CN112408896B - 超缓凝混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超缓凝混凝土及其制备方法，涉及混凝土制备的技术领域。它包括如下重量份数的组分：凝胶材料340～360份，人工砂700～900份，碎石900～1200份，减水剂7～8份，缓凝剂8～10份，水150～190份；其中，所述凝胶材料由水泥、矿粉和煤灰混合而成，凝胶材料中矿粉和煤灰各自的重量占凝胶材料的重量百分比均不小于10%，且凝胶材料中矿粉和煤灰的总重量之和占凝胶材料的重量百分比含量为20～50%，所述缓凝剂由柠檬酸钠、葡萄酸钠、磷石膏、粉煤灰和电石渣按照（20‑24）：（16～18）：（35～42）：（16～20）：3的重量比制得。本发明能控制混凝土在48h内不进行初凝，方便运输。

Description

超缓凝混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土制备的技术领域，尤其是涉及一种超缓凝混凝土及其制备方法。

背景技术

随着社会的发展和各种大型工程的需要，混凝土的应用范围不断扩大，对混凝土的性能要求也越来越高，在许多大型工程中为满足施工工序和施工时长的需求，既要求延长混凝土的凝结时间，又要保证凝结后期的强度。

现检索到一篇公开号为CN107586077B的中国专利公开了一种超缓凝混凝土，它包括下述以重量份表示的组分：水165-175份，水泥160-260份，矿粉56-64份，粉煤灰80-160份，砂子835-841份，石子983份，外加剂6-8.5 份；所述外加剂包括下述以重量份表示的组分：缓凝剂10-14份，减水剂35-41份；所述减水剂包括下述以重量份表示的组分：聚醚类保坍型减水剂7-9份，聚醚类保水型减水剂9-11份，甲基烯丙基醇聚氧乙烯醚19-21份；所述聚醚类保坍型减水剂包括异戊烯醇聚氧乙烯醚和丙烯酸羟乙脂；所述聚醚类保水型减水剂为丁二醇单乙烯醚聚氧乙烯醚。

上述超缓凝混凝土虽然具有较好的缓凝性能，但是由于上述超缓凝混凝土的缓凝剂主要是使用价格较为昂贵的葡萄糖酸钠和柠檬酸钠，成本相对较高。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种超缓凝混凝土及其制备方法，具有不仅成本较低，能满足C30混凝土的技术要求，而且能控制混凝土在48h内不进行初凝，从而延长混凝土的凝结时间，方便运输的优点。

第一方面，本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：

一种超缓凝混凝土，包括如下重量份数的组分：凝胶材料340～360份，人工砂700～900份，碎石900～1200份，减水剂7～8份，缓凝剂8～10份，水150～190份；其中，所述凝胶材料由水泥、矿粉和煤灰混合而成，凝胶材料中矿粉和煤灰各自的重量占凝胶材料的重量百分比均不小于10%，且凝胶材料中矿粉和煤灰的总重量之和占凝胶材料的重量百分比含量为20～50%，所述缓凝剂由柠檬酸钠、葡萄酸钠、磷石膏、粉煤灰和电石渣按照（20-24）：（16～18）：（35～42）：（16～20）：3的重量比制得。

通过采用上述技术方案，本发明尽可能的在凝胶材料中使用成本更加低的矿粉和煤灰，缓凝剂使得混凝土颗粒表面包裹一层膜水，从而使混凝土的流动性得到增强，进而延长本申请所述混凝土的初凝时间和终凝时间；减水剂能够减少再生混凝土中的水的用量，有利于加快再生混凝土的凝固，减少了混凝土凝固过程中进入杂质而使其强度降低的情况，这样，在水、凝胶材料、减水剂和缓凝剂的共同作用下，本发明不仅成本较低，能满足C30混凝土的技术要求，而且能控制混凝土在48h内不进行初凝，从而延长本申请所述的混凝土的凝结时间，方便运输。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，所述缓凝剂中柠檬酸钠、葡萄酸钠、磷石膏、粉煤灰和电石渣的重量比为22:18:39:18:3。

通过采用上述技术方案，本发明公开了本发明所述的缓凝剂的配制方案，在柠檬酸钠和葡萄酸钠的作用下，缓凝剂自身就可以在混凝土颗粒的表面包裹一层水膜，从而提高混凝土的流动性，极大的延长本发明的初凝时间和终凝时间，在辅助配料磷石膏、粉煤灰和电石渣的作用下，本发明所述的缓凝剂的成本会有一定程度的降低，同时，在添加配料磷石膏、粉煤灰和电石渣后，柠檬酸钠和葡萄酸钠所形成的水膜强度虽然会有一定程度的降低，但是还是能够满足本发明所要求的控制混凝土在48h内不进行初凝，方面运输的要求。同时，上述配方为缓凝剂的最佳配制方案，采用上述缓凝剂能够在尽量减少成本的情况下，使控制混凝土在52h内不进行初凝，方面运输的要求。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，包括如下重量份数的组分：水泥210份，矿粉70份，煤灰70份，人工砂800份，碎石1050份，减水剂7.7份，缓凝剂9.0份，水165份。

通过采用上述技术方案，本发明能够在尽量减少原材料成本的情况下，不仅能使本发明能满足C20混凝土的技术要求，而且能使混凝土的初凝时间为54.8h小时，终凝时间为63.7h。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，所述碎石连续级配的碎石，碎石的直径为5～15mm。

通过采用上述技术方案，采用上述粒径的碎石能够让能满足C30混凝土的技术要求，且不影响缓凝剂的缓凝效果。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，所述柠檬酸钠和葡萄酸钠均分析纯。

通过采用上述技术方案，本发明公开了柠檬酸钠和葡萄酸钠的使用要求，因此，本发明需要在混凝剂中加入其它的配料，因此，本发明需要保证柠檬酸钠和葡萄酸钠的纯度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，所述减水剂为聚羟基减水剂，减水率为25～35%。

通过采用上述技术方案，减水剂具有超高的减水率和保水性能，使新拌混凝土具有良好的粘聚性、包裹性，不易离析、泌水，使混凝土流动性优良，同时具有良好的均质性和工作性，并且减水剂的保坍性好，使混凝土不仅具有高强度，而且耐久性更加优良。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，所述磷石膏选用磷酸生产中用硫酸处理磷矿时产生的固体废渣，含水率为22％～25％，粒径≤0.2mm。

通过采用上述技术方案，磷石膏成本相对比较便宜，且其自身能够作为缓凝剂使用，在将磷石膏作为辅助缓凝剂加入至柠檬酸钠和葡萄酸钠的混合物中后，对缓凝剂的性能影响较小，但是成本会大幅度降低。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，所述电石渣为电石水解获取乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣，固含量≥60％，含水率为35％～40％，粒径 ≤0.2mm。

通过采用上述技术方案，电石渣不仅能够调节混凝土的pH值，还能够向混凝土中提供Ca²⁺和Ca（OH）₂ ，Ca²⁺和Ca（OH）₂能够起到一定的脱水作用。

第二方面，本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：

超缓凝混凝土的制备方法，包括如下步骤：

S1：将水泥、矿粉、煤灰、人工砂、减水剂、缓凝剂和水投放至混凝土搅拌机中进行搅拌，得到初混物料；

S2：将碎石颗粒投放至S1所得初混物料中进行搅拌，得到超缓凝混凝土；

其中，初混物料通过如下方式制得：

S11：将水泥、矿粉、煤灰和人工砂在混凝土搅拌机中进行干拌，搅拌均匀得到初混干料；

S12：在步骤S11中得到的初混干料中加入所需用水的70%并搅拌均匀，搅拌完成后，在不停止混凝土搅拌机的同时，再加入减水剂、缓凝剂和剩余30%的水，加入完成后继续搅拌，待其搅拌均匀形成初混物料。

本发明尽可能的在凝胶材料中使用成本更加低的矿粉和煤灰，缓凝剂使得混凝土颗粒表面包裹一层膜水，从而使混凝土的流动性得到增强，进而延长本申请所述混凝土的初凝时间和终凝时间；减水剂能够减少再生混凝土中的水的用量，有利于加快再生混凝土的凝固，减少了混凝土凝固过程中进入杂质而使其强度降低的情况；这样，在水、凝胶材料、减水剂和缓凝剂的共同作用下，本发明不仅成本较低，能满足C30混凝土的技术要求，而且能控制混凝土在48h内不进行初凝，从而延长本申请所述的混凝土的凝结时间，方便运输。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，所述缓凝剂通过如下步骤制得：先将柠檬酸钠和葡萄酸钠在常温下进行混合，然后再将柠檬酸钠和葡萄酸钠的混合液静置至少3分钟后依次加入磷石膏，接着对柠檬酸钠、葡萄酸钠和磷石膏的混合物进行搅拌并充分搅匀，再然后向柠檬酸钠、葡萄酸钠和磷石膏的混合物内依次加入粉煤灰和电石渣，最后将带有粉煤灰和电石渣的缓凝剂放入保藏箱中进行保藏以备待用。

通过采用上述技术方案，本发明通过先将柠檬酸钠和葡萄酸钠充分混合后，再加入磷石膏进行搅拌，最后再加入粉煤灰和电石渣进行搅拌，这样，本申请所述的缓凝剂的各个组分之间会混合的更加均匀，对混凝土的缓凝效果更好。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.缓凝剂使得混凝土颗粒表面包裹一层膜水，从而使混凝土的流动性得到增强，进而延长本申请所述混凝土的初凝时间和终凝时间；减水剂能够减少再生混凝土中的水的用量，有利于加快再生混凝土的凝固，减少了混凝土凝固过程中进入杂质而使其强度降低的情况，这样，在水、凝胶材料、减水剂和缓凝剂的共同作用下，本发明不仅成本较低，能满足C30混凝土的技术要求，而且能控制混凝土在48h内不进行初凝，从而延长本申请所述的混凝土的凝结时间，方便运输。

2.在柠檬酸钠和葡萄酸钠的作用下，缓凝剂自身就可以在混凝土颗粒的表面包裹一层水膜，从而提高混凝土的流动性，极大的延长本发明的初凝时间和终凝时间，在辅助配料磷石膏、粉煤灰和电石渣的作用下，本发明所述的缓凝剂的成本会有一定程度的降低，同时，在添加配料磷石膏、粉煤灰和电石渣后，柠檬酸钠和葡萄酸钠所形成的水膜强度虽然会有一定程度的降低，但是还是能够满足本发明所要求的控制混凝土在48h内不进行初凝，方面运输的要求。

3.本发明尽可能的在凝胶材料中使用成本更加低的矿粉和煤灰，从而在保证本发明能够满足C30混凝土的技术要求的情况下，尽可能的降低原材料的成本。

附图说明

图1是本发明所述超缓凝混凝土的制备方法的流程示意图；

图2是本发明所述得到初混物料的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明的主要目的是提供一种超缓凝混凝土，所涉及的所有产品均为市售，具体 为：水泥选用PO42.5水泥，粉煤灰选用

级煤灰，矿粉选用S95级矿粉，人工砂选用细度2.8 的人工砂，减水剂选用聚羟基减水剂，减水率为25%，磷石膏选用磷酸生产中用硫酸处理磷 矿时产生的固体废渣，含水率为22％～25％，粒径≤0.2mm，所述的电石渣为电石水解获取 乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣，固含量≥60％，含水率为35％～40％，粒径 ≤ 0.2mm，柠檬酸钠和葡萄酸钠均分析纯。

制备例1

本制备例提供一种混凝土用缓凝剂，它能控制混凝土在48h内不进行初凝，从而延长混凝土的凝结时间，以方便运输；具体的，缓凝剂由柠檬酸钠、葡萄酸钠、磷石膏、粉煤灰和电石渣按照一定的重量比复配而成，缓凝剂的各组分的具体重量分数详见表1（1重量份数=1kg）。

在本实施例中，缓凝剂的制备方法如下：

先将柠檬酸钠和葡萄酸钠在常温下（如20～40℃，优选为30℃）进行混合，然后再将柠檬酸钠和葡萄酸钠的混合液静置至少3分钟后依次加入磷石膏，接着对柠檬酸钠、葡萄酸钠和磷石膏的混合物进行搅拌并充分搅匀，再然后向柠檬酸钠、葡萄酸钠和磷石膏的混合物内依次加入粉煤灰和电石渣，最后将带有粉煤灰和电石渣的缓凝剂放入保藏箱中进行保藏以备待用。

制备例2～6

与制备例1相比，缓凝剂中柠檬酸钠、葡萄酸钠、磷石膏、粉煤灰和电石渣组成成分不同，缓凝剂的各组分的详细重量比数值见表1（1重量份数=1kg）。

表1

实施例1

本实施例公开一种超缓凝混凝土，包括凝胶材料、人工砂、碎石、减水剂、缓凝剂、和水，其中，所述凝胶材料由水泥、矿粉和煤灰混合而成，凝胶材料中矿粉和煤灰各自的重量占凝胶材料的重量百分比均不小于10%，且凝胶材料中矿粉和煤灰的总重量之和占凝胶材料的重量百分比含量为20～50%，所述缓凝剂选用制备例1中所记载的缓凝剂，混凝土的各组分具体重量份数（1重量份数=1kg）详细见表2；。

此时，制备本实施例的混凝土的方法包括如下步骤：

S1：将水泥、矿粉、煤灰、人工砂、减水剂、缓凝剂和水投放至混凝土搅拌机中进行搅拌，得到初混物料；

S2：将碎石颗粒投放至S1所得初混物料中进行搅拌，得到超缓凝混凝土。

其中，初混物料通过如下方式制得：

S11：将水泥、矿粉、煤灰和人工砂在混凝土搅拌机中进行干拌，搅拌均匀得到初混干料；

S12：在步骤S11中得到的初混干料中加入所需用水的70%并搅拌均匀，搅拌完成后，在不停止混凝土搅拌机的同时，再加入减水剂、缓凝剂和剩余30%的水，加入完成后继续搅拌，待其搅拌均匀形成初混物料。

实施例2-8

与实施例1相比，制备混凝土时所包含的各组分重量份数不同，详细数值见表2（1重量份数=1kg）。

表2

对比例1：本对比例与实施例1的区别在于：混凝土中不含有缓凝剂。

对比例2：本对比例与实施例1的区别在于：混凝土中的缓凝剂由柠檬酸钠和葡萄酸钠按照重量比3:2混合而成：

对比例3：本对比例与实施例1的区别在于：配方中的凝胶材料、碎石、水、减水剂和缓凝剂全部一次性混合并搅拌均匀。

对比例4：本对比例与实施例1的区别在于：配方中的缓凝剂直接由柠檬酸钠、葡萄酸钠、磷石膏、粉煤灰和电石渣全部一次性一起混合而成。

对比例5：本对比例与实施例1的区别在于：配方中的缓凝剂中柠檬酸钠和葡萄酸钠总重量占缓凝剂的重量百分比含量为50%，磷石膏、粉煤灰和电石渣的总重量占缓凝剂的重量百分比含量为50%。

对比例6：本对比例与实施例1的区别在于：配方中的缓凝剂中柠檬酸钠和葡萄酸钠的总重量占缓凝剂的重量百分比含量为30%，磷石膏、粉煤灰和电石渣的总重量占缓凝剂的重量百分比含量为70%。

性能检测试验：

按照制备例1-6、实施例1-10和对比例1-6中的方法制备混凝土，按照以下标准检测混凝土的性能，检测结果如表3所示。

1、初凝时间和终凝时间：按照GB/T1346-2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》测试；

2、抗压强度：按照GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法》进行测定；

3、出机坍落度：按照GB/T50204-2002《混凝土结构工程施工质量验收制约》和GBJ107-87《混凝土强度检验评定标准》测试。

4、抗渗性：按照GB 50164《混凝土质量控制标准》进行测定；

表3实施例1-10和对比例1-6中超缓凝混凝土的性能检测结果

结果分析

结合实施例1与对比例1的性能检测数据可以看出，在保持其他各组分以及制备方法不变的情况下，在混凝土中掺入混凝剂可有效延缓混凝土的初凝时间和终凝时间。这一结果是由于混凝土能够在混凝土颗粒表面包裹一层膜水，从而使混凝土的流动性得到增强，进而延长本申请所述混凝土的初凝时间和终凝时间。

结合实施例1与对比例2的性能检测数据可以看出，混凝土中只加入柠檬酸钠和葡萄酸钠也能生产超缓凝混凝土，但是混凝土的强度会有一定程度降低。

结合实施例1、制备例1与对比例3的性能检测数据可以看出，通过直接将本发明中缓凝剂的各种组分进行混合而制成的混凝土虽然其缓凝时间能够满足48h内部进行缓凝的要求，但是这种方式制作的混凝土的抗压强度较低。这一结果是混凝土中各组分没有充分混合均匀，从而使混凝土虽然在缓凝效果效果方面满足要求，但是其抗压强度不满足要求。

结合实施例1、制备例1与对比例4的性能检测数据可以看出，通过直接将本发明中缓凝剂的各种组分进行混合而制成的混凝土虽然其抗压强度能够满足C30混凝土的使用要求的，但是通过这种方式制备的混凝土的初凝时间和终凝时间均较短。这一结果是由于缓凝剂中各组分没有充分混合均匀，从而使缓凝剂的缓凝效果较弱，进而延长本申请所述混凝土的初凝时间和终凝时间。

结合实施例1、制备例1与对比例5的性能检测数据可以看出，通过在本发明的缓凝剂中增加柠檬酸钠和葡萄酸钠的占比，并减少磷石膏、粉煤灰和电石渣的占比，从而使本发明制备的缓凝土的缓凝时间有所延长，但是缓凝土的抗压强度会有所降低，从而使缓凝土存在抗压强度不满足要求的风险。这一结果是由于缓凝剂中柠檬酸钠和葡萄酸钠的占比过多，从而使混凝土的抗压强度有所降低。

结合实施例1、制备例1与对比例6的性能检测数据可以看出，通过在本发明的缓凝剂中减少柠檬酸钠和葡萄酸钠的占比，并增加磷石膏、粉煤灰和电石渣的占比，从而使本发明制备的缓凝土的缓凝时间有所缩短，但是缓凝土的抗压强度会有所增加。这一结果是由于缓凝剂中柠檬酸钠和葡萄酸钠的占比过少，从而使缓凝剂的缓凝效果较差。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种超缓凝混凝土，其特征在于，包括如下重量份数的组分：凝胶材料340～360份，人工砂700～900份，碎石900～1200份，减水剂7～8份，缓凝剂8～10份，水150～190份；其中，所述凝胶材料由水泥、矿粉和煤灰混合而成，凝胶材料中矿粉和煤灰各自的重量占凝胶材料的重量百分比均不小于10%，且凝胶材料中矿粉和煤灰的总重量之和占凝胶材料的重量百分比含量为20～50%，所述缓凝剂由柠檬酸钠、葡萄酸钠、磷石膏、粉煤灰和电石渣按照24:16:45:12:3的重量比制得；

所述缓凝剂通过如下步骤制得：先将柠檬酸钠和葡萄酸钠在常温下进行混合，然后再将柠檬酸钠和葡萄酸钠的混合液静置至少3分钟后依次加入磷石膏，接着对柠檬酸钠、葡萄酸钠和磷石膏的混合物进行搅拌并充分搅匀，再然后向柠檬酸钠、葡萄酸钠和磷石膏的混合物内依次加入粉煤灰和电石渣，最后将带有粉煤灰和电石渣的缓凝剂放入保藏箱中进行保藏以备待用。

2.根据权利要求1所述的超缓凝混凝土，其特征在于，包括如下重量份数的组分：水泥210份，矿粉70份，煤灰70份，人工砂800份，碎石1050份，减水剂7.7份，缓凝剂9.0份，水165份。

3.根据权利要求1或2所述的超缓凝混凝土，其特征在于，所述碎石为连续级配的碎石，碎石的直径为5～15mm。

4.根据权利要求3所述的超缓凝混凝土，其特征在于，所述柠檬酸钠和葡萄酸钠均为分析纯。

5.根据权利要求4所述的超缓凝混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羟基减水剂，减水率为25～35%。

6.根据权利要求5所述的超缓凝混凝土，其特征在于，所述磷石膏选用磷酸生产中用硫酸处理磷矿时产生的固体废渣，含水率为22％～25％，粒径≤0.2mm。

7.根据权利要求6所述的超缓凝混凝土，其特征在于，所述电石渣为电石水解获取乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣，固含量≥60％，含水率为35％～40％，粒径 ≤0.2mm。

8.权利要求1至7中任一项权利要求所述的超缓凝混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将水泥、矿粉、煤灰、人工砂、减水剂、缓凝剂和水投放至混凝土搅拌机中进行搅拌，得到初混物料；

S2：将碎石颗粒投放至S1所得初混物料中进行搅拌，得到超缓凝混凝土；

其中，初混物料通过如下方式制得：

S11：将水泥、矿粉、煤灰和人工砂在混凝土搅拌机中进行干拌，搅拌均匀得到初混干料；

S12：在步骤S11中得到的初混干料中加入所需用水的70%并搅拌均匀，搅拌完成后，在不停止混凝土搅拌机的同时，再加入减水剂、缓凝剂和剩余30%的水，加入完成后继续搅拌，待其搅拌均匀形成初混物料。

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