一种自密实轻骨料机制砂混凝土及其制备方法

摘要

本发明公开了一种自密实轻骨料机制砂混凝土及其制备方法，包括以下重量份原料：260‑300份水泥、120‑150份粉煤灰、80‑100份掺合料、120‑150份轻骨料、360‑400份机制砂、280‑330份陶砂、10‑15份减水剂。该自密实轻骨料机制砂混凝土，通过对轻骨料进行预湿可以使其混凝土拌合物性能得到优化，严格控制轻骨料最大粒径，使其混凝土上浮现象得到有效改善，通过在混凝土中加入复合料，复合料采用乙烯‑醋酸乙烯共聚物和陶砂按照质量比4:1进行磁力分散复合得到，在复合料进行应用到混凝土中后，可以较大程度上提高混凝土的韧性，并且对于混凝土的自重也能够起到较大程度上的降低。

说明书

技术领域

本发明涉及轻骨料混凝土技术领域，具体为一种自密实轻骨料机制砂混凝土及其制备方法。

背景技术

混凝土在建筑材料中起着不可替代的作用，随着人们对混凝土材料认知程度的不断深入，混凝土技术不断地进步发展，对混凝土的要求并不仅仅限制在强度基础上，混凝土材料逐步走向多功能发展。轻质高强、高性能混凝土逐渐成为研究的重点。轻骨料混凝土由表观密度较小的轻骨料与适当的胶凝材料配制而成，由于轻骨料内部多孔的特性，一定程度上减轻骨料的表观密度从而达到降低混凝土容重的目的。轻骨料自身多孔性对于水结冰产生的膨胀应力具有一定的缓解效果，在一定程度上大大提高了轻骨料混凝土的抗冻性；同时轻集料混凝土界面过渡区相比普通混凝土界面更加密实，使得轻集料混凝土具有优良的抗渗性。作为新型环保绿色建筑材料，轻骨料混凝土具有密度小、保温性好、抗震性好，适用于高层及大跨度建筑。

参考中国专利公开号CN110240446A中提出了一种自密实轻骨料机制砂混凝土及其制备方法，通过用机制砂代理河沙，由于机制砂相较于天然砂河砂有较高的底粉含量，在制备轻骨料混凝土时底粉含量较高的机制砂能增加浆体的粘聚性，解决了轻骨料混凝土骨料容易上浮的问题；但是机制砂在进行堆放后，机制砂会出现结团现象，大大降低了机制砂在应用到混凝土生产中的效果，现有的轻骨料混凝土在强度和耐久性上都难以满足施工的综合性能要求，为解决以上问题，本领域技术人员提出了一种自密实轻骨料机制砂混凝土及其制备方法。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种自密实轻骨料机制砂混凝土及其制备方法，解决了机制砂在进行堆放后，机制砂会出现结团现象，大大降低了机制砂在应用到混凝土生产中的效果，现有的轻骨料混凝土在强度和耐久性上都难以满足施工的综合性能要求的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种自密实轻骨料机制砂混凝土，包括以下重量份原料：260-300份水泥、120-150份粉煤灰、80-100份掺合料、120-150份轻骨料、360-400份机制砂、280-330份陶砂、10-15份减水剂；

该轻骨料机制砂混凝土由如下步骤制备：

步骤一、将轻骨料放入容器中，向容器中加水浸泡24h后，对轻骨料自然风干，备用；

步骤二、将机制砂投入选料设备中，机制砂通过进料斗送入选料箱的内部，机制砂进入选料箱内部后落在一级筛网的上表面，启动碎料机构的动作开关，四个伺服电缸驱动轴伸出，将活动架在选料箱的内部向下推动，使碎料辊与一级筛网靠近，同时启动活动架内部的碎料电机工作开关，碎料电机输出轴带动碎料辊在活动架的内部进行转动，转动中的碎料辊对一级筛网上表面的机制砂进行压制，启动选料箱背面的伺服电机工作开关，伺服电机输出轴带动选料辊在选料箱的内部进行转动，利用选料箱表面设置的四个弹簧，使选料箱在固定架的内部产生振动，此时选料箱内部的机制砂透过一级筛网落入二级筛网的上表面，接着机制砂透过二级筛网落入三级筛网的上表面，最后机制砂透过三级筛网落入落料斗的内部，通过排料斗将落料斗内部机制砂进行排出，同时一级筛网上的机制砂从出料槽中排出，二级筛网上的机制砂从出料口一进入出料斗一的内部，利用出料斗一将二级筛网上的机制砂料排出，三级筛网上的机制砂从出料口二进入出料斗二的内部，利用出料斗二将三级筛网上的机制砂料排出，得到不同细度的机制砂；

步骤三、将陶砂倒入混合容器中，按照陶砂和乙烯-醋酸乙烯共聚物质量比1:4称取乙烯-醋酸乙烯共聚物，将乙烯-醋酸乙烯共聚物熔融后倒入混合容器中，使用磁力搅拌器对混合容器中的混合料进行磁力搅拌均匀，得到复合料；

步骤四、将水泥、粉煤灰、掺合料一起投入搅拌机中，同时向搅拌机中加水，搅拌2min，接着向搅拌机中加入轻骨料、复合料和减水剂，继续搅拌3min，最后向搅拌机中加入机制砂，搅拌2min，得到轻骨料机制砂混凝土。

优选的，所述掺合料为磨细矿粉和矿渣按照质量比1:0.6配比的组合物，所述轻骨料为页岩陶粒，且页岩陶粒的粒径选择为5-16mm连续级配，所述减水剂采用聚羧酸高效减水剂。

优选的，所述选料设备包括固定架、选料箱和落料斗，所述固定架的内部设置有选料箱，且选料箱的底部固定连接有落料斗，所述选料箱的内部与落料斗的内部连通，且选料箱的左侧设置有出料机构，所述选料箱的内部转动连接有选料辊，且选料箱的背面固定连接有伺服电机，所述伺服电机输出轴的一端通过联轴器与选料辊的一端固定连接，所述选料箱正面与背面的两侧均固定连接有弹簧，且四个弹簧的底端分别与固定架顶部的四周固定连接，所述选料箱的顶部设置有碎料机构，所述落料斗的正面设置有排料斗，且排料斗的内部与落料斗的内部连通。

优选的，所述选料箱的内部分别设置有一级筛网、二级筛网、三级筛网，且选料箱的右侧设置有进料斗，所述进料斗的内部与选料箱的内部连通，所述一级筛网、二级筛网、三级筛网位于选料箱的内部自上而下设置，且一级筛网、二级筛网、三级筛网的网孔直径依次减小。

优选的，所述碎料机构包括活动架、碎料辊、碎料电机和伺服电缸，所述选料箱内部的上方滑动连接有活动架，且活动架的内部设置有碎料辊，所述活动架内部的一侧设置有碎料电机，且碎料电机输出轴的一端通过联轴器与碎料辊的一端固定连接，所述选料箱内部上方的四周均设置有伺服电缸，且四个伺服电缸驱动轴的一端分别与活动架顶部的四周固定连接。

优选的，所述出料机构包括出料箱、出料槽、出料口一、出料口二、出料斗一和出料斗二，所述选料箱的左侧固定连接有出料箱，且出料箱的顶部设置有出料槽，所述出料槽的内部与选料箱的内部连通，所述出料箱右侧的上下方分别开设有出料口一和出料口二，且出料箱的正面与背面分别设置有出料斗一和出料斗二，所述出料口一的内部与出料斗一的内部连通，且出料口二的内部与出料斗二的内部连通。

优选的，所述一级筛网、二级筛网、三级筛网的左侧分别贯穿选料箱与出料箱并延伸至出料箱的内部，且一级筛网的左侧延伸至出料槽的内部，所述二级筛网的左侧延伸至出料口一的内部，且三级筛网的左侧延伸至出料口二的内部。

优选的，所述选料设备的工作方法如下：

机制砂通过进料斗送入选料箱的内部，机制砂进入选料箱内部后落在一级筛网的上表面，启动碎料机构的动作开关，四个伺服电缸驱动轴伸出，将活动架在选料箱的内部向下推动，使碎料辊与一级筛网靠近，同时启动活动架内部的碎料电机工作开关，碎料电机输出轴带动碎料辊在活动架的内部进行转动，转动中的碎料辊对一级筛网上表面的机制砂进行压制，启动选料箱背面的伺服电机工作开关，伺服电机输出轴带动选料辊在选料箱的内部进行转动，利用选料箱表面设置的四个弹簧，使选料箱在固定架的内部产生振动，此时选料箱内部的机制砂透过一级筛网落入二级筛网的上表面，接着机制砂透过二级筛网落入三级筛网的上表面，最后机制砂透过三级筛网落入落料斗的内部，通过排料斗将落料斗内部机制砂进行排出，同时一级筛网上的机制砂从出料槽中排出，二级筛网上的机制砂从出料口一进入出料斗一的内部，利用出料斗一将二级筛网上的机制砂料排出，三级筛网上的机制砂从出料口二进入出料斗二的内部，利用出料斗二将三级筛网上的机制砂料排出。

一种自密实轻骨料机制砂混凝土的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将轻骨料放入容器中，向容器中加水浸泡24h后，对轻骨料自然风干，备用；

步骤二、将机制砂投入选料设备中，机制砂通过进料斗送入选料箱的内部，机制砂进入选料箱内部后落在一级筛网的上表面，启动碎料机构的动作开关，四个伺服电缸驱动轴伸出，将活动架在选料箱的内部向下推动，使碎料辊与一级筛网靠近，同时启动活动架内部的碎料电机工作开关，碎料电机输出轴带动碎料辊在活动架的内部进行转动，转动中的碎料辊对一级筛网上表面的机制砂进行压制，启动选料箱背面的伺服电机工作开关，伺服电机输出轴带动选料辊在选料箱的内部进行转动，利用选料箱表面设置的四个弹簧，使选料箱在固定架的内部产生振动，此时选料箱内部的机制砂透过一级筛网落入二级筛网的上表面，接着机制砂透过二级筛网落入三级筛网的上表面，最后机制砂透过三级筛网落入落料斗的内部，通过排料斗将落料斗内部机制砂进行排出，同时一级筛网上的机制砂从出料槽中排出，二级筛网上的机制砂从出料口一进入出料斗一的内部，利用出料斗一将二级筛网上的机制砂料排出，三级筛网上的机制砂从出料口二进入出料斗二的内部，利用出料斗二将三级筛网上的机制砂料排出，得到不同细度的机制砂；

步骤三、将陶砂倒入混合容器中，按照陶砂和乙烯-醋酸乙烯共聚物质量比1:4称取乙烯-醋酸乙烯共聚物，将乙烯-醋酸乙烯共聚物熔融后倒入混合容器中，使用磁力搅拌器对混合容器中的混合料进行磁力搅拌均匀，得到复合料；

步骤四、将水泥、粉煤灰、掺合料一起投入搅拌机中，同时向搅拌机中加水，搅拌2min，接着向搅拌机中加入轻骨料、复合料和减水剂，继续搅拌3min，最后向搅拌机中加入机制砂，搅拌2min，得到轻骨料机制砂混凝土。

(三)有益效果

本发明提供了一种自密实轻骨料机制砂混凝土及其制备方法。与现有技术相比具备以下有益效果：通过对轻骨料进行预湿可以使其混凝土拌合物性能得到优化，严格控制轻骨料最大粒径，使其混凝土上浮现象得到有效改善，掺加粉煤灰可以增强轻骨料混凝土的黏聚性和保水性，防止离析和泌水，另外通过在混凝土中加入复合料，复合料采用乙烯-醋酸乙烯共聚物和陶砂按照质量比4:1进行磁力分散复合得到，在复合料进行应用到混凝土中后，可以较大程度上提高混凝土的韧性，并且对于混凝土的自重也能够起到较大程度上的降低，混凝土总的孔隙率较大，绝大多数为小于50nm的无害孔，随着复合料掺量的增大，混凝土的孔径增大，平均弦长和气泡间距系数降低，进而有效提高轻骨料混凝土在强度和耐久性；

使用机制砂替代河砂作为混凝土原料，机制砂原料充足，城市建筑废料和矿山尾矿也可开发成机制砂原料。相较于天然砂河砂，使用高品质机制砂能更好地控制建筑质量，稳定而低廉的价格是机制砂更大的优势，由于机制砂相较于天然砂河砂有较高的底粉含量，在制备轻骨料混凝土时使用底粉含量较高的机制砂能增加浆体的粘聚性，能解决轻骨料混凝土骨料容易上浮的问题；

通过使用选料设备对机制砂进行选料处理，利用选料箱上方设置的选料辊对结团的机制砂进行破碎，提高对机制砂的选料效率，进而有效解决机制砂在进行堆放后，机制砂会出现结团现象的问题，有效提高机制砂在应用到混凝土生产中的效果，保证机制砂在连续级配后制备出来的混凝土力学性能。

附图说明

图1为本发明选料设备结构的示意图；

图2为本发明选料设备结构的俯视图；

图3为本发明选料箱结构的剖视图；

图4为本发明碎料机构内部结构的侧视图；

图5为本发明活动架内部结构的侧视图；

图6为本发明出料机构结构的侧视图。

图中，1、选料箱；11、一级筛网；12、二级筛网；13、三级筛网；14、进料斗；2、出料机构；21、出料箱；22、出料槽；23、出料口一；24、出料口二；25、出料斗一；26、出料斗二；3、碎料机构；31、活动架；32、碎料辊；33、碎料电机；34、伺服电缸；4、固定架；5、落料斗；6、选料辊；7、伺服电机；8、弹簧；9、排料斗。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6所示，一种自密实轻骨料机制砂混凝土，包括以下重量份原料：260-300份水泥、120-150份粉煤灰、80-100份掺合料、120-150份轻骨料、360-400份机制砂、280-330份陶砂、10-15份减水剂；

优选的，一种自密实轻骨料机制砂混凝土，包括以下重量份原料：300份水泥、150份粉煤灰、100份掺合料、120份轻骨料、360份机制砂、280份陶砂、10份减水剂；

该轻骨料机制砂混凝土由如下步骤制备：

步骤一、将轻骨料放入容器中，向容器中加水浸泡24h后，对轻骨料自然风干，备用；

步骤二、将机制砂投入选料设备中，机制砂通过进料斗14送入选料箱1的内部，机制砂进入选料箱1内部后落在一级筛网11的上表面，启动碎料机构3的动作开关，四个伺服电缸34驱动轴伸出，将活动架31在选料箱1的内部向下推动，使碎料辊32与一级筛网11靠近，同时启动活动架31内部的碎料电机33工作开关，碎料电机33输出轴带动碎料辊32在活动架31的内部进行转动，转动中的碎料辊32对一级筛网11上表面的机制砂进行压制，启动选料箱1背面的伺服电机7工作开关，伺服电机7输出轴带动选料辊6在选料箱1的内部进行转动，利用选料箱1表面设置的四个弹簧8，使选料箱1在固定架4的内部产生振动，此时选料箱1内部的机制砂透过一级筛网11落入二级筛网12的上表面，接着机制砂透过二级筛网12落入三级筛网13的上表面，最后机制砂透过三级筛网13落入落料斗5的内部，通过排料斗9将落料斗5内部机制砂进行排出，同时一级筛网11上的机制砂从出料槽22中排出，二级筛网12上的机制砂从出料口一23进入出料斗一25的内部，利用出料斗一25将二级筛网12上的机制砂料排出，三级筛网13上的机制砂从出料口二24进入出料斗二26的内部，利用出料斗二26将三级筛网13上的机制砂料排出，得到不同细度的机制砂；

步骤三、将陶砂倒入混合容器中，按照陶砂和乙烯-醋酸乙烯共聚物质量比1:4称取乙烯-醋酸乙烯共聚物，将乙烯-醋酸乙烯共聚物熔融后倒入混合容器中，使用磁力搅拌器对混合容器中的混合料进行磁力搅拌均匀，得到复合料；

步骤四、将水泥、粉煤灰、掺合料一起投入搅拌机中，同时向搅拌机中加水，搅拌2min，接着向搅拌机中加入轻骨料、复合料和减水剂，继续搅拌3min，最后向搅拌机中加入机制砂，搅拌2min，得到轻骨料机制砂混凝土。

所述掺合料为磨细矿粉和矿渣按照质量比1:0.6配比的组合物，所述轻骨料为页岩陶粒，且页岩陶粒的粒径选择为5-16mm连续级配，所述减水剂采用聚羧酸高效减水剂。

所述选料设备包括固定架4、选料箱1和落料斗5，所述固定架4的内部设置有选料箱1，且选料箱1的底部固定连接有落料斗5，所述选料箱1的内部与落料斗5的内部连通，且选料箱1的左侧设置有出料机构2，所述选料箱1的内部转动连接有选料辊6，且选料箱1的背面固定连接有伺服电机7，所述伺服电机7输出轴的一端通过联轴器与选料辊6的一端固定连接，所述选料箱1正面与背面的两侧均固定连接有弹簧8，且四个弹簧8的底端分别与固定架4顶部的四周固定连接，所述选料箱1的顶部设置有碎料机构3，所述落料斗5的正面设置有排料斗9，且排料斗9的内部与落料斗5的内部连通，所述选料箱1的内部分别设置有一级筛网11、二级筛网12、三级筛网13，且选料箱1的右侧设置有进料斗14，所述进料斗14的内部与选料箱1的内部连通，所述一级筛网11、二级筛网12、三级筛网13位于选料箱1的内部自上而下设置，且一级筛网11、二级筛网12、三级筛网13的网孔直径依次减小，所述碎料机构3包括活动架31、碎料辊32、碎料电机33和伺服电缸34，所述选料箱1内部的上方滑动连接有活动架31，且活动架31的内部设置有碎料辊32，所述活动架31内部的一侧设置有碎料电机33，且碎料电机33输出轴的一端通过联轴器与碎料辊32的一端固定连接，所述选料箱1内部上方的四周均设置有伺服电缸34，且四个伺服电缸34驱动轴的一端分别与活动架31顶部的四周固定连接，所述出料机构2包括出料箱21、出料槽22、出料口一23、出料口二24、出料斗一25和出料斗二26，所述选料箱1的左侧固定连接有出料箱21，且出料箱21的顶部设置有出料槽22，所述出料槽22的内部与选料箱1的内部连通，所述出料箱21右侧的上下方分别开设有出料口一23和出料口二24，且出料箱21的正面与背面分别设置有出料斗一25和出料斗二26，所述出料口一23的内部与出料斗一25的内部连通，且出料口二24的内部与出料斗二26的内部连通，所述一级筛网11、二级筛网12、三级筛网13的左侧分别贯穿选料箱1与出料箱21并延伸至出料箱21的内部，且一级筛网11的左侧延伸至出料槽22的内部，所述二级筛网12的左侧延伸至出料口一23的内部，且三级筛网13的左侧延伸至出料口二24的内部。

一种自密实轻骨料机制砂混凝土的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将轻骨料放入容器中，向容器中加水浸泡24h后，对轻骨料自然风干，备用；

步骤二、将机制砂投入选料设备中，机制砂通过进料斗14送入选料箱1的内部，机制砂进入选料箱1内部后落在一级筛网11的上表面，启动碎料机构3的动作开关，四个伺服电缸34驱动轴伸出，将活动架31在选料箱1的内部向下推动，使碎料辊32与一级筛网11靠近，同时启动活动架31内部的碎料电机33工作开关，碎料电机33输出轴带动碎料辊32在活动架31的内部进行转动，转动中的碎料辊32对一级筛网11上表面的机制砂进行压制，启动选料箱1背面的伺服电机7工作开关，伺服电机7输出轴带动选料辊6在选料箱1的内部进行转动，利用选料箱1表面设置的四个弹簧8，使选料箱1在固定架4的内部产生振动，此时选料箱1内部的机制砂透过一级筛网11落入二级筛网12的上表面，接着机制砂透过二级筛网12落入三级筛网13的上表面，最后机制砂透过三级筛网13落入落料斗5的内部，通过排料斗9将落料斗5内部机制砂进行排出，同时一级筛网11上的机制砂从出料槽22中排出，二级筛网12上的机制砂从出料口一23进入出料斗一25的内部，利用出料斗一25将二级筛网12上的机制砂料排出，三级筛网13上的机制砂从出料口二24进入出料斗二26的内部，利用出料斗二26将三级筛网13上的机制砂料排出，得到不同细度的机制砂；

步骤三、将陶砂倒入混合容器中，按照陶砂和乙烯-醋酸乙烯共聚物质量比1:4称取乙烯-醋酸乙烯共聚物，将乙烯-醋酸乙烯共聚物熔融后倒入混合容器中，使用磁力搅拌器对混合容器中的混合料进行磁力搅拌均匀，得到复合料；

步骤四、将水泥、粉煤灰、掺合料一起投入搅拌机中，同时向搅拌机中加水，搅拌2min，接着向搅拌机中加入轻骨料、复合料和减水剂，继续搅拌3min，最后向搅拌机中加入机制砂，搅拌2min，得到轻骨料机制砂混凝土。

选料设备的工作原理，使用时，机制砂通过进料斗14送入选料箱1的内部，机制砂进入选料箱1内部后落在一级筛网11的上表面，启动碎料机构3的动作开关，四个伺服电缸34驱动轴伸出，将活动架31在选料箱1的内部向下推动，使碎料辊32与一级筛网11靠近，同时启动活动架31内部的碎料电机33工作开关，碎料电机33输出轴带动碎料辊32在活动架31的内部进行转动，转动中的碎料辊32对一级筛网11上表面的机制砂进行压制，启动选料箱1背面的伺服电机7工作开关，伺服电机7输出轴带动选料辊6在选料箱1的内部进行转动，利用选料箱1表面设置的四个弹簧8，使选料箱1在固定架4的内部产生振动，此时选料箱1内部的机制砂透过一级筛网11落入二级筛网12的上表面，接着机制砂透过二级筛网12落入三级筛网13的上表面，最后机制砂透过三级筛网13落入落料斗5的内部，通过排料斗9将落料斗5内部机制砂进行排出，同时一级筛网11上的机制砂从出料槽22中排出，二级筛网12上的机制砂从出料口一23进入出料斗一25的内部，利用出料斗一25将二级筛网12上的机制砂料排出，三级筛网13上的机制砂从出料口二24进入出料斗二26的内部，利用出料斗二26将三级筛网13上的机制砂料排出。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。