CN112456915A - 利用全机制砂制备的低收缩、高性能混凝土及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本申请涉及混凝土的技术领域领域，具体公开一种利用全机制砂制备的低收缩、高性能混凝土及其制备工艺，包括机制砂350‑400份；碎石470‑550份；水泥170‑200份；水80‑90份；粉煤灰20‑90份；石棉粉30‑60份；外加剂，所述外加剂包括2‑5份丙烯酸盐和5‑10份萘系减水剂；其制备方法为：将水泥、粉煤灰和石棉粉混匀，形成胶料混合物；按配比向水中依次加入外加剂，制成带外加剂的水溶液。将机制砂、碎石混匀后，与胶料混合物一同搅拌并加入带外加剂的水溶液。本申请的产品该组合物可用于建筑工程中，其具有改善机制砂混凝土早期失水率较快，导致收缩变形较大，可能产生裂缝的问题的优点。

Description

利用全机制砂制备的低收缩、高性能混凝土及其制备工艺

技术领域

本申请涉及混凝土的技术领域，更具体地说，它涉及一种利用全机制砂制备的低收缩、 高性能混凝土及其制备工艺。

背景技术

随着我国建筑技术的快速发展，各类建筑工程的规模逐渐扩大，使得混凝土的需求量 逐年增加，但砂是混凝土中的不可缺少的原材料。而砂又分为天然砂和机制砂两类，然而， 我国的天然砂的资源经常年开采已经急剧减少，同时，我国天然砂的地域分布不均匀，部分 地区天然砂资源短缺。从而天然砂受到运输费用或开采费用的影响，使天然砂相比机制砂失 去价格优势。然而，机制砂颗粒表面粗糙、形状不规则，相比天然砂，机制砂配制的混凝土， 塌落小、需水量较大。所以，越来越多学者研究利用机制砂制备高性能混凝土。

申请号为201410157618.9的专利文献公开了一种机制砂混凝土，包括常规配比的碎 石、机制砂、水泥，所述水泥为矿渣水泥，按重量份计，该矿渣水泥的原料组成包括：钢渣25～30份，高炉矿渣20～30份，硅酸盐水泥熟料5～15份，石膏粉1～2份，工业用二氧化 硅12～15份，工业用三氧化二铝2～3份，萘磺酸盐0.1～0.2份，聚羧酸0.01～0.03份， 聚丙烯纤维1～1.5份，硫化钡工业废渣5～10份。

上述相关技术方案利用机制砂制成的混凝土，由于机制砂本身带有的裂隙较多，机制 砂混凝土早期失水率较快，使收缩变形较大，可能产生裂缝。

发明内容

为了改善机制砂混凝土早期失水率较快，导致收缩变形较大，可能产生裂缝的问题， 本申请提供一种利用全机制砂制备的低收缩、高性能混凝土及其制备工艺。

第一方面，本申请提供的一种利用全机制砂制备的低收缩、高性能混凝土及其制备工 艺采用如下的技术方案：

一种利用全机制砂制备的低收缩、高性能混凝土及其制备工艺，由包含以下重量份的原料制 成：

机制砂350-400份；

碎石470-550份；

水泥170-200份；

水80-90份；

粉煤灰20-90份；

石棉粉30-60份；

外加剂，所述外加剂包括2-5份丙烯酸盐和5-10份萘系减水剂。

通过采用上述技术方案，由于采用石棉粉，丙烯酸盐，而丙烯酸盐可促进石棉粉在混 凝土中的均匀分布，石棉纤维均匀分散在混凝土体系中，形成三维骨架网络的作用，提高混 凝土基体的强度，同时，还能覆盖机制砂的表面裂缝，避免自由水进入裂缝后在凝固初期发 生泌水而导致混凝土收缩开裂。

优选的，包含以下重量份的组合物：

机制砂350-380份；

碎石470-520份；

水泥170-190份；

水80-90份；

粉煤灰20-40份；

石棉粉30-50份；

外加剂，所述外加剂包括2-4份丙烯酸盐、5-8份萘系减水剂。。

通过采用上述技术方案，由于各组份的配比相对较佳，能够起到更优的协同复配效果， 混凝土的抗压强度更高，坍落度更高，从而使得混凝土的和易性更高。

优选的，所述外加剂还包括2-3份重量份的叔碳酸缩水甘油酯。

通过采用上述技术方案，由于采用加入2-3份叔碳酸缩水甘油酯，叔碳酸缩水甘油酯 可和丙烯酸盐进行复配使得石棉粉对混凝土各项性能的促进作用更佳，因此，使混凝土收缩 率相对更低效果。

优选的，所述丙烯酸盐、萘系减水剂和叔碳酸缩水甘油酯的添加比为3:6:2。

通过采用上述技术方案，丙烯酸盐、萘系减水剂和叔碳酸缩水甘油酯可起到相对更佳 的复配效果，从而使得混凝土的收缩相对较低。

优选的，所述石棉粉和外加剂的添加比为4:1。

通过采用上述技术方案，石棉粉和外加剂可起到相对更佳的促进效果，从而提高混凝 土的性能，并使得混凝土的收缩相对更小。

优选的，所述丙烯酸盐包括丙烯酸钙和丙烯酸镁。

通过采用上述技术方案，丙烯酸钙和丙烯酸镁可对石棉粉起到较好的复配效果，从而 使得混凝土相对更不易收缩，同时抗压强度更高。

优选的，所述丙烯酸钙和丙烯酸镁的添加比为6:4。

通过采用上述技术方案，丙烯酸钙和丙烯酸镁的添加比为6:4时，两者可相互促进， 丙烯酸镁可强化丙烯酸钙对石棉粉性能的促进作用，从而使得混凝土各项性能均提高，并使 得收缩率相对更小。

第二方面，本申请提供一种利用全机制砂制备的低收缩、高性能混凝土及其制备工艺 的制备方法，采用如下的技术方案：

一种利用全机制砂制备的低收缩、高性能混凝土及其制备工艺的制备方法，包括以下步骤：

S1：将水泥、粉煤灰和石棉粉混匀，形成胶料混合物；

S2：按配比向水中加入外加剂，制成带外加剂的水溶液；

S3：将机制砂、碎石混匀后，加入步骤S1中的胶料混合物一同搅拌，加入步骤S2中的带外 加剂的水溶液，加料完毕后，制得全机制砂制备的低收缩、高性能混凝土。

通过采用上述技术方案，先将粉料进行混匀，再将外加剂溶于水中，并将混匀的粉料 直接和水对机制砂、碎石进行混匀，搅拌后制成的混凝土相对更均匀，粉料和骨料直接的结 合相对更紧密，从而使混凝土的结构强度更高，收缩率相对更低。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、由于采用石棉粉，丙烯酸盐，而丙烯酸盐可促进石棉粉在混凝土中的均匀分布，石棉纤维 均匀分散在混凝土体系中，形成三维骨架网络的作用，提高混凝土基体的强度，同时，还能 覆盖机制砂的表面裂缝，避免自由水进入裂缝后在凝固初期发生泌水而导致混凝土收缩开裂；

2、本申请中优选由于采用加入2-3份叔碳酸缩水甘油酯，叔碳酸缩水甘油酯可和丙烯酸盐进 行复配使得石棉粉对混凝土各项性能的促进作用更佳，因此，使混凝土收缩率相对更低效果。

具体实施方式

以下实施例对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例所涉及的原料均为市售，各组分的规格和购买信息如表1所示。

表1原料的规格及购买信息

实施例

各实施例中的组分和配比如表2所示

其中，实施例1-10的利用全机制砂制备的低收缩、高性能混凝土及其制备工艺的制备方法如 下：

S1：按表2的配比取水泥、粉煤灰和石棉粉混合搅拌均匀，制成胶料混合物；

S3：按表2的配比取机制砂、碎石混匀后，加入步骤S1中的胶料混合物一同搅拌，并在3min 内加入步骤S2中制得的带外加剂的水溶液，加料完毕之后，持续搅拌5mim制得利用全机制 砂制备的低收缩、高性能的混凝土。

对比例

对比例1-5中的组分和配比如3所示

其中，对比例1-5的利用全机制砂制备的低收缩、高性能混凝土及其制备工艺的制备方法如 下：

S1：按表3的配比取水泥、粉煤灰和石棉粉混合搅拌均匀，制成胶料混合物；

S2：按表3的配比取水和外加剂，混合搅拌均匀，制成带外加剂的水溶液；

S3：按表3的配比取机制砂、碎石混匀后，加入步骤S1中的胶料混合物一同搅拌，并在3min 内加入步骤S2中制得的带外加剂的水溶液，加料完毕之后，持续搅拌5mim制得利用全机制 砂制备的低收缩、高性能的混凝土。

对比例6

采用专利名称为机制砂混凝土，申请号为201410157618.9的专利文献公开的机制砂混凝土的 制备配方，并按照其公开实施例1的步骤制备混凝土。

性能检测试验

以上实施例1-10以及对比例1-6制备的利用全机制砂制备的低收缩、高性能的混凝土的性能 测试方法如下：

坍落度：按照GB/T 50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》测试混凝土拌合物 30min时的坍落度。

抗压强度：按照GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》制作标准试 块，并测量标准试块养护28天的抗压强度。

收缩率：按照GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》。

抗渗等级：按照GB/T 50082《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的逐级加压法测试标准试块的抗渗性能。

表4为以上各实施例制得的利用全机制砂制备的低收缩、高性能的混凝土的性能测 试结果。

表5为以上各对比例制得的混凝土的性能测试结果。

	对比例1	对比例2	对比例3	对比例4	对比例5	对比例6
							坍落度(mm)	176	123	168	126	135	157
抗压强度(MPa)	30.5	42.6	44.2	43.1	40.6	32
							收缩率(10<sup>-4</sup>)	23	12	16	5.4	13	5.6
抗渗等级	P4	P5	P5	P6	P5	P6

结合实施例1和对比例6并结合表4和5可以看出，本申请实施例1制得的全机制砂混凝土 的收缩率明显低于对比例6的收缩率，并且抗压强度和坍落度明显高于对比例6，从而说明 本申请全机制砂制备的混凝土性能相对优异，在丙烯酸盐和石棉粉的复配下，混凝土的各项 性能均得一定程度的提高。

结合实施例1和对比例1-4并结合表4和表5可以看出，对比例1-5的收缩率均明显高于实施例1，对比例1中仅加入丙烯酸盐和萘系减水剂后，制得的混凝土的坍落度明显增加但其余性能均明显不佳；对比例2中仅加入石棉粉，制得的混凝土的收缩率明显低于对比例1、抗压强度也得到明显的提高，但混凝土的坍落度明显下降使混凝土的和易性相对不佳； 对比例3中加入石棉粉和萘系减水剂后，使混凝土的坍落度一定程度的提高；对比例4中加 入丙烯酸盐和石棉粉后，制得的混凝土收缩率明显下降，并且抗压强度有一定程度的提升； 从而，石棉粉中的石棉纤维可在混凝土中起到较好的支撑作用，并形成三维的网架结构，减 少混凝土初期收缩开裂的情况，而加入丙烯酸盐后可促进石棉粉在混凝土中的均匀分布，并 使石棉粉和水泥的结合相对更紧密，从而提高混凝土结构强度的情况下减少混凝土的收缩。

结合实施例4和实施例5并结合表2和4可以看出，实施例5中加入了3份的叔碳酸缩水甘油酯后，制得的混凝土的坍落度一定程度的提高，同时，混凝土的收缩率相比实施例4明显的下降；叔碳酸缩水甘油酯可和丙烯酸盐进行复配，从而提高丙烯酸盐的性能，使得丙烯酸盐可明显提高石棉粉与水泥的结合程度和分散的均匀程度，进一步使混凝土收缩率下 降。

结合实施例5和实施例6并结合表2和4可以看出，实施例5的抗压强度为56.3MPa低于实施例6的抗压强度，并且实施例5的收缩率为2.7*10^-4明显高于实施例6的2.1*10^-4，因此，叔碳酸缩水甘油酯的计量加入过多后会使得混凝土的抗压强度下降，并使得混凝土的 收缩率提高，并且，当萘系减水剂：丙烯酸盐：叔碳酸缩水甘油酯为6：3：2时，混凝土的各项性能均处于相对较优的情况。

结合实施例7和实施例8并结合表2和4可以看出，实施例8的抗压强度为54.2MPa明显低于实施例2的56.4MPa，并且收缩率有一定程度的提升，丙烯酸镁在混凝土中对于石棉粉的促进作用比丙烯酸钙的促进作用差。

结合实施例7-9并结合表2和4可以看出，实施例9的收缩率相比实施例7和实施例8有明显的下降，表明，丙烯酸钙和丙烯酸镁在混凝土中复配使用时，可进一步促进石棉粉在混凝土中的均匀分布以及和水泥的结合效果，可使得石棉粉的在混凝土中的各项性能得到 优化，并明显降低混凝土的收缩率。

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 (8)

1.一种利用全机制砂制备的低收缩、高性能混凝土及其制备工艺，其特征在于，包含以下重量份的原料制成：

机制砂350-400份；

碎石470-550份；

水泥170-200份；

水80-90份；

粉煤灰20-90份；

石棉粉30-60份；

外加剂，所述外加剂包括2-5份丙烯酸盐和5-10份萘系减水剂。

2.根据权利要求1所述的利用全机制砂制备的低收缩、高性能混凝土及其制备工艺，其特征在于：包含以下重量份的组合物：

机制砂350-380份；

碎石470-520份；

水泥170-190份；

水80-90份；

粉煤灰20-40份；

石棉粉30-50份；

外加剂，所述外加剂包括2-4份丙烯酸盐、5-8份萘系减水剂。

3.根据权利要求2所述的利用全机制砂制备的低收缩、高性能混凝土及其制备工艺，其特征在于：所述外加剂还包括2-3份重量份的叔碳酸缩水甘油酯。

4.根据权利要求3所述的利用全机制砂制备的低收缩、高性能混凝土及其制备工艺，其特征在于：所述丙烯酸盐、萘系减水剂和叔碳酸缩水甘油酯的添加比为3:6:2。

5.根据权利要求2所述的利用全机制砂制备的低收缩、高性能混凝土及其制备工艺，其特征在于：所述石棉粉和外加剂的添加比为4:1。

6.根据权利要求2所述的利用全机制砂制备的低收缩、高性能混凝土及其制备工艺，其特征在于：所述丙烯酸盐包括丙烯酸钙和丙烯酸镁。

7.根据权利要求6利用全机制砂制备的低收缩、高性能混凝土及其制备工艺，其特征在于，所述丙烯酸钙和丙烯酸镁的添加比为6:4。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的利用全机制砂制备的低收缩、高性能混凝土及其制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将水泥、粉煤灰和石棉粉混匀，形成胶料混合物；

S2：按配比向水中加入外加剂，制成带外加剂的水溶液；

S3：将机制砂、碎石混匀后，加入步骤S1中的胶料混合物一同搅拌，加入步骤S2中的带外加剂的水溶液，加料完毕后，制得全机制砂制备的低收缩、高性能混凝土。