CN117700173A - 一种高泥粉含量砂的抗裂混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种高泥粉含量砂的抗裂混凝土及其制备方法，按重量份数计，包括如下组分：水泥220‑320份，小石480‑550份，中石580‑650份，砂子680‑750份，水130‑160份，矿料80‑120份，减水剂3‑7份，引气剂2‑5份，阻泥剂2‑4份，纤维0.9‑1.2份，填料5‑8份，本申请破解了传统料源更换、混合掺砂的技术思路，提高了混凝土原材料利用的经济性，制备的混凝土具有较好的抗裂能力。
Description
技术领域
本申请涉及混凝土领域，具体涉及一种高泥粉含量砂的抗裂混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土是当前使用量最大的人造建筑材料，主要由水、水泥、掺合料、砂子、石子、外加剂等材料组成，原材料的类型和品质、组成比例对混凝土性能和质量有较大影响。受环境保护意识增强、自然资源开采限制、天然砂资源短缺等因素影响，人工砂、混合砂的应用逐渐增多，但砂子裹粉、泥含量问题引起重视，人工砂的质量控制和品质提升成为当前关注的重点，特别是高泥粉含量人工砂的资源化利用问题亟待解决。
泥粉和石粉均属人工砂的微粒组分。石粉含量过高，导致混凝土用水量增加，收缩变形较大，早期抗裂能力不足。泥粉不具有水化能力，硬化混凝土中形成薄弱劣化区，并削弱外加剂的作用效果，降低混凝土的抗冻性能和耐久能力。因此，砂子生产过程中需要对石粉含量进行限制，并严格控制泥粉含量。由于泥粉和石粉同属微粒组分，实际中无法准确辨别和区分，工程中常用亚甲蓝(MB)值来评判砂子的泥粉含量。亚甲蓝(MB)值不超过1.4g/kg时，普遍认为泥粉不会对砂子性能造成显著影响；而亚甲蓝(MB)值超过1.4g/kg时，需采取换砂、掺砂、清洗等措施来改善砂子品质。
高亚甲蓝(MB)值砂的资源化利用问题是当前试验研究和工程实践的重点，而高亚甲蓝(MB)值砂制备混凝土开裂问题急需解决。王翼忠、张利平等通过试验表明，高MB值砂子导致混凝土含气量减少、抗压强度下降。李盘升研究认为砂子MB值超过1.35g/kg，混凝土收缩显著增加，早期抗裂能力大幅下降。实际工程中，常通过水洗、换砂、混合高质量砂等方法降低MB值，但水洗导致石粉含量降低，并对砂子颗粒级配造成影响，而换砂、混合高质量砂增大了原材料存储的难度，降低了工程建设的经济性。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种高泥粉含量砂的抗裂混凝土及其制备方法，通过引入增韧限裂组分、膨胀止缩组分、弹性变形组分、功能调节组分、微集料填充组分等材料，综合考虑不同组分的性能和品质、物理特性和化学性能，合理优化各组分的质量比例，提出了高泥粉含量人工砂的利用方法，制备出了抗裂性能较好的混凝土。
为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
第一方面，本申请实施例提供一种高泥粉含量砂的抗裂混凝土，按重量份数计，包括如下组分：水泥220-320份，小石480-550份，中石580-650份，砂子680-750份，水130-160份，矿料80-120份，减水剂3-7份，引气剂2-5份，阻泥剂2-4份，纤维0.9-1.2份，填料5-8份。
所述水泥为硅酸盐系列水泥，包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥和低热硅酸盐水泥，强度等级包括42.5、52.5、42.5R和52.5R。
所述减水剂为聚羧酸减水剂、萘系减水剂、氨基磺酸盐减水剂和木钙类减水剂。
所述阻泥剂为聚羧酸醚材料，分子量在500-900。
所述纤维为聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚甲醛纤维，纤维长度为8mm-12mm，纤维直径为40μm-70μm。
所述矿料由轻烧MgO和粉煤灰组成，轻烧MgO的活性反应时间为100s-130s，轻烧MgO和粉煤灰的质量混合比例为1:6-8。
所述所述填料为橡胶颗粒，细度为80目-120目。
所述砂子为人工砂、天然砂，或者人工砂与天然砂的混合砂，砂子的石粉含量为12％-16％，亚甲蓝值为1.4g/kg-2.4g/kg。
第二方面，本申请实施例提供一种高泥粉含量砂的抗裂混凝土制备方法，包括以下步骤：
(1)称量砂子测定亚甲蓝值，然后清洗、干燥，备用；
(2)称量水泥、矿料、填料、减水剂、引气剂、阻泥剂、砂子、小石、中石、纤维、水，备用；
(3)将水泥、矿料、填料、砂子、小石、中石、纤维倒入搅拌机，持续搅拌2min-3min，停机静置；
(4)取70％-80％的水，将阻泥剂、引气剂倒入水中搅拌均匀，然后倒入搅拌机内，继续搅拌1min-2min；
(5)取20％-30％的水，将减水剂倒入水中搅拌均匀，然后倒入搅拌机内，继续搅拌1min-2min，停止搅拌，装入模具。
所述砂子使用前需要清洗，清洗剂的浓度为0.04％-0.08％，清洗液温度为15℃-35℃，清洗液与砂子的质量比为1:1.5-2.5，搅拌转速为20rpm-30rpm，搅拌时长为4min-6min，完成后将砂子在105℃-115℃烘干，持续干燥3h-5h；所述的砂子的清洗剂为聚丙烯酰胺和六偏磷酸钠混合物，聚丙烯酰胺和六偏磷酸钠质量比为1:0.6-1.2。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明实现了高泥粉含量人工砂的资源化利用，提升了混凝土的早期抗裂能力，改善了混凝土原材料的经济性。方案的创新点如下：
(1)实现了MB值达1.4g/kg-2.4g/kg人工砂的资源化利用，并破解高MB值人工砂的资源化利用问题的同时，降低混凝土用水量3％-6％；
(2)攻克了高MB值人工砂制备混凝土的抗裂问题，通过综合使用和合理优化功能材料，实现混凝土内部应力增长与变形特性的协调，降低混凝土开裂风险30％-40％；
(3)解决了泥粉对混凝土性能的不利影响，降低了泥粉对减水剂和引气剂作用效果的影响，保障了混凝土的长期耐久性能，可用于制备C25和C30混凝土的制备，并提升混凝土抗压强度5％-10％。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请的制备方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
术语“第一”、“第二”等仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
本申请提出一种高泥粉含量砂的抗裂混凝土，其特征在于，按重量份数计，包括如下组分：水泥220-320份，小石480-550份，中石580-650份，砂子680-750份，水130-160份，矿料80-120份，减水剂3-7份，引气剂2-5份，阻泥剂2-4份，纤维0.9-1.2份，填料5-8份。
所述水泥为硅酸盐系列水泥，包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥和低热硅酸盐水泥，强度等级包括42.5、52.5、42.5R和52.5R。
所述减水剂为聚羧酸减水剂、萘系减水剂、氨基磺酸盐减水剂和木钙类减水剂。
所述阻泥剂为聚羧酸醚材料，分子量在500-900。
所述纤维为聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚甲醛纤维，纤维长度为8mm-12mm，纤维直径为40μm-70μm。
所述矿料由轻烧MgO和粉煤灰组成，轻烧MgO的活性反应时间为100s-130s，轻烧MgO和粉煤灰的质量混合比例为1:6-8。
所述所述填料为橡胶颗粒，细度为80目-120目。
所述砂子为人工砂、天然砂，或者人工砂与天然砂的混合砂，砂子的石粉含量为12％-16％，亚甲蓝值为1.4g/kg-2.4g/kg。
第二方面，本申请实施例提供一种高泥粉含量砂的抗裂混凝土制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)称量砂子测定亚甲蓝值，然后清洗、干燥，备用；
(2)称量水泥、矿料、填料、减水剂、引气剂、阻泥剂、砂子、小石、中石、纤维、水，备用；
(3)将水泥、矿料、填料、砂子、小石、中石、纤维倒入搅拌机，持续搅拌2min-3min，停机静置；
(4)取70％-80％的水，将阻泥剂、引气剂倒入水中搅拌均匀，然后倒入搅拌机内，继续搅拌1min-2min；
(5)取20％-30％的水，将减水剂倒入水中搅拌均匀，然后倒入搅拌机内，继续搅拌1min-2min，停止搅拌，装入模具。
所述砂子使用前需要清洗，清洗剂的浓度为0.04％-0.08％，清洗液温度为15℃-35℃，清洗液与砂子的质量比为1:1.5-2.5，搅拌转速为20rpm-30rpm，搅拌时长为4min-6min，完成后将砂子在105℃-115℃烘干，持续干燥3h-5h；所述的砂子的清洗剂为聚丙烯酰胺和六偏磷酸钠混合物，聚丙烯酰胺和六偏磷酸钠质量比为1:0.6-1.2。
实施例1福建某工程制备抗裂混凝土，人工砂的MB值为1.4g/kg
福建某工程制备C25抗裂混凝土；砂子类型为人工砂，MB值为1.4g/kg，石粉含量为12％；水泥类型为中热硅酸盐水泥，强度等级为42.5；纤维类型为聚乙烯醇(PVA)纤维，长度为10mm，直径为40μm；减水剂类型为聚羧酸减水剂；阻泥剂类型为聚羧酸醚，分子量为900；橡胶颗粒细度为80目；轻烧MgO的活性反应时间为100s，轻烧MgO和粉煤灰的质量混合比例为1:6。
根据方案步骤，测定人工砂的MB值为1.4g/kg，石粉含量为12％。使用聚丙烯酰胺和六偏磷酸钠混合物作为清洗剂，聚丙烯酰胺和六偏磷酸钠质量比为1:0.6，清洗剂浓度为0.04％。清洗过程中，控制清洗液的温度为15℃，清洗液与砂子的质量比为1:2.5，搅拌转速为20rpm，搅拌时长为4min，完成后将砂子在105℃烘干，持续干燥3h，完成后待用。
按重量份数依次称量水泥220份，小石480份，中石580份，砂子680份，水130份，矿料80份，减水剂5份，引气剂3份，阻泥剂2份，纤维0.9份，填料5份，各原材料称量完成后备用。
将水泥、矿料、填料、砂子、小石、中石、纤维倒入搅拌机，持续搅拌2min，停机静置；然后取70％的水，将阻泥剂、引气剂倒入水中搅拌均匀，然后倒入搅拌机内，继续搅拌1min；最后将剩余30％的水与减水剂混合后倒入搅拌机，继续搅拌1min。完成后停止搅拌，装入模具。
实测混凝土28d龄期抗压强度为27.3MPa。采用平板法测定的抗裂等级为I级。
实施例2河北某工程制备抗裂混凝土，人工砂的MB值为1.8g/kg
河北某工程制备C30抗裂混凝土；砂子类型为天然砂，MB值为1.8g/kg，石粉含量为14％；水泥类型为硅酸盐水泥，强度等级为52.5；纤维类型为聚丙烯腈(PVA)纤维，长度为10mm，直径为60μm；减水剂类型为萘系减水剂；阻泥剂类型为聚羧酸醚，分子量为700；橡胶颗粒细度为100目；轻烧MgO的活性反应时间为110s，轻烧MgO和粉煤灰的质量混合比例为1:7。
根据方案步骤，测定人工砂的MB值为1.8g/kg，石粉含量为14％。使用聚丙烯酰胺和六偏磷酸钠混合物作为清洗剂，聚丙烯酰胺和六偏磷酸钠质量比为1:1.0，清洗剂浓度为0.06％。清洗过程中，控制清洗液的温度为25℃，清洗液与砂子的质量比为1:2.0，搅拌转速为25rpm，搅拌时长为5min，完成后将砂子在110℃烘干，持续干燥4h，完成后待用。
按重量份数依次称量水泥260份，小石500份，中石610份，砂子700份，水142份，矿料100份，减水剂7份，引气剂5份，阻泥剂2份，纤维1.1份，填料6份，各原材料称量完成后备用。
将水泥、矿料、填料、砂子、小石、中石、纤维倒入搅拌机，持续搅拌3min，停机静置；然后取80％的水，将阻泥剂、引气剂倒入水中搅拌均匀，然后倒入搅拌机内，继续搅拌2min；最后将剩余20％的水与减水剂混合后倒入搅拌机，继续搅拌2min。完成后停止搅拌，装入模具。
实测混凝土28d龄期抗压强度为36.5MPa。采用平板法测定的抗裂等级为I级。
实施例3新疆某工程制备抗裂混凝土，人工砂的MB值为2.4g/kg
河北某工程制备C30抗裂混凝土；砂子类型为混合砂，MB值为2.4g/kg，石粉含量为16％；水泥类型为普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5R；纤维类型为聚甲醛(POM)纤维，长度为12mm，直径为70μm；减水剂类型为木钙类减水剂；阻泥剂类型为聚羧酸醚，分子量为900；橡胶颗粒细度为120目；轻烧MgO的活性反应时间为130s，轻烧MgO和粉煤灰的质量混合比例为1:8。
根据方案步骤，测定人工砂的MB值为2.4g/kg，石粉含量为16％。使用聚丙烯酰胺和六偏磷酸钠混合物作为清洗剂，聚丙烯酰胺和六偏磷酸钠质量比为1:1.2，清洗剂浓度为0.08％。清洗过程中，控制清洗液的温度为35℃，清洗液与砂子的质量比为1:1.5，搅拌转速为30rpm，搅拌时长为6min，完成后将砂子在115℃烘干，持续干燥5h，完成后待用。
按重量份数依次称量水泥320份，小石550份，中石650份，砂子750份，水160份，矿料120份，减水剂7份，引气剂5份，阻泥剂4份，纤维1.2份，填料8份，各原材料称量完成后备用。
将水泥、矿料、填料、砂子、小石、中石、纤维倒入搅拌机，持续搅拌3min，停机静置；然后取75％的水，将阻泥剂、引气剂倒入水中搅拌均匀，然后倒入搅拌机内，继续搅拌2min；最后将剩余25％的水与减水剂混合后倒入搅拌机，继续搅拌2min。完成后停止搅拌，装入模具。
实测混凝土28d龄期抗压强度为38.2MPa。采用平板法测定的抗裂等级为I级。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高泥粉含量砂的抗裂混凝土，其特征在于，按重量份数计，包括如下组分：水泥220-320份，小石480-550份，中石580-650份，砂子680-750份，水130-160份，矿料80-120份，减水剂3-7份，引气剂2-5份，阻泥剂2-4份，纤维0.9-1.2份，填料5-8份。
2.根据权利要求1所述的一种高泥粉含量砂的抗裂混凝土，其特征在于，所述水泥为硅酸盐系列水泥，包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥和低热硅酸盐水泥，强度等级包括42.5、52.5、42.5R和52.5R。
3.根据权利要求1所述的一种高泥粉含量砂的抗裂混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂、萘系减水剂、氨基磺酸盐减水剂和木钙类减水剂。
4.根据权利要求1所述的一种高泥粉含量砂的抗裂混凝土，其特征在于，所述阻泥剂为聚羧酸醚材料，分子量在500-900。
5.根据权利要求1所述的一种高泥粉含量砂的抗裂混凝土，其特征在于，所述纤维为聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚甲醛纤维，纤维长度为8mm-12mm，纤维直径为40μm-70μm。
6.根据权利要求1所述的一种高泥粉含量砂的抗裂混凝土，其特征在于，所述矿料由轻烧MgO和粉煤灰组成，轻烧MgO的活性反应时间为100s-130s，轻烧MgO和粉煤灰的质量混合比例为1:6-8。
7.根据权利要求1所述的一种高泥粉含量砂的抗裂混凝土，其特征在于，所述所述填料为橡胶颗粒，细度为80目-120目。
8.根据权利要求1所述的一种高泥粉含量砂的抗裂混凝土，其特征在于，所述砂子为人工砂、天然砂，或者人工砂与天然砂的混合砂，砂子的石粉含量为12％-16％，亚甲蓝值为1.4g/kg-2.4g/kg。
9.一种高泥粉含量砂的抗裂混凝土制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)称量砂子测定亚甲蓝值，然后清洗、干燥，备用；
(2)称量水泥、矿料、填料、减水剂、引气剂、阻泥剂、砂子、小石、中石、纤维、水，备用；
(3)将水泥、矿料、填料、砂子、小石、中石、纤维倒入搅拌机，持续搅拌2min-3min，停机静置；
(4)取70％-80％的水，将阻泥剂、引气剂倒入水中搅拌均匀，然后倒入搅拌机内，继续搅拌1min-2min；
(5)取20％-30％的水，将减水剂倒入水中搅拌均匀，然后倒入搅拌机内，继续搅拌1min-2min，停止搅拌，装入模具。
10.根据权利要求9所述的一种高泥粉含量砂的抗裂混凝土制备方法，其特征在于，所述的砂子使用前需要清洗，清洗剂的浓度为0.04％-0.08％，清洗液温度为15℃-35℃，清洗液与砂子的质量比为1:1.5-2.5，搅拌转速为20rpm-30rpm，搅拌时长为4min-6min，完成后将砂子在105℃-115℃烘干，持续干燥3h-5h；所述的砂子的清洗剂为聚丙烯酰胺和六偏磷酸钠混合物，聚丙烯酰胺和六偏磷酸钠质量比为1:0.6-1.2。
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