高性能预拌混凝土及其制备方法

摘要

本申请涉及混凝土领域，更具体地说，它涉及高性能预拌混凝土及其制备方法。一种高性能预拌混凝土，由混凝土拌合料制备而成，混凝土拌合料包括以下原料：硅酸盐水泥、细骨料、粗骨料、矿物掺合料、水、聚羧酸高效减水剂、三萜皂苷、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠；其制备方法为：一种高性能预拌混凝土的制备方法，包括以下步骤：步骤1)：将三萜皂苷、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、水在加热条件下搅拌得到添加液，待用；步骤2)：将硅酸盐水泥、矿物掺合料、细骨料混合，得到初混料；步骤3)：将添加液、聚羧酸高效减水剂与初混料混合，得到中混料；步骤4)：将中混料与粗骨料混合，得到成品。本申请的具有提高预拌混凝土的耐久性的优点。

权利要求

1.一种高性能预拌混凝土，其特征在于，由混凝土拌合料制备而成，混凝土拌合料包括以下重量份数的原料：113‑118份硅酸盐水泥、868‑910份细骨料、985‑1025份粗骨料、187‑

203份矿物掺合料、88‑90份水、1.6‑2.1份聚羧酸高效减水剂、0.8‑1.0份三萜皂苷、1.2‑1.6份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠；

高性能预拌混凝土的制备方法包括以下步骤：

步骤1)：将所述重量份的三萜皂苷、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、水在75‑85℃的条件下搅拌，混合均匀后得到添加液，静置待用；

步骤2)：将硅酸盐水泥、矿物掺合料、细骨料混合均匀，得到初混料；

步骤3)：将添加液、聚羧酸高效减水剂与初混料混合均匀，得到中混料；

步骤4)：将中混料与粗骨料混合均匀，得到成品；

所述步骤3)中，还投入有氨基磺酸盐高效减水剂，氨基磺酸盐高效减水剂与聚羧酸高效减水剂的重量比为（0.5‑0.7）：1，氨基磺酸盐高效减水剂与其它原料共同混合得到添加液。

2.根据权利要求1所述的高性能预拌混凝土，其特征在于：所述聚羧酸高效减水剂为CC‑AI聚羧酸高效减水剂。

3.根据权利要求1所述的高性能预拌混凝土，其特征在于：所述粗骨料为平均粒径在8‑

12mm的天然石和平均粒径在10‑15mm的再生石，天然石与再生石的重量比为1：（0.6‑0.8）。

4.根据权利要求1所述的高性能预拌混凝土，其特征在于：所述细骨料为中砂和石粉，中砂与石粉的重量比为1：（0.3‑0.5）。

5.根据权利要求1所述的高性能预拌混凝土，其特征在于：所述矿物掺合料为粉煤灰和矿渣粉，粉煤灰与矿渣粉的重量比为1：（0.9‑1.1）。

说明书

高性能预拌混凝土及其制备方法

技术领域

[0001] 本申请涉及混凝土领域，更具体地说，它涉及高性能预拌混凝土及其制备方法。

背景技术

[0002] 预拌混凝土是指由水泥、集料、水以及根据需要掺入的外加剂、矿物掺合料等组分按一定比例，在搅拌站经计量、拌制后出售的并采用运输车，在规定时间内运至使用地点的混凝土拌合物。

[0003] 混凝土的耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素的作用，长期保持强度和外观完整性的能力。影响结构耐久性的因素很多，砼质量及其保护层是内在因素；环境与载荷作用则是外在因素，不同的原因会造成不同的后果。

[0004] 预拌混凝土是目前桥梁、房建等建筑施工领域中用量最大、使用范围最广的建筑材料，其质量好坏直接决定了建筑构件的质量。如果预拌混凝土的耐久性差，建筑构件容易出现裂缝，无法长久使用，而且还会产生安全隐患。因此，还有待提高。

发明内容

[0005] 为了提高预拌混凝土的耐久性，本申请提供高性能预拌混凝土及其制备方法。

[0006] 第一方面，本申请提供一种高性能预拌混凝土，采用如下的技术方案：

[0007] 一种高性能预拌混凝土，由混凝土拌合料制备而成，混凝土拌合料包括以下重量份数的原料：108‑121份硅酸盐水泥、820‑950份细骨料、935‑1185份粗骨料、176‑208份矿物掺合料、85‑92份水、1‑3份聚羧酸高效减水剂、0.5‑1.1份三萜皂苷、0.8‑2.0份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。

[0008] 优选的，所述混凝土拌合料包括以下重量份数的原料：113‑118份硅酸盐水泥、868‑910份细骨料、985‑1025份粗骨料、187‑203份矿物掺合料、88‑90份水、1.6‑2.1份聚羧酸高效减水剂、0.8‑1.0份三萜皂苷、1.2‑1.6份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。

[0009] 通过采用上述技术方案，在聚羧酸高效减水剂、三萜皂苷、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的共同配合下，进一步减少了水泥颗粒的表面能，协同良好的起泡效果，降低了水泥颗粒形成絮凝结构的能力，更好地分散。其次，水泥颗粒吸附聚羧酸高效减水剂后，形成了亲水基向外的吸附膜，在三者的共同配合下，产生更加强劲的静电斥力，使得水泥颗粒分开，破坏絮凝结构，释放出被包裹着的结合水，从而进一步减少了水的使用量。

[0010] 三萜皂苷和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的共同配合可以促进聚羧酸高效减水剂更加均匀地分散在整个体系中，进一步发挥聚羧酸高效减水剂的作用。整个体系的水用量得到大幅减小，使得混凝土内部孔隙率减小，孔结构得到改善。同时，水量的减少造成了水泥颗粒或者水化产物表面的水膜层变薄，改变基料‑水泥石界面结构，使得混凝土更加致密。

[0011] 通过优化聚羧酸高效减水剂、三萜皂苷、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的比例，大幅减少水的用量，使得混凝土更加致密，从而具有良好的抗渗、抗裂性，即预拌混凝土的耐久性得到改善。

[0012] 优选的，所述聚羧酸高效减水剂为CC‑AI聚羧酸高效减水剂。

[0013] 通过采用上述技术方案，使用指定种类的减水剂，其能在水泥表面形成稳定的立体保护层，产生空间位阻效应，使混凝土具有高分散性和流动度保持性。再与其它原料共同配合，进一步提高了预拌混凝土的抗渗、抗裂性。

[0014] 优选的，所述混凝土拌合料还包括有氨基磺酸盐高效减水剂，氨基磺酸盐高效减水剂与聚羧酸高效减水剂的重量比为(0.5‑0.7)：1。

[0015] 通过采用上述技术方案，两种减水剂之间通过特定的比例进行混合，进一步缓解了混凝土早期水化，使得水泥水化更加充分，水化产物分布更加均匀，凝胶体网架结构更加致密，从而进一步提高混凝土的耐久性。

[0016] 优选的，所述粗骨料为平均粒径在8‑12mm的天然石和平均粒径在10‑15mm的再生石，天然石与再生石的重量比为1：(0.6‑0.8)。

[0017] 通过采用上述技术方案，使用不同级配、不同类型的粗骨料，可以有效提高混凝土的强度，同时也使得混凝土更加致密，从而提高耐久性。

[0018] 另外，再生石是对废弃垃圾的循环再利用，不仅处理了大量的建筑垃圾，也节省了材料。

[0019] 优选的，所述细骨料为中砂和石粉，中砂与石粉的重量比为1：(0.3‑0.5)。

[0020] 通过采用上述技术方案，石粉与中砂以特定比例混合，有利于提高混凝土的抗压强度，同时也有利于减少对水的需求量，从而提高混凝土的耐久性。

[0021] 优选的，所述矿物掺合料为粉煤灰和矿渣粉，粉煤灰与矿渣粉的重量比为1：(0.9‑1.1)。

[0022] 通过采用上述技术方案，采用特定种类的矿物掺合料并以特定比例混合，可以有效延缓水泥水化过程中水化粒子的凝聚，减轻坍落度损失，从而提高混凝土的抗裂、抗渗效果。

[0023] 第二方面，本申请提供一种高性能预拌混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：一种高性能预拌混凝土的制备方法，包括以下步骤：

[0024] 步骤1)：将所述重量份的三萜皂苷、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、水在75‑85℃的条件下搅拌，混合均匀后得到添加液，静置待用；

[0025] 步骤2)：将所述重量份硅酸盐水泥、矿物掺合料、细骨料混合均匀，得到初混料；

[0026] 步骤3)：将添加液、聚羧酸高效减水剂与初混料混合均匀，得到中混料；

[0027] 步骤4)：将中混料与所述重量份粗骨料混合均匀，得到成品。

[0028] 优选的，所述步骤3)中，还投入有氨基磺酸盐高效减水剂，氨基磺酸盐高效减水剂与聚羧酸高效减水剂的重量比为(0.5‑0.7)：1，氨基磺酸盐高效减水剂与其它原料共同混合得到添加液。

[0029] 通过采用上述技术方案，将水泥、矿物掺合料、细骨料初步混合，然后再将其余与制备好的添加液混合，使各种原料可以充分反应，发挥各自的效果，最后加入粗骨料，使中混料均匀包裹，从而达到提高混凝土抗渗、抗裂的效果。

[0030] 综上所述，本申请具有以下有益效果：

[0031] 1、通过优化聚羧酸高效减水剂、三萜皂苷、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的比例，大幅减少水的用量，使得混凝土更加致密，从而具有良好的抗渗、抗裂性，即预拌混凝土的耐久性得到改善。

[0032] 2、两种减水剂之间通过特定的比例进行混合，进一步缓解了混凝土早期水化，使得水泥水化更加充分，水化产物分布更加均匀，凝胶体网架结构更加致密，从而进一步提高混凝土的耐久性。

[0033] 3、将硅酸盐水泥、矿物掺合料、细骨料初步混合，然后再将其余与制备好的添加液混合，使各种原料可以充分反应，发挥各自的效果，最后加入粗骨料，使中混料均匀包裹，从而达到提高混凝土抗渗、抗裂的效果。

具体实施方式

[0034] 以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

[0035] 以下实施例及对比例中所用原料的来源信息详见表1。

[0036] 表1

[0037]原料 型号 来源信息
三萜皂苷 Ats‑53 东莞市安泰精细化工有限公司
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠 JW‑AES 山东久旺生物科技有限公司
聚羧酸高效减水剂 04 郑州新海洋新型建材有限公司
硅酸盐水泥 / 郑州中德泽润建筑材料有限公司
CC‑AI聚羧酸高效减水剂 / 北京市成城交大建材有限公司
氨基磺酸盐高效减水剂 / 贵州黄腾建材有限公司
松香酸钠 SH‑9560015 济宁三石生物科技有限公司

[0038] 实施例

[0039] 实施例1‑5

[0040] 一种高性能预拌混凝土，由混凝土拌合料制备而成，混凝土拌合料包括以下原料：硅酸盐水泥、细骨料、粗骨料、矿物掺合料、水、聚羧酸高效减水剂、三萜皂苷、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。

[0041] 其中，细骨料为中砂。

[0042] 粗骨料为平均粒径为12mm的天然石、破碎砾石中的一种或多种混合。

[0043] 矿物掺合料为粉煤灰、矿渣粉，粉煤灰与矿渣粉的重量比为1：(0.9‑1.1)。

[0044] 以上各种原料的具体选择及用量参照表2。

[0045] 高性能预拌混凝土的制备方法，包括以下步骤：

[0046] 步骤1)：将三萜皂苷、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、水在指定温度下加热，并在转速48r/min的条件下搅拌5min，混合均匀后得到添加液，静置待用。

[0047] 步骤2)：将硅酸盐水泥、矿物掺合料、细骨料在转速52r/min的条件下混合3min，得到初混料。

[0048] 步骤3)：将添加液、聚羧酸高效减水剂与初混料在转速55r/min的条件下混合均匀5min，得到中混料。

[0049] 步骤4)：将中混料与粗骨料在转速52r/min的条件下混合3min，得到成品。

[0050] 步骤1)中的指定温度参照表2。

[0051] 表2

[0052]

[0053] 实施例6

[0054] 一种高性能预拌混凝土，与实施例5的不同之处在于，聚羧酸高效减水剂为CC‑AI聚羧酸高效减水剂。

[0055] 实施例7

[0056] 一种高性能预拌混凝土，与实施例5的不同之处在于，步骤3)中，还投入有氨基磺酸盐高效减水剂，氨基磺酸盐高效减水剂与聚羧酸高效减水剂的重量比为0.5：1，即氨基磺酸盐高效减水剂的投入量为0.95kg。

[0057] 实施例8

[0058] 一种高性能预拌混凝土，与实施例5的不同之处在于，步骤3)中，还投入有氨基磺酸盐高效减水剂，氨基磺酸盐高效减水剂与聚羧酸高效减水剂的重量比为0.7：1，即氨基磺酸盐高效减水剂的投入量为1.33kg。

[0059] 实施例9

[0060] 一种高性能预拌混凝土，与实施例5的不同之处在于，步骤1)中，还投入有氨基磺酸盐高效减水剂，氨基磺酸盐高效减水剂与聚羧酸高效减水剂的重量比为1：1，即氨基磺酸盐高效减水剂的投入量为1.9kg。

[0061] 实施例10

[0062] 一种高性能预拌混凝土，与实施例5的不同之处在于，粗骨料为平均粒径在8mm的天然石和平均粒径在10mm的再生石，天然石与再生石的重量比为1：0.6，即天然石的使用量为616kg，再生石的使用量为369kg。

[0063] 细骨料为中砂和石粉，中砂与石粉的重量比为1：0.3，即中砂的使用量为700kg，石粉的使用量为210kg。

[0064] 实施例11

[0065] 一种高性能预拌混凝土，与实施例5的不同之处在于，粗骨料为平均粒径在12mm的天然石和平均粒径在15mm的再生石，天然石与再生石的重量比为1：0.8，即天然石的使用量为547kg，再生石的使用量为438kg。

[0066] 细骨料为中砂和石粉，中砂与石粉的重量比为1：0.5，即中砂的使用量为607kg，石粉的使用量为303kg。

[0067] 实施例12

[0068] 一种高性能预拌混凝土，与实施例6的不同之处在于，

[0069] 步骤1)中，还投入有氨基磺酸盐高效减水剂，氨基磺酸盐高效减水剂与聚羧酸高效减水剂的重量比为0.5：1，即氨基磺酸盐高效减水剂的投入量为0.95kg。

[0070] 粗骨料为平均粒径在8mm的天然石和平均粒径在10mm的再生石，天然石与再生石的重量比为1：0.6，即天然石的使用量为616kg，再生石的使用量为369kg。

[0071] 细骨料为中砂和石粉，中砂与石粉的重量比为1：0.3，即中砂的使用量为700kg，石粉的使用量为210kg。

[0072] 对比例

[0073] 对比例1

[0074] 一种高性能预拌混凝土，与实施例5的不同之处在于，将聚羧酸高效减水剂替换为等量的氨基磺酸盐高效减水剂。

[0075] 对比例2

[0076] 一种高性能预拌混凝土，与实施例5的不同之处在于，将三萜皂苷替换为等量的松香酸钠。

[0077] 对比例3

[0078] 一种高性能预拌混凝土，与实施例5的不同之处在于，将脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠替换为等量的松香酸钠。

[0079] 性能检测试验

[0080] 1、耐久性能检测：

[0081] 1)渗透性能检测：按照GB/T50082‑2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中RCM试验方法对实施例1‑12、对比例1‑3和市售预拌混凝土进行标准试块的氯离子渗透性能检测。

[0082] 2)抗裂性能检测：按照GB/T50081‑2016《普通混凝士力学性能试验方法标准》将实施例1‑12、对比例1‑3和市售预拌混凝土制作成标准试块，计算混凝土浇注24h后测量得到单位面积的裂缝数目以及单位面积上的总开裂面积。

[0083] 2、抗压强度检测：按照GB/T50081‑2016《普通混凝士力学性能试验方法标准》将实施例1‑12、对比例1‑3和市售预拌混凝土制作成标准试块，记录试块的抗压强度。

[0084] 试验1‑2的检测数据详见表3。

[0085] 表3

[0086]

[0087]

[0088] 根据表3中实施例1‑5和对比例1‑3、市售预拌混凝土的检测数据对比可知，实施例1‑5所制得的预拌混凝土的渗透性能、抗裂性能、抗压强度的数据都较优于对比例1‑3和市售预拌混凝土的。说明在聚羧酸高效减水剂、三萜皂苷、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的共同配合下，对整个体系起到了影响，减少了水的用量，使混凝土更加致密，从而改善了混凝土的耐久性。

[0089] 根据表3中实施例6与实施例1‑5的检测数据对比可知，使用特定种类的减水剂可以进一步提高预拌混凝土的抗裂、抗渗性。

[0090] 根据表3中实施例7‑8与对比例1‑4的检测数据对比可知，添加有氨基磺酸盐高效减水剂所制得的预拌混凝土在各方面性能均较对比例1‑3的好。而实施例9各方面的数据与实施例1‑5的相近，说明氨基磺酸盐高效减水剂需要与聚羧酸减水剂在特定比例下配合才能有发挥更好的效果。

[0091] 根据表3中实施例10‑11与对比例1‑3的检测数据对比可知，使用不同级配的粗骨料有助于提高预拌混凝土的耐久性。不同级配有效缓解了再生石对混凝土的影响，同时处理了大量建筑垃圾，可持续发展。

[0092] 本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，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，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。