CN115490450B - 矿物掺合料及其在清水混凝土中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种矿物掺合料及其在清水混凝土中的应用。该矿物掺合料包括钛白粉、花岗岩石粉及消泡型增强剂中的至少两种。本发明在保证胶材用量及混凝土成本的同时，采用该矿物掺合料，用于部分或全部取代粉煤灰及矿粉，使得取代后制备的混凝土的强度达到基准配合比的强度水平，且取代后制备的混凝土表面大气泡尺寸及数量明显降低，表明平整光滑，颜色匀质性有明显提升。

Description

矿物掺合料及其在清水混凝土中的应用
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，具体涉及矿物掺合料及其在清水混凝土中的应用。
背景技术
清水混凝土是在混凝土的结构上一次性浇筑而成，在拆模之后不需要另外加上装饰层，直接将混凝土的表面作为外露面，属于绿色混凝土及绿色施工体系交叉范畴。
目前清水混凝土配方中，加入的传统矿物掺合料粉煤灰、矿粉的质量不高，容易出现粉煤灰浮黑灰、矿粉需水量比的波动，对清水混凝土的外观造成色差、气泡尺寸及数量增大增多、光泽度较差、且外观质量不稳定等不利影响。
发明内容
本发明提供了一种矿物掺合料及其在清水混凝土中的应用，通过人工功能性能矿物掺合料的协同调控作用，在提升外观的整体质量的同时，保持外观质量的稳定性。
本发明的技术方案是，一种矿物掺合料，包括按重量计的以下原料：钛白粉0.05～0.15份、花岗岩石粉1～1.5份及消泡型增强剂0.1～0.2份中的至少两种。
进一步地，所述钛白粉为金红石型钛白粉，TiO2含量94％，白度99.3％，平均粒径0.25μm。
进一步地，所述花岗岩石粉为含钾的铝硅酸盐的青色花岗岩石粉，石粉细度为200～400目。
进一步地，所述消泡型增强剂采用三种材料A、B、C按1∶0.08～0.28∶0.03～0.3的比例配制而成，其中A为烷基芳基磺酸盐或磺化三聚氰胺甲醛树脂，B为氟硅酸锌与三乙醇胺的化合物，C为异丙醇铝三聚体。
进一步地，消泡型增强剂还含有丙烯酸，其加入量为A重量的5～10％。
进一步地，该矿物掺合料为钛白粉0.11份、消泡型增强剂0.11份和花岗岩石粉1.18份。
本发明还涉及所述矿物掺合料在清水混凝土中的应用。
进一步地，该清水混凝土的标号为C30及以上。
进一步地，矿物掺合料在清水混凝土的配合比中，部分或全部取代传统配方中的粉煤灰、矿粉类矿物掺合料。
进一步地，矿物掺合料用于取代清水混凝土中的矿粉时，消泡型增强剂掺入量为胶凝材料质量的1％，钛白粉的掺入量为胶凝材料质量的1％；花岗岩石粉加入量为100％取代传统配方中的矿粉。
本发明具有以下有益效果：
本发明中加入的钛白粉，颗粒比水泥颗粒小，有很好的遮盖力，能够把水泥颗粒表面包覆起来，吸收可见光中除白色以外的所有颜色而将白色光反射出去，从而提高混凝土光泽度，特别适合用于浅色或有质感的装饰混凝土。金红石型钛白粉，对太阳光紫外线有强烈的吸收性，能极大提高装饰混凝土的抗老化性。
花岗岩石粉不同于以碳酸钙为主要成为用途广泛的建筑用大理石石粉，成分复杂，且活性较低。花岗岩石粉相比较粉煤灰、矿粉，其性能指标稳定，在对混凝土的工作性及色泽的稳定性，对色差的控制能力方面具有明显的优势，是一种较为稳定的人工矿物掺合料。同时，可优选含钾的铝硅酸盐的青色花岗岩石粉，相比较掺粉煤灰、矿粉的混凝土色泽偏白色，该花岗石粉经过加工成为200～400目，其中粒径小于0.045微米的含钾的铝硅酸盐可与水泥水化产物发生化学反应，使混凝土外观色泽偏青灰色，达到色泽优化的目的。
虽然石粉能很好地改善混凝土的色泽，但由于石粉的水化活性较低，如果采用部分或全部取代粉煤灰、矿粉后，混凝土的强度有一定影响。本发明加入消泡型增强剂，其主要成分为扩散渗透组分和促强组分，扩散渗透组分将饱和石灰水带入混凝上内部，促强组分通过其分子上的N键来进行二次水化，最大限度的激发水泥的强度。同时在其分子上通过化学接枝醚类消泡侧链，还能有效控制大气泡的尺寸，以及气泡的数量。
本发明在保证胶材用量及混凝土成本的同时，采用钛白粉、花岗岩石粉及消泡型增强剂中的至少两种作为矿物掺合料，用于部分或全部取代粉煤灰及矿粉，使得取代后制备的混凝土的强度达到基准配合比的强度水平，且取代后制备的混凝土表面大气泡尺寸及数量明显降低，表明平整光滑，颜色匀质性有明显提升。
附图说明
图1为试验1和试验2制备混凝土试样的照片。
图2为试验4和试验5制备混凝土试样的照片。
图3为试验6和试验7制备混凝土试样的照片。
图4为试验8和试验9制备混凝土试样的照片。
图5为混凝土试样采用Image-Pro Plus处理前后的照片，其中左侧图片为混凝土表面气泡情况实拍图片，右侧图片为经过软件处理对气泡进行识别、标识，并进行气泡尺寸、数量、面积的统计计算的照片。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。
选取粉煤灰、矿粉双掺的常规配合比，采用本发明所述的钛白粉、青色花岗岩石粉、消泡型增强剂进行对比试验，对各矿物掺合料分别进行单一掺、复合掺入，通过强度、外观气泡、光泽度、色差、色泽情况进行对比。具体配合比如下表1、7d、28d混凝土抗压强度测试及其他结果如下表2。表2中的表面光滑度、颜色的匀质性靠手感和视觉进行判断，气泡采用图像识别方式进行气泡面积占比的定量计算，采用Image-Pro Plus，通过混凝土表面的图像资料进行处理和计算，处理前后的图片如图5所示，分析出最大气泡直径(mm)、单位气泡面积(％)。
表1
表2
其中，试验1为基准配合比，试验2在试验1的基础上外掺了消泡型增强剂1％，试验3中在试验1的基础上外掺钛白粉0.5％，试验4中在试验1的基础上外掺钛白粉1％，试验5在试验1的基础上用花岗岩石粉100％取代矿粉；试验6在试验1的基础上外掺消泡型增强剂1％和外掺钛白粉1％；试验7在试验4的基础上用花岗岩石粉100％取代矿粉；试验8在试验2的基础上用花岗岩石粉100％取代矿粉；试验9在试验6的基础上用花岗岩石粉100％取代矿粉。试验3和试验4属于同类试验，差别不大，故表2中未列出。
取代后制备的混凝土表面大气泡尺寸及数量明显降低，表明平整光滑，颜色匀质性有明显提升。
上述试验所用的水泥为PO·42.5及以上标号水泥，粉煤灰为I级粉煤灰，且烧失量不高于3％，砂粒径为河砂，细度模数为2.3～3.0的中砂，小石为粒径为4.75～9.5mm的花岗岩碎石，大石为粒径为9.5～19.0mm的花岗岩碎石；钛白粉中金红石型含量不低于99％，TiO2的含量不低于94％，白度不低于99％，平均粒径为0.25μm～0.30μm；花岗岩石粉为含钾的铝硅酸盐的青色花岗岩石粉，主要成分含钾长石，石粉细度为200～400目，外加剂为普通的高效聚羧酸减水剂，混凝土含气量控制在3％以下。
所用消泡型增强剂采用A、B、C按1∶0.2∶0.15的比例配制而成，其中A为磺化三聚氰胺甲醛树脂，B为氟硅酸锌与三乙醇胺按照质量比为1:4的混合物，C为异丙醇铝三聚体；另外还含丙烯酸，其加入量A质量的5％。
本发明还涉及针对消泡型增强剂A、B、C各组分功能及掺量的试验研究。具体设置见表3，其中试验1、试验2同表1中的试验1、试验2为同组试验，试验结果如表4所示。
表3
其中A为磺化三聚氰胺甲醛树脂，B为氟硅酸锌与三乙醇胺按照质量比为1:4的混合物，C为异丙醇铝三聚体。
表4
对比表3各试验，掺入组分A的混凝土强度较对照组试验1在7d、28d龄期均有不同程度提高，对比试验1和试验10、试验11，在分别对比加入组分B、组分C时，最大气泡直径、单位气泡面积分别出现显著下降，同时掺入A+B+C组用量控制在一定范围内(试验2)，混凝土强度增加，并且气泡尺寸、数量均下降。对比试验2和试验13，当B、C的组分超过一定的数量，强度增加，以及气泡尺寸、数量均下降的程度均不及试验2。

Claims (7)

1.一种矿物掺合料在清水混凝土中的应用，其特征在于，该矿物掺合料包括按重量计的以下原料：钛白粉0.05~0.15份、花岗岩石粉1~1.5份及消泡型增强剂0.1~0.2份；其中消泡型增强剂采用三种材料A、B、C按1∶0.08～0.28∶0.03～0.3的比例配制而成，其中A为烷基芳基磺酸盐或磺化三聚氰胺甲醛树脂，B为氟硅酸锌与三乙醇胺按照质量比为1:4的混合物，C为异丙醇铝三聚体；
具体应用时，矿物掺合料在清水混凝土的配合比中，部分或全部取代传统配方中的粉煤灰、矿粉类矿物掺合料。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述钛白粉为金红石型钛白粉，TiO2含量94%~99%，白度99%~99.5%，平均粒径0.23μm ~0.25μm。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述花岗岩石粉为含钾的铝硅酸盐的青色花岗岩石粉，包括钾长石、正长石中的一种或几种，石粉细度为200~400目。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：消泡型增强剂还含有丙烯酸，其加入量为A重量的5～10％。
5.根据权利要求1~4任意一项所述的应用，其特征在于：该矿物掺合料为钛白粉0.11份、消泡型增强剂0.11份和花岗岩石粉1.18份。
6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：该清水混凝土的标号为 C30及以上。
7.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：矿物掺合料用于取代清水混凝土中的矿粉时，消泡型增强剂掺入量为胶凝材料质量的1%，钛白粉的掺入量为胶凝材料质量的1%；花岗岩石粉加入量为100%取代传统配方中的矿粉。
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