，得到改性牡蛎壳粉。
实施例3
一种高性能预拌混凝土，包括以下重量份原料：硅酸盐水泥130份、粉煤灰40份、矿渣20份、石英砂120份、复合掺合料90份、抗收缩剂8份；所述复合掺合料为体积比2:0.5:3的玄武岩鳞片、纳米石墨粉和钢纤维；所述抗收缩剂为体积比4:1:0.5改性牡蛎壳粉、玻璃微珠和乳胶粉；
所述抗收缩剂为改性牡蛎壳粉，改性方法为将牡蛎壳加入到二甲基乙酰胺溶液中，调节pH为8，缓慢升温至65℃并搅拌，保持温度搅拌20min，在500℃水蒸汽下焙烧3h，冷却干燥，粉碎，过180目筛，得到改性牡蛎壳粉；
上述实施例1～3采用以下制备方法：
S1、将上述矿渣、石英砂、复合掺合料烘干至含水率＜3％，放入球磨机中粉碎至900m2/kg，得到初混料；
S2、将硅酸盐水泥、粉煤灰和上述初混料混合，倒入搅拌机中，在速率500rpm下搅拌30min，得到混合料；
S3、将抗收缩剂逐渐加入到混合料中，继续搅拌18min，得到高性能预拌混凝土。
实施例4
一种高性能预拌混凝土，包括以下重量份原料：硅酸盐水泥130份、粉煤灰40份、矿渣20份、石英砂120份、复合掺合料90份、抗收缩剂8份；所述复合掺合料为体积比2:0.5:3的玄武岩鳞片、纳米石墨粉和钢纤维；所述抗收缩剂为体积比4:1:0.5改性牡蛎壳粉、玻璃微珠和乳胶粉；
所述抗收缩剂为改性牡蛎壳粉，改性方法为将牡蛎壳加入到二甲基乙酰胺溶液中，调节pH为8，缓慢升温至65℃并搅拌，保持温度搅拌20min，在500℃水蒸汽下焙烧3h，冷却干燥，粉碎，过180目筛，得到改性牡蛎壳粉；
采用以下制备方法：
S1、将上述矿渣、石英砂、复合掺合料烘干至含水率＜3％，放入球磨机中粉碎至800m2/kg，得到初混料；
S2、将硅酸盐水泥、粉煤灰和上述初混料混合，倒入搅拌机中，在速率400rpm下搅拌20min，得到混合料；
S3、将抗收缩剂逐渐加入到混合料中，继续搅拌15min，得到高性能预拌混凝土。
实施例5
一种高性能预拌混凝土，包括以下重量份原料：硅酸盐水泥130份、粉煤灰40份、矿渣20份、石英砂120份、复合掺合料90份、抗收缩剂8份；所述复合掺合料为体积比2:0.5:3的玄武岩鳞片、纳米石墨粉和钢纤维；所述抗收缩剂为体积比4:1:0.5改性牡蛎壳粉、玻璃微珠和乳胶粉；
所述抗收缩剂为改性牡蛎壳粉，改性方法为将牡蛎壳加入到二甲基乙酰胺溶液中，调节pH为8，缓慢升温至65℃并搅拌，保持温度搅拌20min，在500℃水蒸汽下焙烧3h，冷却干燥，粉碎，过180目筛，得到改性牡蛎壳粉；
采用以下制备方法：
S1、将上述矿渣、石英砂、复合掺合料烘干至含水率＜3％，放入球磨机中粉碎至1000m2/kg，得到初混料；
S2、将硅酸盐水泥、粉煤灰和上述初混料混合，倒入搅拌机中，在速率600rpm下搅拌40min，得到混合料；
S3、将抗收缩剂逐渐加入到混合料中，继续搅拌20min，得到高性能预拌混凝土。
将上述实施例1～5制得的预拌混凝土浇筑呈2m×2m×0.25m的混凝土块进行性能测试；测试其干表观密度、抗压强度、抗弯强度、导热系数和自由收缩率，测试方法如下：
干密度：使用混凝土密度测试仪进行测定；
根据GB50107-2010《混凝土强度检验评定标准》测试抗压强度和抗弯强度；
导热系数：采用JC275-1996《加气混凝土导热系数试验方法》测定；
总收缩率：采用混凝土非接触收缩仪，型号：MTR8-EL-SST，测试混凝土总收缩率，总收缩率包括干燥收缩、温度收缩、化学收缩和碳化收缩。
测试结果如下表：
由上述结果表明本申请所制得的高性能预拌混凝土收缩小，在1d时总收缩率为0.25-0.29‰，在14d时总收缩率为0.28-0.36‰，干表观密度小，机械强度高，传热系数低，其中实施例3中的性能效果最佳。
将本发明的实施例3制得的高性能预拌混凝土的性能效果，对其作出下述对照试验，具体如下：
对比例1
一种高性能预拌混凝土，包括以下重量份原料：硅酸盐水泥100份、粉煤灰60份、矿渣10份、石英砂150份、复合掺合料60份、抗收缩剂15份，所述复合掺合料为体积比2:0.5:3的玄武岩鳞片、纳米石墨粉和钢纤维；所述抗收缩剂为体积比4:1:0.5改性牡蛎壳粉、玻璃微珠和乳胶粉；
所述抗收缩剂为改性牡蛎壳粉，改性方法为将牡蛎壳加入到二甲基乙酰胺溶液中，调节pH为8，缓慢升温至65℃并搅拌，保持温度搅拌20min，在500℃水蒸汽下焙烧3h，冷却干燥，粉碎，过180目筛，得到改性牡蛎壳粉；
采用以下制备方法：
S1、将上述矿渣、石英砂、复合掺合料烘干至含水率＜3％，放入球磨机中粉碎至900m2/kg，得到初混料；
S2、将硅酸盐水泥、粉煤灰和上述初混料混合，倒入搅拌机中，在速率500rpm下搅拌30min，得到混合料；
S3、将抗收缩剂逐渐加入到混合料中，继续搅拌18min，得到高性能预拌混凝土。
性能测试对比：
实施例3与对比例1比较，通过调节混凝土原料配方，其性能有一定的影响，其中干密度和28d抗压强度、抗弯强度有所降低，导热系数和总收视率变化不大。
对比例2
本对比例与实施例3的区别在于，所述牡蛎壳粉未经过改性，具体为一种高性能预拌混凝土，包括以下重量份原料：硅酸盐水泥130份、粉煤灰40份、矿渣20份、石英砂120份、复合掺合料90份、抗收缩剂8份；所述复合掺合料为体积比2:0.5:3的玄武岩鳞片、纳米石墨粉和钢纤维；所述抗收缩剂为体积比4:1:0.5牡蛎壳粉、玻璃微珠和乳胶粉；制备方法及操作与实施例3相同。
性能测试对比：
实施例3与对比例2比较，可知，经改性后的牡蛎壳粉与玻璃微珠和乳胶粉结合，对混凝土集料进行填充，在混凝土中具有更好的界面结合力，与混合料填充均匀，提高混合料的密实度，改善水泥、粉煤灰和初混料界面粘结强度，提高混凝土强度，因此可以减少化学收缩导致出现裂纹，同时从导热系数也可看出，本发明经改性后的牡蛎壳粉与玻璃微珠和乳胶粉制得的抗收缩剂可以改善水泥等的表面状态，降低混合料中的高温下硬化过程产生的温度差引起的体积收缩，有效填充和改善流动性能，减小混凝土内部毛细孔内溶液的表面张力，由此降低毛细管应力，减少温度收缩。
对比例3
本对比例与实施例3的区别在于，所述复合掺合料为2:3的玄武岩鳞片和钢纤维，不含有纳米石墨粉；
具体为一种高性能预拌混凝土，包括以下重量份原料：硅酸盐水泥130份、粉煤灰40份、矿渣20份、石英砂120份、复合掺合料90份、抗收缩剂8份；所述复合掺合料为体积比2:3的玄武岩鳞片和钢纤维；所述抗收缩剂为体积比4:1:0.5改性牡蛎壳粉、玻璃微珠和乳胶粉；
所述抗收缩剂为改性牡蛎壳粉，改性方法为将牡蛎壳加入到二甲基乙酰胺溶液中，调节pH为8，缓慢升温至65℃并搅拌，保持温度搅拌20min，在500℃水蒸汽下焙烧3h，冷却干燥，粉碎，过180目筛，得到改性牡蛎壳粉；
采用以下制备方法：
S1、将上述矿渣、石英砂、复合掺合料烘干至含水率＜3％，放入球磨机中粉碎至900m2/kg，得到初混料；
S2、将硅酸盐水泥、粉煤灰和上述初混料混合，倒入搅拌机中，在速率500rpm下搅拌30min，得到混合料；
S3、将抗收缩剂逐渐加入到混合料中，继续搅拌18min，得到高性能预拌混凝土。
性能测试对比：
本实施例3与对比例3比较，纳米石墨石墨粉和玄武岩鳞片、钢纤维混合可有效增强集料强度，填充集料水化产物间隙，提高密实度，同时加强钢纤维与集料之间的界面粘结，使矿渣、石英砂和复合掺合料之间存在协同阻裂增强效应，进一步提升混凝土的机械性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种高性能预拌混凝土，其特征在于：由以下重量份原料组成：硅酸盐水泥130份、粉煤灰40份、矿渣20份、石英砂120份、复合掺合料90份、抗收缩剂8份；所述复合掺合料为体积比2:0.5:3的玄武岩鳞片、纳米石墨粉和钢纤维；所述抗收缩剂为体积比4:1:0.5改性牡蛎壳粉、玻璃微珠和乳胶粉；改性方法为将牡蛎壳加入到二甲基乙酰胺溶液中，调节pH为8，缓慢升温至65℃并搅拌，保持温度搅拌20min，在500℃水蒸汽下焙烧3h，冷却干燥，粉碎，过180目筛，得到改性牡蛎壳粉；
所述高性能预拌混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、将上述矿渣、石英砂、复合掺合料烘干至含水率＜3%，放入球磨机中粉碎至900m2/kg，得到初混料；
S2、将硅酸盐水泥、粉煤灰和上述初混料混合，倒入搅拌机中，在速率500rpm下搅拌30min，得到混合料；
S3、将抗收缩剂逐渐加入到混合料中，继续搅拌18min，得到高性能预拌混凝土。
2.权利要求1所述的高性能预拌混凝土应用制备墙体、墙面。
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2022
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