一种高泥粉含量砂的抗裂混凝土及其制备方法

本申请涉及混凝土领域，具体涉及一种高泥粉含量砂的抗裂混凝土及其制备方法。

背景技术：

1、混凝土是当前使用量最大的人造建筑材料，主要由水、水泥、掺合料、砂子、石子、外加剂等材料组成，原材料的类型和品质、组成比例对混凝土性能和质量有较大影响。受环境保护意识增强、自然资源开采限制、天然砂资源短缺等因素影响，人工砂、混合砂的应用逐渐增多，但砂子裹粉、泥含量问题引起重视，人工砂的质量控制和品质提升成为当前关注的重点，特别是高泥粉含量人工砂的资源化利用问题亟待解决。

2、泥粉和石粉均属人工砂的微粒组分。石粉含量过高，导致混凝土用水量增加，收缩变形较大，早期抗裂能力不足。泥粉不具有水化能力，硬化混凝土中形成薄弱劣化区，并削弱外加剂的作用效果，降低混凝土的抗冻性能和耐久能力。因此，砂子生产过程中需要对石粉含量进行限制，并严格控制泥粉含量。由于泥粉和石粉同属微粒组分，实际中无法准确辨别和区分，工程中常用亚甲蓝(mb)值来评判砂子的泥粉含量。亚甲蓝(mb)值不超过1.4g/kg时，普遍认为泥粉不会对砂子性能造成显著影响；而亚甲蓝(mb)值超过1.4g/kg时，需采取换砂、掺砂、清洗等措施来改善砂子品质。

3、高亚甲蓝(mb)值砂的资源化利用问题是当前试验研究和工程实践的重点，而高亚甲蓝(mb)值砂制备混凝土开裂问题急需解决。王翼忠、张利平等通过试验表明，高mb值砂子导致混凝土含气量减少、抗压强度下降。李盘升研究认为砂子mb值超过1.35g/kg，混凝土收缩显著增加，早期抗裂能力大幅下降。实际工程中，常通过水洗、换砂、混合高质量砂等方法降低mb值，但水洗导致石粉含量降低，并对砂子颗粒级配造成影响，而换砂、混合高质量砂增大了原材料存储的难度，降低了工程建设的经济性。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提供一种高泥粉含量砂的抗裂混凝土及其制备方法，通过引入增韧限裂组分、膨胀止缩组分、弹性变形组分、功能调节组分、微集料填充组分等材料，综合考虑不同组分的性能和品质、物理特性和化学性能，合理优化各组分的质量比例，提出了高泥粉含量人工砂的利用方法，制备出了抗裂性能较好的混凝土。

2、为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

3、第一方面，本申请实施例提供一种高泥粉含量砂的抗裂混凝土，按重量份数计，包括如下组分：水泥220-320份，小石480-550份，中石580-650份，砂子680-750份，水130-160份，矿料80-120份，减水剂3-7份，引气剂2-5份，阻泥剂2-4份，纤维0.9-1.2份，填料5-8份。

4、所述水泥为硅酸盐系列水泥，包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥和低热硅酸盐水泥，强度等级包括42.5、52.5、42.5r和52.5r。

5、所述减水剂为聚羧酸减水剂、萘系减水剂、氨基磺酸盐减水剂和木钙类减水剂。

6、所述阻泥剂为聚羧酸醚材料，分子量在500-900。

7、所述纤维为聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚甲醛纤维，纤维长度为8mm-12mm，纤维直径为40μm-70μm。

8、所述矿料由轻烧mgo和粉煤灰组成，轻烧mgo的活性反应时间为100s-130s，轻烧mgo和粉煤灰的质量混合比例为1:6-8。

9、所述所述填料为橡胶颗粒，细度为80目-120目。

10、所述砂子为人工砂、天然砂，或者人工砂与天然砂的混合砂，砂子的石粉含量为12％-16％，亚甲蓝值为1.4g/kg-2.4g/kg。

11、第二方面，本申请实施例提供一种高泥粉含量砂的抗裂混凝土制备方法，包括以下步骤：

12、(1)称量砂子测定亚甲蓝值，然后清洗、干燥，备用；

13、(2)称量水泥、矿料、填料、减水剂、引气剂、阻泥剂、砂子、小石、中石、纤维、水，备用；

14、(3)将水泥、矿料、填料、砂子、小石、中石、纤维倒入搅拌机，持续搅拌2min-3min，停机静置；

15、(4)取70％-80％的水，将阻泥剂、引气剂倒入水中搅拌均匀，然后倒入搅拌机内，继续搅拌1min-2min；

16、(5)取20％-30％的水，将减水剂倒入水中搅拌均匀，然后倒入搅拌机内，继续搅拌1min-2min，停止搅拌，装入模具。

17、所述砂子使用前需要清洗，清洗剂的浓度为0.04％-0.08％，清洗液温度为15℃-35℃，清洗液与砂子的质量比为1:1.5-2.5，搅拌转速为20rpm-30rpm，搅拌时长为4min-6min，完成后将砂子在105℃-115℃烘干，持续干燥3h-5h；所述的砂子的清洗剂为聚丙烯酰胺和六偏磷酸钠混合物，聚丙烯酰胺和六偏磷酸钠质量比为1:0.6-1.2。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明实现了高泥粉含量人工砂的资源化利用，提升了混凝土的早期抗裂能力，改善了混凝土原材料的经济性。方案的创新点如下：

19、(1)实现了mb值达1.4g/kg-2.4g/kg人工砂的资源化利用，并破解高mb值人工砂的资源化利用问题的同时，降低混凝土用水量3％-6％；

20、(2)攻克了高mb值人工砂制备混凝土的抗裂问题，通过综合使用和合理优化功能材料，实现混凝土内部应力增长与变形特性的协调，降低混凝土开裂风险30％-40％；

21、(3)解决了泥粉对混凝土性能的不利影响，降低了泥粉对减水剂和引气剂作用效果的影响，保障了混凝土的长期耐久性能，可用于制备c25和c30混凝土的制备，并提升混凝土抗压强度5％-10％。

技术特征：

1.一种高泥粉含量砂的抗裂混凝土，其特征在于，按重量份数计，包括如下组分：水泥220-320份，小石480-550份，中石580-650份，砂子680-750份，水130-160份，矿料80-120份，减水剂3-7份，引气剂2-5份，阻泥剂2-4份，纤维0.9-1.2份，填料5-8份。

2.根据权利要求1所述的一种高泥粉含量砂的抗裂混凝土，其特征在于，所述水泥为硅酸盐系列水泥，包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥和低热硅酸盐水泥，强度等级包括42.5、52.5、42.5r和52.5r。

3.根据权利要求1所述的一种高泥粉含量砂的抗裂混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂、萘系减水剂、氨基磺酸盐减水剂和木钙类减水剂。

4.根据权利要求1所述的一种高泥粉含量砂的抗裂混凝土，其特征在于，所述阻泥剂为聚羧酸醚材料，分子量在500-900。

5.根据权利要求1所述的一种高泥粉含量砂的抗裂混凝土，其特征在于，所述纤维为聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚甲醛纤维，纤维长度为8mm-12mm，纤维直径为40μm-70μm。

6.根据权利要求1所述的一种高泥粉含量砂的抗裂混凝土，其特征在于，所述矿料由轻烧mgo和粉煤灰组成，轻烧mgo的活性反应时间为100s-130s，轻烧mgo和粉煤灰的质量混合比例为1:6-8。

7.根据权利要求1所述的一种高泥粉含量砂的抗裂混凝土，其特征在于，所述所述填料为橡胶颗粒，细度为80目-120目。

8.根据权利要求1所述的一种高泥粉含量砂的抗裂混凝土，其特征在于，所述砂子为人工砂、天然砂，或者人工砂与天然砂的混合砂，砂子的石粉含量为12％-16％，亚甲蓝值为1.4g/kg-2.4g/kg。

9.一种高泥粉含量砂的抗裂混凝土制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种高泥粉含量砂的抗裂混凝土制备方法，其特征在于，所述的砂子使用前需要清洗，清洗剂的浓度为0.04％-0.08％，清洗液温度为15℃-35℃，清洗液与砂子的质量比为1:1.5-2.5，搅拌转速为20rpm-30rpm，搅拌时长为4min-6min，完成后将砂子在105℃-115℃烘干，持续干燥3h-5h；所述的砂子的清洗剂为聚丙烯酰胺和六偏磷酸钠混合物，聚丙烯酰胺和六偏磷酸钠质量比为1:0.6-1.2。

技术总结
本申请涉及一种高泥粉含量砂的抗裂混凝土及其制备方法，按重量份数计，包括如下组分：水泥220‑320份，小石480‑550份，中石580‑650份，砂子680‑750份，水130‑160份，矿料80‑120份，减水剂3‑7份，引气剂2‑5份，阻泥剂2‑4份，纤维0.9‑1.2份，填料5‑8份，本申请破解了传统料源更换、混合掺砂的技术思路，提高了混凝土原材料利用的经济性，制备的混凝土具有较好的抗裂能力。

技术研发人员：吕兴栋,李平刚,李杨,周世华,李志荣,高志扬,时之光,杨连云,张兴凯,曹立,夏求林,刘恒,石妍,李明霞,张建峰,蒋文广,王世美,张亮,孙光亮,肖恺
受保护的技术使用者：长江水利委员会长江科学院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17