自密实混凝土及其制备工艺

摘要

本发明公开了一种自密实混凝土及其制备工艺，包括如下重量份数的组分，水130~150份、水泥170~200份、粉煤灰90~100份、磷渣粉50~70份、锂渣粉10~30份、石灰石粉20~40份、中砂850~870份、碎石900~950份、外加剂5~7份。磷渣粉和锂渣粉的使用能够降低水泥用量，节约成本，且绿色环保；聚羧酸系保坍剂配合聚羧酸减水剂一同作用，能有效克服混凝土拌合物出现的“抓底”、“板结”的现象；茂金属聚丙烯的加入能够改善混凝土的抗渗性能；混凝土制备时加入的干冰颗粒的加入一方面降低混凝土拌合物的温度，另一方面干冰颗粒能够促进混凝土各组分间分散均匀；混凝土制备时最后加入的消泡剂能够减少混凝土中的有害孔，形成的混凝土铺装后表面平整。

权利要求

1.一种自密实混凝土，其特征是：包括如下重量份数的组分，水130 150份、水泥170~ ~

200份、粉煤灰90 100份、磷渣粉50 70份、锂渣粉10 30份、石灰石粉20 40份、中砂850 870~ ~ ~ ~ ~份、碎石900 950份、外加剂5 7份；所述组分中还包括有茂金属聚丙烯0.1 0.5份；所述组分~ ~ ~中还包括有0.1 0.5份双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物；

~

自密实混凝土的制备工艺，包括如下的制备过程：S1、将10 20份水倒入搅拌机，将搅拌机润湿；

~

S2、中砂、碎石倒入搅拌机，均匀混合；

S3、将剩余的水加入，搅拌均匀；

S4、将水泥、粉煤灰、磷渣粉、锂渣粉、石灰石粉、茂金属聚丙烯、双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物及由聚羧酸减水剂、保坍剂、早强剂、保水剂、引气剂组成的外加剂一起加入搅拌机，并向搅拌机中加入重量份为2 3份的干冰颗粒，搅拌均匀；

~

S5、将消泡剂加入搅拌机中，搅拌混合均匀。

2.根据权利要求1所述的自密实混凝土，其特征是：所述聚羧酸减水剂选择β-环糊精类聚羧酸减水剂或减缩型聚羧酸减水剂。

3.根据权利要求1所述的自密实混凝土，其特征是：所述消泡剂选择自乳化型聚醚改性聚硅氧烷消泡剂。

4.根据权利要求3所述的自密实混凝土，其特征是：所述自乳化型聚醚改性聚硅氧烷消泡剂包括如下的制备步骤：步骤1：将5 10份的疏水二氧化硅与100份的二甲基硅油在150 180℃连续搅拌4 6小~ ~ ~时，保温1h，制得聚醚改性聚硅氧烷硅膏；

步骤2：将两种不同HLB值的聚醚改性聚硅氧烷硅膏溶解于水中，在50 60℃充分搅拌~

1h，加入硅膏、十六醇、增稠剂，搅拌2小时，40℃保温1h，出料。

5.根据权利要求1所述的自密实混凝土，其特征是：所述保坍剂选择聚羧酸系保坍剂。

说明书

自密实混凝土及其制备工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及混凝土领域，特别涉及一种自密实混凝土及其制备工艺。

背景技术

[0002] 在混凝土施工过程中，现浇混凝土通常采用泵送，采用手持式震动棒等振捣密实，但是对于大体积、大跨度构件，根本无法保证送料均匀、振捣密实，因此需要采用一种更适合的高性能自密实混凝土，来满足需要。自密实混凝土是指在自身重量作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能完全填充，同时具有很好均质性，且不需要附加震动的混凝土。

[0003] 但是自密实混凝土配制成本较高，与普通混凝土配合比相比，胶凝材料用量大，水泥用量相对较高。自密实混凝土的成本偏高大大制约了自密实混凝土的推广应用。

发明内容

[0004] 针对现有技术存在的不足，本发明的第一发明目的在于提供一种自密实混凝土配方，能有效降低成本。

[0005] 本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种自密实混凝土，包括如下重量份数的组分，水130～150份、水泥170～200份、粉煤灰90～100份、磷渣粉50～70份、锂渣粉10～30份、石灰石粉20～40份、中砂850～870份、碎石900～950份、外加剂5～7份。

[0006] 通过上述技术方案，磷渣粉是电炉法制备黄磷时的工业副产品，用电炉法制取黄磷时，利用焦炭和硅石作为还原剂和成渣剂，使磷矿石中的钙和二氧化硅结合，形成熔融炉渣，将之排出后，经高压水淬急冷，即为粒化电炉磷渣。而磷渣粉加入混凝土组分中一方面减少了水泥用量，另一方面能降低需水量、水化热、分层、泌水现象，且增加了混凝土的抗渗性、后期强度增进快。锂渣粉是碳酸锂生产过程中，锂辉石经过1150～1300℃的高温煅烧，再用硫酸法对煅烧料进行焙烧、浸取、洗涤、过滤后排出的工业废渣，加入混凝土组分中能延缓混凝土的凝固，配合粉煤灰使用能够增强混凝土的强度，磷渣粉和锂渣粉同时使用降低了水泥的用量，节约了成本，且比较环保。

[0007] 本发明进一步设置为：所述外加剂包括聚羧酸减水剂、保坍剂、早强剂、消泡剂、引气剂和保水剂。

[0008] 通过上述技术方案，聚羧酸减水剂的使用能够减少水泥的用量；保坍剂的使用能够保持混凝土坍落度不快速损失，且保坍剂实质上是缓凝剂，延缓水泥水化凝结，达到保持坍落度的作用；早强剂能够提高混凝土的早期强度；消泡剂能够减少混凝土中的有害孔；保水剂的使用能够增强混凝土胶凝材料的粘聚性和粘结力，减少材料组分的分离率，提高硬化产品的性能，增强砂浆的保水性；引气剂的使用能改善混凝土坍落度、流动性，减少混凝土泌水和离析，提高混凝土的均质性。

[0009] 本发明进一步设置为：所述聚羧酸减水剂选择β-环糊精类聚羧酸减水剂或减缩型聚羧酸减水剂。

[0010] 通过上述技术方案，β-环糊精类聚羧酸减水剂中含有羧基、磺酸基、聚氧乙烯基和β-环糊精，用于新拌混凝土使用时无泌水、离析现象，且混凝土的抗压强度增长比较快。

[0011] 本发明进一步设置为：所述消泡剂选择自乳化型聚醚改性聚硅氧烷消泡剂。

[0012] 通过上述技术方案，自乳化型聚醚改性聚硅氧烷消泡剂将聚醚消泡剂和有机硅消泡剂二者的优点结合起来的高效消泡剂，具有表面张力低、消泡迅速、抑泡时间长、成本低、用量少、应用面广的特点。

[0013] 本发明进一步设置为：所述自乳化型聚醚改性聚硅氧烷消泡剂包括如下的制备步骤：

[0014] 步骤1：将5～10份的疏水二氧化硅与100份的二甲基硅油在150～180℃连续搅拌4～6小时，保温1h，制得聚醚改性聚硅氧烷硅膏；

[0015] 步骤2：将两种不同HLB值的聚醚改性聚硅氧烷硅膏溶解于水中，在50～60℃充分搅拌1h，加入硅膏、十六醇、增稠剂，搅拌2小时，40℃保温1h，出料。

[0016] 通过上述技术方案，经过上述步骤可完成自乳化型聚醚改性聚硅氧烷消泡剂的制备。

[0017] 本发明进一步设置为：所述保坍剂选择聚羧酸系保坍剂。

[0018] 通过上述技术方案，聚羧酸系保坍剂可提高混凝土拌合物的粘聚性，提高混凝土拌合物的抗离析、抗泌水性能，且使混凝土拌合物获得较好的坍落度。聚羧酸系保坍剂与聚羧酸减水剂一同配合作用，可有效克服混凝土拌合物出现的“抓底”、“板结”等现象。

[0019] 本发明进一步设置为：所述组分中还包括有茂金属聚丙烯0.1～0.5份。

[0020] 通过上述技术方案，茂金属聚丙烯的加入能够改善混凝土的抗渗性能。

[0021] 本发明进一步设置为：所述组分中还包括有0.1～0.5份双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物。

[0022] 通过上述技术方案，双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物能够提高混凝土组分的耐磨性、机械强度、硬度。

[0023] 本发明的又一发明目的在于提供一种自密实混凝土的制备工艺，包括如下的制备过程：

[0024] S1、将10～20份水倒入搅拌机，将搅拌机润湿；

[0025] S2、中砂、碎石倒入搅拌机，均匀混合；

[0026] S3、将剩余的水加入，搅拌均匀；

[0027] S4、将水泥、粉煤灰、磷渣粉、锂渣粉、石灰石粉、茂金属聚丙烯、双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物及由聚羧酸减水剂、保坍剂、早强剂、保水剂、引气剂组成的外加剂一起加入搅拌机，并向搅拌机中加入重量份为2～3份的干冰颗粒，搅拌均匀；

[0028] S5、将消泡剂加入搅拌机中，搅拌混合均匀。

[0029] 通过上述技术方案，加入的干冰颗粒能够起到分散的作用使得各组分间分散均匀，同时干冰在搅拌机搅拌的过程中升华形成二氧化碳气体，增强混凝土的流动性，增强了混凝土的拌和性，且干冰颗粒升华的过程吸热能够降低混凝土拌合物的温度，形成的混凝土的性能稳定；最后加入的消泡剂能够减少混凝土中的有害孔，形成的混凝土铺装后表面平整。

[0030] 综上所述，本发明对比于现有技术的有益效果为：

[0031] 1、磷渣粉和锂渣粉的使用能够降低胶凝材料的使用，节约成本，且绿色环保；

[0032] 2、聚羧酸系保坍剂配合聚羧酸减水剂一同作用，能有效克服混凝土拌合物出现的“抓底”、“板结”的现象；

[0033] 3、茂金属聚丙烯的加入能够改善混凝土的抗渗性能；

[0034] 4、混凝土制备时加入的干冰颗粒的加入一方面降低混凝土拌合物的温度，另一方面干冰颗粒能够促进混凝土各组分间分散均匀；

[0035] 5、混凝土制备时最后加入的消泡剂能够减少混凝土中的有害孔，形成的混凝土铺装后表面平整。

具体实施方式

[0036] 以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

[0037] 一种自密实混凝土，按重量份剂包括水、水泥、粉煤灰、磷渣粉、锂渣粉、石灰石粉、中砂、碎石、外加剂、茂金属聚丙烯、双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物。

[0038] 其中外加剂选择聚羧酸减水剂、保坍剂、早强剂、消泡剂、引气剂和保水剂。

[0039] 聚羧酸减水剂选择β-环糊精类聚羧酸减水剂或减缩型聚羧酸减水剂。

[0040] 注：(1)β-环糊精类聚羧酸减水剂的合成方法为：将TPEG(111.3g，46.4mmol)和MA-β-CD(19.2g，14.5mmol)置于四口圆底烧瓶(500ml)中，加入蒸馏水(160ml)，并将烧瓶置于水浴中，升温至60℃，搅拌下得到透明溶液；然后加入过氧化氢(质量分数30％)溶液(1.5g)。将L-抗坏血酸(0.25g，1.42mmol)和3-巯基丙酸(0.5g,4.71mmol)溶于蒸馏水(45ml)得到引发剂溶液。单体溶液通过丙烯酸(11g，152.6mmol)和甲基丙烯磺酸钠(2.0g，12.6mmol)溶于蒸馏水(30ml)获得。同时，将单体溶液和引发剂溶液滴加至反应瓶，分别用时3.0h和3.5h,然后继续反应1h。待反应完成后，冷却至室温，选用氢氧化钠溶液(质量分数
30％)调节反应液的pH为6.8。获得的聚合物溶液为浅黄色透明溶液，制得β-环糊精类聚羧酸减水剂。

[0041] (2)减缩型聚羧酸减水剂的合成方法为：向装有温度计、搅拌装置、球型冷凝管的四口烧瓶加入顺酐、一缩二乙二醇单丁醚(或同时加入叔丁醇)和催化剂，加热，保温反应5h，然后降温并向四口烧瓶中加入称量好的TPEG、适量水和链转移剂，搅拌5min，开始滴加引发剂溶液，并在2h内加完，继续保温反应1h后降温，然后用30％的液碱中和至pH为6-7，制得减缩型聚羧酸减水剂。

[0042] 消泡剂选择自乳化型聚醚改性聚硅氧烷消泡剂。

[0043] 自乳化型聚醚改性聚硅氧烷消泡剂包括如下的制备步骤：

[0044] 步骤1：将5～10份的疏水二氧化硅与100份的二甲基硅油在150～180℃连续搅拌4～6小时，保温1h，制得聚醚改性聚硅氧烷硅膏；

[0045] 步骤2：将两种不同HLB值的聚醚改性聚硅氧烷硅膏溶解于水中，在50～60℃充分搅拌1h，加入硅膏、十六醇、增稠剂，搅拌2小时，40℃保温1h，出料。

[0046] 保坍剂选择聚羧酸系保坍剂。

[0047] 实施例1～8的混凝土组分按照表1配比。

[0048] 表1混凝土各组分配比

[0049]

[0050] 实施例9

[0051] 一种自密实混凝土的制备工艺，包括如下的制备过程：

[0052] S1、将10～20份水倒入搅拌机，将搅拌机润湿；

[0053] S2、中砂、碎石倒入搅拌机，均匀混合；

[0054] S3、将剩余的水加入，搅拌均匀；

[0055] S4、将水泥、粉煤灰、磷渣粉、锂渣粉、石灰石粉、茂金属聚丙烯、双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物及由聚羧酸减水剂、保坍剂、早强剂、保水剂、引气剂组成的外加剂一起加入搅拌机，并向搅拌机中加入重量份为2～3份的干冰颗粒，搅拌均匀；

[0056] S5、将消泡剂加入搅拌机中，搅拌混合均匀。

[0057] 试验检测

[0058] 1、根据GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能实验方法标准》测试混凝土的力学性能；

[0059] 2、根据GB/T 50080-2002《普通混凝土拌和物性能实验方法标准》测试混凝土的力学性能。

[0060] 表2实施例1～8的检测结果

[0061]

[0062] 由表2可得实施例1～8的混凝土均具有较好的使用性能。同时由实施例1～8的实验结果可以得出，锂渣粉和磷渣粉作为胶凝材料添加，对混凝土的使用不会造成影响，则将锂渣粉和磷渣粉广泛应用在混凝土材料中不仅节约能源，而且还能起到环保的效果。

[0063] 以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。