CN115784658B - 一种低热增韧掺合料及其制备和使用方法 - Google Patents

一种低热增韧掺合料及其制备和使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种低热增韧掺合料及其制备和使用方法,原料按重量份数计如下,石灰石粉45‑60份、生物质材料0.1‑0.6份、粉煤灰20‑45份、矿粉30‑70份、回收水145‑160份、减水剂5.2‑6.8份。其制备分为预处理和各组分配料,本发明提供的低热增韧掺合料,原材料易得,制备方法简单,不仅早期水化热低,解决了大体积混凝土施工过程连续浇筑时间过长易形成冷缝,以及水化硬化后中心温升过高易开裂的问题,而且还优化混凝土内部结构,提高了混凝土抗压强度和抗折强度。

Description

一种低热增韧掺合料及其制备和使用方法
技术领域
本发明属于建筑材料的技术领域,尤其涉及一种低热增韧掺合料及其制备和使用方法。
背景技术
混凝土作为国民经济建设中使用最广泛的建筑工程材料,具有性能好、强度高、原材料丰富和成本低等特点,在工业与民用建筑、交通工程、海港工程等领域得到广泛的应用。近年来,随着建设规模的扩大,为了满足结构承载力、体积稳定性、耐久性能等要求,高层楼房、大型设备厂房、超大型桥梁、沉管隧道等建筑物基础体积不断扩大,混凝土一次浇筑量也越来越大,由此引发大体积混凝土内部温度升温过高,极易导致内部出现裂缝,反而影响工程结构的正常使用和可靠性。
在20世纪初期,我国大体积混凝土浇筑施工中,基本上采取的抗裂方法是在浇筑施工混凝土时,通过冷却和降温等措施,即养护过程预埋水管控制温度上升速率和采用人工预冷骨料降低温度等方法抑制大体积混凝土温度变化、收缩膨胀及其不均匀等因素引起开裂变形。
目前,大体积混凝土温升裂缝控制主要仍以优化施工工艺和采用低热水泥降低水化热为主。CN115262974A公开了大体积混凝土裂缝智能控制施工方法,通过冷却水管预埋在大体积混凝土内进行水循序系统降温,降低大体积混凝土水化热,进而控制裂缝的产生;CN115217110A公开了用于大体积混凝土的风冷温控系统、风冷温控方法及设计方法,通过风冷保障了大体积混凝土施工过程中的温度控制效果;CN115259783A公开了一种用于水工大体积混凝土的高镁低热抗裂水泥及其制备方法,基于低热硅酸盐水泥熟料水化放热低,实现补偿大体积混凝土温度收缩;上述方法虽然都解决了大体积混凝土温升过高开裂的问题,延长了混凝土的使用寿命,但操作复杂、设备昂贵、延误工期而且材料成本较高,限制了实际使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种低热增韧掺合料及其制备和使用方法,通过生物质材料与回收水的协同闪磨,优化了生物质材料的水化调控性能,可实现大体积混凝土早期低水化放热,但强度发展却得到提升,还解决了回收水碱度大难以利用的难题。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是:
一种低热增韧掺合料的制备方法,包括以下步骤:
1)将石灰石粉和回收水先加入湿磨机研磨15-30min后,再加入生物质材料闪磨30-60s,得到浆状掺合料A;
2)将步骤1)得到的浆状掺合料A输送至搅拌机,加入粉煤灰和矿粉拌合均匀后,加入减水剂继续搅拌,得到低热增韧掺合料;
3)将步骤2)中搅拌均匀的低热增韧掺合料与普通硅酸盐水泥和集料复配后,即可作为大体积混凝土进行泵送浇筑。
一种低热增韧掺合料,包括以下重量份的组分:石灰石粉45-60份、生物质材料0.1-0.6份、粉煤灰20-45份、矿粉30-70份、回收水145-160份、减水剂5.2-6.8份。
上述技术方案中,石灰石粉为破碎得到的碳酸钙方解石粉,粒度≤2mm;粉煤灰为二级以上粉煤灰,活性指数≥70%;矿粉为S95矿渣粉。
上述技术方案中,生物质材料为椰子壳粉和香蕉皮粉、芒果皮粉中的一种或多种复合,D50≤200μm。
上述技术方案中,回收水为预拌混凝土供应站废浆池沉淀后的回收水,固含≤5%,pH≤9。
上述技术方案中,减水剂为聚羧酸减水剂,减水率≥20%。
上述技术方案中,低热增韧掺合料与普通硅酸盐水泥和集料复配后,密度为2350-2400kg/m3
一种低热增韧掺合料的使用方法,按重量份数,低热增韧掺合料:普通硅酸盐水泥:集料的质量比为1:0.54-1:6.31-6.86。
本发明的有益效果是:
1.实现低热增韧的同时还降低了大体积混凝土的成本。采用低热水泥或者添加水化热抑制剂虽然可以解决大体积混凝土易开裂的问题,但低热水泥价格是普硅水泥的3倍以上,水化热抑制剂是普硅水泥的10倍以上,本发明基于生物质材料中多糖吸附在水泥颗粒表面和植物纤维桥连水化产物的作用,实现了大体积混凝土的低热增韧,而且生物质材料采用无法食用的废弃果皮,低碳环保,经济效益显著。
2.解决大体积混凝土强度发展慢、强度降低的严重的问题。缓凝剂虽然通过延缓水泥水化降低了水化热,但会降低强度发展甚至后期强度达不到预期效果。本发明采用生物质材料在适宜掺量下即解决大体积混凝土早期内部水化热过高易开裂的难题,也保证混凝土初凝后强度快速发展,且后期强度稳步增长。生物质材料掺量为0.1-0.6重量份,掺量过低时达不到降低水化热的效果,掺量过高时会干扰水泥水化硬化。
不受地域材料的限制。本发明公开了一种低热增韧掺合料及其制备和使用方法,不用改变水泥种类即可配置大体积混凝土。普通硅酸盐水泥是最便捷的水泥基材料,与特种水泥相比,采购方便,价格合适,而且工艺非常成熟;本发明采用的生物质果皮也是方便易取,回收便捷且处理技术安全环保,相较化学外加剂生产厂家少,而且过程高温高热以及常常需要采用毒溶剂,具有安全环保、不受地域材料限制的优点,制备技术方便利于全国推广。
附图说明
图1为本发明实施例和对比例掺合料的水化放热速率图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种低热增韧掺合料的制备方法,包括以下重量份的组分:石灰石粉45份、生物质材料0.6份、粉煤灰20份、矿粉70份、回收水160份、减水剂6.8份。
包括以下步骤:
1)将石灰石粉和回收水先加入湿磨机研磨15min后,再加入生物质材料闪磨60s,得到浆状掺合料A;
2)将步骤1)得到的浆状掺合料A输送至搅拌机,加入粉煤灰和矿粉拌合均匀后,加入减水剂继续搅拌,得到低热增韧掺合料。
实施例2
一种低热增韧掺合料的制备方法,包括以下重量份的组分:石灰石粉60份、生物质材料0.1份、粉煤灰45份、矿粉30份、回收水145份、减水剂5.2份。
包括以下步骤:
1)将石灰石粉和回收水先加入湿磨机研磨30min后,再加入生物质材料闪磨30s,得到浆状掺合料A;
2)将步骤1)得到的浆状掺合料A输送至搅拌机,加入粉煤灰和矿粉拌合均匀后,加入减水剂继续搅拌,得到低热增韧掺合料。
实施例3
一种低热增韧掺合料的制备方法,包括以下重量份的组分:石灰石粉50份、生物质材料0.2份、粉煤灰35份、矿粉50份、回收水150份、减水剂6.0份。
包括以下步骤:
1)将石灰石粉和回收水先加入湿磨机研磨20min后,再加入生物质材料闪磨45s,得到浆状掺合料A;
2)将步骤1)得到的浆状掺合料A输送至搅拌机,加入粉煤灰和矿粉拌合均匀后,加入减水剂继续搅拌,得到低热增韧掺合料。
实施例4
一种低热增韧掺合料的制备方法,包括以下重量份的组分:石灰石粉50份、生物质材料0.4份、粉煤灰35份、矿粉50份、回收水150份、减水剂6.0份。
包括以下步骤:
1)将石灰石粉和回收水先加入湿磨机研磨20min后,再加入生物质材料闪磨45s,得到浆状掺合料A;
2)将步骤1)得到的浆状掺合料A输送至搅拌机,加入粉煤灰和矿粉拌合均匀后,加入减水剂继续搅拌,得到低热增韧掺合料。
对比例1
一种低热增韧掺合料的制备方法,包括以下重量份的组分:石灰石粉50份、粉煤灰35份、矿粉50份、回收水150份、减水剂6.0份;
包括以下步骤:
1)将石灰石粉和回收水先加入湿磨机研磨20min后,得到浆状掺合料A;
2)将步骤1)得到的浆状掺合料A输送至搅拌机,加入粉煤灰和矿粉拌合均匀后,加入减水剂继续搅拌,得到浆状掺合料B。
对比例2
一种低热增韧掺合料的制备方法,包括以下重量份的组分:石灰石粉50份、生物质材料0.4份、粉煤灰35份、矿粉50份、回收水150份、减水剂6.0份;
包括以下步骤:
1)将石灰石粉和回收水先加入湿磨机研磨20min后,再加入生物质材料得到浆状掺合料A;
2)将步骤1)得到的浆状掺合料A输送至搅拌机,加入粉煤灰和矿粉拌合均匀后,加入减水剂继续搅拌,得到低热增韧掺合料。
对比例3
一种低热增韧掺合料的制备方法,包括以下重量份的组分:石灰石粉50份、市售缓凝剂SY-H型2份、粉煤灰35份、矿粉50份、回收水150份、减水剂6.0份;
包括以下步骤:
1)将石灰石粉和回收水先加入湿磨机研磨20min后,得到浆状掺合料A;
2)将步骤1)得到的浆状掺合料A输送至搅拌机,加入粉煤灰、矿粉和缓凝剂拌合均匀后,加入减水剂继续搅拌,得到浆状掺合料B。
参照大体积混凝土配合比设计方法制备尺寸为150mm×150mm×150mm混凝土试件,按重量份数,低热增韧掺合料:普通硅酸盐水泥:集料为1:0.87:6.36,抗压强度测试结果如表1所示。
表1强度测试结果
水化热采用微量热仪进行测试,按重量份数,低热增韧掺合料:普通硅酸盐水泥为1:0.87,采用低热增韧掺合料延缓了水泥的水化进程,结合强度测试结果可知,还提高了混凝土的抗压和抗折性能。
可以理解的是,以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式,然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言,在不脱离本发明的精神和实质的情况下,可以做出各种变型和改进,这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种低热增韧掺合料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)将石灰石粉和回收水先加入湿磨机研磨15-30min后,再加入生物质材料闪磨30-60s,得到浆状掺合料A;
2)将步骤1)得到的浆状掺合料A输送至搅拌机,加入粉煤灰和矿粉拌合均匀后,加入减水剂继续搅拌,得到低热增韧掺合料;
3)将步骤2)中搅拌均匀的低热增韧掺合料与普通硅酸盐水泥和集料复配后,即可作为大体积混凝土进行泵送浇筑;
所述生物质材料为椰子壳粉和香蕉皮粉、芒果皮粉中的一种或多种复合,D50≤200μm;
低热增韧掺合料包括以下重量份的组分:石灰石粉45-60份、生物质材料0.1-0.6份、粉煤灰20-45份、矿粉30-70份、回收水145-160份、减水剂5.2-6.8份。
2.根据权利要求1所述的一种低热增韧掺合料的制备方法,其特征在于:所述石灰石粉为破碎得到的碳酸钙方解石粉,粒度≤2mm。
3.根据权利要求1所述的一种低热增韧掺合料的制备方法,其特征在于:所述粉煤灰为二级以上粉煤灰,活性指数≥70%。
4.根据权利要求1所述的一种低热增韧掺合料的制备方法,其特征在于:所述矿粉为S95矿渣粉。
5.根据权利要求1所述的一种低热增韧掺合料的制备方法,其特征在于:所述回收水为预拌混凝土供应站废浆池沉淀后的回收水,固含≤5%,pH≤9。
6.根据权利要求1所述的一种低热增韧掺合料的制备方法,其特征在于:所述减水剂为聚羧酸减水剂,减水率≥20%。
7.根据权利要求1所述的一种低热增韧掺合料的制备方法,其特征在于:低热增韧掺合料与普通硅酸盐水泥和集料复配后,密度为2350-2400kg/m3
8.根据权利要求1~7任一项所述的一种低热增韧掺合料的制备方法制得的一种低热增韧掺合料。
9.根据权利要求8所述的一种低热增韧掺合料的使用方法,其特征在于:按重量份数,低热增韧掺合料:普通硅酸盐水泥:集料的质量比为1:0.54-1:6.31-6.86。
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CN111995281A (zh) * 2020-09-03 2020-11-27 安徽理工大学 一种基于废弃橙子皮的水泥外加剂的制备方法及其应用

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