CN117567104B - 一种混凝土灌浆料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混凝土灌浆料及其制备方法，该混凝土灌浆料包括以下质量份数的原料：水泥40份；碎石60ˉ80份；粉煤灰20ˉ25份；石英砂20ˉ30份；回收纤维布碎片10ˉ15份；混合减水剂2ˉ3份；其中，所述回收纤维布碎片为涤纶、锦纶、腈纶、氯纶、粘胶纤维中至少一种纤维构成的布料的碎片；所述混合减水剂为聚羧酸系减水剂和木质素磺酸盐类减水剂的混合物，所述聚羧酸系减水剂和所述木质素磺酸盐类减水剂的质量比为1：(0.2ˉ0.3)。该混凝土灌浆料能够改善混凝土的耐候性。

Description

一种混凝土灌浆料及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土领域，具体涉及一种混凝土灌浆料及其制备方法。

背景技术

混凝土作为一种重要的土木工程材料，通常由水泥等胶结材料和矿物质集料与水搅拌混合，使其凝固和胶结而形成整体复合材料。混凝土通常具有硬度高、强度高等优点，普遍应用于建筑物、道路、桥梁、隧道、水坝、港口、机场等各种工程场景中。然而，随着应用环境温度的交替变化，特别是在温度极端的应用环境下，一般的混凝土材料容易产生温度应力，导致结构损坏，降低了混凝土的耐候性，并且容易造成安全隐患。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的第一目的是提供一种混凝土灌浆料，该混凝土灌浆料能够改善混凝土的耐候性。

本发明的第二目的是提供该混凝土灌浆料的制备方法，该制备方法具有步骤简单等优点。

为实现本发明的目的，本发明提供了一种混凝土灌浆料，其包括以下质量份数的原料：水泥40份；碎石60-80份；粉煤灰20-25份；石英砂20-30份；回收纤维布碎片10-15份；混合减水剂2-3份；其中，所述回收纤维布碎片为涤纶、锦纶、腈纶、氯纶、粘胶纤维中至少一种纤维构成的布料的碎片；所述混合减水剂为聚羧酸系减水剂和木质素磺酸盐类减水剂的混合物，所述聚羧酸系减水剂和所述木质素磺酸盐类减水剂的质量比为1：(0.2-0.3)。

在本发明的一些实施例中，混凝土灌浆料包括以下质量份数的原料：水泥40份；碎石70-80份；粉煤灰23-25份；石英砂20-23份；回收纤维布碎片13-15份；混合减水剂2-3份。

在本发明的一些实施例中，所述碎石的平均粒径为5-20mm。

在本发明的一些实施例中，所述粉煤灰的平均粒径为0.15-0.3mm。

在本发明的一些实施例中，所述石英砂的平均粒径为0.5-1mm。

在本发明的一些实施例中，所述回收纤维布碎片的片状平面平均直径为2-3mm。

在本发明的一些实施例中，所述水泥为PO42.5型硅酸盐水泥。

在本发明的一些实施例中，所述碎石为花岗岩碎石。

在本发明的一些实施例中，所述回收纤维布碎片为涤纶、锦纶、腈纶、氯纶、粘胶纤维中至少一种纤维的无纺布或编织布经碎布机粉碎后制得。

在本发明的一些实施例中，所述聚羧酸系减水剂选自DH-4005型。

在本发明的一些实施例中，所述木质素磺酸盐类减水剂选自木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、木质素磺酸镁中的至少一种。

在本发明的一些实施例中，该混凝土灌浆料还包括以下质量份数的原料：助剂0.5-2份；所述助剂选自消泡剂、分散剂、膨胀剂中的至少一种。

为实现本发明的第二目的，本发明提供了上述任一方案所述的混凝土灌浆料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将所述水泥、所述碎石、所述粉煤灰、所述石英砂、所述回收纤维布碎片和所述混合减水剂混合均匀。

在本发明的一些实施例中，在混合前，将回收纤维布碎片进行干燥处理。

在本发明的一些实施例中，所述混合步骤具体包括：依次将所述碎石、所述回收纤维布碎片、所述石英砂、所述粉煤灰、所述水泥、所述混合减水剂加入已启动的搅拌器中进行搅拌。

与现有技术相比，本发明能够取得以下有益效果：

本发明的混凝土灌浆料在水泥胶结材料、粗集料和细集料相互配合的灌浆料体系中进一步添加了回收纤维布碎片作为填料，回收纤维布碎片中纤维丝线相互缠结，当混凝土在变化的环境温度中应用时回收纤维布碎片中纤维丝线能够相对移动、松紧变化从而吸收因温度变化而产生的应力，避免混凝土容易开裂；且回收纤维布碎片还具有增强作用，避免降低混凝土的强度和硬度；此外，回收纤维布碎片由回收纤维制得，具有原料成本低、有益于环保等优点。本发明还通过采用聚羧酸系减水剂和木质素磺酸盐类减水剂组成的减水剂，起到更好的减水效果，并且能够促进回收纤维布碎片在混凝土中分散，更好地提高混凝土的耐候性。

具体实施方式

本发明的实施例提供了一种混凝土灌浆料，该混凝土灌浆料在施工使用时可以与水搅拌混合，然后铺设到模具或其他定型结构中可以得到混凝土材料，可用于建筑等多种用途。在本实施例中，混凝土灌浆料包括以下质量份数的原料：水泥40份；碎石60-80份；粉煤灰20-25份；石英砂20-30份；回收纤维布碎片10-15份；混合减水剂2-3份。

其中，水泥作为灌浆料的胶结材料，水泥可以是常规的硅酸盐水泥，当水泥与水混合后，水泥中的无机分子会水化再进一步硬化，形成无机凝胶结构，可以将碎石、粉煤灰、石英砂、回收纤维布碎片等集料、填料粘结在一起，形成强度和硬度高的固体材料。在本实施例中，水泥的质量份数为40份，以水泥的质量份数为基础进一步限定其他原料的用量。应当理解的是，上述质量份数仅反映了各原料之间的质量比例，可以根据实际需要将质量份数乘以特定的系数，以得到特定的原料实际质量用量。

碎石、粉煤灰、石英砂为粗集料或细集料，例如碎石为粗集料，粉煤灰、石英砂为细集料，粗集料的平均粒径可以大于5mm，细集料的粒径可以小于5mm。粗集料和细集料相互配合，在施工固化后在水泥凝胶中作为增强填料，起到作为混凝土骨架的作用。通过粗集料和细集料的用量、粒径的配合，可以使得细集料填充到粗集料的间隙中，更好地增加混凝土的强度和硬度。在本实施例中，碎石的质量份数为60-80份，例如可以是60份、61份、62份、63份、64份、65份、66份、67份、68份、69份、70份、71份、72份、73份、74份、75份、76份、77份、78份、79份、80份等；粉煤灰的质量份数为20-25份，例如可以是20份、21份、22份、23份、24份、25份等；石英砂的质量份20-30份，例如可以是20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份、30份等。

回收纤维布碎片作为耐候改性剂，同时也作为混凝土的增强剂，回收纤维布碎片能够分散在水泥凝胶结构中，与水泥或粗集料或细集料接触。当混凝土受环境温度变化影响产生温度应力时，回收纤维布碎片中的纤维能够相对移动、松紧变化，从而吸收应力，避免混凝土开裂，同时纤维布碎片中的纤维不至于变形过大，回收纤维布碎片掺杂到混凝土结构中，不会导致混凝土的强度例如抗压强度和硬度降低。在本实施例中，回收纤维布碎片为涤纶、锦纶、腈纶、氯纶、粘胶纤维中至少一种纤维构成的布料的碎片，涤纶、锦纶、腈纶、氯纶、粘胶纤维均为极性纤维，与水泥凝胶结构之间存在较强的相互作用力，便于回收纤维布碎片的分散，并在受力情况下能够提高回收纤维布碎片与水泥凝胶结构之间力传递效果，便于回收纤维布碎片吸收和缓解应力。回收纤维布碎片可以采用回收的布料制备，原料易得，成本低，且对布料的洁净度要求不高。在本实施例中，回收纤维布碎片的质量份为10-15份，例如10份、11份、12份、13份、14份、15份等。

混合减水剂起到减水和分散作用，减少混凝土所需的拌和水的用量，改善混合物的分散性和流动性。在本实施例中，混合减水剂为聚羧酸系减水剂和木质素磺酸盐类减水剂的混合物，聚羧酸系减水剂和木质素磺酸盐类减水剂的质量比为1：(0.2-0.3)。聚羧酸系减水剂和木质素磺酸盐类减水剂均为含有阴离子的聚合物，聚羧酸系减水剂的减水效果更佳，在本实施例的含有回收纤维布碎片的灌浆料体系中，增加木质素磺酸盐类减水剂与聚羧酸系减水剂复配，能够包裹在回收纤维布碎片外侧，更好地分散回收纤维布碎片，同时由于混合减水剂的位阻，使得回收纤维布碎片的纤维丝线之间存在部分空隙而不会被水泥凝胶充满，有利于纤维丝线的移动，进而提高混凝土的耐候性，同时不至于降低减水效果。在本实施例中，混合减水剂的质量份数为2-3份，例如2份、2.5份、3份等。

在一些示例中，该混凝土灌浆料包括以下质量份数的原料：水泥40份；碎石70-80份；粉煤灰23-25份；石英砂20-23份；回收纤维布碎片13-15份；混合减水剂2-3份。各组分用量在上述范围时，能够进一步提高水泥的强度和耐候性。

在一些示例中，碎石的平均粒径为5-20mm，例如可以在5-10mm、10-15mm、15-20mm的范围内等。碎石作为粗集料，能够起到很好的骨架作用。

在一些示例中，粉煤灰的平均粒径为0.15-0.3mm，例如可以在0.15-0.2mm、0.2-0.25mm、0.25-0.3mm的范围内等。粉煤灰作为细集料，可以填充到粗集料中间，提高水泥的硬度和强度。

在一些示例中，石英砂的平均粒径为0.5-1mm，例如在0.5-0.6mm、0.6-0.7mm、0.7-0.8mm、0.8-0.9mm、0.9-1mm的范围内等。石英砂作为细集料，可以填充到粗集料中间，提高水泥的硬度和强度。

在一些示例中，回收纤维布碎片的片状平面平均直径为2-3mm，例如在2-2.5mm、2.5-3mm的范围内等，使得回收纤维布碎片能够均匀分散，且能够分散到集料之间，从而更好地起到缓冲应力的作用。回收纤维布碎片是在片状的布料中切割而成，所得的片状布料的碎片具有原先作为布料表面的片状平面，片状平面可以基本为圆形或为不规则形状，此处片状平面平均直径可以是指片状平面的外切圆的直径。本实施例对回收纤维布碎片的厚度即垂直于片状平面的尺寸不作限定，厚度例如可以是0.1-2mm。

在一些示例中，水泥为PO42.5型硅酸盐水泥，PO42.5型硅酸盐水泥原料易得，可以满足混凝土普通用途。

在一些示例中，碎石为花岗岩碎石，具有硬度高、粒型好、化学稳定性高等优点。

在一些示例中，回收纤维布碎片为涤纶、锦纶、腈纶、氯纶、粘胶纤维中至少一种纤维的无纺布或编织布经碎布机粉碎后制得。在无纺布中，纤维丝线通过熔融粘接等方式结合；在编织布中，纤维丝线经纬交织。当回收纤维无纺布或编织布经碎布机粉碎制得数毫米的碎片时，纤维丝线受到碎布刀的牵扯作用力，纤维丝线之间的距离会增大，优选地粉碎后的回收纤维布碎片中纤维丝线之间形成孔隙，孔隙直径可以在0.1-0.5mm之间。

在一些示例中，聚羧酸系减水剂选自DH-4005型，原料易得，减水效果好。

在一些示例中，木质素磺酸盐类减水剂选自木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、木质素磺酸镁中的至少一种，原料易得，减水效果好。

在一些示例中，混凝土灌浆料还包括以下质量份数的原料助剂0.5-2份，助剂例如可以是0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份、1.6份、1.7份、1.8份、1.9份、2份等。助剂可以选自消泡剂、分散剂、膨胀剂中的至少一种，消泡剂能够消除灌浆料与水拌和后产生气泡，分散剂可以进一步提高原料的分散性，膨胀剂能够减少混凝土固化时收缩、使混凝土胀开以填满特定的施工空间。在一些示例中，混凝土灌浆料仅有水泥、碎石、粉煤灰、石英砂、回收纤维布碎片、混合减水剂和助剂组成。

在另一些示例中，混凝土灌浆料可以不含助剂。在一些示例中，混凝土灌浆料仅有水泥、碎石、粉煤灰、石英砂、回收纤维布碎片、混合减水剂组成。

在一些示例中，上述混凝土灌浆料的制备方法包括以下步骤：将所述水泥、所述碎石、所述粉煤灰、所述石英砂、所述回收纤维布碎片和所述混合减水剂混合均匀，即可得到混凝土浆料，制备方法简单，生产成本低。

在一些示例中，在混合前，将回收纤维布碎片进行干燥处理，使得回收纤维布中水含量小于0.5％，避免回收纤维布碎片中含有水分而导致水泥过早地在回收纤维布碎片上硬化。

在一些示例中，混合步骤具体包括：依次将所述碎石、所述回收纤维布碎片、所述石英砂、所述粉煤灰、所述水泥、所述混合减水剂加入已启动的搅拌器中进行搅拌，按照原料的粒径大小以及物料性质对加料顺序进行调整，可以更好地促进各原料分散。

以下将通过具体实施例对本申请做进一步详细的说明，应当理解的是，本发明的保护范围不应受限于以下具体实施例。以下实施例中，所采用的水泥、碎石、粉煤灰、石英砂的种类相同，水泥为PO42.5型硅酸盐水泥，碎石为平均粒径在5-10mm范围的花岗岩碎石，粉煤灰为平均粒径在0.15-0.2mm范围的粉煤灰，石英砂为平均粒径在0.8-1mm的石英砂。以下实施例中，混凝土灌浆料的制备方法均为：将回收纤维布碎片进行干燥处理，使得回收纤维布中水含量小于0.5％；依次将碎石、回收纤维布碎片、石英砂、粉煤灰、水泥、混合减水剂加入已启动的搅拌器中进行搅拌，得到混凝土浆料。

实施例1

本实施例的混凝土灌浆料由以下质量份数的原料组成：

水泥40份；

碎石70份；

粉煤灰25份；

石英砂20份；

回收纤维布碎片13份；

混合减水剂2份；

其中，回收纤维布碎片为回收涤纶无纺布的破碎所得物，回收纤维布碎片的片状平面平均直径在2-2.5mm之间，平均孔隙直径在0.2-0.3mm之间；

混合减水剂为DH-4005型聚羧酸系减水剂与木质素磺酸钙的混合物，两者质量比为1：0.2。

将上述混凝土灌浆料与20份水混合，制备混凝土。

实施例2

本实施例的混凝土灌浆料由以下质量份数的原料组成：

水泥40份；

碎石80份；

粉煤灰23份；

石英砂23份；

回收纤维布碎片15份；

混合减水剂3份；

其中，回收纤维布碎片为回收锦纶编织布的破碎所得物，回收纤维布碎片的片状平面平均直径在2-2.5mm之间，平均孔隙直径在0.1-0.2mm之间；

混合减水剂为DH-4005型聚羧酸系减水剂与木质素磺酸钠的混合物，两者质量比为1：0.3。

将上述混凝土灌浆料与18份水混合，制备混凝土。

实施例3

本实施例的混凝土灌浆料由以下质量份数的原料组成：

水泥40份；

碎石60份；

粉煤灰20份；

石英砂30份；

回收纤维布碎片10份；

混合减水剂2份；

其中，回收纤维布碎片为回收腈纶编织布的破碎所得物，回收纤维布碎片的片状平面平均直径在2-2.5mm之间，平均孔隙直径在0.1-0.2mm之间；

混合减水剂为DH-4005型聚羧酸系减水剂与木质素磺酸钠的混合物，两者质量比为1：0.25。

将上述混凝土灌浆料与20份水混合，制备混凝土。

实施例4

本实施例的混凝土灌浆料由以下质量份数的原料组成：

水泥40份；

碎石75份；

粉煤灰25份；

石英砂20份；

回收纤维布碎片13份；

混合减水剂3份；

其中，回收纤维布碎片为回收粘胶纤维编织布的破碎所得物，回收纤维布碎片的片状平面平均直径在2.5-3mm之间，平均孔隙直径在0.2-0.3mm之间；

混合减水剂为DH-4005型聚羧酸系减水剂与木质素磺酸镁的混合物，两者质量比为1：0.2。

将上述混凝土灌浆料与18份水混合，制备混凝土。

实施例5

本实施例的混凝土灌浆料由以下质量份数的原料组成：

水泥40份；

碎石65份；

粉煤灰25份；

石英砂30份；

回收纤维布碎片10份；

混合减水剂2份；

其中，回收纤维布碎片为回收锦纶编织布的破碎所得物，回收纤维布碎片的片状平面平均直径在2-2.5mm之间，平均孔隙直径在0.2-0.3mm之间；

混合减水剂为DH-4005型聚羧酸系减水剂与木质素磺酸钠的混合物，两者质量比为1：0.2。

将上述混凝土灌浆料与20份水混合，制备混凝土。

实施例6

本实施例的混凝土灌浆料由以下质量份数的原料组成：

水泥40份；

碎石70份；

粉煤灰25份；

石英砂20份；

回收纤维布碎片13份；

混合减水剂2份；

其中，回收纤维布碎片为回收涤纶无纺布的破碎所得物，回收纤维布碎片的片状平面平均直径在2-2.5mm之间，平均孔隙直径在0.2-0.3mm之间；

混合减水剂为DH-4005型聚羧酸系减水剂与木质素磺酸钙的混合物，两者质量比为1：0.5。

将上述混凝土灌浆料与20份水混合，制备混凝土。

实施例7

本实施例的混凝土灌浆料由以下质量份数的原料组成：

水泥40份；

碎石70份；

粉煤灰25份；

石英砂20份；

回收纤维布碎片13份；

减水剂2份；

其中，回收纤维布碎片为回收涤纶无纺布的破碎所得物，回收纤维布碎片的片状平面平均直径在2-2.5mm之间，平均孔隙直径在0.2-0.3mm之间；

减水剂为DH-4005型聚羧酸系减水剂。

将上述混凝土灌浆料与20份水混合，制备混凝土。

实施例8

本实施例的混凝土灌浆料由以下质量份数的原料组成：

水泥40份；

碎石70份；

粉煤灰25份；

石英砂20份；

回收纤维布碎片13份；

混合减水剂2份；

其中，回收纤维布碎片为回收涤纶无纺布的破碎所得物，回收纤维布碎片的片状平面平均直径在5-6mm之间，平均孔隙直径在0.1-0.3mm之间；

混合减水剂为DH-4005型聚羧酸系减水剂与木质素磺酸钙的混合物，两者质量比为1：0.2。

将上述混凝土灌浆料与20份水混合，制备混凝土。

实施例9

本实施例的混凝土灌浆料由以下质量份数的原料组成：

水泥40份；

碎石70份；

粉煤灰25份；

石英砂20份；

回收纤维布碎片5份；

混合减水剂2份；

其中，回收纤维布碎片为回收涤纶无纺布的破碎所得物，回收纤维布碎片的片状平面平均直径在2-2.5mm之间，平均孔隙直径在0.2-0.3mm之间；

混合减水剂为DH-4005型聚羧酸系减水剂与木质素磺酸钙的混合物，两者质量比为1：0.2。

将上述混凝土灌浆料与20份水混合，制备混凝土。

测试上述实施例所得的混凝土的28d抗压强度。然后将上述混凝土进行变温测试，即将上述混凝土置于-40℃-40℃周期性变化的环境中，变化周期为2h，持续时间为2400h，再测试其抗压强度。实验结果如下表1所示。

表1变温测试前后混凝土抗压强度测试结果

从上述实施例可知，本申请所得的混凝土灌浆料28d抗压强度高，且经历变温测试后，抗压强度仍保持在较高水平，抗压强度前后变化率低，混凝土耐候性好。

最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种混凝土灌浆料，其特征在于包括以下质量份数的原料：

水泥40份；

碎石70-80份；

粉煤灰23-25份；

石英砂20-23份；

回收纤维布碎片13-15份；

混合减水剂2-3份；

其中，所述碎石为花岗岩碎石，所述碎石的平均粒径为5-20mm；

所述粉煤灰的平均粒径为0.15-0.3mm；

所述石英砂的平均粒径为0.5-1mm；

所述回收纤维布碎片为涤纶、锦纶、腈纶、氯纶、粘胶纤维中至少一种纤维构成的布料的碎片；所述回收纤维布碎片的片状平面平均直径为2-3mm；所述回收纤维布碎片中纤维丝线之间形成孔隙，孔隙直径在0.1-0.3mm之间；

所述混合减水剂为聚羧酸系减水剂和木质素磺酸盐类减水剂的混合物，所述聚羧酸系减水剂和所述木质素磺酸盐类减水剂的质量比为1：(0.2-0.3)。

2.根据权利要求1所述的混凝土灌浆料，其特征在于：

所述水泥为PO42.5型硅酸盐水泥。

3.根据权利要求1或2所述的混凝土灌浆料，其特征在于：

所述回收纤维布碎片为涤纶、锦纶、腈纶、氯纶、粘胶纤维中至少一种纤维的无纺布或编织布经碎布机粉碎后制得。

4.根据权利要求1或2所述的混凝土灌浆料，其特征在于：

所述聚羧酸系减水剂选自DH-4005型；

所述木质素磺酸盐类减水剂选自木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、木质素磺酸镁中的至少一种。

5.根据权利要求1或2所述的混凝土灌浆料，其特征在于还包括以下质量份数的原料：助剂0.5-2份；

所述助剂选自消泡剂、分散剂、膨胀剂中的至少一种。

6.根据权利要求1至5任一项所述的混凝土灌浆料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

将所述水泥、所述碎石、所述粉煤灰、所述石英砂、所述回收纤维布碎片和所述混合减水剂混合均匀。

7.根据权利要求6所述的混凝土灌浆料的制备方法，其特征在于：

在混合前，将回收纤维布碎片进行干燥处理。

8.根据权利要求6或7所述的混凝土灌浆料的制备方法，其特征在于：

所述混合步骤具体包括：依次将所述碎石、所述回收纤维布碎片、所述石英砂、所述粉煤灰、所述水泥、所述混合减水剂加入已启动的搅拌器中进行搅拌。