CN114044656B - 一种干硬性混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种干硬性混凝土及其制备方法，所述干硬性混凝土包括以下重量份的原料组分：水泥380～480份；钢渣1800～2000份；黄砂120～180份；减水剂4.0～18.0份；水130～140份。本发明的干硬性混凝土通过添加减水剂对混凝土抗折强度的增强作用明显，具有良好的适应性，在掺入钢渣骨料的情况下对混凝土各项性能均有明显的改善作用，有效解决路面开裂等问题，并能开拓大宗工业固废钢渣利用新途径。

Description

一种干硬性混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土技术领域，特别是涉及一种干硬性混凝土及其制备方法。

背景技术

混凝土，简称为砼，是由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称，其用水泥作为胶凝材料，砂、石作为集料，可与水、外加剂等按一定比例配合，经搅拌而得，广泛应用于土木工程。随着科学技术的发展和公路结构形式的多样化，越来越多的建筑材料得到了广泛的应用，各种混凝土层出不穷，品种繁多，其中干硬性混凝土的制品的种类日渐丰富。混凝土拌合物的坍落度在20-40mm之间、维勃稠度在11～20s范围内的混凝土称之为干硬性混凝土。

随着我国基础建设规模的不断扩大，城市化水平的不断提高，近年来，天然砂、石资源逐渐紧缺，很多砂、石资源匮乏的地区用于制备干硬性混凝土的原料已出现供给不足。

中国专利文献上公开了“一种水泥基干硬性混凝土”，其公告号为CN112851232A，该发明公开了废泥可被用来替代水泥基干硬性混凝土生产中所需的部分骨料，其28天抗折强度和28天抗压强度均得到较大幅度提升，这种处置方法不仅能够填补砂、石的短缺，保护天然资源，同时也能够较好的处置氢氧化镁进行烟气脱硫之后产生的废水，使其被合理再利用，减轻给环境带来的危害和负担。

中国专利文献上公开了“一种干硬性机制砂道面混凝土及机制砂混凝土道面施工工艺”，其公告号为CN113248210A，该发明通过添加减水剂对混凝土强度的增强作用明显，具有良好的适应性，掺入混凝土时在同粉料不变的情况下对混凝土各项性能均有明显的改善作用，有效解决机制砂道面混凝土和易性差、吸水量大、不易提浆、稠度损失的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种干硬性混凝土及其制备方法，用于解决现有技术中用于制备干硬性混凝土的原料匮乏的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明是通过包括以下技术方案获得的。

本发明提供一种干硬性混凝土，包括以下重量份的原料组分：

优选地，水泥440～480份。

优选地，钢渣1850～1860份。

优选地，黄砂150～160份。

优选地，减水剂4.4～8.8份。

优选地，水130～133份，如为130份、131份、132份或133份。

优选地，所述减水剂为HPWR-R减水剂。

优选地，所述钢渣的平均尺寸为3～5mm。

优选地，所述钢渣中的游离钙含量＜3％，所述钢渣中的全铁含量≤1％。

优选地，所述黄砂的粒径为0.25～0.5mm。

优选地，所述水泥为P.C42.5。

本发明的目的之二在于提供了一种干硬性混凝土的制备方法，将各原料组分混合均匀后制得干硬性混凝土。

优选地，所述制备方法包括以下步骤：

1)将钢渣中加入水润湿，得钢渣集料；

2)将水泥和减水剂混合均匀，得胶凝材料；

3)将步骤1)得到的钢渣集料、黄砂、一部分步骤2)得到的胶凝材料混合均匀后，再加入剩余的步骤2)得到的胶凝材料，加入剩余的水，搅拌均匀。

本发明的目的之三在于一种干硬性混凝土的施工方法，将所述干硬性混凝土的原料组分混合后，浇筑入模，振动成型后养护。优选地，养护温度为5～45℃，养护湿度大于75％.

如上所述，本发明的干硬性混凝土及其制备方法，具有以下有益效果：以钢渣为粗骨料，在保持较低水灰比的条件下，提高混合体系的流动性；加入减水剂，一方面可以降低用水量，进一步降低水灰比得到高强度的干硬性混凝土，在提高了混凝土强度的同时，对干硬性混凝土的其他性能，如密实性、耐用性等也有不同程度的改善；另一方面减水剂的分散作用有利于水泥石微细结构的生长，并不同程度地改变水泥石的孔分布情况，使大孔减少，生成更多的较小的孔，使得结晶生长更密实，使干硬性混凝土的力学性能有所改善，提高干硬性混凝土的耐用性。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。

当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、材料外，根据本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。

本申请实施例中提供了一种具体的干硬性混凝土，包括以下重量份的原料组分：

在本申请的上述技术方案中，通过在原料中添加钢渣作为粗骨料，在保持较低水灰比的条件下，提高混合体系的流动性；加入减水剂，一方面可以降低用水量，进一步降低水灰比得到高强度的干硬性混凝土，在提高了混凝土强度的同时，对干硬性混凝土的其他性能，如密实性、抗渗性、耐用性等也有不同程度的改善；另一方面减水剂的分散作用有利于水泥石微细结构的生长，并不同程度地改变水泥石的孔分布情况，使大孔减少，生成更多的较小的孔，使得结晶生长更密实，使干硬性混凝土的力学性能有所改善，提高干硬性混凝土的耐用性。本发明的干硬性混凝土通过添加减水剂对混凝土抗折强度的增强作用明显，具有良好的适应性，在掺入钢渣骨料的情况下对混凝土各项性能均有明显的改善作用，有效解决路面开裂等问题，并能开拓大宗工业固废钢渣利用新途径。

在一个具体的实施方式中，水泥410～450份。

在一个具体的实施方式中，钢渣1840～1860。

在一个具体的实施方式中，黄砂130～160份。

在一个具体的实施方式中，减水剂13.0～18.0份。

在一个具体的实施方式中，水130～135份。

在一个具体的实施方式中，所述减水剂为HPWR-R减水剂

在一个具体的实施方式中，所述钢渣的平均尺寸为3～5mm，如具体为3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm。本申请将钢渣原料的平均尺寸限定在此范围，具有提高干硬性混凝土的抗折强度的效果。

在一个具体的实施方式中，所述钢渣中的游离钙含量＜3％，所述钢渣中的全铁含量≤1％。本申请上述技术方案所限定的钢渣原料的成分与水泥熟料相似，作为掺合料加入到干硬性混凝土中可以提高干硬性混凝土的强度和耐用性。

在一个具体的实施方式中，所述黄砂的粒径为0.25～0.5mm。如具体为0.25～0.30mm，0.30～0.35mm，0.35～0.40mm，0.40～0.45mm，0.45～0.5mm。将黄砂原料的平均尺寸限定中砂范围内，中砂空隙率合理，级配好，可提高干硬性混凝土和砂浆的密实度及强度。

在一个具体的实施方式中，所述水泥为P.C42.5。

本申请实施例中还提供了一种干硬性混凝土的制备方法，将各原料组分混合均匀后制得干硬性混凝土。

在一个具体的实施方式中，制备方法包括以下步骤：

1)将钢渣中加入水润湿，得钢渣集料；

2)将水泥和减水剂混合均匀，得胶凝材料；

3)将步骤1)得到的钢渣集料、黄砂、一部分步骤2)得到的胶凝材料混合均匀后，再加入剩余的步骤2)得到的胶凝材料，加入剩余的水，搅拌均匀。

采用上述技术方案能够使得干硬性混凝土的各原料组分搅拌均匀，防止骨料结团产生。

在一个更为具体的实施方式中，步骤3)中，先加入1/2的胶凝材料，再加入剩余的1/2的胶凝材料。

本申请实施例中还提供了一种干硬性混凝土的施工方法，将所述干硬性混凝土的原料组分混合后浇筑入模并养护。

在一个具体的实施方式中，养护温度为5～45℃，养护湿度大于75％。

在一个具体的实施方式中，浇筑入模前，将混合均匀后的干硬性混凝土的原料组分送入胶砂试模，放在振动台上振动4～8s。

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

本申请以下实施例所用各原料组分的来源及参数如表1所示：

表1.原料来源及参数

实施例1-6

参照表1和表2所示的配方表，将各原料组分按照以下步骤加料混合：

1)将钢渣中加入水润湿，得钢渣集料；

2)将水泥和减水剂混合均匀，得胶凝材料；

3)将步骤1)得到的钢渣集料、黄砂、1/2步骤2)得到的胶凝材料混合均匀后，再加入剩余的1/2步骤2)得到的胶凝材料，加入剩余的水，搅拌均匀。

本申请实施例1～6中形成的混凝土拌合物能够拌合均匀，颜色一致，没有离析和泌水现象。

对比例1

对比例1与实施例1的区别在于，未添加减水剂，其余工艺完全相同。

对比例2

对比例2与实施例1的区别在于，钢渣的添加量为1500g，其余工艺完全相同。

表2.实施例1～6和对比例1-2的原料配方表

原料	水泥/g	钢渣/g	黄砂/g	减水剂/g	水/g
						实施例1	440	1850	150	8.8	132
实施例2	440	1850	150	4.4	132
						实施例3	440	1850	150	13.2	132
实施例4	440	1850	150	17.6	132
						实施例5	380	2000	180	4.0	130
实施例6	480	1800	120	18.0	140
						对比例1	440	1850	150	0	132
对比例2	440	1500	150	8.8	132

将实施例1-6和对比例1-2形成的混凝土拌合物的维勃稠度做检测，结果如表3所示。将实施例1-6和对比例1-2制备得到的干硬性混凝土浇筑入模并养护：浇筑入模前，将混合均匀后的干硬性混凝土的原料组分送入胶砂试模，放在振动台上振动6s，养护温度为30℃，养护湿度大于75％；对成型后得到的产品分别进行3天、7天抗折、抗压性能进行测试，结果如表3所示。

各性能指标的测试方法如下：维勃稠度测试参照GB/T 50080-2002(GBJ80-85)《普通混凝土拌合物性能试验方法》；7天及28天抗折强度测试方法参照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》。

表3.实施例1～6和对比例1-2的干硬性混凝土的性能检测结果

由表1可以看出，实施例1-6形成的混凝土拌合物的维勃稠度在11～20s范围内，属于干硬性混凝土；按照上述施工及养护方法得到的混凝土产品的抗折、抗压性能符合C40以上等级的高强干硬性混凝土产品(28d抗压强度在36.2～61.6MPa范围内，28d抗折强度在5.8～7.9MPa范围内)；这是因为采用了3～5mm钢渣粗骨料，提高了干硬性混凝土的强度；同时由于添加了HPWR-R减水剂，能不同程度地改变水泥石的孔分布情况，使大孔减少，生成更多的较小的孔，改善干硬性混凝土的密实性和耐用性。

通过比较对比例1与实施例1的性能数据可知，对比例1仅仅采用3-5mm钢渣作为骨料，但未采用HPWR-R减水剂，得到的混凝土的7d、28d抗压/抗折强度大大下降且不符合C40等级的高强干硬性混凝土产品要求；

通过比较对比例2与实施例1的性能数据可知，钢渣的添加量很关键，对比例2钢渣的添加量过低，所得到的混凝土抗折和抗压强度大大下降，且不符合C40等级的高强干硬性混凝土产品要求。

综上所述，本发明的干硬性混凝土通过添加减水剂对混凝土抗折强度的增强作用明显，具有良好的适应性，在掺入钢渣骨料的情况下对混凝土各项性能均有明显的改善作用，有效解决路面开裂等问题，并能开拓大宗工业固废钢渣利用新途径。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种干硬性混凝土，其特征在于，由以下重量份的原料组分组成：

所述钢渣的平均尺寸为3～5mm，所述钢渣中的游离钙含量＜3％，所述钢渣中的全铁含量≤1％；

所述减水剂为HPWR-R减水剂；

所述黄砂的粒径为0.25～0.5mm；

所述水泥为P.C42.5。

2.一种如权利要求1所述的干硬性混凝土的制备方法，其特征在于：将各原料组分混合均匀后制得干硬性混凝土。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将钢渣中加入水润湿，得钢渣集料；

2)将水泥和减水剂混合均匀，得胶凝材料；

3)将步骤1)得到的钢渣集料、黄砂、一部分步骤2)得到的胶凝材料混合均匀后，再加入剩余的步骤2)得到的胶凝材料，加入剩余的水，搅拌均匀。

4.一种如权利要求1所述的干硬性混凝土的施工方法，其特征在于：将所述干硬性混凝土的原料组分混合后，浇筑入模，振动成型后养护。

5.权利要求4所述的施工方法，其特征在于：养护温度为5～45℃，养护湿度大于75％。