CN112341085B - 一种混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土及其制备方法，包括以下质量份数的组分：14～20％的硅酸盐水泥、6～10％的活性粉煤灰、3～5％的铜尾矿粉、0.2～0.4％的氢氧化镁、0.4～0.8％的氯化钠、0.8～1.7％的改性玄武岩纤维、25～30％的碎石、28.3～37.9％的废瓷砖砂、0.5～1％的改性聚羧酸醚减水剂、8～10.5％的水。本发明制备方法可靠易行，所得混凝土具有低成本、良好的早期强度、和易性、泵送性及抗裂性等性能。

Description

一种混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土领域，特别是涉及一种混凝土及其制备方法。

背景技术

混凝土是近代最广泛使用的建筑材料，也是当前最大宗的人造材料，与其他建筑材料(如钢铁、木材、塑料等)相比，混凝土具有良好的耐水性、可塑性和原料来源广、生产工艺简单、生产成本低、应用方便等优点，一直为工程界所青睐。现有的混凝土在加工的过程中，无法将各项原料的优势进行有效的利用，使得各个材料无法产生优势互补的效应，限制了混凝土的广泛使用和发展。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种混凝土及其制备方法，制备方法可靠易行，降低了生产成本，所得混凝土具有良好的早期强度、和易性、泵送性及抗裂性等性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种混凝土，包括以下质量份数的组分：14～20％的硅酸盐水泥、6～10％的活性粉煤灰、3～5％的铜尾矿粉、0.2～0.4％的氢氧化镁、0.4～0.8％的氯化钠、0.8～1.7％的改性玄武岩纤维、25～30％的碎石、28.3～37.9％的废瓷砖砂、0.5～1％的改性聚羧酸醚减水剂、8～10.5％的水。

所述碎石粒径在10～15mm，所述废瓷砖砂的粒径小于4mm。

一种混凝土的制备方法，包括以下步骤：

(1)将粉煤灰置于过量2mol/L的氢氧化钠溶液中，在80℃下浸渍1.5h，冷却、过滤，得到活性粉煤灰和第一滤液；

粉煤灰主要指燃煤电厂中磨细煤粉在锅炉中高温悬浮燃烧后，从烟道排出的一种工业废料。粉煤灰作为一种混凝土的矿物掺合料，其掺量的多少不仅影响混凝土的强度大小，而且将改变混凝土的泌水性、和易性等工作性能，但混凝土仅仅使用未处理过的粉煤灰，利用率较低，且不能充分发挥其火山灰活性。本步骤中，采用氢氧化钠活化改性粉煤灰，提高粉煤灰表面活性及吸附性能，并能清除粉煤灰孔内杂质，进而可以增加混凝土的强度和抗渗、泵送性能。

(2)将玄武岩纤维与过量2mol/L的稀盐酸搅拌混合并在室温下浸渍1h，留取物质的量为配比中氢氧化镁物质的量的两倍的第一滤液，将剩余的第一滤液加入玄武岩纤维浸渍体系中以中和稀盐酸，过滤，得到改性玄武岩纤维；

玄武岩纤维是一种新型无机环保绿色高性能纤维材料，是用火山爆发形成的一种玻璃态的玄武岩矿石，经高温，它是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成，具有耐高温、耐化学腐蚀、天然硅酸盐相容性、抗拉强度高、抗裂性能好、成本低等优点，可用于改善混凝土性能。由于玄武岩纤维与水泥基体之间没有化学作用，因此玄武岩纤维与水泥基体间的界面粘结十分薄弱，导致添加玄武岩纤维后，混凝土的力学性能改善不够理想。本步骤中，通过稀盐酸对玄武岩纤维表面进行刻蚀并去除玄武岩纤维表面的氧化物杂质,使玄武岩纤维表面粗糙，从而增加玄武岩纤维与水泥基体的接触面积，增大纤维与水泥基体间的摩擦力，提高玄武岩纤维与混凝土的界面粘结强度。本步骤中，玄武岩纤维的加入量较少，因此过量的稀盐酸相比与剩余的第一过滤液也是相对要少的，利用第一过滤液(含氢氧化钠)中和去除稀盐酸，使稀盐酸与氢氧化钠生成氯化钠，可避免因稀盐酸的存在而造成后续无法生成氢氧化镁。另，以处理过粉煤灰的滤液作为稀盐酸的中和剂，可减少了氢氧化钠的消耗，降低生产成本。

(3)将氯化镁粉末和水配制成溶液，加入活性粉煤灰和改性玄武岩纤维，搅拌混合，再加入步骤(2)中留取的第一滤液进行反应，得到初混物，反应过程中氯化镁与氢氧化钠反应生成氢氧化镁和氯化钠；

氢氧化镁加至混凝土中，氢氧化镁晶体间的相互挤压，可以填充混凝土的孔隙，并形成宏观膨胀，其基本不与混凝土浆体中的其他组分发生反应，从而达到降低混凝土的孔隙率，改善孔结构，提高密实性的目的，还能提高抗渗性能及抗腐蚀性能。氯化钠加至混凝土中可以起到抗冻作用，还能够促进混凝土的凝结硬化，提高早期强度。本步骤中，采用加入的氯化镁与氢氧化钠反应生成氢氧化镁的方式，而不是在步骤(3)中直接加入氢氧化镁粉末进行混合，其原因在于，氢氧化镁粉末难溶于水，加入的量又很少，氢氧化镁粉末很难均匀分布于活性粉煤灰和改性玄武岩纤维的混合物中，氢氧化钠溶液中OH^-是均匀分布的，因此可使生成的氢氧化镁均匀分散在混合体系中。此外，留取滤液加入后会带入一定量的水，而此部分的水将适当提高混凝土的水灰比，提升混凝土的流动性，但该用量仍在配比设计考虑范围内，对混凝土强度影响较小。另氢氧化镁在长期存放过程易与空气中的水、二氧化碳反应生成碳酸镁，使部分氢氧化镁失效，因此氢氧化镁必需在干燥环境中储存，而氯化镁不会与二氧化碳反应，更利于存放。

(4)将硅酸盐水泥、铜尾矿粉、碎石、废瓷砖砂、改性聚羧酸醚减水剂加入初混物中，搅拌混合，制得混凝土。

聚羧酸类减水剂具有掺量低、减水率高、分散性好、绿色环保、适应性好等特点，被广泛应用在各种混凝土中，可以混凝土水泥基材料的流动性能，然而，减水率高的聚羧酸类减水剂会降低混凝土的黏聚性，更容易发生泌水和离析，从而影响混凝土的早期强度与耐久性；纤维素醚应用于混凝土，起到增大液相粘度(增稠)的作用，可以改善泌水和离析，因此，目前最常用的是将聚羧酸类减水剂与纤维素醚复配来改善混凝土性能，但纤维素醚溶于水加入到聚羧酸类减水剂中实际上会出现粘性消失和析出的现象，导致纤维素醚失效，并不能起到最佳的改善效果。本步骤中，改性聚羧酸醚减水剂为德国巴斯夫生产的MELFLUX2651F产品。

本发明的有益效果是：

(1)利用氢氧化钠活化粉煤灰，提高粉煤灰表面活性及吸附性能，并能清除粉煤灰孔内杂质，进而可以增加混凝土的强度和抗渗、泵送性能。

(2)通过稀盐酸溶液对玄武岩纤维进行刻蚀，使玄武岩纤维表面粗糙，从而增加玄武岩纤维与混凝土基体的接触面积，增大纤维与基体间的摩擦力，提高玄武岩纤维与混凝土的界面粘结强度；利用活化粉煤灰后的滤液中和稀盐酸，减少了氢氧化钠的消耗，降低生产成本；

(3)利用氯化镁与活化粉煤灰后的滤液反应生成氢氧化镁和氯化钠，使生产的氢氧化镁能够均匀分散在体系中，从而降低混凝土的孔隙率，改善孔结构，提高密实性，从而提高混凝土强度，且氯化镁相较于氢氧化镁更易于储存，可降低存储成本；生成的氯化钠可促进混凝土的凝结硬化，提高早期强度，还能起到抗裂作用。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述：

实施例1

一种混凝土，包括以下质量份数的组分：18％的硅酸盐水泥、6％的活性粉煤灰、4％的铜尾矿粉、0.4％的氢氧化镁、0.8％的氯化钠、1％的改性玄武岩纤维、25％的粒径在10～15mm的碎石、35.3％的粒径小于4mm废瓷砖砂、1％的改性聚羧酸醚减水剂、10.5％的水。

一种混凝土的制备方法，包括以下步骤：

(1)将粉煤灰置于过量2mol/L的氢氧化钠溶液中，在80℃下浸渍1.5h，冷却、过滤，得到活性粉煤灰和第一滤液；

(2)将玄武岩纤维与过量2mol/L的稀盐酸搅拌混合并在室温下浸渍1h，留取物质的量为配比中氢氧化镁物质的量的两倍的第一滤液，将剩余的第一滤液加入玄武岩纤维浸渍体系中以中和稀盐酸，过滤，得到改性玄武岩纤维；

(3)将氯化镁粉末和水配制成溶液，加入活性粉煤灰和改性玄武岩纤维，搅拌混合，再加入步骤(2)中留取的第一滤液进行反应，得到初混物，反应过程中氯化镁与氢氧化钠反应生成氢氧化镁；

(4)将硅酸盐水泥、铜尾矿粉、碎石、废瓷砖砂、改性聚羧酸醚减水剂加入初混物中，搅拌混合，制得混凝土。

实施例2

包括以下质量份数的组分：14％的硅酸盐水泥、6％的活性粉煤灰、3％的铜尾矿粉、0.2％的氢氧化镁、0.4％的氯化钠、0.8％的改性玄武岩纤维、30％的粒径在10～15mm的碎石、37.9％的粒径小于4mm废瓷砖砂、0.7％的改性聚羧酸醚减水剂、7％的水。

一种混凝土的制备方法，按照实施例2的配方及实施例1的制备方法进行制备。

实施例3

包括以下质量份数的组分：16.8％的硅酸盐水泥、8％的活性粉煤灰、5％的铜尾矿粉、0.3％的氢氧化镁、0.6％的氯化钠、1.7％的改性玄武岩纤维、25％的粒径在10～15mm的碎石、33.6％的粒径小于4mm废瓷砖砂、0.5％的改性聚羧酸醚减水剂、8.5％的水。

一种混凝土的制备方法，按照实施例3的配方及实施例1的制备方法进行制备。

实施例4

包括以下质量份数的组分：16％的硅酸盐水泥、9％的活性粉煤灰、3％的铜尾矿粉、0.4％的氢氧化镁、0.8％的氯化钠、1％的改性玄武岩纤维、226％的粒径在10～15mm的碎石、34.8％的粒径小于4mm废瓷砖砂、1％的改性聚羧酸醚减水剂、8％的水。

一种混凝土的制备方法，按照实施例4的配方及实施例1的制备方法进行制备。

实施例5

包括以下质量份数的组分：20％的硅酸盐水泥、6％的活性粉煤灰、3％的铜尾矿粉、0.2％的氢氧化镁、0.4％的氯化钠、1.5％的改性玄武岩纤维、25％的粒径在10～15mm的碎石、33.4％的粒径小于4mm废瓷砖砂、0.5％的改性聚羧酸醚减水剂、10％的水。

一种混凝土的制备方法，按照实施例5的配方及实施例1的制备方法进行制备。

实施例6

包括以下质量份数的组分：17％的硅酸盐水泥、8.5％的活性粉煤灰、5％的铜尾矿粉、0.3％的氢氧化镁、0.6％的氯化钠、0.8％的改性玄武岩纤维、27％的粒径在10～15mm的碎石、30.8％的粒径小于4mm废瓷砖砂、1％的改性聚羧酸醚减水剂、9％的水。

一种混凝土的制备方法，按照实施例6的配方及实施例1的制备方法进行制备。

实施例7

包括以下质量份数的组分：18.5％的硅酸盐水泥、10％的活性粉煤灰、4％的铜尾矿粉、0.4％的氢氧化镁、0.8％的氯化钠、1％的改性玄武岩纤维、26.5％的粒径在10～15mm的碎石、28.3％的粒径小于4mm废瓷砖砂、1％的改性聚羧酸醚减水剂、9.5％的水。

一种混凝土的制备方法，按照实施例7的配方及实施例1的制备方法进行制备。

对比例1～7

对应按照实施例1～7的配比及制备方法进行制备，不同之处在于，步骤(3)改为将氢氧化镁粉磨、氯化钠、水配制成悬浊液，加入活性粉煤灰和改性玄武岩纤维，搅拌混合，得到初混物。

对比例8～14

对应按照实施例1～7的配比及制备方法进行制备，不同之处在于，取消步骤(2)，直接采用市售的未改性玄武岩纤维。

表1为实施例1～7、对比例1～7、对比例8～14的混凝土的性能测试数据统计。由表1可知，以氯化镁与氢氧化钠反应生成的氢氧化镁相比与直接加入氢氧化镁，得到混凝土具有更高的抗压强度，改性玄武岩纤维的加入可显著提高混凝土的抗裂性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下质量份数的组分：14～20％的硅酸盐水泥、6～10％的活性粉煤灰、3～5％的铜尾矿粉、0.2～0.4％的氢氧化镁、0.4～0.8％的氯化钠、0.8～1.7％的改性玄武岩纤维、25～30％的碎石、28.3～37.9％的废瓷砖砂、0.5～1％的改性聚羧酸醚减水剂、8～10.5％的水；

混凝土的制备包括以下步骤：

(1)将粉煤灰置于过量2mol/L的氢氧化钠溶液中，在80℃下浸渍1.5h，冷却、过滤，得到活性粉煤灰和第一滤液；

(2)将玄武岩纤维与过量2mol/L的稀盐酸搅拌混合并在室温下浸渍1h，留取物质的量为配比中氢氧化镁物质的量的两倍的第一滤液，将剩余的第一滤液加入玄武岩纤维浸渍体系中以中和稀盐酸，过滤，得到改性玄武岩纤维；

(3)将氯化镁粉末和水配制成溶液，加入活性粉煤灰和改性玄武岩纤维，搅拌混合，再加入步骤(2)中留取的第一滤液进行反应，得到初混物，反应过程中氯化镁与氢氧化钠反应生成氢氧化镁和氯化钠；

(4)将硅酸盐水泥、铜尾矿粉、碎石、废瓷砖砂、改性聚羧酸醚减水剂加入初混物中，搅拌混合，制得混凝土。

2.如权利要求1所述一种混凝土的制备方法，其特征在于：所述碎石粒径在10～15mm，所述废瓷砖砂的粒径小于4mm。