CN108529992A - 一种高密实混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高密实混凝土，包括以下原料制得：超细水泥220‑270份、改性煤矸石180‑230份、堵孔剂15‑35份、砂740‑800份、石子1100‑1300份和水100‑160份；所述超细水泥由水泥400‑450份、绢云母粉30‑50份、硬脂酸钠5‑10份和甜菜渣40‑85份组成。所述甜菜渣是甜菜块根、块茎经过浸泡、压榨提取糖液后的残渣，细度为500‑600m2/kg，糖分质量百分含量在2‑5%。本发明所制备的混凝土孔隙率减少12‑35%左右，同时强度上升5%‑15%，90天水渗透系数降低10%‑35%。

Description

一种高密实混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于混凝土技术领域，具体涉及一种高密实混凝土及其制备方法。
背景技术
自从19世纪20年代波特兰水泥问世以来，水泥混凝土因其原材料来源广泛、适应性强和价格低廉等特点，已广泛应用于码头、跨海大桥和岛礁工程等海洋工程。但是混凝土本身是气液固三相的多孔结构，在海洋工程服役时易发生侵蚀和冻融破坏，因此需要提供混凝土自身的密实度来改善其耐久性。目前，为实现混凝土的高密实化主要采用以下方法：（1）调整混凝土配合比，降低水灰比，虽然能一定程度减少由拌合水所造成的孔隙，但严重影响了混凝土的工作性能，造成施工不便；引入超细掺合料如硅灰（水泥质量的10%~15%），利用超细颗粒的尺寸填充效应提高混凝土致密度，但掺合料活性低，尤其早期活性几近于无，严重降低混凝土早期强度；加入表面活性剂或水玻璃等化学试剂，虽然能降低混凝土拌合水用量，但易与混凝土外加剂冲突，导致性能下降。
发明内容
针对现有技术中混凝土密实度低，在海洋工程服役时易发生侵蚀和冻融破坏等问题，本发明提供一种高密实混凝土的制备方法，原材料易得，方法简单，实施便利。
本发明的另一目的是提供一种上述制备方法获得的高密实混凝土，密实度高，抗侵蚀能力强。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
一种高密实混凝土，原料中包括甜菜渣。
上述高密实混凝土，包括以下原料制得：超细水泥220-270份、改性煤矸石180-230份、堵孔剂15-35份、砂740-800份、石子1100-1300份和水100-160份；
所述超细水泥由水泥400-450份、绢云母粉30-50份、硬脂酸钠5-10份和甜菜渣40-85份研磨制成；
所述份数为重量份。
所述超细水泥的细度为600-700m2/kg。水泥为硅酸盐水泥，细度为300-350m2/kg。
甜菜渣是甜菜块根、块茎经过浸泡、压榨提取糖液后的残渣，细度为500-600m2/kg，糖分质量百分含量在2-5%。
所述改性煤矸石的制备方法，包括以下步骤：将煤矸石粉磨至细度为300-350m2/kg，浸泡在30%氢氧化钠溶液8-12小时，冲洗、晾干；然后在550-750℃煅烧2-4小时，得到改性煤矸石。
所述堵孔剂由水溶性聚氨酯300-340份、乙酸乙酯60-85份、2,4-二羟基苯甲酰胺5-10份和羧甲基纤维素40-55份组成；所述份数为重量份。
一种上述高密实混凝土的制备方法，包括以下步骤：
（1）将堵孔剂与20%的水混合均匀，加入砂和石子搅拌均匀，加入30%超细水泥搅拌10-35秒，再依次加入剩下的水、超细水泥和改性煤矸石，搅拌均匀；
（2）将混凝土养护后得到高密实混凝土。
作为优选，所述养护条件为40-60℃、40-60%相对湿度；养护时间为10天。
本发明具有以下优点：
本发明中超细水泥是由水泥、绢云母粉、硬脂酸钠和甜菜渣粉磨而成，其中绢云母粉、硬脂酸钠和甜菜渣中的糖蜜都有水泥助磨的作用。绢云母粉具有层状结构，易吸收粉磨产生的热量而分层开裂，一方面，绢云母粉吸收热量后降低水泥的表面能，减小水泥颗粒团聚的能力；另一方面，所产生的层状碎片进入到水泥裂纹的表面，作为“楔子”能加速裂纹的扩展，对水泥颗粒进行物理破碎。硬脂酸钠和甜菜渣中的糖蜜都能在水泥表面产生选择性吸附和电性中和，消除静电效应，减小颗粒聚集的能力和机会，从而减少磨内粘球和糊衬板的现象，提高水泥的分散度，提高机械能的利用率，因而可提高磨机的粉磨效率。甜菜渣中的粗纤维能吸收骨料表层自由水，降低界面过渡区的水泥浆体含水量，提高其密实度，同时粗纤维吸水膨胀填充混凝土孔隙，提高混凝土初期的抗侵蚀性能。
煤矸石的主要成分为高岭石和石英，本发明先通过氢氧化钠溶液的侵蚀能有效地破坏其硅氧四面体和铝氧六面体的聚合，再在550-750℃高温煅烧后解聚的硅氧四面体和铝氧六面体会形成活性氧化铝和氧化硅，提高改性煤矸石活性，增加混凝土致密度。
本发明所制备的水溶性聚氨酯堵孔剂能遇水后自行分散、化学反应，形成不透水的弹性胶状固结体，体积膨胀150-220%，有良好的止水性能和良好的延伸性、抗渗性、耐低温性，在水中永久保持原形。
混凝土是由超细水泥和改性煤矸石组成的胶凝材料将石子和砂粘接在一起，但煤矸石易磨性差、活性差，因此，本发明设计超细水泥和改性煤矸石的细度分别为600-700m2/kg和300-350m2/kg，由超细水泥填充于改性煤矸石堆积所形成的孔隙，并最大程度的发生水化产生胶凝性，从而实现混凝土中浆体的高致密化。
本发明所制备的混凝土孔隙率减少12-35%左右，同时强度上升5%-15%，90天水渗透系数降低10%-35%。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受下述实施例的限制。
实施例1
（1）超细水泥的制备：将普通水泥400重量份、绢云母粉50重量份、硬脂酸钠5重量份和甜菜渣40重量份混匀，并在球磨机中粉磨20分钟，超细水泥的细度为600m2/kg。所用水泥为硅酸盐水泥，细度为320m2/kg。所用梨渣为榨取梨汁后剩余的干残渣，细度为500m2/kg，含糖量为2%。
（2）改性煤矸石的制备：将煤矸石粉磨至细度为300m2/kg，浸泡在30%氢氧化钠溶液8小时，冲洗、晾干。然后在550℃煅烧4小时，得到改性煤矸石。
（3）堵孔剂的制备：将水溶性聚氨酯300重量份、乙酸乙酯60重量份、2,4-二羟基苯甲酰胺5重量份和羧甲基纤维素55重量份混匀。
（4）混凝土的制备：准备以下重量份数的原料：超细水泥220份、改性煤矸石230份、堵孔剂35份、砂740份、石子1300份和水100份。将堵孔剂与20%的水混合均匀，加入砂和石子搅拌均匀，加入30%超细水泥搅拌10秒，再依次加入剩下的水、超细水泥和改性钢渣，将混凝土在40℃和60%相对湿度下养护10天，得到高密实混凝土。
实施例2
（1）超细水泥的制备：将普通水泥450重量份、绢云母粉30重量份、硬脂酸钠10重量份和甜菜渣40重量份混匀，并在球磨机中粉磨40分钟，超细水泥的细度为700m2/kg。所用水泥为硅酸盐水泥，细度为350m2/kg。所用梨渣为榨取梨汁后剩余的干残渣，细度为600m2/kg，含糖量为5%。
（2）改性煤矸石的制备：将煤矸石粉磨至细度为345m2/kg，浸泡在30%氢氧化钠溶液12小时，冲洗、晾干。然后在750℃煅烧2小时，得到改性煤矸石。
（3）堵孔剂的制备：将水溶性聚氨酯340重量份、乙酸乙酯85重量份、2,4-二羟基苯甲酰胺10重量份和羧甲基纤维素40重量份混匀。
（4）混凝土的制备：准备以下重量份数的原料：超细水泥270份、改性煤矸石180份、堵孔剂35份、砂800份、石子1100份和水160份。将堵孔剂与20%的水混合均匀，加入砂和石子搅拌均匀，加入30%超细水泥搅拌35秒，再依次加入剩下的水、超细水泥和改性钢渣，将混凝土在60℃和40%相对湿度下养护10天，得到高密实混凝土。
实施例3
（1）超细水泥的制备：将普通水泥410重量份、绢云母粉35重量份、硬脂酸钠7重量份和甜菜渣50重量份混匀，并在球磨机中粉磨25分钟，超细水泥的细度为677m2/kg。所用水泥为硅酸盐水泥，细度为321m2/kg。所用梨渣为榨取梨汁后剩余的干残渣，细度为550m2/kg，含糖量为3%。
（2）改性煤矸石的制备：将煤矸石粉磨至细度为320m2/kg，浸泡在30%氢氧化钠溶液9小时，冲洗、晾干。然后在590℃煅烧2.5小时，得到改性煤矸石。
（3）堵孔剂的制备：将水溶性聚氨酯320重量份、乙酸乙酯70重量份、2,4-二羟基苯甲酰胺7重量份和羧甲基纤维素45重量份混匀。
（4）混凝土的制备：准备以下重量份数的原料：超细水泥240份、改性煤矸石225份、堵孔剂30份、砂785份、石子1150份和水120份。将堵孔剂与20%的水混合均匀，加入砂和石子搅拌均匀，加入30%超细水泥搅拌15秒，再依次加入剩下的水、超细水泥和改性钢渣，将混凝土在45℃和55%相对湿度下养护10天，得到高密实混凝土。
实施例4
（1）超细水泥的制备：将普通水泥440重量份、绢云母粉44重量份、硬脂酸钠8重量份和甜菜渣75重量份混匀，并在球磨机中粉磨30分钟，超细水泥的细度为652m2/kg。所用水泥为硅酸盐水泥，细度为336m2/kg。所用梨渣为榨取梨汁后剩余的干残渣，细度为580m2/kg，含糖量为4%。
（2）改性煤矸石的制备：将煤矸石粉磨至细度为320m2/kg，浸泡在30%氢氧化钠溶液10小时，冲洗、晾干。然后在720℃煅烧3.5小时，得到改性煤矸石。
（3）堵孔剂的制备：将水溶性聚氨酯310重量份、乙酸乙酯65重量份、2,4-二羟基苯甲酰胺9重量份和羧甲基纤维素50重量份混匀。
（4）混凝土的制备：准备以下重量份数的原料：超细水泥260份、改性煤矸石195份、堵孔剂20份、砂755份、石子1220份和水150份。将堵孔剂与20%的水混合均匀，加入砂和石子搅拌均匀，加入30%超细水泥搅拌30秒，再依次加入剩下的水、超细水泥和改性钢渣，将混凝土在55℃和50%相对湿度下养护10天，得到高密实混凝土。
对比例
将普通水泥250重量份、煤矸石185重量份、砂760重量份、石子1180重量份和水110重量份混合，搅拌30分钟，在在50℃和50%相对湿度下养护10天，得到对比混凝土。
实施例5
按《混凝土强度检验评定标准》（GB/T 50107-2010）和《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》（GB/T50082-2009）检测实施例1-4和对比例所得混凝土，检测结果如下表，由表中数据可知，实施例1-4所得混凝土28天抗压强度（MPa）、孔隙率、90天水渗透系数、90天膨胀率指标均优于对比例。

Claims (8)

1.一种高密实混凝土，其特征在于，原料中包括甜菜渣。
2.根据权利要求1所述的高密实混凝土，其特征在于，包括以下原料制得：超细水泥220-270份、改性煤矸石180-230份、堵孔剂15-35份、砂740-800份、石子1100-1300份和水100-160份；
所述超细水泥由水泥400-450份、绢云母粉30-50份、硬脂酸钠5-10份和甜菜渣40-85份研磨制成；所述份数为重量份。
3.根据权利要求1或2所述的高密实混凝土，其特征在于，甜菜渣是甜菜块根、块茎经过浸泡、压榨提取糖液后的残渣，细度为500-600m2/kg，糖分质量百分含量在2-5%。
4.根据权利要求2所述的高密实混凝土，其特征在于，超细水泥的细度为600-700m2/kg；水泥为硅酸盐水泥，细度为300-350m2/kg。
5.根据权利要求2所述的高密实混凝土，其特征在于，所述改性煤矸石的制备方法，包括以下步骤：将煤矸石粉磨至细度为300-350m2/kg，浸泡在30%氢氧化钠溶液8-12小时，冲洗、晾干；然后在550-750℃煅烧2-4小时，得到改性煤矸石。
6.根据权利要求2所述的高密实混凝土，其特征在于，所述堵孔剂由水溶性聚氨酯300-340份、乙酸乙酯60-85份、2,4-二羟基苯甲酰胺5-10份和羧甲基纤维素40-55份组成；所述份数为重量份。
7.一种如权利要求1-6任一所述高密实混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将堵孔剂与20%的水混合均匀，加入砂和石子搅拌均匀，加入30%超细水泥搅拌10-35秒，再依次加入剩下的水、超细水泥和改性煤矸石，搅拌均匀；
（2）将混凝土养护后得到高密实混凝土。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述养护条件为40-60℃、40-60%相对湿度；养护时间为10天。
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