金刚砂混凝土及其制备方法
技术领域
本申请涉及建筑材料
技术领域
，更具体地说，它涉及一种金刚砂混凝土及其制备方法。背景技术
随着建筑行业的不断发展，各种工程在不断增加，天然砂的需求也逐渐增大，在利益的驱动下，天然砂被任意开采、无序生产和运输，致使环境遭受严重的破坏。目前，越来越多的地区开始逐渐出现天然砂资源短缺的现象，四川宜宾甚至出现一砂难求的现象。
金刚砂混凝土需要天然河砂进行配制，但是，在四川宜宾极度缺乏天然河砂的情况下，只能用山石料加工的人工机制砂配制金刚砂混凝土。而发明人发现，用市面上的机制砂生产金刚砂混凝土的缺陷明显：和易性差、塌落度损失偏大、凝结时间短且表面光整度差。
发明内容
本申请提供一种金刚砂混凝土及其制备方法，在用机制砂配置金刚砂混凝土时，可改善混凝土的和易性差、减少塌落度损失、延长凝结时间且金刚砂混凝土表面光整度好。
第一方面，本申请提供一种金刚砂混凝土，采用如下的技术方案：
一种金刚砂混凝土，由包含以下重量份的原料制成：
水泥30-35份、机制砂50-65.4份、碎石90-115份、金刚砂15-27份、金刚砂调节剂1-5份、外加剂0.1-2份和水14.5-16.5份；
所述机制砂的亚甲蓝值0.5％-1.0％。
通过采用上述技术方案，制得的金刚砂混凝土的强度等级至少为C30，且金刚砂混凝土的和易性好、塌落度损失小、凝结时间较长且成型的金刚砂混凝土表面光整度好，容易打磨。
机制砂的亚甲蓝值(MB)：用于判定机制砂中粒径小于75μm颗粒的吸附性能指标。本申请中，亚甲蓝值为0.5％-1.0％的机制砂可有效地解决混凝土表面光整度差、色差大和塌落度波动过大等问题。此外，亚甲蓝值0.5％-1.0％机制砂配合以金刚砂和金刚砂调节剂，能明显降低金刚砂混凝土粘稠度，更好的提浆，在不影响终凝的情况下初凝时间达到了8小时。
优选的，金刚砂混凝土中的水胶比为0.42-0.45；砂率为45％-48％。
机制砂颗粒多棱角，形成的砂浆流动性不如天然砂砂浆，为达到与天然砂混凝土相近的工作性能，机制砂混凝土则需要更多的砂浆，也就需要提高砂率，然而提高砂率带来的是细集料的总比表面积增加，需要更多的水泥浆体去包裹机制砂，如果没有足够的浆体，提高机制砂混凝土的砂率反而会使混凝土的工作性能下降，但是，浆体过多，也会影响混凝土的强度，所以本申请中，水胶比为0.42-0.45，同时使砂率为45％-48％，可很好的改善金刚砂混凝土的和易性和工作性能。
优选的，所述金刚砂的粒度为2100-5800nm。
金刚砂的粒度为2100-5800nm，可有效地增强浆体的稳定性，减少浆体沉降的隐患，可有效地解决混凝土空鼓开裂、粘稠度大、混凝土收缩大、提浆困难等问题，可改金刚砂善混凝土的质量。此外，发明人发现，金刚砂的粒度小于2100nm，浆体易沉降；而金刚砂的粒度大于5800nm，则混凝土容易空鼓开裂，影响混凝的强度。
优选的，所述机制砂的石粉含量为5％-10％；进一步优选，机制砂的细度模数2.6％-2.8％；机制砂的表观密度2600kg/m3-2650kg/m3。
再进一步优选，碎石的表观密度为2650kg/m3-2700kg/m3，堆积密度1550kg/m3-1650kg/m3；碎石的粒级5-26.5mm。
通过采用上述技术方案，金刚砂混凝土的颗粒级配稳定，且可以明显地改善金刚砂混凝土的和易性及强度。机制砂中的石粉不参与水泥的水化，石粉中的微细颗粒进入水化产物的晶体中起微集料填充作用，能够增加混凝土的密实度，因而可增强混凝土的强度。此外，机制砂里面5％-10％的石粉能补充混凝土缺少的细颗粒，增大粉体总量，在混凝土单位体积用水量不变的情况下，增加混凝土的浆量和浆体粘稠度，从而可有效的减少混凝土的空鼓、开裂等问题。
优选的，所述水泥为低碱水泥，且低碱水泥的28天的强度可达到50MPa。
采用低碱水泥，一方面可降低混凝土的需水量和水化热温度；另一方面，低碱水泥与外加剂相互配合，外加剂适应性更好，得到的混凝土的强度更好。
优选的，所述外加剂包括减水剂，所述减水剂的减水率为30％-35％；进一步优选，所述减水剂为高性能聚羧酸复合型减水剂。
通过采用上述技术方案，减水剂的掺量低，减水率高，收缩小，减水剂与水泥的相容性好，且制得的混凝土的坍落度保持性能好、强度高，此外，还能延长混凝土的施工时间。
优选的，金刚砂混凝土中还包括碳纤维，所述碳纤维的重量占金刚砂重量的1％-3％。
进一步优选，碳纤维的长度为9-12mm，碳纤维的模量为310-395GPa。
在混凝土中加入碳纤维，可有效地减少混凝土的开裂，阻止混凝土试块裂缝的延伸，此外，碳纤维与金刚砂相互配合，可减小混凝土的塌落度，提高混凝土的强度。发明人发现，与3-6mm的碳纤维相比，9-12mm的碳纤维对混凝土的改善效果更佳，防开裂效果更好。
第二方面，本申请提供一种如上所述金刚砂混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：
一种金刚砂混凝土的制备方法，包括如下制备步骤：
将金刚砂与金刚砂调节剂混合均匀，得到混合料A；
将水泥、机制砂和碎石混合均匀，得到混合料B；
将外加剂与水混合均匀，得到混合液；
将混合料A、混合料B和混合液搅拌均匀，即可得到金刚砂混凝土。
通过采用上述技术方案，制得的混凝土的质量稳定，性能较优。本申请的制备方法比较简单，易于实施，便于批量生产。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、采用本申请的配方，金刚砂混凝土的和易性好、塌落度损失小、能明显降低金刚砂混凝土粘稠度，更好的提浆，在不影响终凝的情况下初凝时间达到了8小时，且制得的金刚砂混凝土的强度等级至少为C30，土表面光整度好；
2、本申请的混凝土中，水胶比为0.42-0.45，同时砂率为45％-48％，可有效地改善金刚砂混凝土的和易性和工作性能；
3、本申请中，低碱水泥与高性能聚羧酸复合型减水剂相互配合，二者的相容性好，可使得混凝土的坍落度保持性能好、强度高，且能延长混凝土的施工时间。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。予以特别说明的是：以下实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行；以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
水泥：P0.425低碱水泥，28天的强度可达到50MPa，长宁红狮水泥有限公司生产；
机制砂：亚甲蓝值0.5％-1.0％，石粉含粉量5％-10％，细度模数2.6％-2.8％，表观密度2600kg/m3-2650kg/m3；
碎石：粒级5-26.5mm，表观密度为2650kg/m3-2700kg/m3，堆积密度1550kg/m3-1650kg/m3；
金刚砂：粒度为2100-5800nm；
金刚砂调节剂：宜宾利砼建材科技有限公司生产；
减水剂：高性能聚羧酸复合型减水剂，减水率为30％-35％，宜宾利砼建材科技有限公司生产；
碳纤维：长度为9-12mm，碳纤维的模量为310-395GPa。
实施例
实施例1
一种金刚砂混凝土的制备方法如下：
将15kg金刚砂与1kg金刚砂调节剂混合均匀，得到混合料A；
将30kg水泥、50kg机制砂和115kg碎石混合均匀，得到混合料B；
将0.1kg高性能聚羧酸复合型减水剂与16.5kg水混合均匀，得到混合液；
将混合料A、混合料B和混合液搅拌均匀，即可得到金刚砂混凝土。
实施例2
一种金刚砂混凝土的制备方法如下：
将15kg金刚砂与1kg金刚砂调节剂混合均匀，得到混合料A；
将35kg水泥、65.4kg机制砂和110kg碎石混合均匀，得到混合料B；
将0.1kg高性能聚羧酸复合型减水剂与14.5kg水混合均匀，得到混合液；
将混合料A、混合料B和混合液搅拌均匀，即可得到金刚砂混凝土。
实施例3
一种金刚砂混凝土的制备方法如下：
将15kg金刚砂与1kg金刚砂调节剂混合均匀，得到混合料A；
将34.5kg水泥、60kg机制砂和91.7kg碎石混合均匀，得到混合料B；
将0.1kg高性能聚羧酸复合型减水剂与14.5kg水混合均匀，得到混合液；
将混合料A、混合料B和混合液搅拌均匀，即可得到金刚砂混凝土。
实施例4
一种金刚砂混凝土的制备方法如下：
将15kg金刚砂与1kg金刚砂调节剂混合均匀，得到混合料A；
将34.5kg水泥、65kg机制砂和99.7kg碎石混合均匀，得到混合料B；
将0.1kg高性能聚羧酸复合型减水剂与14.5kg水混合均匀，得到混合液；
将混合料A、混合料B和混合液搅拌均匀，即可得到金刚砂混凝土。
实施例5
一种金刚砂混凝土的制备方法如下：
将27kg金刚砂与1kg金刚砂调节剂混合均匀，得到混合料A；
将33.3kg水泥、65kg机制砂和99.7kg碎石混合均匀，得到混合料B；
将0.1kg高性能聚羧酸复合型减水剂与15kg水混合均匀，得到混合液；
将混合料A、混合料B和混合液搅拌均匀，即可得到金刚砂混凝土。
实施例6
一种金刚砂混凝土的制备方法如下：
将27kg金刚砂与5kg金刚砂调节剂混合均匀，得到混合料A；
将33.3kg水泥、65kg机制砂和99.7kg碎石混合均匀，得到混合料B；
将0.1kg高性能聚羧酸复合型减水剂与15kg水混合均匀，得到混合液；
将混合料A、混合料B和混合液搅拌均匀，即可得到金刚砂混凝土。
实施例7
一种金刚砂混凝土的制备方法如下：
将27kg金刚砂与3kg金刚砂调节剂混合均匀，得到混合料A；
将33.3kg水泥、65kg机制砂和99.7kg碎石混合均匀，得到混合料B；
将0.1kg高性能聚羧酸复合型减水剂与15kg水混合均匀，得到混合液；
将混合料A、混合料B和混合液搅拌均匀，即可得到金刚砂混凝土。
实施例8
一种金刚砂混凝土的制备方法如下：
将25kg金刚砂与3kg金刚砂调节剂混合均匀，得到混合料A；
将33.3kg水泥、60kg机制砂和92kg碎石混合均匀，得到混合料B；
将0.1kg高性能聚羧酸复合型减水剂与15kg水混合均匀，得到混合液；
将混合料A、混合料B和混合液搅拌均匀，即可得到金刚砂混凝土。
实施例9
一种金刚砂混凝土的制备方法如下：
将25kg金刚砂与3kg金刚砂调节剂混合均匀，得到混合料A；
将33.3kg水泥(PO42.5R，普通硅酸盐水泥)、60kg机制砂和92kg碎石混合均匀，得到混合料B；
将0.1kg高性能聚羧酸复合型减水剂与15kg水混合均匀，得到混合液；
将混合料A、混合料B和混合液搅拌均匀，即可得到金刚砂混凝土。
实施例10
一种金刚砂混凝土的制备方法如下：
将25kg金刚砂与3kg金刚砂调节剂混合均匀，得到混合料A；
将33.3kg水泥、60kg机制砂和92kg碎石混合均匀，得到混合料B；
将0.1kg木质素磺酸盐减水剂与15kg水混合均匀，得到混合液；
将混合料A、混合料B和混合液搅拌均匀，即可得到金刚砂混凝土。
实施例11
一种金刚砂混凝土的制备方法如下：
将25kg金刚砂、3kg金刚砂调节剂和0.25kg碳纤维混合均匀，得到混合料A；
将33.3kg水泥、60kg机制砂和92kg碎石混合均匀，得到混合料B；
将0.1kg高性能聚羧酸复合型减水剂与15kg水混合均匀，得到混合液；
将混合料A、混合料B和混合液搅拌均匀，即可得到金刚砂混凝土。
实施例12
一种金刚砂混凝土的制备方法如下：
将25kg金刚砂、3kg金刚砂调节剂和0.75kg碳纤维混合均匀，得到混合料A；
将33.3kg水泥、60kg机制砂和92kg碎石混合均匀，得到混合料B；
将0.1kg高性能聚羧酸复合型减水剂与15kg水混合均匀，得到混合液；
将混合料A、混合料B和混合液搅拌均匀，即可得到金刚砂混凝土。
对比例
对比例1
对比例1与实施例5的区别仅在于，对比例1中的机制砂的亚甲蓝值3.0％，其余均与实施例5保持一致。
对比例2
对比例2与实施例5的区别仅在于，对比例2中用等量的机制砂代替金刚砂，其余均与实施例5保持一致。
对比例3
对比例3与实施例5的区别仅在于，对比例3中不加入金刚砂调节剂，其余均与实施例5保持一致。
对比例4
对比例3与实施例5的区别仅在于，对比例4中采用天然河砂，其余均与实施例5保持一致。
性能检测试验
按照标准GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》检测实施例1-12和对比例1-4制得的金刚砂混凝土试样的抗压强度，检测结果见下表1。
按照标准GB/T 50080-2016《普通混凝土拌合物性能检测方法标准》检测实施例1-12和对比例1-4制得金刚砂混凝土的初始坍落度，将混凝土试样静置1小时，检测混凝1小时的坍落度，检测结果见下表1。
表1
结合实施例1-5并结合表1可以看出，在金刚砂混凝土的原料相同的情况下，金刚砂混凝土的水胶比和砂率均影响金刚砂混凝土的坍落度和抗压强度，当水胶比为0.42-0.45且砂率为45％-48％时，金刚砂混凝土的塌落度损失小且抗压强度好。
结合实施例5和对比例1并结合表1可以看出，在金刚砂混凝土的水胶比和砂率一定的情况下，机制砂的性能影响金刚砂混凝土的抗压强度，机制砂的亚甲蓝值0.5％-1.0％，可提高混凝土的强度；
结合实施例5和对比例4并结合表1可以看出，在金刚砂混凝土的水胶比和砂率一定的情况下，使用本申请的机制砂可代替天然河砂作为金刚砂混凝土的细骨料。
结合实施例6-8和对比例2-3并结合表1可以看出，是否加入金刚砂或金刚砂调节剂、以及金刚砂和金刚砂调节剂的用量等因素均影响金刚砂混凝土的塌落度和抗压强度。
结合实施例9-10并结合表1可以看出，在金刚砂混凝土的水胶比和砂率一定的情况下，水泥的类型和减水剂的类型等均影响金刚砂混凝土的塌落度和抗压强度；本申请中，低碱水泥(P0.425)与高性能聚羧酸复合型减水剂相互配合，可减少金刚砂混凝土的塌落度损失，提高金刚砂混凝土的抗压强度。
结合实施例11-12并结合表1可以看出，向金刚砂混凝土中加入钢纤维，可提高金刚砂混凝土的抗压强度。
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。
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