CN115304316B - 一种补偿收缩型混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种补偿收缩型混凝土及其制备方法。其包括以下重量份的组分：菱铁矿10～20份、石墨尾矿15～20份、水泥60～100份、减水剂5～10份、保水剂5～10份、粉煤灰10～15份、粗骨料30～50份、河砂40～50份和水30～50份。本发明制备得到的补偿收缩型混凝土无需外加膨胀剂，且制备得到的混凝土抗压强度好，抗渗性强，密实度高。

Description

一种补偿收缩型混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于混凝土制备技术领域，具体涉及一种补偿收缩型混凝土及其制备方法。
背景技术
近年来，在日本、美国、英国、加拿大、德国等国家，补偿收缩型混凝土已达混凝土总量的30％～50％。我国目前年用量尚不到混凝土总量的5％。充其原因是由于欧美等国家受人工费用高，缺乏熟练的振捣工人等方面的制约，补偿收缩型混凝土的大量应用势在必行；而我国因为劳动力成本相对较低，工程经验不足，补偿收缩型混凝土还主要应用于构件形状复杂，钢筋密集，施工环境恶劣，截面过小难于振捣等情况。因此相对于其他国家，我国补偿收缩型混凝土用量较小，应用范围相对狭窄，补偿收缩型混凝土相关的研究基础较弱。
目前配制膨胀混凝土的常规做法是通过掺入膨胀剂或膨胀水泥来提供膨胀源，虽然可以补偿收缩或产生自应力，但存在后期强度有所下降和长期稳定性较差的问题。其次，普通混凝土不具有自密实效果，在建筑使用时需要对其进行振捣。这不仅需要消耗人力财力，所产生的噪音导致不能够进行夜间施工，影响施工进度。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种补偿收缩型混凝土及其制备方法，本发明可有效的解决现有混凝土需要使用外加膨胀剂，且制备得到的混凝土密实性不足的问题。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种补偿收缩型混凝土，包括以下重量份的组分：
菱铁矿10～20份、石墨尾矿15～20份、水泥60～100份、减水剂5～10份、保水剂5～10份、粉煤灰10～15份、粗骨料30～50份、河砂40～50份和水30～50份。
进一步地，包括以下重量份的组分：
菱铁矿15份、石墨尾矿15份、水泥70份、减水剂5份、保水剂5份、粉煤灰10份、粗骨料35份、河砂45份和水50份。
进一步地，减水剂为聚羧酸减水剂。
进一步地，保水剂的制备方法如下：
将高岭土与碳酸钠饱和溶液混合搅拌1～3h，过滤后干燥即可。
进一步地，高岭土在碳酸钠饱和溶液中的终浓度为1～3g/mL。
进一步地，粗骨料包括粒径为10～20mm的石灰石5～10份、粒径为5～20mm的脱硫渣10～15份，以及粒径为10～20mm的碎石5～10份。
进一步地，石灰石粒径为15mm，脱硫渣粒径为10mm，碎石粒径为10mm。
进一步地，脱硫渣为煤矸石脱硫渣。
进一步地，水泥为市售水泥。
上述补偿收缩型混凝土的制备方法，其特征在于，按配方将各组分混合均匀即可。
本发明的有益效果：
本发明采用菱铁矿与石墨尾矿作为细集料，菱铁矿中的Fe2+活性较高，在混凝土液相环境中的反应产物为Fe3O4和CaCO3，能够使固相体积膨胀，在常温环境下即可弥补水泥基材料产生的收缩，从而达到在不使用市售膨胀剂的条件下即可制得补偿收缩混凝土的效果。同时，利用石墨尾矿制备混凝土有利于实现大宗石墨尾矿的资源化利用，减少石墨尾矿占地及对周边环境的污染，降低工程成本。
高岭土晶体属于双层结构，由许多平行的晶层组成。在其上负载碳酸钠后，在水泥水化过程中，碳酸钠可受热分解，并释放出二氧化碳，从而可将高岭土均匀分布于混凝土中，由于高岭土所具有的平行层间结构的存在可覆盖于混凝土中气孔表面，以提升混凝土的抗渗性能。
同时，高岭土具有很好的吸水性，当其吸水后，在低温下排出吸附水时，会出现一定程度的收缩，收缩过程所产生缝隙则会被菱铁矿与石墨尾矿在混凝土液相环境中的反应产物填充，进一步的改善增强混凝土的结构，防止其在后续过程中出现因部分组分收缩而导致的破损的发生。
并且，配方中的成分在反应后，所产生的反应物能够进一步的填充至高岭土层间结构中，从而有效的增强混凝土的密实性，进一步的增强混凝土的抗渗性能和机械强度。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
实施例1
一种补偿收缩型混凝土，包括以下重量份的组分：
菱铁矿15份、石墨尾矿15份、水泥70份、聚羧酸减水剂5份、保水剂5份、粉煤灰10份、粗骨料35份、河砂45份和水50份。
粗骨料包括粒径为15mm的石灰石10份、粒径为10mm的煤矸石脱硫渣10份，以及粒径为10mm的碎石5份。
保水剂的制备方法为：将高岭土与碳酸钠饱和溶液混合搅拌3h，过滤后干燥即可，其中，高岭土在碳酸钠饱和溶液中的终浓度为1.8g/mL。
上述补偿收缩型混凝土的制备方法为：
按配方将各组分混合均匀即可。
实施例2
一种补偿收缩型混凝土，包括以下重量份的组分：
菱铁矿10份、石墨尾矿15份、水泥60份、聚羧酸减水剂5份、保水剂5份、粉煤灰10份、粗骨料30份、河砂40份和水30份。
粗骨料包括粒径为10mm的石灰石5份、粒径为5mm的煤矸石脱硫渣10份，以及粒径为10mm的碎石5份。
保水剂的制备方法为：将高岭土与碳酸钠饱和溶液混合搅拌2h，过滤后干燥即可，其中，高岭土在碳酸钠饱和溶液中的终浓度为1g/mL。
上述补偿收缩型混凝土的制备方法为：
按配方将各组分混合均匀即可。
实施例3
一种补偿收缩型混凝土，包括以下重量份的组分：
菱铁矿20份、石墨尾矿20份、水泥100份、聚羧酸减水剂10份、保水剂10份、粉煤灰15份、粗骨料50份、河砂50份和水50份。
粗骨料包括粒径为20mm的石灰石10份、粒径为20mm的煤矸石脱硫渣15份，以及粒径为20mm的碎石10份。
保水剂的制备方法为：将高岭土与碳酸钠饱和溶液混合搅拌1.5h，过滤后干燥即可，其中，高岭土在碳酸钠饱和溶液中的终浓度为2g/mL。
上述补偿收缩型混凝土的制备方法为：
按配方将各组分混合均匀即可。
对比例1
与实施例1相比，将配方中的菱铁矿和石墨尾矿替换为市售的混凝土膨胀剂，其余过程与实施例1相同。
对比例2
与实施例1相比，将配方中的煤矸石脱硫渣替换为矿物骨料，其余过程与实施例1相同。
对比例3
与实施例1相比，配方中缺少菱铁矿，保水剂替换为吸水树脂，其余过程与实施例1相同。
将实施例1～3和对比例1～3中各组分混合均匀即可制备得到相应的混凝土，然后对制备得到的混凝土(C35普通混凝土)进行常规养护，制成3天、7天和28天龄，厚度为10cm的标准混凝土试件，并检测其抗压强度和抗渗性能，其结果见表1。
表1混凝土性能
根据表1数据可知，本申请实施例1～3制备得到的混凝土性能显著优于对比例1～3记载的技术方案制备得到的混凝土。
根据对比例1～3的技术方案的改变可知，当将配方中的菱铁矿和石墨尾矿替换为普通市售膨胀剂，或是配方中缺少了菱铁矿后，制备得到的混凝土的性能急剧下降。使用市售膨胀剂制备得到的混凝土的性能虽然优于对比例3，但仍然显著低于本申请技术方案。
与此同时，保水剂的替换也会对混凝土的性能带来影响。本申请中保水剂除了具有吸水排水的功能外，也能进一步的填充混凝土的孔隙，且通过保水剂的收缩与菱铁矿和石墨尾矿反应产生的固相膨胀物相配合，进一步的增强混凝土基体的密实性。当将其替换为常规的保水剂时，此功能也随之消失，并体现为混凝土性能的降低。

Claims (8)

1.一种补偿收缩型混凝土，其特征在于，包括以下重量份的组分：
菱铁矿10～20份、石墨尾矿15～20份、水泥60～100份、减水剂5～10份、保水剂5～10份、粉煤灰10～15份、粗骨料30～50份、河砂40～50份和水30～50份；
所述保水剂的制备方法如下：
将高岭土与碳酸钠饱和溶液混合搅拌1～3h，过滤后干燥即可。
2.根据权利要求1所述的补偿收缩型混凝土，其特征在于，包括以下重量份的组分：
菱铁矿15份、石墨尾矿15份、水泥70份、减水剂5份、保水剂5份、粉煤灰10份、粗骨料35份、河砂45份和水50份。
3.根据权利要求1或2所述的补偿收缩型混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
4.根据权利要求1所述的补偿收缩型混凝土，其特征在于，所述高岭土在碳酸钠饱和溶液中的终浓度为1～3g/mL。
5.根据权利要求1或2所述的补偿收缩型混凝土，其特征在于，所述粗骨料包括粒径为10～20mm的石灰石5～10份、粒径为5～20mm的脱硫渣10～15份，以及粒径为10～20mm的碎石5～10份。
6.根据权利要求5所述的补偿收缩型混凝土，其特征在于，所述石灰石粒径为15mm，脱硫渣粒径为10mm，碎石粒径为10mm。
7.根据权利要求5所述的补偿收缩型混凝土，其特征在于，所述脱硫渣为煤矸石脱硫渣。
8.权利要求1～7任一项所述的补偿收缩型混凝土的制备方法，其特征在于，按配方将各组分混合均匀即可。
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