CN117049846B - 一种高强度混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及混凝土技术领域，提出了一种高强度混凝土及其制备方法，原料包括以下重量份的组分：普通硅酸盐水泥40‑60份、白云岩粗集料50‑70份、辉绿岩细集料60‑80份、花岗岩石粉掺合料40‑60份、石灰20‑30份、减水剂2‑4份、防冻剂3‑5份。通过上述技术方案，解决了现有技术中的混凝土强度较低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，具体的，涉及一种高强度混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土是由胶凝材料、骨料、水以及必要时加入的外加剂和掺合料按一定比例配制，经均匀搅拌，密实成型，养护硬化而成的一种土木工程材料。混凝土具有原料丰富、价格低廉以及生产简便等优点，被广泛应用于建筑施工、水利水电和道路桥梁等领域。
随着混凝土建筑领域的发展，混凝土材料自身存在的一些缺陷和不足也日益凸显。普通混凝土强度较低，已不能适应现代工程向大跨径、重载荷发展的趋势。因此，开发一种高强度混凝土具有重要意义。
发明内容
本发明提出一种高强度混凝土及其制备方法，解决了相关技术中混凝土强度较低的问题。
本发明的技术方案如下：
本发明提出一种高强度混凝土，原料包括以下重量份的组分：普通硅酸盐水泥40-60份、白云岩粗集料50-70份、辉绿岩细集料60-80份、花岗岩石粉掺合料40-60份、石灰20-30份、减水剂2-4份、防冻剂3-5份。
作为进一步的技术方案，所述白云岩粗集料的粒径为8-12mm，所述辉绿岩细集料的粒径为1-5mm。
作为进一步的技术方案，所述花岗岩石粉掺合料的比表面积为500-550m2/kg。
作为进一步的技术方案，所述花岗岩石粉掺合料和所述石灰的质量比为2.5:1。
作为进一步的技术方案，所述花岗岩石粉掺合料为改性花岗岩石粉掺合料，所述改性花岗岩石粉掺合料包括以下组分：花岗岩石粉、硅溶胶和聚氨酯乳液。
作为进一步的技术方案，所述花岗岩石粉与硅溶胶、聚氨酯乳液的质量比为3-9:2:1。
作为进一步的技术方案，所述改性花岗岩石粉掺合料的制备方法为：将硅溶胶和聚氨酯乳液溶于乙醇水溶液中混合均匀，加入花岗岩石粉，分散均匀，浓缩固化，破碎粉磨，得到所述改性花岗岩石粉掺合料。
作为进一步的技术方案，所述减水剂为萘系减水剂或聚羧酸减水剂。
作为进一步的技术方案，所述防冻剂为亚硝酸钙、乙二醇或亚硝酸钠中的一种或多种。
本发明还提出所述高强度混凝土的制备方法，包括以下步骤：将花岗岩石粉掺合料和石灰混合均匀，加水混合，加入普通硅酸盐水泥、白云岩粗集料、辉绿岩细集料、减水剂和防冻剂，混合均匀，得到高强度混凝土。
本发明的工作原理及有益效果为：
1、本发明中，白云岩粗集料和辉绿岩细集料在普通硅酸盐水泥中具有良好的分散性，可增强对混凝土的支撑作用，花岗岩石粉掺合料和石灰在水化时能协同作用，进而提高混凝土的强度。
2、本发明中，当花岗岩石粉掺合料的比表面积为500-550m2/kg时，可进一步增强混凝土的强度。
3、本发明中，通过硅溶胶和聚氨酯乳液对花岗岩石粉改性，增强了花岗岩石粉和石灰的结合能力，从而进一步提高了混凝土的强度。硅溶胶和聚氨酯乳液的复配使用，一方面可增强混合胶乳与花岗岩石粉的附着力，另一方面也避免了破碎粉磨时改性层的破裂。此外，在混凝土水化时，改性花岗岩石粉能和石灰协同作用，进一步增强混凝土的强度。
4、本发明中，当花岗岩石粉与硅溶胶、聚氨酯乳液的质量比为3-9:2:1时，能进一步增强混凝土的强度。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
下述实施例和对比例中，如无特殊说明，普通硅酸盐水泥的牌号为P·O 42.5R，白云岩粗集料的平均粒径为10mm，辉绿岩细集料的平均粒径为3mm，萘系减水剂的型号为SZ211123，聚羧酸减水剂的型号为TE211119，硅溶胶的型号为JN-40，聚氨酯乳液的型号为AH-1619。
实施例1
一种高强度混凝土的制备方法，包括以下步骤：将40份花岗岩石粉掺合料和20份石灰混合均匀，加30份水混合，加入40份普通硅酸盐水泥、50份白云岩粗集料、60份辉绿岩细集料、2份萘系减水剂和3份乙二醇，混合均匀，得到高强度混凝土，其中花岗岩石粉掺合料的比表面积为450m2/kg。
实施例2
一种高强度混凝土的制备方法，包括以下步骤：将50份花岗岩石粉掺合料和20份石灰混合均匀，加30份水混合，加入40份普通硅酸盐水泥、50份白云岩粗集料、60份辉绿岩细集料、2份萘系减水剂和3份乙二醇，混合均匀，得到高强度混凝土，其中花岗岩石粉掺合料的比表面积为450m2/kg。
实施例3
一种高强度混凝土的制备方法，包括以下步骤：将60份花岗岩石粉掺合料和30份石灰混合均匀，加45份水混合，加入60份普通硅酸盐水泥、70份白云岩粗集料、80份辉绿岩细集料、4份聚羧酸减水剂和5份亚硝酸钙，混合均匀，得到高强度混凝土，其中花岗岩石粉掺合料的比表面积为600m2/kg。
实施例4
一种高强度混凝土的制备方法，包括以下步骤：将60份花岗岩石粉掺合料和30份石灰混合均匀，加45份水混合，加入60份普通硅酸盐水泥、70份白云岩粗集料、80份辉绿岩细集料、4份聚羧酸减水剂和5份亚硝酸钙，混合均匀，得到高强度混凝土，其中花岗岩石粉掺合料的比表面积为450m2/kg。
实施例5
一种高强度混凝土的制备方法，包括以下步骤：将60份花岗岩石粉掺合料和30份石灰混合均匀，加45份水混合，加入60份普通硅酸盐水泥、70份白云岩粗集料、80份辉绿岩细集料、4份聚羧酸减水剂和5份亚硝酸钙，混合均匀，得到高强度混凝土，其中花岗岩石粉掺合料的比表面积为550m2/kg。
实施例6
一种高强度混凝土的制备方法，包括以下步骤：将60份花岗岩石粉掺合料和30份石灰混合均匀，加45份水混合，加入60份普通硅酸盐水泥、70份白云岩粗集料、80份辉绿岩细集料、4份聚羧酸减水剂和5份亚硝酸钙，混合均匀，得到高强度混凝土，其中花岗岩石粉掺合料的比表面积为500m2/kg。
实施例7
一种高强度混凝土的制备方法，包括以下步骤：将60份改性花岗岩石粉掺合料和30份石灰混合均匀，加45份水混合，加入60份普通硅酸盐水泥、70份白云岩粗集料、80份辉绿岩细集料、4份聚羧酸减水剂和5份亚硝酸钙，混合均匀，得到高强度混凝土，其中改性花岗岩石粉掺合料的比表面积为550m2/kg；
改性花岗岩石粉掺合料的制备方法为：将24份硅溶胶和12份聚氨酯乳液溶于36份乙醇水溶液中混合均匀，加入24份花岗岩石粉，超声分散均匀，浓缩固化，破碎粉磨，得到改性花岗岩石粉掺合料，其中乙醇水溶液的质量分数为60%。
实施例8
一种高强度混凝土的制备方法，包括以下步骤：将60份改性花岗岩石粉掺合料和30份石灰混合均匀，加45份水混合，加入60份普通硅酸盐水泥、70份白云岩粗集料、80份辉绿岩细集料、4份聚羧酸减水剂和5份亚硝酸钙，混合均匀，得到高强度混凝土，其中改性花岗岩石粉掺合料的比表面积为550m2/kg；
改性花岗岩石粉掺合料的制备方法为：将8份硅溶胶4份聚氨酯乳液溶于12份乙醇水溶液中混合均匀，加入48份花岗岩石粉，超声分散均匀，浓缩固化，破碎粉磨，得到改性花岗岩石粉掺合料，其中乙醇水溶液的质量分数为60%。
实施例9
一种高强度混凝土的制备方法，包括以下步骤：将60份改性花岗岩石粉掺合料和30份石灰混合均匀，加45份水混合，加入60份普通硅酸盐水泥、70份白云岩粗集料、80份辉绿岩细集料、4份聚羧酸减水剂和5份亚硝酸钙，混合均匀，得到高强度混凝土，其中改性花岗岩石粉掺合料的比表面积为550m2/kg；
改性花岗岩石粉掺合料的制备方法为：将20份硅溶胶和10份聚氨酯乳液溶于30份乙醇水溶液中混合均匀，加入30份花岗岩石粉，超声分散均匀，浓缩固化，破碎粉磨，得到改性花岗岩石粉掺合料，其中乙醇水溶液的质量分数为60%。
实施例10
一种高强度混凝土的制备方法，包括以下步骤：将60份改性花岗岩石粉掺合料和30份石灰混合均匀，加45份水混合，加入60份普通硅酸盐水泥、70份白云岩粗集料、80份辉绿岩细集料、4份聚羧酸减水剂和5份亚硝酸钙，混合均匀，得到高强度混凝土，其中改性花岗岩石粉掺合料的比表面积为550m2/kg；
改性花岗岩石粉掺合料的制备方法为：将10份硅溶胶和5份聚氨酯乳液溶于15份乙醇水溶液中混合均匀，加入45份花岗岩石粉，超声分散均匀，浓缩固化，破碎粉磨，得到改性花岗岩石粉掺合料，其中乙醇水溶液的质量分数为60%。
实施例11
本实施例与实施例7的区别仅在于，未加入聚氨酯乳液，硅溶胶的重量份数为36份。
实施例12
本实施例与实施例7的区别仅在于，将聚氨酯乳液替换为等量的丙烯酸乳液，丙烯酸乳液的型号为SX-1420。
对比例1
本对比例与实施例1的区别仅在于，未加入石灰。
对比例2
本对比例与实施例1的区别仅在于，未加入花岗岩石粉掺合料。
对比例3
本对比例与实施例1的区别仅在于，未加入石灰和花岗岩石粉掺合料。
对比例4
本对比例与实施例1的区别仅在于，将白云岩粗集料替换为等量的石灰岩粗集料，石灰岩粗集料的平均粒径为10mm。
对比例5
本对比例和实施例1的区别仅在于，将辉绿岩细集料替换为等量的石灰岩细集料，石灰岩细集料的平均粒径为3mm。
将实施例1-12和对比例1-5制备得到高强度混凝土按照GB/T 50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》中试件的养护方法进行养护，养护龄期为7d，对养护后的混凝土进行如下性能测试：
①抗压强度：根据GB/T 50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》测定抗压强度；
②抗折强度：根据GB/T 50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》测定抗折强度。
测试结果如表1所示。
表1混凝土强度测试结果
由表中数据可知，本发明制备得到的混凝土具有较高的抗压强度和抗折强度，能满足生产需求。实施例1和实施例2对比表明，当花岗岩石粉掺合料和石灰的质量比为2.5:1时，有助于增强混凝土的抗压强度和抗折强度。实施例5-6和实施例3-4对比表明，当花岗岩石粉掺合料的比表面积为500-550m2/kg时，可进一步增强混凝土的抗压强度和抗折强度。实施例6和实施例7-10对比表明，通过硅溶胶和聚氨酯乳液对花岗岩石粉改性，有利于提高混凝土的抗压强度和抗折强度。实施例9-10和实施例7-8对比说明，当花岗岩石粉与硅溶胶、聚氨酯乳液的质量比为3-9:2:1时，能进一步增强混凝土的强度。实施例7和实施例11-12对比说明，硅溶胶和聚氨酯乳液的复配使用，相较硅溶胶单独使用或与丙烯酸乳液复配使用，更能进一步提高混凝土的强度。
实施例1和对比例1-3对比表明，花岗岩石粉掺合料和石灰复配使用，能提高混凝土的抗压强度和抗折强度。实施例1和对比例4-5对比表明，白云岩粗集料和辉绿岩细集料的搭配，可增强混凝土的强度。
以上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 (7)
1.一种高强度混凝土，其特征在于，原料由以下重量份的组分组成：普通硅酸盐水泥40-60份、白云岩粗集料50-70份、辉绿岩细集料60-80份、花岗岩石粉掺合料40-60份、石灰20-30份、减水剂2-4份、防冻剂3-5份；
所述花岗岩石粉掺合料为改性花岗岩石粉掺合料，所述改性花岗岩石粉掺合料的制备方法为：将硅溶胶和聚氨酯乳液溶于乙醇水溶液中混合均匀，加入花岗岩石粉，分散均匀，浓缩固化，破碎粉磨，得到所述改性花岗岩石粉掺合料；
所述花岗岩石粉与硅溶胶、聚氨酯乳液的质量比为3-9:2:1。
2.根据权利要求1所述的一种高强度混凝土，其特征在于，所述白云岩粗集料的粒径为8-12mm，所述辉绿岩细集料的粒径为1-5mm。
3.根据权利要求1所述的一种高强度混凝土，其特征在于，所述花岗岩石粉掺合料的比表面积为500-550m2/kg。
4.根据权利要求1所述的一种高强度混凝土，其特征在于，所述花岗岩石粉掺合料和所述石灰的质量比为2.5:1。
5.根据权利要求1所述的一种高强度混凝土，其特征在于，所述减水剂为萘系减水剂或聚羧酸减水剂。
6.根据权利要求1所述的一种高强度混凝土，其特征在于，所述防冻剂为亚硝酸钙、乙二醇或亚硝酸钠中的一种或多种。
7.一种如权利要求1-6任意一项所述的高强度混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将花岗岩石粉掺合料和石灰混合均匀，加水混合，加入普通硅酸盐水泥、白云岩粗集料、辉绿岩细集料、减水剂和防冻剂，混合均匀，得到高强度混凝土。
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