CN112028581B - 一种用于钢模的石屑混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种用于钢模的石屑混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种用于钢模的石屑混凝土及其制备方法，属于混凝土加工技术领域，用于钢模的石屑混凝土，按重量份数计，其原料包括水泥215‑265份、碎石900‑1100份、矿渣粉108‑132份、河砂574‑734份、石屑137‑287份、改性聚丙烯纤维3‑4份、膨胀剂1.2‑1.7份、葡糖糖0.4‑0.6份、减水剂2.3‑2.5份、水152‑189份。该用于钢模的石屑混凝，其不仅具有较低的收缩率，而且还提高了石屑混凝土的抗裂性、抗渗水性。

Description

一种用于钢模的石屑混凝土及其制备方法
技术领域
本申请涉及混凝土加工技术领域，更具体的说，它涉及一种用于钢模的石屑混凝土及其制备方法。
背景技术
随着混凝土行业的不断发展，混凝土被广泛的应用于土木工程中。混凝土是由胶凝材料、细骨料、粗骨料、水和外加剂按照一定的比例混合配制而成的。作为细骨料的天然砂是混凝土中不可缺少的一部分。随着建筑用砂的需求量不断增加，使得我国天然砂资源的分布很不均匀，一些地方的天然砂资源难以满足工程建设的需求。而石屑与天然砂有着相似的物理性质，是比较适宜的代砂材料。因此，石屑作为细骨料配制混凝土，具有重要的意义。石屑源于采石场在碎石开采过程中所产生的下脚料，由于石屑中含有一定比例的石粉，所以用石屑代替天然砂配制的混凝土，具有较高的收缩率，并降低混凝土的抗裂性能。
发明内容
本申请的目的一在于提供一种用于钢模的石屑混凝，其不仅具有良好的抗裂性，而且还降低了石屑混凝土的收缩率，同时提高了石屑混凝土的抗渗水性、抗压强度，满足市场需求。
本申请的目的二在于提供一种用于钢模的石屑混凝的制备方法，其具有制备简便、便于控制的优点。
本申请的上述申请目的一是通过以下技术方案得以实现的：
一种用于钢模的石屑混凝土，按重量份数计，其原料包括水泥215-265份、碎石900-1100份、矿渣粉108-132份、河砂574-734份、石屑137-287份、改性聚丙烯纤维3-4份、膨胀剂1.2-1.7份、葡糖糖0.4-0.6份、减水剂2.3-2.5份、水152-189份；
其中，改性聚丙烯纤维采用聚丙烯经过马来酸酐、丙烯酸改性得到。
通过采用上述技术方案，在石屑混凝土的原料中加入改性聚丙烯纤维、膨胀剂、葡糖糖，并通过原料之间的协同作用，使石屑混凝土表现出良好的抗裂性，抗裂性达到Ⅲ级，而且还降低了石屑混凝土的收缩率，28d的接触收缩率在168×10-6-232×10-6之间，同时提高了石屑混凝土的抗渗水性、抗压强度，渗水高度在8.3-19.1mm，28d抗压强度在47.3-52.5MPa，满足市场的需求，由于石屑混凝土中添加有石屑，降低了生产成本。
较优选地，所述河砂和石屑的重量配比为1:(0.2-0.5)。
通过采用上述技术方案，由于石屑中含有一定比例的石粉，在增加石屑的添加量时，间歇性的增加了石屑混凝土中石粉的含量，而石屑的添加量过小时，增加石屑混凝土的生产成本，在石屑混凝土的添加量过多时，石屑混凝土中的石粉含量过多，降低石屑混凝土的抗裂性，并增加石屑混凝土的收缩率，影响石屑混凝土的性能。
较优选地，所述石屑中石粉含量为10-20％，石屑的细度模数为2.6-3.2。
通过采用上述技术方案，对石屑中石粉含量、细度模数进行限定，避免石屑混凝土中石粉含量过多而影响石屑混凝土的抗裂性和收缩率。
较优选地，所述改性聚丙烯纤维采用以下方法制备：
将聚丙烯、马来酸酐，混合均匀，加热至165-170℃，保温处理20-30min，纺丝、卷绕、牵引，得到混合料；
在不断搅拌的条件下，将混合料加入水中，混合均匀，然后加入引发剂，混合均匀，之后采用滴加的方式，分多次加入丙烯酸，相邻两次滴加丙烯酸的时间间隔为5-10min，且丙烯酸在20-30min内滴加完毕，加热至75-85℃，保温处理4-5h，过滤、烘干，得到改性聚丙烯纤维；其中，水、聚丙烯、马来酸酐、丙烯酸、引发剂的重量配比为100:(20-30):(4-5):(1-2):(0.1-0.3)。
较优选地，所述水、聚丙烯、马来酸酐、丙烯酸、引发剂的重量配比为100::25:4.5:1.5:0.2。
较优选地，所述引发剂为高锰酸钾。
通过采用上述技术方案，对聚丙烯首先进行马来酸酐改性，并在聚丙烯内接枝马来酸酐，然后利用引发剂处理混合料，并使丙烯酸接枝到混合料表面，采用加热、分多次加入丙烯酸的方式，增加丙烯酸的接枝率，并提高改性聚丙烯纤维和石屑混凝土原料的相容性、均匀性，提高石屑混凝土抗裂性、抗渗水性。
较优选地，所述膨胀剂为UEA膨胀剂。
通过采用上述技术方案，UEA膨胀剂生成膨胀性结晶水化物，且不断的填充石屑混凝土中的孔隙，减少石屑混凝土的收缩率，并增加石屑混凝土的密实性，降低石屑混凝土的收缩率。
较优选地，所述改性聚丙烯纤维的平均长度为1-3mm。
通过采用上述技术方案，对改性聚丙烯纤维的长度进行限定，使改性聚丙烯纤维均匀的分布在石屑混凝土中，并提高石屑混凝土的均匀性。
较优选地，所述水泥包括硅酸盐水泥、高贝利特硫铝酸盐水泥，硅酸盐水泥、高贝利特硫铝酸盐水泥的重量配比为1:(0.1-0.3)。
通过采用上述技术方案，在硅酸盐水泥中加入高贝利特硫铝酸盐水泥，并对硅酸盐水泥、高贝利特硫铝酸盐水泥的重量配比进行限定，通过两者之间的协同作用，缩短石屑混凝土的凝结时间，提高石屑混凝土的抗压强度，并增加了石屑混凝土的密实性，提高石屑混凝土的抗渗水性。
本申请的上述申请目的二是通过以下技术方案得以实现的：
一种用于钢模的石屑混凝土的制备方法，采用以下方法制备：将碎石、矿渣粉、河砂、石屑，混合均匀，然后加入改性聚丙烯纤维，混合均匀，之后加入水泥、膨胀剂、葡糖糖、减水剂、水，混合均匀，得到石屑混凝土。
通过采用上述技术方案，具有制备简便、便于控制的优点。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
第一、本申请的用于钢模的石屑混凝，通过在原料中加入改性聚丙烯纤维、膨胀剂、葡糖糖，并通过原料之间的协同作用，使其不仅具有良好的抗裂性，而且还降低了石屑混凝土的收缩率，同时提高了石屑混凝土的抗渗水性、抗压强度，满足市场需求。
第二、利用马来酸酐、丙烯酸对聚丙烯进行改性，增加马来酸酐、丙烯酸的接枝率，并提高改性聚丙烯纤维和石屑混凝土原料的均匀性，提高石屑混凝土抗裂性、抗渗水性。
第三、在硅酸盐水泥中加入高贝利特硫铝酸盐水泥，通过两者之间的协同作用，缩短石屑混凝土的凝结时间，提高石屑混凝土的抗压强度，并增加了石屑混凝土的密实性，提高石屑混凝土的抗渗水性。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
表1实施例中石屑混凝土的各原料含量(单位：Kg)
原料 水泥 碎石 矿渣粉 河砂 石屑 改性聚丙烯纤维 膨胀剂 葡糖糖 减水剂 水
实施例1 215 1100 108 684 137 3 1.2 0.6 2.3 189
实施例2 240 1006 120 717.5 143.5 3.6 1.5 0.5 2.4 170
实施例3 265 900 132 734 147 4 1.7 0.3 2.5 152
实施例4 240 1006 120 662.3 198.7 3.6 1.5 0.5 2.4 170
实施例5 240 1006 120 615 246 3.6 1.5 0.5 2.4 170
实施例6 240 1006 120 574 287 3.6 1.5 0.5 2.4 170
原料
硅酸盐水泥选自云南开远水泥股份有限公司的P.O42.5水泥；高贝利特硫铝酸盐水泥选自北京北极熊新型建筑材料有限公司的P.C 42.5R水泥；碎石、石屑均选自深圳市为海建材有限公司；矿渣粉选自潍坊特钢集团有限公司的SI05级矿渣，河砂选自惠州市东江河砂经营有限公司Ⅱ级河砂；膨胀剂为UEA膨胀剂，UEA膨胀剂选自北京筑立德新型材料有限公司；葡糖糖选自苏州市才进精细化工有限公司；减水剂选自上海三瑞高分子材料有限公司的聚羧酸高效减水剂PC；聚丙烯均选自东莞市卡达尔塑胶原料有限公司；引发剂为高锰酸钾。
制备例1
改性聚丙烯纤维采用以下方法制备：
将聚丙烯、马来酸酐，混合均匀，加热至165℃，保温处理30min，纺丝、卷绕、牵引，得到混合料；
在不断搅拌的条件下，将混合料加入水中，混合均匀，然后加入引发剂，混合均匀，之后采用滴加的方式，分两次加入丙烯酸，两次滴加丙烯酸的时间间隔为5min，且丙烯酸在25min内滴加完毕，加热至75℃，保温处理5h，过滤、烘干，得到改性聚丙烯纤维。
其中，改性聚丙烯纤维的平均长度为1mm。
水、聚丙烯、马来酸酐、丙烯酸、引发剂的重量配比为100:20:4:1:0.1。
制备例2
改性聚丙烯纤维采用以下方法制备：
将聚丙烯、马来酸酐，混合均匀，加热至170℃，保温处理25min，纺丝、卷绕、牵引，得到混合料；
在不断搅拌的条件下，将混合料加入水中，混合均匀，然后加入引发剂，混合均匀，之后采用滴加的方式，分两次加入丙烯酸，两次滴加丙烯酸的时间间隔为10min，且丙烯酸在30min内滴加完毕，加热至80℃，保温处理4.5h，过滤、烘干，得到改性聚丙烯纤维。
其中，改性聚丙烯纤维的平均长度为2mm。
水、聚丙烯、马来酸酐、丙烯酸、引发剂的重量配比为100::25:4.5:1.5:0.2。
制备例3
改性聚丙烯纤维采用以下方法制备：
将聚丙烯、马来酸酐，混合均匀，加热至170℃，保温处理20min，纺丝、卷绕、牵引，得到混合料；
在不断搅拌的条件下，将混合料加入水中，混合均匀，然后加入引发剂，混合均匀，之后采用滴加的方式，分两次加入丙烯酸，两次滴加丙烯酸的时间间隔为10min，且丙烯酸在20min内滴加完毕，加热至85℃，保温处理4h，过滤、烘干，得到改性聚丙烯纤维。
其中，改性聚丙烯纤维的平均长度为3mm。
水、聚丙烯、马来酸酐、丙烯酸、引发剂的重量配比为100:30:5:2:0.3。
实施例1
一种用于钢模的石屑混凝土，其原料配比见表1所示。
其中，河砂和石屑的重量配比为1:0.2；石屑中石粉含量为10％，石屑的细度模数为3.2；改性聚丙烯纤维为制备例1得到的改性聚丙烯纤维；水泥包括硅酸盐水泥、高贝利特硫铝酸盐水泥，硅酸盐水泥、高贝利特硫铝酸盐水泥的重量配比为1:0.1。
一种用于钢模的石屑混凝土的制备方法，采用以下方法制备：将碎石、矿渣粉、河砂、石屑，混合均匀，然后加入改性聚丙烯纤维，混合均匀，之后加入水泥、膨胀剂、葡糖糖、减水剂、水，混合均匀，得到石屑混凝土。
实施例2
一种用于钢模的石屑混凝土，本实施例和实施例1的区别之处在于，石屑混凝土的原料配比不同，且改性聚丙烯纤维为制备例2得到的改性聚丙烯纤维，石屑混凝土的具体原料配比见表1所示。
实施例3
一种用于钢模的石屑混凝土，本实施例和实施例1的区别之处在于，石屑混凝土的原料配比不同，且改性聚丙烯纤维为制备例3得到的改性聚丙烯纤维，石屑混凝土的具体原料配比见表1所示。
实施例4-6
一种用于钢模的石屑混凝土，实施例4-6和实施例2的区别之处在于，河砂和石屑的重量配比不同，且分别为1:0.3、1:0.4、1:0.5，石屑混凝土的具体原料配比见表1所示。
实施例7-8
一种用于钢模的石屑混凝土，实施例7-8和实施例4的区别之处在于，硅酸盐水泥、高贝利特硫铝酸盐水泥的重量配比不同，且分别为1:0.2、1:0.3。
实施例9
一种用于钢模的石屑混凝土，本实施例和实施例7的区别之处在于，石屑中石粉含量为15％，石屑的细度模数为2.8。
实施例10
一种用于钢模的石屑混凝土，本实施例和实施例7的区别之处在于，石屑中石粉含量为20％，石屑的细度模数为2.6。
对比例1
一种用于钢模的石屑混凝土，本对比例和实施例9的区别之处在于，石屑混凝土的原料中未添加膨胀剂。
对比例2
一种用于钢模的石屑混凝土，本对比例和实施例9的区别之处在于，石屑混凝土的原料中未添加葡糖糖。
对比例3
一种用于钢模的石屑混凝土，本对比例和实施例9的区别之处在于，石屑混凝土的原料中未添加膨胀剂、葡糖糖。
对比例4
一种用于钢模的石屑混凝土，本对比例和实施例9的区别之处在于，石屑混凝土原料中的改性聚丙烯纤维用等量的聚丙烯纤维替换，聚丙烯纤维的平均长度为2mm。
对比例5
一种用于钢模的石屑混凝土，本对比例和实施例9的区别之处在于，石屑混凝土的原料中未添加改性聚丙烯纤维。
对比例6
一种用于钢模的石屑混凝土，本对比例和实施例9的区别之处在于，石屑混凝土原料中改性聚丙烯纤维的添加量为10份。
对比例7
一种用于钢模的石屑混凝土，本对比例和实施例9的区别之处在于，石屑混凝土原料中河砂和石屑的重量配比为1:0.8。
对比例8
一种用于钢模的石屑混凝土，按重量份数计，其原料包括水泥240份、碎石1006份、矿渣粉120份、河砂861份、减水剂2.4份、水170份。
性能检测
对混凝土抗裂性进行等级划分，等级划分如表2所示。
表2抗裂性等级划分
Figure BDA0002649122470000061
根据GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》，对实施例1-10和对比例1-8的石屑混凝土制备试样，并进行下述性能检测，检测结果如表3所示。
表3检测结果
Figure BDA0002649122470000071
从表3中可以看出，本申请的石屑混凝土，具有较高的抗压强度、良好的抗裂性，28d的抗压强度最高达到52.5MPa，抗裂性达到Ⅲ级，同时还具有较低接触收缩率、较高的抗渗水性，28d的接触收缩率最低达到168×10-6，渗水高度最低达到8.3mm。
将实施例9和对比例8进行比较，对比例8的石屑混凝土的原料中未添加石屑、膨胀剂、葡糖糖、改性聚丙烯纤维，相当于现有混凝土，由此可以看出，在石屑混凝土的原料中添加石屑、膨胀剂、葡糖糖、改性聚丙烯纤维，并通过原料之间的协同作用，在保持石屑混凝土具有良好抗裂性的情况下，能够明显提高石屑混凝土的抗压强度、抗渗水性。
将实施例9和对比例1-3进行比较，由此可以看出，在石屑混凝土的原料中添加膨胀剂、葡糖糖，明显提高了石屑混凝土的抗渗水性，并降低了石屑混凝土的接触收缩率，这可能是由于石屑中石粉具有一定的活性，在加速水化硅酸钙和水化铝酸钙形成的同时，自身也和氢氧化钙和水化铝酸钙反应生成水化碳铝酸钙，而生成的水化碳铝酸钙晶粒较小，并使石屑混凝土的内部出现微裂纹和孔隙，降低石屑混凝土的抗渗水性，此时，在石屑混凝土的原料中加入膨胀剂、葡糖糖，UEA膨胀剂能够生成膨胀性结晶水化物，膨胀性结晶水化物、葡糖糖不断的填充石屑混凝土中的孔隙，减少石屑混凝土的收缩率，并增加石屑混凝土的密实性。
将实施例9和对比例4-6进行比较，由此可以看出，在石屑混凝土的原料中添加改性聚丙烯纤维，明显提高了石屑混凝土的抗裂性，这可能是由于对聚丙烯首先进行马来酸酐改性，并在聚丙烯内接枝马来酸酐，然后利用引发剂处理混合料，并使丙烯酸接枝到混合料表面，将丙烯酸、马来酸酐接枝到聚丙烯上，不仅增加丙烯酸、马来酸酐的接枝率，而且提高改性聚丙烯纤维和石屑混凝土原料的均匀性，并提高石屑混凝土抗裂性、抗渗水性。同时在改性聚丙烯纤维添加量过多时，改性聚丙烯纤维发生团聚，影响改性聚丙烯纤维于石屑混凝土中的分布，并影响石屑混凝土的抗裂性。
将实施例9和对比例7进行比较，由此可以看出，在河砂和石屑的重量配比为1:(0.2-0.5)时，石屑混凝土表现出良好的性能，这可能是由于，在增加石屑的添加量时，间歇性的增加了石屑混凝土中石粉的含量，并影响石屑混凝土的性能。
将实施例2和实施例4-6进行比较，由此可以看出，随着河砂添加量的增加，石屑混凝土的收缩率不断增加，石屑混凝土的渗水高度先降低然后增加，且在河砂和石屑的重量配比为1:0.3时，石屑混凝土的渗水高度最低。将实施例4和实施例7-8进行比较，由此可以看出，随着高贝利特硫铝酸盐水泥的添加量不断增加，石屑混凝土的抗压强度不断增加。将实施例7和实施例9-10进行比较，由此可以看出，随着石屑中石粉含量不断增加，石屑混凝土的收缩率不断增加，而石屑混凝土的渗水高度呈现先降低后增加的趋势，且在石屑中石粉含量为15％时，石屑混凝土的渗水高度为8.3mm。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.一种用于钢模的石屑混凝土，其特征在于：按重量份数计，其原料包括水泥215-265
份、碎石900-1100份、矿渣粉108-132份、河砂574-734份、石屑137-287份、改性聚丙烯纤维3-4份、膨胀剂1.2-1.7份、葡萄糖0.4-0.6份、减水剂2.3-2.5份、水152-189份；
其中，改性聚丙烯纤维采用聚丙烯经过马来酸酐、丙烯酸改性得到；
所述河砂和石屑的重量配比为1:(0.2-0.5)；
所述改性聚丙烯纤维采用以下方法制备：
将聚丙烯、马来酸酐，混合均匀，加热至165-170℃，保温处理20-30min，纺丝、卷绕、牵引，得到混合料；
在不断搅拌的条件下，将混合料加入水中，混合均匀，然后加入引发剂，混合均匀，之后采用滴加的方式，分多次加入丙烯酸，相邻两次滴加丙烯酸的时间间隔为5-10min，且丙烯酸在20-30min内滴加完毕，加热至75-85℃，保温处理4-5h，过滤、烘干，得到改性聚丙烯纤维；
其中，水、聚丙烯、马来酸酐、丙烯酸、引发剂的重量配比为100:(20-30):(4-5):(1-2):(0.1-0.3)；
所述膨胀剂为UEA膨胀剂；
所述水泥包括硅酸盐水泥、高贝利特硫铝酸盐水泥，硅酸盐水泥、高贝利特硫铝酸盐水泥的重量配比为1:(0.1-0.3)。
2.根据权利要求1所述的一种用于钢模的石屑混凝土，其特征在于：所述石屑中石粉含量为10-20％，石屑的细度模数为2.6-3.2。
3.根据权利要求1所述的一种用于钢模的石屑混凝土，其特征在于：所述水、聚丙烯、马来酸酐、丙烯酸、引发剂的重量配比为100:25:4.5:1.5:0.2。
4.根据权利要求1所述的一种用于钢模的石屑混凝土，其特征在于：所述引发剂为高锰酸钾。
5.根据权利要求1所述的一种用于钢模的石屑混凝土，其特征在于：所述改性聚丙烯纤维的平均长度为1-3mm。
6.一种如权利要求1-5中任意一项所述的用于钢模的石屑混凝土的制备方法，其特征在于：采用以下方法制备：将碎石、矿渣粉、河砂、石屑，混合均匀，然后加入改性聚丙烯纤维，混合均匀，之后加入水泥、膨胀剂、葡萄 糖、减水剂、水，混合均匀，得到石屑混凝土。
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