一种机制砂自密实混凝土及其制备方法

摘要

本发明公开了一种机制砂自密实混凝土及其制备方法，属于混凝土的技术领域。该混凝土由包括以下组分的原料混合获得：水泥300‑350份、粉煤灰60‑90份、矿粉100‑130份、细度为3.1‑3.5的机制砂870‑920份、5‑16mm连续级配的天然碎石250‑350份、5‑20mm连续级配的天然碎石650‑750份、水190‑220份、聚羧酸减水剂11.0‑12.5份；上述机制砂在使用前经过改性处理：按100‑150g/L向聚乙烯醇水溶液中添加包含重量比为1:（0.12‑0.2）的硅藻土和滑石粉的填料组合物，得改性液A；按50‑100g/L向聚乙烯醇水溶液中添加包含重量比为1:（0.15‑0.22）的玄武岩纤维和水镁石纤维的纤维组合物，得改性液B；机制砂原料于改性液A中浸泡搅拌1‑2h，于改性液B中浸泡搅拌1‑2h，烘干，即得。该混凝土在全部采用机制砂作为砂的前提下仍具较佳的流动度和强度。

权利要求

1.一种机制砂自密实混凝土，其特征在于，按重量份数，包括有以下组分：水泥300‑350份、粉煤灰60‑90份、矿粉100‑130份、细度为3.1‑3.5的机制砂870‑920份、5‑16mm连续级配的天然碎石250‑350份、5‑20mm连续级配的天然碎石650‑750份、水190‑220份、聚羧酸减水剂11.0‑12.5份；

所述机制砂使用前经过改性处理，改性处理包括有以下步骤：a，配制质量浓度为4‑5%的聚乙烯醇水溶液，按100‑150g/L的添加量向聚乙烯醇水溶液中添加填料组合物，搅拌均匀，得改性液A，其中，填料组合物包括重量比为1:（0.12‑0.2）的硅藻土和滑石粉；

b，配制质量浓度为4‑5%的聚乙烯醇水溶液，按50‑100g/L的添加量向聚乙烯醇水溶液中添加纤维组合物，搅拌均匀，得改性液B，其中，纤维组合物包括重量比为1:（0.15‑0.22）的玄武岩纤维和水镁石纤维；

c、将机制砂原料于改性液A中边浸泡边搅拌1‑2h，取出后，再于改性液B中边浸泡边搅拌1‑2h，取出烘干，得改性后的机制砂。

2.根据权利要求1所述的一种机制砂自密实混凝土，其特征在于：步骤a中，填料组合物包括重量比为1:（0.15‑0.17）的硅藻土和滑石粉。

3.根据权利要求1所述的一种机制砂自密实混凝土，其特征在于：步骤b中，纤维组合物包括重量比为1:（0.18‑0.2）的玄武岩纤维和水镁石纤维。

4.根据权利要求1所述的一种机制砂自密实混凝土，其特征在于：步骤a中，采用的硅藻土和滑石粉的粒径分别为500目和1250目。

5.根据权利要求1所述的一种机制砂自密实混凝土，其特征在于：步骤b中，采用的玄武岩纤维和水镁石纤维的长度均为1‑4mm。

6.根据权利要求1所述的一种机制砂自密实混凝土，其特征在于：步骤c中，烘干温度不超过65℃。

7.根据权利要求1所述的一种机制砂自密实混凝土，其特征在于：所述聚羧酸减水剂选用缓凝型聚羧酸减水剂。

8.一种权利要求1‑7任一所述的机制砂自密实混凝土的制备方法，其特征在于，包括有以下步骤：将水泥、粉煤灰、矿粉和水混合均匀，再加入细度为3.1‑3.5的机制砂、5‑16mm连续级配的天然碎石、5‑20mm连续级配的天然碎石混合均匀，再加入聚羧酸减水剂混合均匀，得机制砂自密实混凝土。

说明书

一种机制砂自密实混凝土及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及混凝土的技术领域，特别涉及一种机制砂自密实混凝土及其制备方法。

背景技术

[0002] 混凝土的配制过程中，天然砂通常作为细骨料被大量使用。天然砂作为自然形成的砂，形状较为规则，粒形圆整度较高，表面粗糙度较小。采用天然砂配制而成的混凝土具
有较佳的密实度，由此带给混凝土较高的强度。

[0003] 随着建筑工程行业的飞速发展，混凝土的需求量大大增加，由此导致天然砂的需求量大大增加。然而，天然砂作为一种不可再生资源，大量开采导致其储存量日益减少，从
长期发展来看，无法满足飞速发展的建筑工程行业的需要。

[0004] 机制砂是指通过制砂机和其他附属设备加工而成的人工砂。与天然砂相比，机制砂的形状不规则，粒形圆整度较差，表面粗糙度较高。采用机制砂的混凝土通常密实度较
差，导致混凝土的强度较差。

[0005] 针对采用机制砂的混凝土，如何研发新的思路，以提高混凝土的强度，是机制砂混凝土的发展和应用关键。

发明内容

[0006] 针对现有技术不足，本发明的目的一在于：提供一种机制砂自密实混凝土，以达到提高强度的效果。

[0007] 本发明的第一个目的是通过以下技术方案得以实现的：

[0008] 一种机制砂自密实混凝土，按重量份数，包括有以下组分：水泥300‑350份、粉煤灰60‑90份、矿粉100‑130份、细度为3.1‑3.5的机制砂870‑920份、5‑16mm连续级配的天然碎石
250‑350份、5‑20mm连续级配的天然碎石650‑750份、水190‑220份、缓凝型聚羧酸减水剂
11.0‑12.5份；

[0009] 所述机制砂使用前经过改性处理，改性处理包括有以下步骤：

[0010] a，配制质量浓度为4‑5％的聚乙烯醇水溶液，按100‑150g/L的添加量向聚乙烯醇水溶液中添加填料组合物，搅拌均匀，得改性液A，其中，填料组合物包括重量比为1:(0.12‑
0.2)的硅藻土和滑石粉；

[0011] b，配制质量浓度为4‑5％的聚乙烯醇水溶液，按50‑100g/L的添加量向聚乙烯醇水溶液中添加纤维组合物，搅拌均匀，得改性液B，其中，纤维组合物包括重量比为1:(0.15‑
0.22)的玄武岩纤维和水镁石纤维；

[0012] c、将机制砂原料于改性液A中边浸泡边搅拌1‑2h，取出后，再于改性液B中边浸泡边搅拌1‑2h，取出烘干，得改性后的机制砂。

[0013] 通过采用上述方案，本发明的混凝土中的砂全部采用机制砂，然而，由背景的分析可知，由于机制砂本身的性能特点，机制砂的应用会给混凝土的强度带来不良影响。为此，
本发明进行了如下调整：

[0014] (1)针对本发明的混凝土的配方，适当增大砂率，即适当增大砂的重量占砂和石的总重量的比率，以此来调整混凝土的黏度和密实度，达到在大量使用机制砂的前提下提高
混凝土的强度的效果。与此同时，还适当增大胶浆量，即适当增大粉料、砂和水组成的浆体
的重量占混凝土总重量的比率，由此保证混凝土的流动扩展度，提高混凝土的密实度，最终
提高混凝土的强度。

[0015] (2)将机制砂经过上述改性处理之后再使用，能够进一步提高混凝土的强度，其可能的原因分析如下：步骤a中，复配的硅藻土和滑石粉能够对机制砂的粗糙表面进行合理填
充，有利于改善机制砂的表面粗糙度、提高机制砂的圆整度，由此进一步改善机制砂的流动
度，进一步提高混凝土的密实度，最终进一步提高混凝土的强度。而且，少量滑石粉的加入
有利于促进硅藻土在机制砂表面的均匀填充；步骤b中，复配的玄武岩纤维和水镁石纤维进
一步对机制砂进行包裹，不仅能够提高硅藻土和滑石粉在机制砂表面的附着度，还能进一
步改善机制砂的圆整度，而且，表面光滑度较高的玄武岩纤维有利于改善机制砂的流动度，
最终进一步提高混凝土的强度，而少量水镁石纤维的掺入有利于联结玄武岩纤维，加强玄
武岩纤维对机制砂的包裹。

[0016] 本发明经过上述调整，使得各组分之间复配合理，与此同时，削弱了机制砂本身形貌结构方面的不良影响，最终形成本发明完整的技术方案，获得的混凝土在大量采用机制
砂的前提下仍然具有较高的强度。本发明的上述技术方案不仅提供了一款新型的混凝土，
也为机制砂混凝土的开发提供了新思路。

[0017] 本发明进一步设置为：步骤a中，填料组合物包括重量比为1:(0.15‑0.17)的硅藻土和滑石粉。

[0018] 试验发现，针对本发明，填料组合物中硅藻土和滑石粉的重量比影响对机制砂的改性，其原因可能在于，硅藻土和滑石粉的重量比影响二者在机制砂表面的填充。本发明通
过采用上述方案，进一步缩小硅藻土和滑石粉的重量比，获得的混凝土的强度更佳。

[0019] 本发明进一步设置为：步骤d中，纤维组合物包括重量比为1:(0.18‑0.2)的玄武岩纤维和水镁石纤维。

[0020] 试验发现，针对本发明，纤维组合物中玄武岩纤维和水镁石纤维的重量比影响对机制砂的改性，其原因可能在于，玄武岩纤维和水镁石纤维的重量比影响二者在机制砂表
面的包裹。本发明通过采用上述方案，进一步缩小玄武岩纤维和水镁石纤维的重量比，获得
的混凝土的强度更佳。

[0021] 本发明进一步设置为：步骤a中，采用的硅藻土和滑石粉的粒径分别为500目和1250目。

[0022] 本发明进一步设置为：步骤b中，采用的玄武岩纤维和水镁石纤维的长度均为1‑4mm。

[0023] 本发明进一步设置为：步骤c中，烘干温度不超过65℃。

[0024] 本发明进一步设置为：所述聚羧酸减水剂选用缓凝型聚羧酸减水剂。

[0025] 本发明的目的二在于：提供一种上述机制砂自密实混凝土的制备方法，其特征在于，包括有以下步骤：将水泥、粉煤灰、矿粉和水混合均匀，再加入细度为3.1‑3.5的机制砂、
5‑16mm连续级配的天然碎石、5‑20mm连续级配的天然碎石混合均匀，再加入聚羧酸减水剂
混合均匀，得机制砂自密实混凝土。

[0026] 综上所述，本发明具有以下有益效果：

[0027] 1、本发明通过适当增大砂率、适当增大胶浆量以及对机制砂进行改性的复合手段，在混凝土中的砂全部采用采用机制砂的前提下，获得了具有较高强度的混凝土，也为机
制砂混凝土的开发提供了新思路；

[0028] 2、本发明在对机制砂进行改性处理的过程中，先采用硅藻土和滑石粉组成的填料组合物对机制砂表面的填充，而后采用玄武岩纤维和水镁石纤维组成的纤维组合物对机制
砂表面的包裹，以此对机制砂进行改性，有利于进一步提高混凝土的强度。

具体实施方式

[0029] 以下对本发明作进一步详细说明。

[0030] 原料介绍

[0031]

[0032]

[0033] 实施例1

[0034] 一种机制砂自密实混凝土，按重量份数，包括有以下组分：水泥300份、粉煤灰90份、矿粉100份、细度为3.1‑3.5的机制砂920份、5‑16mm连续级配的天然碎石250份、5‑20mm
连续级配的天然碎石750份、水190份、聚羧酸减水剂12.5份；

[0035] 所述机制砂使用前经过改性处理，改性处理包括有以下步骤：

[0036] a，配制质量浓度为4％的聚乙烯醇水溶液，按100g/L的添加量向聚乙烯醇水溶液中添加填料组合物，搅拌均匀，得改性液A，其中，填料组合物包括重量比为1:0.12的硅藻土
和滑石粉；

[0037] b，配制质量浓度为4％的聚乙烯醇水溶液，按100g/L的添加量向聚乙烯醇水溶液中添加纤维组合物，搅拌均匀，得改性液B，其中，纤维组合物包括重量比为1:0.22的玄武岩
纤维和水镁石纤维；

[0038] c、将机制砂原料于改性液A中边浸泡边搅拌1h，取出后，再于改性液B中边浸泡边搅拌1h，取出，于60℃下烘干，得改性后的机制砂；

[0039] 该机制砂自密实混凝土的制备方法包括有以下步骤：将水泥、粉煤灰、矿粉和水混合均匀，再加入细度为3.1‑3.5的机制砂、5‑16mm连续级配的天然碎石、5‑20mm连续级配的
天然碎石混合均匀，再加入聚羧酸减水剂混合均匀，得机制砂自密实混凝土。

[0040] 实施例2

[0041] 一种机制砂自密实混凝土，按重量份数，包括有以下组分：水泥325份、粉煤灰75份、矿粉115份、细度为3.1‑3.5的机制砂895份、5‑16mm连续级配的天然碎石300份、5‑20mm
连续级配的天然碎石700份、水205份、聚羧酸减水剂12份；

[0042] 所述机制砂使用前经过改性处理，改性处理包括有以下步骤：

[0043] a，配制质量浓度为4.5％的聚乙烯醇水溶液，按120g/L的添加量向聚乙烯醇水溶液中添加填料组合物，搅拌均匀，得改性液A，其中，填料组合物包括重量比为1:0.16的硅藻
土和滑石粉；

[0044] b，配制质量浓度为4.5％的聚乙烯醇水溶液，按120g/L的添加量向聚乙烯醇水溶液中添加纤维组合物，搅拌均匀，得改性液B，其中，纤维组合物包括重量比为1:0.19的玄武
岩纤维和水镁石纤维；

[0045] c、将机制砂原料于改性液A中边浸泡边搅拌1.5h，取出后，再于改性液B中边浸泡边搅拌1.5h，取出，于65℃下烘干，得改性后的机制砂；

[0046] 该机制砂自密实混凝土的制备方法包括有以下步骤：将水泥、粉煤灰、矿粉和水混合均匀，再加入细度为3.1‑3.5的机制砂、5‑16mm连续级配的天然碎石、5‑20mm连续级配的
天然碎石混合均匀，再加入聚羧酸减水剂混合均匀，得机制砂自密实混凝土。

[0047] 实施例3

[0048] 一种机制砂自密实混凝土，按重量份数，包括有以下组分：水泥350份、粉煤灰60份、矿粉130份、细度为3.1‑3.5的机制砂870份、5‑16mm连续级配的天然碎石350份、5‑20mm
连续级配的天然碎石650份、水220份、聚羧酸减水剂11.0份；

[0049] 所述机制砂使用前经过改性处理，改性处理包括有以下步骤：

[0050] a，配制质量浓度为5％的聚乙烯醇水溶液，按150g/L的添加量向聚乙烯醇水溶液中添加填料组合物，搅拌均匀，得改性液A，其中，填料组合物包括重量比为1:0.2的硅藻土
和滑石粉；

[0051] b，配制质量浓度为5％的聚乙烯醇水溶液，按50g/L的添加量向聚乙烯醇水溶液中添加纤维组合物，搅拌均匀，得改性液B，其中，纤维组合物包括重量比为1:0.15的玄武岩纤
维和水镁石纤维；

[0052] c、将机制砂原料于改性液A中边浸泡边搅拌2h，取出后，再于改性液B中边浸泡边搅拌2h，取出，于55℃下烘干，得改性后的机制砂；

[0053] 该机制砂自密实混凝土的制备方法包括有以下步骤：将水泥、粉煤灰、矿粉和水混合均匀，再加入细度为3.1‑3.5的机制砂、5‑16mm连续级配的天然碎石、5‑20mm连续级配的
天然碎石混合均匀，再加入聚羧酸减水剂混合均匀，得机制砂自密实混凝土。

[0054] 实施例4

[0055] 一种机制砂自密实混凝土，与实施例2的不同之处在于，填料组合物包括重量比为1:0.15的硅藻土和滑石粉。

[0056] 实施例5

[0057] 一种机制砂自密实混凝土，与实施例2的不同之处在于，填料组合物包括重量比为1:0.17的硅藻土和滑石粉。

[0058] 实施例6

[0059] 一种机制砂自密实混凝土，与实施例2的不同之处在于，填料组合物包括重量比为1:0.12的硅藻土和滑石粉。

[0060] 实施例7

[0061] 一种机制砂自密实混凝土，与实施例2的不同之处在于，填料组合物包括重量比为1:0.2的硅藻土和滑石粉。

[0062] 实施例8

[0063] 一种机制砂自密实混凝土，与实施例2的不同之处在于，纤维组合物包括重量比为1:0.18的玄武岩纤维和水镁石纤维。

[0064] 实施例9

[0065] 一种机制砂自密实混凝土，与实施例2的不同之处在于，纤维组合物包括重量比为1:0.2的玄武岩纤维和水镁石纤维。

[0066] 实施例10

[0067] 一种机制砂自密实混凝土，与实施例2的不同之处在于，纤维组合物包括重量比为1:0.15的玄武岩纤维和水镁石纤维。

[0068] 实施例11

[0069] 一种机制砂自密实混凝土，与实施例2的不同之处在于，纤维组合物包括重量比为1:0.22的玄武岩纤维和水镁石纤维。

[0070] 对比例1

[0071] 一种机制砂自密实混凝土，与实施例2的不同之处在于，填料组合物包括重量比为1:0.08的硅藻土和滑石粉。

[0072] 对比例2

[0073] 一种机制砂自密实混凝土，与实施例2的不同之处在于，填料组合物包括重量比为1:0.24的硅藻土和滑石粉。

[0074] 对比例3

[0075] 一种机制砂自密实混凝土，与实施例2的不同之处在于，纤维组合物包括重量比为1:0.1的玄武岩纤维和水镁石纤维。

[0076] 对比例4

[0077] 一种机制砂自密实混凝土，与实施例2的不同之处在于，纤维组合物包括重量比为1:0.25的玄武岩纤维和水镁石纤维。

[0078] 对比例5

[0079] 一种机制砂自密实混凝土，与实施例2的不同之处在于，机制砂不经过改性处理。

[0080] 性能检测

[0081] 按照CECS203‑2006《自密实混凝土应用技术规程》中的规定，对实施例1‑18和对比例1‑6制备的新拌混凝土进行0min和60min的塌落扩展度测试。

[0082] 根据GB/T 50081‑2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》的规定，检测实施例1‑18和对比例1‑6制备的混凝土标准养护3天、28天的抗压强度。

[0083] 上述塌落扩展度测试结果和抗压强度测试结果如表1所示。

[0084] 表1混凝土性能检测结果

[0085]

[0086] 根据CECS203‑2006《自密实混凝土应用技术规程》中的规定，二级自密实混凝土的塌落扩展度为(650±50)mm。由表1可以看出，在大量采用机制砂的前提下，本发明的实施例
1‑3制备的混凝土的塌落扩展度仍然符合要求，而抗压强度符合抗压强度等级为C35的混凝
土规定的35‑40Mpa的要求。这是因为，本发明针进行了如下调整：

[0087] (1)针对本发明的混凝土的配方，适当增大砂率，即适当增大砂的重量占砂和石的总重量的比率，以此来调整混凝土的黏度和密实度，达到在大量使用机制砂的前提下提高
混凝土的强度的效果。与此同时，还适当增大胶浆量，即适当增大粉料、砂和水组成的浆体
的重量占混凝土总重量的比率，由此保证混凝土的流动扩展度，提高混凝土的密实度，最终
提高混凝土的强度。

[0088] (2)将机制砂经过上述改性处理之后再使用，能够进一步提高混凝土的强度，其可能的原因分析如下：步骤a中，复配的硅藻土和滑石粉能够对机制砂的粗糙表面进行合理填
充，有利于改善机制砂的表面粗糙度、提高机制砂的圆整度，由此进一步改善机制砂的流动
度，进一步提高混凝土的密实度，最终进一步提高混凝土的强度。而且，少量滑石粉的加入
有利于促进硅藻土在机制砂表面的均匀填充；步骤b中，复配的玄武岩纤维和水镁石纤维进
一步对机制砂进行包裹，不仅能够提高硅藻土和滑石粉在机制砂表面的附着度，还能进一
步改善机制砂的圆整度，而且，表面光滑度较高的玄武岩纤维有利于改善机制砂的流动度，
最终进一步提高混凝土的强度，而少量水镁石纤维的掺入有利于联结玄武岩纤维，加强玄
武岩纤维对机制砂的包裹。

[0089] 本发明经过上述调整，使得各组分之间复配合理，与此同时，削弱了机制砂本身形貌结构方面的不良影响，最终形成本发明完整的技术方案，获得的混凝土在大量采用机制
砂的前提下仍然具有较高的强度。本发明的上述技术方案不仅提供了一款新型的混凝土，
也为机制砂混凝土的开发提供了新思路。

[0090] 其中，上述机制砂的改性对于混凝土的塌落扩展度和抗压强度的影响由实施例2和对比例5可以更加直观的看出。

[0091] 结合实施例2、4‑7和对比例1、2可以进一步看出，针对本发明的采用经过改性处理的机制砂的混凝土配方，填料组合物中硅藻土和滑石粉的重量比影响对机制砂的改性，当
硅藻土和滑石粉的重量比为1:(0.15‑0.17)时，混凝土的塌落扩展度和抗压强度更高。其原
因可能在于，硅藻土和滑石粉的重量比影响二者在机制砂表面的填充。

[0092] 结合实施例2、8‑11和对比例3、4可以进一步看出，针对本发明的采用经过改性处理的机制砂的混凝土配方，纤维组合物中玄武岩纤维和水镁石纤维的重量比影响对机制砂
的改性，当玄武岩纤维和水镁石纤维的重量比为1:(0.18‑0.2)时，混凝土的塌落扩展度和
抗压强度更高。其原因可能在于，玄武岩纤维和水镁石纤维的重量比影响二者在机制砂表
面的包裹。

[0093] 上述具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在
本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。