CN115557801A - 一种轻质高强低收缩混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轻质高强低收缩混凝土及其制备方法,属于建筑材料技术领域。其中,轻质高强低收缩混凝土,包括以下重量份数的组分:水泥:480份‑500份,复合掺合料:200份‑230份,玻璃微珠:40份‑50份,石英砂:250份‑300份,粗轻骨料:250份‑300份,废弃硬质塑料颗粒:230份‑260份,改性剂:20份‑60份,水:140份‑160份,聚羧酸减水剂:5份‑15份。通过使用玻璃微珠、粗轻骨料和废弃硬质塑料颗粒来制备轻质混凝土,同时利用紧密堆积理论制备水泥、矿物掺合料、石英砂、玻璃微珠的高强砂浆体系,使用优化后的施工工艺制备得到一种轻质高强低收缩的混凝土。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域,尤其涉及一种轻质高强低收缩混凝土及其制备方法。
背景技术
现阶段随着城市化发展,高层建筑越来越多,因此大家都趋向于设计制备更高强度的混凝土,同时追求混凝土轻量化来减少整体质量,从而提升建设高度。现在普遍使用的轻骨料混凝土,其强度较低,一般为5-30MPa,达不到高强混凝土的要求,并且一般的轻质混凝土早期强度低,对施工进度影响较大。另外,普通高强混凝土的容重大,且生产中都使用了大量水泥,水泥用量大会造成硬化过程的收缩,产生裂缝和其他不良缺陷,大大影响了混凝土的强度和耐久性。而掺加膨胀剂能一定程度改善收缩,但是掺加膨胀剂的混凝土易产生掺量不合理造成的安定性不佳,从而反向引起膨胀;同时膨胀剂对水泥适应性不同,难以确定合理掺量和增加了施工难度。同时,为了推进混凝土的绿色生产,通过加入废弃硬质塑料制备轻质高强混凝土,消纳当地的废弃塑料,减少环境污染,有利于推进低碳绿色混凝土生产和发展。
例如,现有技术,申请号:CN201410853189.9,公开号:CN104844099B,公开了一种低收缩低粘度超高强混凝土,其技术方案如下:
“一种低收缩低粘度超高强混凝土,由胶凝材料、机制砂、碎石、减水剂和水组成,按照单方用量(kg/m3)计,该混凝土各成分的用量如下:胶凝材料510~550,机制砂820~860,碎石950~1000,减水剂7~11,水115~125;所述胶凝材料的各组分按单方用量(kg/m3)计为:水泥250~300,微珠120~180和矿粉90~120。
按上述方案,所述水泥为P·O42.5普通硅酸盐水泥,水泥28d胶砂抗压强度不低于48MPa,水泥标准稠度用水量不大于26%。
按上述方案,所述微珠为全球状的超细粉煤灰,堆积密度为800~1000kg/m3,激光粒度参数D50≤2μm,胶砂需水量比不大于90%,烧失量不大于1%,28d活性指数不小于100%。
按上述方案,所述的矿粉比表面积不小于750m2/kg,激光粒度参数D50≤10μm,烧失量不大于3.0%,28d活性指数不小于115%。
按上述方案,所述机制砂为细度模数为2.7~3.0的Ⅱ区砂,MB值小于1.4,石粉含量不大于4%,泥块含量不大于0.5%。
按上述方案,所述碎石为5~20mm连续级配反击破碎石,针片状含量不大于5%,含泥量不大于0.5%,泥块含量不大于0.2%,其中母岩为玄武岩或石灰岩,母岩抗压强度不小于130MPa。
按上述方案,所述的减水剂为聚羧酸高性能减水剂,减水剂含固量不低于20%,减水率不低于25%”。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题,通过使用玻璃微珠、粗轻骨料和废弃硬质塑料颗粒来制备轻质混凝土,同时利用紧密堆积理论制备水泥、矿物掺合料、石英砂、玻璃微珠的高强砂浆体系,使用优化后的施工工艺制备得到一种轻质高强低收缩的混凝土。
本发明的技术方案是:
一种轻质高强低收缩混凝土,包括以下重量份数的组分:
上述所述的轻质高强低收缩混凝土,
所述的水泥为硅酸盐水泥,且其细度控制在10um-18um。
上述所述的轻质高强低收缩混凝土,
所述的复合掺合料为粉煤灰、磷渣粉、粒化高炉矿渣粉、硅灰中的一种或几种的组合。
上述所述的轻质高强低收缩混凝土,
所述的玻璃微珠密度为400g/cm3-600g/cm3,粒径为50um-100um。
上述所述的轻质高强低收缩混凝土,
所述的石英砂的粒径为50um-500um。
上述所述的轻质高强低收缩混凝土,
所述的粗轻骨料为粉煤灰陶粒、页岩陶粒、火山岩中的一种或几种的组合。
上述所述的轻质高强低收缩混凝土,
所述的废弃硬质塑料为废弃的POM聚甲醛塑料、PC聚碳酸酯塑料、AS丙烯腈-苯乙烯塑料、PMMA聚甲基丙烯酸甲酯塑料中的一种或几种的组合,破碎至最大粒径10mm以下的废旧塑料颗粒。
上述所述的轻质高强低收缩混凝土,
所述的改性剂的制备方法如下:
准备磷酸铵、硫酸铵、二甲基硅油、硅酸钠、橡胶粉、柠檬酸钠、沸石粉、浮石粉,其中磷酸铵、硫酸铵、二甲基硅油、硅酸钠、橡胶粉、柠檬酸钠、沸石粉、浮石粉之间的质量比为11:5:12:9:5:3:10:2;
将磷酸铵、硫酸铵、二甲基硅油、硅酸钠、橡胶粉、柠檬酸钠、沸石粉、浮石粉进行混合并搅拌均匀,即可。
一种轻质高强低收缩混凝土的制备方法,
包括以下步骤:
先将称量好的水泥、复合掺合料加入搅拌机,干拌3min,随后加入三分之一用量的水和聚羧酸减水剂,搅拌至浆体状;随后加入玻璃微珠、石英砂、剩余的水及改性剂继续搅拌3min,最后将粗轻骨料和废弃硬质塑料颗粒加入搅拌机,充分搅拌5min后,即可。
上述所述的轻质高强低收缩混凝土的制备方法,
所用的水为0-10℃的液态水。
本发明的有益效果:
本发明中使用废弃硬质塑料来制备混凝土,一方面消纳了大量不容易降解的塑料,减少了环境污染;另一方面,硬质塑料能够提供一定强度,并且容重较轻,可以减轻混凝土的自重,明显降低了整体建筑物的重量,提升建筑物的可建高度。
本发明使用砂浆体系作为强度支撑体系,粗轻骨料和废弃硬质塑料颗粒作为轻质填充料,并提供内养护作用。砂浆体系中水泥、复合掺合料、石英砂、玻璃微珠实现紧密堆积,达到超高密实度,同时玻璃微珠显著降低了砂浆的容重,粗轻骨料前期吸水,后期提供水化所需水分,从而得到轻质和高强度的协同作用。
高强混凝土水胶比低,并且本发明使用磨细水泥,早期水化程度高,产生大量水化热,在硬化期间容易产生体积收缩,裂缝、孔隙等不良缺陷,造成混凝土强度和耐久性的损失。本发明通过前期使用低温拌合水,抵消早期水泥水化产生的水化热,并且利用高细度水泥水化时间提前,能够更快硬化,减少了体积收缩,维持了体积稳定性,显著改善高水泥用量混凝土前期的体积收缩问题,保证了早期强度和耐久性。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明技术方案做进一步详细描述,所述是对本发明的解释而不是限定。
一种轻质高强低收缩混凝土,包括以下重量份数的组分:
上述所述的轻质高强低收缩混凝土,
所述的水泥为硅酸盐水泥,且其细度控制在10um-18um。
上述所述的轻质高强低收缩混凝土,
所述的复合掺合料为粉煤灰、磷渣粉、粒化高炉矿渣粉、硅灰中的一种或几种的组合。
上述所述的轻质高强低收缩混凝土,
所述的玻璃微珠密度为400g/cm3-600g/cm3,粒径为50um-100um。
上述所述的轻质高强低收缩混凝土,
所述的石英砂的粒径为50um-500um。
上述所述的轻质高强低收缩混凝土,
所述的粗轻骨料为粉煤灰陶粒、页岩陶粒、火山岩中的一种或几种的组合。
上述所述的轻质高强低收缩混凝土,
所述的废弃硬质塑料为废弃的POM聚甲醛塑料、PC聚碳酸酯塑料、AS丙烯腈-苯乙烯塑料、PMMA聚甲基丙烯酸甲酯塑料中的一种或几种的组合,破碎至最大粒径10mm以下的废旧塑料颗粒。
上述所述的轻质高强低收缩混凝土,
所述的改性剂的制备方法如下:
准备磷酸铵、硫酸铵、二甲基硅油、硅酸钠、橡胶粉、柠檬酸钠、沸石粉、浮石粉,其中磷酸铵、硫酸铵、二甲基硅油、硅酸钠、橡胶粉、柠檬酸钠、沸石粉、浮石粉之间的质量比为11:5:12:9:5:3:10:2;
将磷酸铵、硫酸铵、二甲基硅油、硅酸钠、橡胶粉、柠檬酸钠、沸石粉、浮石粉进行混合并搅拌均匀,即可。
一种轻质高强低收缩混凝土的制备方法,
包括以下步骤:
先将称量好的水泥、复合掺合料加入搅拌机,干拌3min,随后加入三分之一用量的水和聚羧酸减水剂,搅拌至浆体状;随后加入玻璃微珠、石英砂、剩余的水及改性剂继续搅拌3min,最后将粗轻骨料和废弃硬质塑料颗粒加入搅拌机,充分搅拌5min后,即可。
上述所述的轻质高强低收缩混凝土的制备方法,
所用的水为0-10℃的液态水。
实施方案
实施例1
轻质高强低收缩混凝土的制备步骤为:
称取原料的重量份数为:P·O52.5磨细水泥480份、硅灰140份、粒化高炉矿渣粉70份、玻璃微珠40份、石英砂260份、页岩陶粒260份、废弃POM塑料颗粒260份、5℃水140份、聚羧酸减水剂10份、改性剂20份。
先将称量好的水泥、硅灰、矿渣粉加入搅拌机,干拌3min,随后加入部分水和聚羧酸减水剂,搅拌至浆体状;随后加入玻璃微珠、石英砂和剩余的水和改性剂继续搅拌3min,最后将页岩陶粒和废弃POM塑料颗粒加入搅拌机,充分搅拌5min后,即得到一种轻质高强低收缩混凝土。
实施例2
轻质高强低收缩混凝土的制备步骤为:
称取原料的重量份数为:P·O52.5磨细水泥490份、粉煤灰50份,硅灰100份、粒化高炉矿渣粉50份、玻璃微珠50份、石英砂250份、粉煤灰陶粒300份、废弃PC塑料颗粒240份、5℃水150份、聚羧酸减水剂10份、改性剂30份。
先将称量好的水泥、粉煤灰、硅灰、矿渣粉加入搅拌机,干拌3min,随后加入部分水和聚羧酸减水剂,搅拌至浆体状;随后加入玻璃微珠、石英砂和剩余的水和改性剂继续搅拌3min,最后将粉煤灰陶粒和废弃PC塑料颗粒加入搅拌机,充分搅拌5min后,即得到一种轻质高强低收缩混凝土。
实施例3
轻质高强低收缩混凝土的制备步骤为:
称取原料的重量份数为:P·Ⅱ52.5磨细水泥500份、磷渣粉50份,硅灰100份、粒化高炉矿渣粉50份、玻璃微珠50份、石英砂250份、页岩陶粒280份、废弃AS塑料颗粒230份、5℃水150份、聚羧酸减水剂10份、改性剂40份。
先将称量好的水泥、磷渣粉、硅灰、矿渣粉加入搅拌机,干拌3min,随后加入部分水和聚羧酸减水剂,搅拌至浆体状;随后加入玻璃微珠、石英砂和剩余的水和改性剂继续搅拌3min,最后将页岩陶粒和废弃AS塑料颗粒加入搅拌机,充分搅拌5min后,即得到一种轻质高强低收缩混凝土。
将实施例的工作性能和强度进行测试,结果如下表:
表1实施例1-3的工作性和强度检测结果表
由上表数据可知,实施例1-3三种混凝土的容重在1600-1700kg/m3之间,并且其坍落度、扩展度较大,其流动性优异,强度也达到了60MPa以上。同时,从1d收缩应变值能看出早期收缩值很小,并且28d收缩应变值也在一个较低的范围,说明本发明制备的混凝土工作性优良,早期抗收缩性能优异,并且整个28天都维持在一个较低的收缩值。
同时,设置如下三个对比例:
对比例1
轻质高强低收缩混凝土的制备步骤为:
称取原料的重量份数为:P·O52.5水泥480份、硅灰140份、粒化高炉矿渣粉70份、玻璃微珠40份、石英砂260份、页岩陶粒260份、废弃POM塑料颗粒260份、5℃水140份、聚羧酸减水剂10份。
先将称量好的水泥、硅灰、矿渣粉加入搅拌机,干拌3min,随后加入部分水和聚羧酸减水剂,搅拌至浆体状;随后加入玻璃微珠、石英砂和剩余的水和改性剂继续搅拌3min,最后将页岩陶粒和废弃POM塑料颗粒加入搅拌机,充分搅拌5min后,即得到一种轻质高强低收缩混凝土。
对比例2
轻质高强低收缩混凝土的制备步骤为:
称取原料的重量份数为:P·O52.5磨细水泥480份、硅灰140份、粒化高炉矿渣粉70份、玻璃微珠40份、石英砂260份、页岩陶粒260份、废弃POM塑料颗粒260份、5℃水140份、聚羧酸减水剂10份。
先将称量好的水泥、硅灰、矿渣粉加入搅拌机,干拌3min,随后加入部分水和聚羧酸减水剂,搅拌至浆体状;随后加入玻璃微珠、石英砂和剩余的水和改性剂继续搅拌3min,最后将页岩陶粒和废弃POM塑料颗粒加入搅拌机,充分搅拌5min后,即得到一种轻质高强低收缩混凝土。
对比例3
轻质高强低收缩混凝土的制备步骤为:
称取原料的重量份数为:P·O52.5水泥480份、硅灰140份、粒化高炉矿渣粉70份、玻璃微珠40份、石英砂260份、页岩陶粒260份、废弃POM塑料颗粒260份、常温水140份、聚羧酸减水剂10份。
先将称量好的水泥、硅灰、矿渣粉加入搅拌机,干拌3min,随后加入部分水和聚羧酸减水剂,搅拌至浆体状;随后加入玻璃微珠、石英砂和剩余的水和改性剂继续搅拌3min,最后将页岩陶粒和废弃POM塑料颗粒加入搅拌机,充分搅拌5min后,即得到一种轻质高强低收缩混凝土。
表2对比例1-3的工作性和强度检测结果表
如表2所示,3个对比例都相对实施例1。
对比例1使用普通水泥和冷却水配制混凝土,整体工作性能无太大变化,凝结时间有所延长,早期3d强度有所降低,但是28d强度略微增加,同时1d的收缩应变值和28d收缩应变值都略微增加,这是由于普通水泥的水化速度没有磨细水泥快,冷却水能够有效降低早期水化温度,水泥的早期水化程度也没有那么快,反而促进了后期的强度增长。同时由于凝结时间较长,其收缩应变值也有所增加。
对比例2使用磨细水泥和常温水,工作性能有所下降,凝结时间减短,早期3d强度和28d强度都有所降低,同时1d的收缩应变值和28d收缩应变值都增加明显。这是由于磨细水泥的早期水化热大,且没有降温措施,早期的发热量大,导致前期体积膨胀后再收缩,整体的收缩量更大。并且收缩导致的裂缝等缺陷影响整体密实性,导致强度降低。
对比例3使用普通水泥和常温水,工作性能有所降低,凝结时间减少,早期3d强度和28d强度都有所降低,同时1d的收缩应变值和28d收缩应变值都有较大增加。
因此,冷却水能够大幅降低早期水化放热产生的温度,减少体积收缩,同时磨细水泥能够快速硬化,减少凝结时间,相对减少收缩,同时提供较高的早期强度,更有利于施工。
以上内容是结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明,不能认定本发明具体实施只局限于这些说明,对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的构思的前提下,还可以做出若干简单的推演或替换,都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的保护范围。
Claims (10)
1.一种轻质高强低收缩混凝土,其特征在于:
包括以下重量份数的组分:
水泥 480份-500份,
复合掺合料 200份-230份,
玻璃微珠 40份-50份,
石英砂 250份-300份,
粗轻骨料 250份-300份,
废弃硬质塑料颗粒 230份-260份,
改性剂 20份-60份,
水 140份-160份,
聚羧酸减水剂 5份-15份。
2.根据权利要求1所述的轻质高强低收缩混凝土,其特征在于:
所述的水泥为硅酸盐水泥,且其细度控制在10um-18um。
3.根据权利要求1所述的轻质高强低收缩混凝土,其特征在于:
所述的复合掺合料为粉煤灰、磷渣粉、粒化高炉矿渣粉、硅灰中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1所述的轻质高强低收缩混凝土,其特征在于:
所述的玻璃微珠密度为400g/cm3-600g/cm3,粒径为50um-100um。
5.根据权利要求1所述的轻质高强低收缩混凝土,其特征在于:
所述的石英砂的粒径为50um-500um。
6.根据权利要求1所述的轻质高强低收缩混凝土,其特征在于:
所述的粗轻骨料为粉煤灰陶粒、页岩陶粒、火山岩中的一种或几种的组合。
7.根据权利要求1所述的轻质高强低收缩混凝土,其特征在于:
所述的废弃硬质塑料为废弃的POM聚甲醛塑料、PC聚碳酸酯塑料、AS丙烯腈-苯乙烯塑料、PMMA聚甲基丙烯酸甲酯塑料中的一种或几种的组合,破碎至最大粒径10mm以下的废旧塑料颗粒。
8.根据权利要求1所述的轻质高强低收缩混凝土,其特征在于:
所述的改性剂的制备方法如下:
准备磷酸铵、硫酸铵、二甲基硅油、硅酸钠、橡胶粉、柠檬酸钠、沸石粉、浮石粉,其中磷酸铵、硫酸铵、二甲基硅油、硅酸钠、橡胶粉、柠檬酸钠、沸石粉、浮石粉之间的质量比为11:5:12:9:5:3:10:2;
将磷酸铵、硫酸铵、二甲基硅油、硅酸钠、橡胶粉、柠檬酸钠、沸石粉、浮石粉进行混合并搅拌均匀,即可。
9.一种轻质高强低收缩混凝土的制备方法,其特征在于:
包括以下步骤:
先将称量好的水泥、复合掺合料加入搅拌机,干拌3min,随后加入三分之一用量的水和聚羧酸减水剂,搅拌至浆体状;随后加入玻璃微珠、石英砂、剩余的水及改性剂继续搅拌3min,最后将粗轻骨料和废弃硬质塑料颗粒加入搅拌机,充分搅拌5min后,即可。
10.根据权利要求9所述的轻质高强低收缩混凝土的制备方法,其特征在于:
所用的水为0-10℃的液态水。
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