CN109553375A - 一种缓凝混凝土及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缓凝混凝土及其制备工艺，涉及混凝土技术领域，解决了因混凝土的缓凝效果不佳，导致其不利于进行长时间运输后使用的问题。包括如下重量份数的组分：水180～200份；硅酸盐水泥320～350份；中砂450～480份；石子700～780份；混合填料230～260份；缓凝剂6～10份；减水剂4.5～6.5份；石膏35～45份；水玻璃20～32份；膨胀珍珠岩70～90份；水溶性聚苯胺8～12份。本发明中的缓凝混凝土具有良好的缓凝效果，且在较长时间的运输过程中不易凝固，还具有良好的使用效果。

Description

一种缓凝混凝土及其制备工艺

技术领域

本发明涉及混凝土技术领域，更具体地说，它涉及一种缓凝混凝土及其制备工艺。

背景技术

混凝土是指用水泥作胶凝材料，砂、石作骨料，与水、外加剂、掺合料按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，它广泛应用于土木工程。

在公告号为CN106915937A的中国发明专利中公开了金属纤维混凝土及其生产工艺，其原料包括：水泥290～310份、矿粉100～150份、粉煤灰150～200份、砂子450～500份、石子700～750份、水150～160份、经氧化处理的金属纤维20～30份、马来酸2～3份、马来酸二甲酯0.5～0.8份、聚氧化乙烯1～2份；其中，经氧化处理的金属纤维采用如下方法制备：步骤1a：未经氧化处理的金属纤维浸渍在硅酸钠和氯化钠的混合溶液中，温度为120～125℃的条件下，加热10～13min；步骤2a：再用温度为65～70℃、pH＝7.1的水溶液冲洗2～3min，烘干，得经氧化处理的金属纤维。

上述专利中，通过马来酸、马来酸二甲酯和聚氧化乙烯进行复配使用，使金属纤维在混凝土中分布的更加均匀，进而提高金属纤维混凝土整体的抗压强度和抗折强度，但金属纤维混凝土整体的缓凝效果较差，整体凝结时间较短，导致其不利于进行长时间运输后使用，进而导致金属纤维混凝土的整体应用性较差的问题，因此，需要提出一种新的方案来解决上述问题。

发明内容

针对现有技术中因混凝土的缓凝效果不佳，导致其不利于进行长时间运输后使用的问题，本发明的目的一在于提供一种缓凝混凝土，通过缩短硅酸盐水泥的水化时间，以解决上述技术问题，其具有良好的缓凝效果，且在较长时间的运输过程中不易凝固，还具有良好的使用效果。

为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案，包括如下重量份数的组分：

水 180～200份；

硅酸盐水泥 320～350份；

中砂 450～480份；

石子 700～780份；

混合填料 230～260份；

缓凝剂 6～10份；

减水剂 4.5～6.5份；

石膏 35～45份；

水玻璃 20～32份；

膨胀珍珠岩 70～90份；

水溶性聚苯胺 8～12份。

通过采用上述技术方案，混合填料主要包括矿渣、粉煤灰、矿粉等，是良好的填充性，其填充在各组分之间，减小沥青混凝土的空隙，能够使缓凝混凝土的结构强度大大提高。缓凝剂是一种降低水泥或石膏水化速度和水化热、延长凝结时间的添加剂，延长水泥的水化硬化时间，使新拌混凝土能在较长时间内保持塑性，从而调节新拌混凝土的凝结时间。减水剂是一种在维持缓凝混凝土坍落度基本不变的条件下，能减少用水量的混凝土外加剂。

水玻璃是一种水溶性硅酸盐，粘结力强、强度较高，可提高缓凝混凝土的密实度，使其整体的结构强度大大提高，且水玻璃与混合填料中的矿渣起到良好的配合效果，使缓凝混凝土的凝结时间大大延长。石膏会在硅酸盐水泥颗粒表面形成保护膜，阻滞水泥颗粒的水化反应，从而起到缓凝作用，提高缓凝混凝土的凝固时间。

膨胀珍珠岩的内部具有相互交错的孔径，且膨胀珍珠岩的表面呈开口，可以使其它组分可以进入膨胀珍珠岩的孔径中，并具有一定的储水功能。同时，水溶性聚苯胺具有良好的电化学性能，可以与缓凝混凝土中的金属离子反应，并在缓凝混凝土的内部形成一层氧化膜，氧化膜与水玻璃、石膏和膨胀珍珠岩共同作用，使硅酸盐水泥的水化速率大大降低，进而使缓凝混凝土具有良好的缓凝效果。

进一步优选为，所述缓凝混凝土中还加入有重量份数为15～20份的木质纤维。

通过采用上述技术方案，木质纤维素具有优良的柔韧性及分散性，混合后形成三维网状结构，增强了缓凝混凝土的支撑力和耐久力，能提高缓凝混凝土整体的稳定性、强度、密实度和均匀度。同时，木质纤维具有很强的防冻和防热能力，使硅酸盐水泥的水化速率大大降低，进而使缓凝混凝土在运输过程中保持良好的稳定性，且整体具有良好的使用效果。

进一步优选为，所述木质纤维进行改性处理，且改性处理包括如下步骤：

S1，将相应重量份数的木质纤维放入玻尿酸溶液中浸泡一段时间，且浸泡的过程中进行超声分散；

S2，将在玻尿酸溶液中浸泡完毕的木质纤维取出，并在其表面喷洒有与其重量份数比为1:(2～3)天然香橙油；

S3，使木质纤维将天然香澄油吸收完毕后，将木质纤维先进行自然风干一段时间后，再进行烘干一段时间，并使木质纤维的含水率保持在25～40％。

通过采用上述技术方案，将木质纤维浸泡在玻尿酸溶液中，使木质纤维中吸收有玻尿酸，而玻尿酸具有良好的储水和吸水能力，使木质纤维的吸水能力大大提高。同时，然后使木质纤维吸收有天然香澄油，是木质纤维在吸收水分后，可锁住木纤维中的水分，使缓凝混凝土不易快速凝固，且改性后的木质纤维与其他各组分之间具有良好的结合性，可以大大提高缓凝混凝土的密实度，使缓凝混凝土在固化呈型后具有良好的结构强度。

进一步优选为，所述缓凝混凝土中还加入有重量份数为30～50份的石灰岩粉末。

通过采用上述技术方案，石灰岩粉末与各组分之间具有良好的结合性，使缓凝混凝土具有良好的流动性，便于对缓凝混凝土进行浇筑。同时，石灰岩粉末中的钙含量较高，其与水玻璃混合使用时，能够起到良好的复配效果，使其与水玻璃快速反应生成了一层胶体保护膜，使缓凝混凝土整体的缓凝效果大大提高，且其固化后的整体结构强度得到加强。

进一步优选为，所述混合填料主要包括粉煤灰、矿粉和膨润土，且粉煤灰、矿粉和膨润土的重量份数比为1:(0.8～1.2):(1.5～2.5)。

通过采用上述技术方案，在缓凝混凝土中掺加粉煤灰，能够节约硅酸盐水泥的用量，还能减少了用水量，并改善了缓凝混凝土拌和物的和易性，减少了混凝土的徐变和热膨胀性。矿粉可有效提高混凝土的抗压强度，降低混凝土的成本，且能提高混凝土密实度，并在提高抗渗和抗侵蚀能力有明显效果。膨润土具有强的吸湿性，可吸附8～15倍于自身体积的水量，体积膨胀并在水介质中能分散成胶凝状和悬浮状，且吸附性强，最大吸附量可达5倍于自身的重量，能够使缓凝混凝土在固化成型后具有良好的结构强度，并使缓凝混凝土在使用过程中不易快速固化。

进一步优选为，所述缓凝剂选用氟硅酸钠、三聚磷酸钠、葡萄糖酸钠、柠檬酸、酒石酸中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，氟硅酸钠、三聚磷酸钠、葡萄糖酸钠、柠檬酸和酒石酸均为良好的缓凝剂，可以延缓水泥水化反应的诱导期，即延长水泥的初凝时间，也可通过吸附等作用阻止或延缓水泥水化产物相互吸附凝聚成连续网状絮凝结构的速率，从而延长了缓凝混凝土凝聚结构存在时间及向结晶结构转化的时间，使缓凝混凝土的凝结时间延长了。缓凝剂还可以在缓凝混凝土的内部生成不稳定的络合物，产生缓凝作用，且随着水化过程的进行，这种不稳定的络合物将自行分解，水化将继续正常进行，并不影响水泥后期水化。

进一步优选为，所述减水剂选用木质素磺酸钠、亚硫酸钠、丹宁、糖钙中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，木质素磺酸钠、亚硫酸钠、丹宁和糖钙均为良好的减水剂，且对缓凝混凝土的各组分原料具有良好的分散作用，能减少单位用水量，并改善缓凝混凝土的流动性。同时，多种减水剂混合使用时，能够降低缓凝混凝土的泌水率，使缓凝混凝土在运输过程中具有良好的稳定性，且不易快速凝固。

本发明的目的二在于提供一种缓凝混凝土的制备工艺，采用该方法制备的缓凝混凝土具有良好的缓凝效果，且在较长时间的运输过程中不易凝固。

为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案，包括以下步骤：

步骤一，将相应重量份数的硅酸盐水泥、中砂、石子、混合填料、膨胀珍珠岩和石膏充分混合，形成混合物；

步骤二，将相应重量份数的缓凝剂和减水剂加入水中，充分混合，形成混合液；

步骤三，将相应重量份数的水玻璃和水溶性聚苯胺加入混合液中，充分混合，得到基料；

步骤四，将步骤一中的混合物加入基料中，充分混合，即可得到缓凝混凝土。

通过采用上述技术方案，使制备缓凝混凝土的工艺操作较为简单，且能够快速使各组分之间快速混合均匀，使缓凝混凝体具有较高的生产效率，整体品质也能得到保证。同时，采用该制备工艺得到的缓凝混凝土在使用过程中不易快速凝固，并在固化成型后具有良好的结构强度。

综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)水溶性聚苯胺具有良好的电化学性能，可以与缓凝混凝土中的金属离子反应，并在缓凝混凝土的内部形成一层氧化膜，使硅酸盐水泥的水化速率大大降低，进而使缓凝混凝土具有良好的缓凝效果；

(2)木质纤维具有很强的防冻和防热能力，使硅酸盐水泥的水化速率大大降低，且对木质纤维进行改性处理，使缓凝混凝土不易快速凝固，且改性后的木质纤维与其他各组分之间具有良好的结合性，可以大大提高缓凝混凝土的密实度，使缓凝混凝土在固化呈型后具有良好的结构强度；

(3)石灰岩粉末中的钙含量较高，其与水玻璃混合使用时，能够起到良好的复配效果，使其与水玻璃快速反应生成了一层胶体保护膜，使缓凝混凝土整体的缓凝效果大大提高，且其固化后的整体结构强度得到加强。

附图说明

图1为本发明中缓凝混凝土的制备工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1：一种缓凝混凝土，各组分及其相应的重量份数如表1所示，并通过如下步骤制备获得：

步骤一，将相应重量份数的硅酸盐水泥、中砂、石子、混合填料、膨胀珍珠岩和石膏在搅拌锅中进行搅拌混合，转速为800rpm，时间为40min,形成混合物；

步骤二，将相应重量份数的氟硅酸钠和木质素磺酸钠加入水中，在搅拌桶中用分散机进行搅拌混合，分散机转速为600rpm，时间为10min，形成混合液；

步骤三，将相应重量份数的水玻璃和水溶性聚苯胺加入混合液中用分散机进行搅拌混合，分散机转速为400rpm，时间为8min，得到基料；

步骤四，将步骤一中的混合物加入基料中，在搅拌站中进行搅拌混合，转速为1000rpm，时间为30min，即可得到缓凝混凝土。

注：上述步骤一种的混合填料由粉煤灰、矿粉和膨润土组成，且粉煤灰、矿粉和膨润土的重量份数比为1:1:2。

实施例2-8：一种缓凝混凝土，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表1所示。

表1实施例1-8中各组分及其重量份数

实施例9：一种缓凝混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤一种的混合填料由粉煤灰、矿粉和膨润土组成，且粉煤灰、矿粉和膨润土的重量份数比为1:1.2:2.5。

实施例10：一种缓凝混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤一种的混合填料由粉煤灰、矿粉和膨润土组成，且粉煤灰、矿粉和膨润土的重量份数比为1:0.8:1.5。

实施例11：一种缓凝混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤二具体包括如下步骤，将相应重量份数为6份的氟硅酸钠、6.5份的木质素磺酸钠和15份的木质纤维加入水中，在搅拌桶中用分散机进行搅拌混合，分散机转速为600rpm，时间为10min，形成混合液。

实施例12：一种缓凝混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤二具体包括如下步骤，将相应重量份数为6份的氟硅酸钠、6.5份的木质素磺酸钠和17.5份的木质纤维加入水中，在搅拌桶中用分散机进行搅拌混合，分散机转速为600rpm，时间为10min，形成混合液。

实施例13：一种缓凝混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤二具体包括如下步骤，将相应重量份数为6份的氟硅酸钠、6.5份的木质素磺酸钠和20份的木质纤维加入水中，在搅拌桶中用分散机进行搅拌混合，分散机转速为600rpm，时间为10min，形成混合液。

实施例14：一种缓凝混凝土，与实施例1的不同之处在于，所述木质纤维进行改性处理，且改性处理包括如下步骤：

S1，将相应重量份数的木质纤维放入玻尿酸溶液中浸泡10min后，并使温度维持在30℃，且浸泡的过程中进行超声分散；

S2，将在玻尿酸溶液中浸泡完毕的木质纤维取出，并在其表面通过雾化喷头喷洒有与其重量份数比为1:2的天然香橙油；

S3，使木质纤维将天然香澄油吸收完毕后，将木质纤维先进行自然风干10min后，再放入烘箱中进行烘干5min，烘箱的温度为40℃，并使木质纤维的含水率保持在25～40％。

实施例15：一种缓凝混凝土，与实施例14的不同之处在于，步骤一具体包括如下步骤，将相应重量份数为350份的硅酸盐水泥、450份的中砂、700份的石子、260份的混合填料、70份的膨胀珍珠岩、35份的石膏和30份的石灰岩粉末在搅拌锅中进行搅拌混合，转速为800rpm，时间为40min,形成混合物。

实施例16：一种缓凝混凝土，与实施例14的不同之处在于，步骤一具体包括如下步骤，将相应重量份数为350份的硅酸盐水泥、450份的中砂、700份的石子、260份的混合填料、70份的膨胀珍珠岩、35份的石膏和40份的石灰岩粉末在搅拌锅中进行搅拌混合，转速为800rpm，时间为40min,形成混合物。

实施例17：一种缓凝混凝土，与实施例14的不同之处在于，步骤一具体包括如下步骤，将相应重量份数为350份的硅酸盐水泥、450份的中砂、700份的石子、260份的混合填料、70份的膨胀珍珠岩、35份的石膏和50份的石灰岩粉末在搅拌锅中进行搅拌混合，转速为800rpm，时间为40min,形成混合物。

实施例18：一种缓凝混凝土，与实施例14的不同之处在于，步骤二具体包括如下步骤，将相应重量份数为6份的三聚磷酸钠、6.5份的木质素磺酸钠和20份的木质纤维加入水中，在搅拌桶中用分散机进行搅拌混合，分散机转速为600rpm，时间为10min，形成混合液。

实施例19：一种缓凝混凝土，与实施例14的不同之处在于，步骤二具体包括如下步骤，将相应重量份数为2份的三聚磷酸钠、3份的葡萄糖酸钠、1份的柠檬酸、6.5份的木质素磺酸钠和20份的木质纤维加入水中，在搅拌桶中用分散机进行搅拌混合，分散机转速为600rpm，时间为10min，形成混合液。

实施例20：一种缓凝混凝土，与实施例14的不同之处在于，步骤二具体包括如下步骤，将相应重量份数为6份的氟硅酸钠、6.5份的亚硫酸钠和20份的木质纤维加入水中，在搅拌桶中用分散机进行搅拌混合，分散机转速为600rpm，时间为10min，形成混合液。

实施例21：一种缓凝混凝土，与实施例14的不同之处在于，步骤二具体包括如下步骤，将相应重量份数为6份的氟硅酸钠、2.5份的糖钙、4份的丹宁和20份的木质纤维加入水中，在搅拌桶中用分散机进行搅拌混合，分散机转速为600rpm，时间为10min，形成混合液。

对比例1：一种缓凝混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体包括如下步骤，将相应重量份数的水玻璃加入混合液中用分散机进行搅拌混合，分散机转速为400rpm，时间为8min，得到基料。

对比例2：一种缓凝混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体包括如下步骤，将相应重量份数的水溶性聚苯胺加入混合液中用分散机进行搅拌混合，分散机转速为400rpm，时间为8min，得到基料。

对比例3：一种缓凝混凝土，与实施例1的不同之处在于，具体包括如下步骤:

步骤一，将相应重量份数的硅酸盐水泥、中砂、石子、混合填料、膨胀珍珠岩和石膏在搅拌锅中进行搅拌混合，转速为800rpm，时间为40min,形成混合物；

步骤二，将相应重量份数的氟硅酸钠和木质素磺酸钠加入水中，在搅拌桶中用分散机进行搅拌混合，分散机转速为600rpm，时间为10min，形成混合液；

步骤三，将步骤一中的混合物加入混合液中，在搅拌站中进行搅拌混合，转速为1000rpm，时间为30min，即可得到缓凝混凝土。

试验凝结时间测试试验样品：采用实施例1-21中获得的缓凝混凝土作为试验样品1-21，采用对比例1-3中获得的缓凝混凝土作为对照样品1-3。

试验方法：将试验样品1-21和对照样品1-3按照GB/T8076-2008《混凝土外加剂》测定试样的初凝时间和终凝时间，记录数据。同时，将试验样品1-21和对照样品1-3按照GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法》制作标准试块，采用TYE-3000电脑全自动混凝土压力机，取0.5MPa/s～0.8MPa/s的加载速度，测量标准试块养护7d、14d以及28d的抗压强度。

试验结果：试验样品1-21和对照样品1-3的测试结果如表2所示。由表2可知，由试验样品1-10和对照样品1-3的测试结果可得，水玻璃和水性聚苯胺可以提高缓凝混凝土整体的缓凝效果，由试验样品11-13和试验样品1-8的测试结果可得，木质纤维能够使缓凝混凝土的初凝时间和终凝时间都大大延长，并能提高缓凝水泥固化后抗冲击性能，且由试验样品14和试验样品11-13的测试结果可得，对木棉纤维进行改性处理，可以使缓凝混凝土的缓凝效果得到提高。由试验样品15-16和试验样品14的测试结果可得，石灰岩使缓凝混凝土整体的缓凝效果大大提高，且使缓凝水泥固化后的整体结构强度得到加强。由试验样品16和试验样品18-21的测试结果可得，本发明所公开的缓凝剂和减水剂均适用于缓凝水泥的制备，且使缓凝水泥整体具有良好的缓凝效果。

表2试验样品1-21和对照样品1-3的测试结果

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种缓凝混凝土，其特征在于，包括如下重量份数的组分：

水 180～200份；

硅酸盐水泥 320～350份；

中砂 450～480份；

石子 700～780份；

混合填料 230～260份；

缓凝剂 6～10份；

减水剂 4.5～6.5份；

石膏 35～45份；

水玻璃 20～32份；

膨胀珍珠岩 70～90份；

水溶性聚苯胺 8～12份。

2.根据权利要求1所述的缓凝混凝土，其特征在于，所述缓凝混凝土中还加入有重量份数为15～20份的木质纤维。

3.根据权利要求2所述的缓凝混凝土，其特征在于，所述木质纤维进行改性处理，且改性处理包括如下步骤：

S1，将相应重量份数的木质纤维放入玻尿酸溶液中浸泡一段时间，且浸泡的过程中进行超声分散；

S2，将在玻尿酸溶液中浸泡完毕的木质纤维取出，并在其表面喷洒有与其重量份数比为1:（2～3）天然香橙油；

S3，使木质纤维将天然香澄油吸收完毕后，将木质纤维先进行自然风干一段时间后，再进行烘干一段时间，并使木质纤维的含水率保持在25～40%。

4.根据权利要求1所述的缓凝混凝土，其特征在于，所述缓凝混凝土中还加入有重量份数为30～50份的石灰岩粉末。

5.根据权利要求1所述的缓凝混凝土，其特征在于，所述混合填料主要包括粉煤灰、矿粉和膨润土，且粉煤灰、矿粉和膨润土的重量份数比为1:（0.8～1.2）:（1.5～2.5）。

6.根据权利要求1所述的缓凝混凝土，其特征在于，所述缓凝剂选用氟硅酸钠、三聚磷酸钠、葡萄糖酸钠、柠檬酸、酒石酸中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的缓凝混凝土，其特征在于，所述减水剂选用木质素磺酸钠、亚硫酸钠、丹宁、糖钙中的一种或多种。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的缓凝混凝土的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将相应重量份数的硅酸盐水泥、中砂、石子、混合填料、膨胀珍珠岩和石膏充分混合，形成混合物；

步骤二，将相应重量份数的缓凝剂和减水剂加入水中，充分混合，形成混合液；

步骤三，将相应重量份数的水玻璃和水溶性聚苯胺加入混合液中，充分混合，得到基料；

步骤四，将步骤一中的混合物加入基料中，充分混合，即可得到缓凝混凝土。