CN114455896A - 一种镁质膨胀剂补偿收缩混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种镁质膨胀剂补偿收缩混凝土及其制备方法,所述混凝土由以下重量份数的原料制备而成:水泥210‑230份、镁质补偿收缩剂100‑130份、骨料1800‑2200份和水120‑150份;所述镁质补偿收缩剂由粉煤灰、氧化镁和减水剂组成,所述骨料由硅质岩人工砂和白云岩碎石组成。本发明是采用镁质补偿收缩剂代替部分的胶凝材料拌制混凝土,加入镁质补偿收缩剂可以抑制混凝土开裂,提高混凝土的耐久性,解决大坝开裂的问题;并通过外掺粉煤灰和减水剂的方式可提高MgO的极限掺量,不断调节MgO的掺量来控制膨胀量,达到最佳的膨胀效果,从而提高混凝土力学,施工等性能。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域,具体是一种镁质膨胀剂补偿收缩混凝土及其制备方法。
背景技术
补偿收缩混凝土都是通过膨胀剂的膨胀作用从而应用在大体积混凝土工程当中用来补偿温降导致的收缩。与传统的膨胀剂相比,镁质膨胀剂需水量小,膨胀效果更好,更能很好补偿混凝土的收缩,防止大坝产生裂缝。该方法既经济又有效,对大体积混凝土温度应力补偿、混凝土施工工艺和地下工程裂缝控制等方面具有重要作用。
对于大坝施工这种实际工程来说,镁质膨胀剂掺量这一因素尤其重要。因为混凝土中含有一定量的游离MgO,但施工要求混凝土中MgO的总量不能超过6%的限制。若MgO含量过高,则水泥会产生体积安定性不良等问题;若MgO含量过小,则远远不能满足施工所要求的的膨胀量,混凝土易产生开裂等问题。但经过研究发现可以通过外掺的方式,不断调节MgO的掺量来控制膨胀量,达到最佳的膨胀效果。并且工程当中,可掺入一定量的粉煤灰利用其活性可以提高MgO的极限掺量,提高混凝土力学,施工等性能,更好满足施工膨胀量的需求。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案,其并不必然属于本专利申请的现有技术,在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下,上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本发明目的在于提供一种镁质膨胀剂补偿收缩混凝土及其制备方法。本发明是采用镁质补偿收缩剂代替部分的胶凝材料拌制混凝土,加入镁质补偿收缩剂可以抑制混凝土开裂,提高混凝土的耐久性,解决大坝开裂的问题;并通过外掺粉煤灰和减水剂的方式可提高MgO的极限掺量,不断调节MgO的掺量来控制膨胀量,达到最佳的膨胀效果,从而提高混凝土力学,施工等性能。
为了实现以上目的,本发明是通过如下技术方案实现:
一种镁质膨胀剂补偿收缩混凝土,由以下重量份数的原料制备而成:水泥210-230份、镁质补偿收缩剂100-130份、骨料1800-2200份和水120-150份;所述镁质补偿收缩剂由粉煤灰、氧化镁和减水剂组成,所述骨料由砂和碎石组成。
作为本发明优选的技术方案:所述镁质补偿收缩剂中粉煤灰、氧化镁和减水剂的质量比为90-100:8-25:2-4。
作为本发明优选的技术方案:所述骨料由硅质岩人工砂和白云岩碎石组成。
作为本发明优选的技术方案:所述白云岩碎石为二级配,粒径分别为5-20mm和20-40mm。
作为本发明优选的技术方案:所述硅质岩人工砂和白云岩碎石的质量比为2-3:12-15。
作为本发明优选的技术方案:所述5-20mm和20-40mm碎石的质量比为1:1-1.5:。
作为本发明优选的技术方案:所述减水剂是由甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯磺酸钠、马来酸酐为单体,用双氧水、硫代硫酸钠和丙烯酸复合引发,采用水溶液自由基聚合法合成并经过真空干燥制得。
作为本发明优选的技术方案:所述减水剂中甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯磺酸钠、马来酸酐、双氧水、硫代硫酸钠和丙烯酸的质量比为30:20:12:5:3:15。
与现有技术相比,本发明的优点及有益效果包括:
本发明是采用镁质补偿收缩剂代替部分的胶凝材料拌制混凝土,加入镁质补偿收缩剂可以抑制混凝土开裂,提高混凝土的耐久性,解决大坝开裂的问题;并通过外掺粉煤灰和减水剂的方式可提高MgO的极限掺量,不断调节MgO的掺量来控制膨胀量,达到最佳的膨胀效果,从而提高混凝土力学,施工等性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
以下实施例所用的粉煤灰是有由燃料(主要是煤)燃烧过程中排出的微小灰粒。粒径一般在1-100μm。
所述硅质岩人工砂是指由化学作用、生物作用和生物化学作用以及某些火山作用所形成的富含SiO(>70%)的岩石,硅质岩人工砂细骨料的细度模数为3.6,孔隙率与为44%,饱和面干吸水率为0.9%。
所述白云岩碎石的粒径采用粒径分别为20-40mm中石和粒径为5-20mm小石二级配。
实施例1
一种镁质膨胀剂补偿收缩混凝土,由以下重量份数的原料制备而成:水泥218份、粉煤灰93份、减水剂3.11份、氧化镁9.33份、硅质岩人工砂896份、20-40mm中石657份、5-20mm小石438份和水140份。
所述减水剂是由甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯磺酸钠、马来酸酐为单体,用双氧水、硫代硫酸钠和丙烯酸复合引发,在温度为50℃下采用水溶液自由基聚合法合成,并经过真空干燥制得。
所述减水剂中甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯磺酸钠、马来酸酐、双氧水、硫代硫酸钠和丙烯酸的质量比为30:20:12:5:3:15。
实施例2
一种镁质膨胀剂补偿收缩混凝土,由以下重量份数的原料制备而成:水泥218份、粉煤灰93份、减水剂3.11份、氧化镁15.55份、硅质岩人工砂896份、20-40mm中石657份、5-20mm小石438份和水140份。
所述减水剂是由甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯磺酸钠、马来酸酐为单体,用双氧水、硫代硫酸钠和丙烯酸复合引发,在温度为50℃下采用水溶液自由基聚合法合成,并经过真空干燥制得。
所述减水剂中甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯磺酸钠、马来酸酐、双氧水、硫代硫酸钠和丙烯酸的质量比为30:20:12:5:3:15。
实施例3
一种镁质膨胀剂补偿收缩混凝土,由以下重量份数的原料制备而成:水泥218份、粉煤灰93份、减水剂3.11份、氧化镁21.77份、硅质岩人工砂896份、20-40mm中石657份、5-20mm小石438份和水140份。
所述减水剂是由甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯磺酸钠、马来酸酐为单体,用双氧水、硫代硫酸钠和丙烯酸复合引发,在温度为50℃下采用水溶液自由基聚合法合成,并经过真空干燥制得。
所述减水剂中甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯磺酸钠、马来酸酐、双氧水、硫代硫酸钠和丙烯酸的质量比为30:20:12:5:3:15。
实施例4
一种镁质膨胀剂补偿收缩混凝土,由以下重量份数的原料制备而成:水泥215份、粉煤灰95份、减水剂3.56份、氧化镁6.20份、硅质岩人工砂876份、20-40mm中石726份、5-20mm小石516份和水138份。
所述减水剂是由甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯磺酸钠、马来酸酐为单体,用双氧水、硫代硫酸钠和丙烯酸复合引发,在温度为45℃下采用水溶液自由基聚合法合成,并经过真空干燥制得。
所述减水剂中甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯磺酸钠、马来酸酐、双氧水、硫代硫酸钠和丙烯酸的质量比为30:20:12:5:3:15。
实施例5
一种镁质膨胀剂补偿收缩混凝土,由以下重量份数的原料制备而成:水泥224份、粉煤灰95份、减水剂2.56份、氧化镁12.76份、硅质岩人工砂913份、20-40mm中石621份、5-20mm小石489份和水150份。
所述减水剂是由甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯磺酸钠、马来酸酐为单体,用双氧水、硫代硫酸钠和丙烯酸复合引发,在温度为45℃下采用水溶液自由基聚合法合成,并经过真空干燥制得。
所述减水剂中甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯磺酸钠、马来酸酐、双氧水、硫代硫酸钠和丙烯酸的质量比为30:20:12:5:3:15。
实施例6
一种镁质膨胀剂补偿收缩混凝土,由以下重量份数的原料制备而成:水泥224份、粉煤灰98份、减水剂3.95份、氧化镁19.32份、硅质岩人工砂862份、20-40mm中石691份、5-20mm小石562份和水155份。
所述减水剂是由甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯磺酸钠、马来酸酐为单体,用双氧水、硫代硫酸钠和丙烯酸复合引发,在温度为40℃下采用水溶液自由基聚合法合成,并经过真空干燥制得。
所述减水剂中甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯磺酸钠、马来酸酐、双氧水、硫代硫酸钠和丙烯酸的质量比为30:20:12:5:3:15。
实施例7
一种镁质膨胀剂补偿收缩混凝土,由以下重量份数的原料制备而成:水泥218份、粉煤灰93份、聚羧酸减水剂3.11份、氧化镁21.77份、硅质岩人工砂896份、20-40mm中石657份、5-20mm小石438份和水140份。
对比例1
水泥218份、粉煤灰93份、减水剂3.11份、硅质岩人工砂896份、20-40mm中石657份、5-20mm小石438份和水140份。
对比例2
一种镁质膨胀剂补偿收缩混凝土,由以下重量份数的原料制备而成:水泥218份、减水剂3.11份、氧化镁21.77份、硅质岩人工砂896份、20-40mm中石657份、5-20mm小石438份和水140份。
对比例3
一种镁质膨胀剂补偿收缩混凝土,由以下重量份数的原料制备而成:水泥218份、粉煤灰93份、氧化镁21.77份、硅质岩人工砂896份、20-40mm中石657份、5-20mm小石438份和水140份。
对比例4
一种镁质膨胀剂补偿收缩混凝土,由以下重量份数的原料制备而成:水泥218份、硅质岩人工砂896份、20-40mm中石657份、5-20mm小石438份和水140份。
按照实施例及对比例的配方按照以下方法制备混凝土:按照上述比例称取原材料,按顺序依次放入硅质岩人工砂、中石、小石,水泥、粉煤灰及氧化镁干拌均匀,再将减水剂与水混合均匀,不断搅拌,搅拌至180s后将搅拌机停止。
试验采用100mm×100mm×600mm的棱柱体试件,制作一组3个试件,将混凝土放入试件成型,成型前采用湿筛法将粒径大于30mm的骨料,采用机械振捣的方式将振捣,成型后将表面刮平,放入温度为(20±2)℃、相对湿度95%以上的养护间养护3d,之后拆模编号放入温度为(20±2)℃、相对湿度为(60%±5%)的干缩间测量初始长度。之后分别在1d、3d、7d、14d、28d的干缩(湿胀)率的影响,等待试块到达规定龄期测量其干缩值,将所有龄期的干缩值测量完进行计算,计算其膨胀率,测试结果如表1所示:
表1:本发明掺杂镁质补偿收缩剂后混凝土的收缩性能测试结果
从实施例3、实施例7及对比例2可知,本发明通过粉煤灰的加入可以提高MgO的极限掺量,采取7%的MgO掺量是切实可行的。打破了当前工程MgO的掺量不能打破6%的技术局限。没有掺加MgO、粉煤灰或减水剂的对照组无论是早期还是后期其膨胀率一直都是负值,混凝土试块一直处于收缩状态,水泥在水化过程中没有产生有效成分去补偿混凝土的收缩。而掺入MgO的实施例中7d龄期内混凝土处于收缩状态,但是收缩率随着龄期的增长不断减小,7d龄期后,膨胀率变为正值。在一定范围内随着氧化镁掺量的增加,膨胀率增长的就越快,在同一龄期下,当掺杂量为7%时的膨胀率为最高状态,并且膨胀率的增长速率也最快。
综上所述,本发明通过以氧化镁、粉煤灰及减水剂作为膨胀添加剂,由于各组分之间的协同作用,不仅可以抑制混凝土开裂,提高混凝土的耐久性,提高混凝土力学,施工等性能,解决大坝开裂的问题,还能提高MgO的掺量。
以上内容是结合具体的/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,其还可以对这些已描述的实施例做出若干替代或变型,而这些替代或变型方式都应视为属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种镁质膨胀剂补偿收缩混凝土,其特征在于:所述混凝土由以下重量份数的原料制备而成:水泥210-230份、镁质补偿收缩剂100-130份、骨料1800-2200份和水120-150份;所述镁质补偿收缩剂由粉煤灰、氧化镁和减水剂组成,所述骨料由砂和碎石组成。
2.根据权利要求1所述的镁质膨胀剂补偿收缩混凝土,其特征在于:所述镁质补偿收缩剂中粉煤灰、氧化镁和减水剂的质量比为90-100:8-25:2-4。
3.根据权利要求1所述的镁质膨胀剂补偿收缩混凝土,其特征在于:所述骨料由硅质岩人工砂和白云岩碎石组成。
4.根据权利要求3所述的镁质膨胀剂补偿收缩混凝土,其特征在于:所述白云岩碎石为二级配,粒径分别为5-20mm和20-40mm。
5.根据权利要求3所述的镁质膨胀剂补偿收缩混凝土,其特征在于:所述硅质岩人工砂和白云岩碎石的质量比为2-3:12-15。
6.根据权利要求3所述的镁质膨胀剂补偿收缩混凝土,其特征在于:所述5-20mm和20-40mm碎石的质量比为1:1-1.5。
7.根据权利要求1所述的镁质膨胀剂补偿收缩混凝土,其特征在于:所述减水剂是由甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯磺酸钠、马来酸酐为单体,用双氧水、硫代硫酸钠和丙烯酸复合引发,采用水溶液自由基聚合法合成并经过真空干燥制得。
8.根据权利要求7所述的镁质膨胀剂补偿收缩混凝土,其特征在于:所述减水剂中甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯磺酸钠、马来酸酐、双氧水、硫代硫酸钠和丙烯酸的质量比为30:20:12:5:3:15。
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