阅读说明：本技术 自密实混凝土及其制备方法 (Self-compacting concrete and preparation method thereof ) 是由 颜小淋 于 2020-06-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种自密实混凝土及其制备方法,包括：水泥112-154份,改性矿粉95～125份,煤灰75～85份,碎石800～1100份,粗砂195～233份,细砂455～580份,水110～150份及外加剂8～12份。本发明的混凝土流动性低水胶比、强度高、好操作,混凝土的密实性和抗压强度,且泵送压力小,泵送距离大。(The invention discloses a self-compacting concrete and a preparation method thereof, wherein the preparation method comprises the following steps: 154 parts of cement 112-doped materials, 95-125 parts of modified mineral powder, 75-85 parts of coal ash, 800-1100 parts of crushed stone, 195-233 parts of coarse sand, 455-580 parts of fine sand, 110-150 parts of water and 8-12 parts of additives. The concrete of the invention has low fluidity, high strength, good operation, compactness and compressive strength, small pumping pressure and large pumping distance.)

自密实混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土技术领域，具体是涉及一种自密实混凝土及其制备方法。

背景技术

目前透过混凝土配合比的设计中，限制粗细骨材的限制与低水胶比的要求，配合高性能的流动化减水剂，达到混凝土的高度致密性，对于混凝土的耐久性及钢筋的保护性有非常大幅度的提升以及保护。

但对于一般的工程、房建等等，是不需要用到自密实混凝土这种工作性能，相较于一般工程使用的普通混凝土来说，自密实混凝土流动性差，可泵送性低，且密实度和抗压性低。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明提供一种自密实混凝土。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种自密实混凝土，包括：水泥112-154份,改性矿粉95～125份,煤灰75～85份,碎石800～1100份，粗砂195～233份，细砂455～580份，水110～150份及外加剂8～12份。

作为上述技术方案的改进，自密实混凝土，包括：水泥136份,改性矿粉107份,煤灰77份,碎石927份，粗砂204份，细砂469份，水122份及外加剂11.4份。

作为上述技术方案的改进，包括：水泥128份,改性矿粉114份,煤灰81份,碎石886份，粗砂214份，细砂504份，水116份及外加剂8.9份。

作为上述技术方案的改进，所述外加剂由如下重量份数的原料组成：聚羧酸减水剂3～6份、粘结剂2～3份、膨胀剂1～2份、纳米石墨2～3份及聚苯乙烯纳米微球1～2份。

作为上述技术方案的改进，所述外加剂由如下重量份数的原料组成：聚羧酸减水剂4.6份、粘结剂2.3份、膨胀剂1.7份、纳米石墨2.4份及聚苯乙烯纳米微球1.4份。

作为上述技术方案的改进，所述改性矿粉是将矿渣置于窑炉中，加入碳化硅、二氧化硅、石灰石、活性炭和聚二甲基硅氧烷，加热至700～735℃，并在7～8.6Mpa下，通入氮气，保温保压持续3～6h，自然冷却至常温，压碎成粉制成。

作为上述技术方案的改进，所述矿渣为菱镁矿渣、钢渣、高铝渣及玻璃渣中的一种或多种混合物。

本发明的另一个目的在于提供一种自密实混凝土的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，将煤灰与1/2改性矿渣粉搅拌混合均匀，之后加入粗砂、碎石混合搅拌形成骨料混合物；

步骤2、将水泥、剩余1/2改性矿渣粉混合搅拌均匀制得浆料混合物；

步骤3、将步骤2中制得的浆料混合物加入步骤1中的骨料混合物中搅拌均匀制得拌和料；

步骤4、聚羧酸减水剂、粘结剂、膨胀剂、纳米石墨及聚苯乙烯纳米微球溶于硝酸铜溶液中搅拌均匀，加入羟丙基-BETA-环糊精，加热至40～46℃中振荡反应1.5h制备外加剂；

步骤5、将步骤4中制得的外加剂溶液加入步骤3的拌和料中搅拌均匀制得自密实混凝土。

作为上述技术方案的改进，所述硝酸铜溶液的浓度为0.975g/L。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：

1、本发明的混凝土流动性低水胶比、强度高、好操作。

2、在本发明中先对矿渣进行改性时利用了碳化硅、活性炭作为前驱体和矿渣在高温中受热与二氧化硅、石灰石发生反应，使得矿渣中金属阳离子可以在以石灰石为粘结剂的基底上，而矿渣中的负离子则吸附在活性炭上，较好的分散原料中的正负离子，使得改性后的矿渣粉具有各向异性，增大混凝土的流动性，并提高混凝土的密实性和抗压强度。

3、本发明的混凝土泵送压力小，泵送距离大。

具体实施方式

下面详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。

改性矿粉制备：

本发明所用的改性矿粉是将矿渣置于窑炉中，加入碳化硅、二氧化硅、石灰石、活性炭和聚二甲基硅氧烷，加热至700～735℃，并在7～8.6Mpa下，通入氮气，保温保压持续3～6h，自然冷却至常温，压碎成粉制成。其中矿渣与碳化硅、二氧化硅、石灰石、活性炭及聚二甲基硅氧烷的重量份数比为：12:3:4:2.6:2.5:1.8。矿渣为菱镁矿渣、钢渣、高铝渣及玻璃渣中的一种或多种混合物。

在实施例1-2中所用的改性矿粉是将菱镁矿渣、钢渣、高铝渣及玻璃渣的组合物置于窑炉中(实施例3-4中的改性矿粉是将菱镁矿渣和高铝渣组合物置于窑炉中)，窑炉要选密封型，加入碳化硅、二氧化硅、石灰石、活性炭和聚二甲基硅氧烷，加热至725℃，并在7.5Mpa下，通入氮气，保温保压持续4.2h，自然冷却至常温，压碎成粉制成。

在实施例3-4中所用的改性矿粉是将菱镁矿渣和钢渣的混合物置于窑炉中，加入碳化硅、二氧化硅、石灰石、活性炭和聚二甲基硅氧烷，加热至730℃，并在8.5Mpa下，通入氮气，保温保压持续3.6h，自然冷却至常温，压碎成粉制成。

进一步的本发明所用的外加剂由如下重量份数的原料组成：聚羧酸减水剂3～6份、粘结剂2～3份、膨胀剂1～2份、纳米石墨2～3份及聚苯乙烯纳米微球1～2份。

更进一步的，本发明的外加剂是如下重量份数的原料：聚羧酸减水剂3～6份、粘结剂2～3份、膨胀剂1～2份、纳米石墨2～3份及聚苯乙烯纳米微球1～2份，溶于浓度为0.975g/L的硝酸铜溶液中搅拌均匀，加入羟丙基-BETA-环糊精，加热至40～46℃中振荡反应1.5h制备而成；羟丙基-BETA-环糊精与硝酸铜促进聚苯乙烯纳米微球分解及与羟丙基-BETA-环糊精反应，羟丙基-聚合物保持了外加剂主体的手性空腔结构，并且由于亲水性基团羟丙基的引入，纳米石墨及聚苯乙烯纳米微球的结构、水溶性等物理化学性质以及对外来分子的选择性、流动性、结合稳定性等性能有比较大的提高。

实施例1

准备如下原料组份：水泥136份,改性矿粉107份,煤灰77份,碎石927份，粗砂204份，细砂469份，水122份及外加剂11.4份。其中，外加剂由如下重量份数的原料组成：聚羧酸减水剂4.6份、粘结剂2.3份、膨胀剂1.7份、纳米石墨2.4份及聚苯乙烯纳米微球1.4份组成。

按如下步骤制备自密实混凝土：

步骤1，将煤灰与1/2改性矿渣粉搅拌混合均匀，之后加入粗砂、碎石混合搅拌形成骨料混合物；

步骤2、将水泥、剩余1/2改性矿渣粉混合搅拌均匀制得浆料混合物；

步骤3、将步骤2中制得的浆料混合物加入步骤1中的骨料混合物中搅拌均匀制得拌和料；

步骤4、将外加剂溶液加入步骤3的拌和料中搅拌均匀制得自密实混凝土。

实施例2

准备如下重量份数的原料：水泥128份,改性矿粉114份,煤灰81份,碎石886份，粗砂214份，细砂504份，水116份及外加剂8.9份。其中外加剂的原料优选为聚羧酸减水剂4.6份、粘结剂2.3份、膨胀剂1.7份、纳米石墨2.4份及聚苯乙烯纳米微球1.4份组成。

按实施例1的方法制备自密实混凝土。

实施例3

准备如下重量份数的原料：水泥112份,改性矿粉125份,煤灰85份,碎石800份，粗砂233份，细砂455份，水110份及外加剂8份。

按实施例1的方法制备自密实混凝土。

实施例4

水泥154份,改性矿粉95,煤灰75份,碎石1100份，粗砂195份，细砂580份，水150份及外加剂12份。

按实施例1的方法制备自密实混凝土。

实施例1-实施例4的性能测试：

(1)自密实混凝土力学性能参照现行国家标准GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法》进行，自密实混凝土长期性能和耐久性能参照现行国家标准GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》进行。

(2)自密实混凝土坍落扩展度、J环扩展度、扩展时间及离析率实验方法参照现行标准JGJ/T283-2012《自密实混凝土应用技术规程》进行。

实验数据根据检测方法(1)和(2)的检测得到表1

由实施例1-4的制备方法和表1数据表明，在本发明中方法简单，无需复杂的设备和工艺流程，整个制备过程只需要将矿渣进放进装置中密封好加热即可改性﹑成本低廉﹑合成时间短﹑产率高。表1数据表明制备出的混凝土具有较好的流动性，是由于在对矿渣进行改性时利用了碳化硅、活性炭作为前驱体和矿渣在高温中受热与二氧化硅、石灰石发生反应，使得矿渣中金属阳离子可以在以石灰石为粘结剂的基底上团抱成球，而矿渣中的负离子则吸附在活性炭上，较好的分散原料中的正负离子，使得改性后的矿渣粉具有各向异性，从而增大混凝土的流动性。同时活性炭、碳化硅及矿渣在改性的过程中由于会行形成微小孔径，能够利于与其他胶材间交融及消气泡，也利于水泥细沙等流入，不易泌水离析，从而提高混凝土的密实性和抗压强度。进一步在制备混凝土过程中加入了外加剂和水后，搅拌后的混凝土中以石灰石为粘结剂的基底上的金属阳离子和吸附在活性炭上的负离子则进一步充分随着搅拌而分散后相互吸引而重新组合形成稳定的结合物，进一步提高了混凝土的密实性和抗压强度，而且在泵送时，降低了发生离析而导致堵塞管道问题的发生。更进一步的，外加剂中加入了纳米石墨及聚苯乙烯纳米微球，纳米石墨及聚苯乙烯纳米微球由于亲水性基团羟丙基的引入，而进一步增强了外加剂的容水性和流动性，降低了泵送的阻力。

实验采用型号为S-10 990.36的wika压力传感器测量管道内压力变化，采取管道打孔安装，并且保证压力传感界面与泵管内壁水平。本实验设4个管内压力监控点，第一检测点P1为出泵150米处，第二检测点P2距泵车280m，距离P1有两个90°弯头和20m水平管，用于检测局部弯管管压力损失；第三检测点P3与P2有120米水平管4个P1与P2距离，用于检测直管压力损失；第4点检测点P4与P2有380米水平管11个P1与P2距离，检测直管压力损失。得到表2

从压力为0开始持续进行观察测试，压力增大至11.8Mpa后,4个管道形成层流，压力趋于稳定，表明本发明的泵送压力低，可泵送距离大。

以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。