CN111908857B - 一次性大厚度成型的喷射雕塑混凝土的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一次性大厚度成型的喷射雕塑混凝土的制备方法，涉及材料技术领域，包括步骤：称量助剂：抗裂纤维、纤维素醚、淀粉醚、混凝土膨胀剂、有机改性膨润土、引气剂、缓凝剂并将其加入搅拌器混合均匀；称量硅酸盐水泥、级配河砂、骨料、粉煤灰以及与混合好的助剂一起加入至混凝土混合机混合均匀；将混凝土混合机中的混合好的物料加水并搅拌均匀，完成喷射混凝土的制备。本发明的制备方法采用级配方式加入河砂和骨料，控制河砂和骨料粒径不低于2.0目，配合使用抗裂纤维、复合增稠剂、膨胀剂和引气剂，提高喷射雕塑混凝土的保水性、触变性、成型一致性及良好的拉丝特性，减少回弹率，增加一次性喷射成型厚度。

Description

一次性大厚度成型的喷射雕塑混凝土的制备方法

技术领域

本发明涉及材料制备技术领域，具体涉及一种能一次性大厚度成型的喷射雕塑混凝土的制备方法。

背景技术

喷射雕塑混凝土是用于构筑雕塑基底的一种材料，是属于喷射混凝土系列产品。喷射混凝土是水泥、砂、石、水及其他集料在气动压力下被高速动态压实混凝土。由于喷射混凝土具有凝结时间短、自掏作用强、粘接强度高、协调变形、适用范围广以及施工快捷等特点，逐步得到了应用发展，喷射混凝土具有性能稳定、易长期储存、有利于运输，并在现场加水配制喷射混凝土，是混凝土材料的发展主要方向。在雕塑市场上，喷射混凝土作为构建雕塑的底层结构，能充分发挥出喷射混凝土的优点而得到广泛应用。

喷射雕塑混凝土在应用过程中，同样面临着喷射混凝土具有较大的回弹性和较严重的流挂现象的缺陷。受到喷射面的状况和喷射条件等施工因素的影响，喷射混凝土回弹率是比较离散的，关宝树在《隧道及地下工程喷射混凝土支护技术》中报道：通过大量喷射混凝土相关工程统计揭示：回弹率的范围大致在20-30％之间，该回弹率对于制造的混凝土量来讲是一个很大的值。采用喷射施工时，为了保持喷射的流畅性，混凝土的水灰比值较高，导致所浇筑的混凝土结构存在一定的缺陷，也限制了采用喷射方式施工时，其一次性的喷射厚度不能太厚。围绕上述问题，已开展了相关的喷射混凝土的配合比研究工作揭示：通过调整混凝土的配方比可以降低喷射混凝土的回弹率：(1)程良奎(喷射混凝土的材料组成与主要性能[J].工业建筑.1986(01))报道采用在混凝土中加入适宜的速凝剂，加快混凝土的初凝速度，减少回弹，但速凝剂的加入使喷射工艺复杂；(2)为改善喷射混凝土性能，降低喷射混凝土回弹率和提高喷射混凝土成型品质，采用添加混合材料包括硅灰、粉煤灰以及石灰石微粉等矿物掺合料；但对于喷射混凝土的生产，硅微粉的加入可以补偿喷射混凝土的后期强度的损失，但由于硅微粉粒径小，同样易对操作员工身体产生影响，缺乏环保性。(3)德国采用在喷射混凝土中加入粘接剂的方法，提高混凝土的粘聚性，进而降低回弹率，日本也采用有机高分子为增粘剂，我国许加友等报道采用丙烯酰胺-丙烯酸钠-丙烯腈共聚物增粘剂，对降低回弹率也取得了一定效果；同时粘接剂的加入，可以减少混凝土的泌水和回弹现象；但增粘剂的加入提高了水灰比，导致水量增加，从而使混凝土的后期强度下降，为此，必须加入减水剂，而减水剂的加入又导致喷射混凝土易出现流挂现象，必须对加入的粘接剂和减水剂进行合理调配，增加了产品生产的配方以及产品配方的配置的复杂性。

喷射雕塑混凝土是具有特殊用途的喷射混凝土，作为构筑雕塑基底材料，在满足喷射混凝土的性能的同时，还需要满足一定的雕塑性能要求，其中最重要的是满足在雕塑制品表面进行拉丝操作要求，产生连续、光滑的拉丝。

由于现有的喷射雕塑混凝土喷射时仍需要保持较高的水灰比，降低了其一次性的喷射厚度，目前使用的喷射雕塑混凝土时，一次喷射成型的厚度不超过3.0cm；喷射雕塑混凝土喷射成型时，成型厚度按工程要求，超过10.0cm，所以需要多次喷射操作才能到达此厚度。

因此，本领域技术人员致力于开发一种新的方案，制备喷射雕塑混凝土，使得避免在混凝土中加入减水剂、增粘剂，消除此类外加剂的加入对喷射雕塑混凝土的后期强度的影响；避免加入硅微粉来防止降低喷射混凝土的回弹率而带来的环保性问题；同时配合加入助剂，满足其雕塑拉丝性能要求，保持喷射时正常的水灰比。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种新的喷射雕塑混凝土制备方案，使得避免加入增粘剂、减水剂，消除这类外加剂的存在，对喷射混凝土的后期强度的影响以及避免出现流挂现象；在喷射混凝土中不加入硅微粉，以避免影响生产和施工人员的身体健康；同时配合加入助剂，满足其雕塑拉丝性能要求，保持喷射时正常的水灰比。

为了实现上述目的，本发明提供了一种一次性大厚度成型的喷射雕塑混凝土的制备方法，包括步骤：

S100、称量助剂：抗裂纤维、纤维素醚、淀粉醚、混凝土膨胀剂、有机改性膨润土、引气剂、缓凝剂并将其加入搅拌器中混合均匀；

S200、称量硅酸盐水泥、级配河砂、骨料、粉煤灰以及与混合好的助剂一起加入中混凝土混合机混合均匀；

S300、将混凝土混合机中的混合好的物料加水并搅拌均匀，完成喷射混凝土的制备，然后按照0.45-0.60的水灰比调制喷射混凝土。

本发明与现有技术相较，其优势在于：

(1)本发明的一次性大厚度成型的喷射雕塑混凝土的制备方法采用复合增稠剂、膨胀剂和引气剂，提高喷射混凝土的保水性及触变性，并具有良好的拉丝特性；同时抑制了泌水现象，并保持了正常的用水量，无需加入减水剂，增加了一次喷射厚度；

(2)本发明的大厚度喷射雕塑混凝土的制备方法采用级配方式加入河砂及骨料，控制河砂及骨料粒径不低于2.0目，在发挥硅质材料增强强度的同时，配合使用抗裂纤维，可以保持喷射制品内部的水分通过毛细管作用进入喷射产品表面，保证了喷射制品表面与内部的凝结和硬化速度的一致性，减少了一次性成型后开裂现象；

(3)本发明采用引气剂，减少了喷射混凝土输送过程的阻力，消除了堵管现象，同时保持了喷射时正常的水灰比；

(4)通过本发明技术制备的混凝土，通过喷射泵喷射施工，一次成型厚度可达10.0cm以上，回弹率值低于5％。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的制备方法流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书及较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

除非另有定力，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中使用的各种原材料、试剂等均可通过市场购买得到或可通过现有方法制备得到。

如图1本发明的一个较佳实施例的制备方法流程图所示，本发明提供了一种大厚度喷射雕塑混凝土的制备方法，包括如下步骤：

S100、称量助剂：抗裂纤维、纤维素醚、淀粉醚、混凝土膨胀剂、有机改性膨润土、引气剂、缓凝剂并将其加入搅拌器中混合均匀；

S200、称量硅酸盐水泥、级配河砂、骨料、粉煤灰以及与混合好的助剂一起加入至混凝土混合机混合均匀；

S300、将混凝土混合机中的混合好的物料加水并搅拌均匀，完成喷射混凝土的制备，然后按照0.45-0.60的水灰比调制喷射混凝土。

一方面，本发明的一次性大厚度成型的喷射雕塑混凝土的制备方法采用复合增粘剂，提高喷射雕塑混凝土的保水性、触变性，使之具有良好的拉丝特性，同时抑制了泌水现象，并保持了正常的用水量，无需加入减水剂，增加了一次喷射厚度；

其次，本发明的一次性大厚度成型的喷射雕塑混凝土的制备方法采用级配方式加入河砂及骨料，控制河砂及骨料粒径不低于2.0目，在发挥硅质材料增强强度的同时，配合使用抗裂纤维，可以保持喷射制品内部的水分通过毛细管作用进入喷射产品表面，而保证喷射制品表面与内部的凝结和硬化速度的一致性；

最后，本发明采用引气剂，减少了喷射混凝土输送过程的阻力，消除了堵管现象。

在一个较佳的实施例中，所述原料组成百分含量为：所述普通硅酸盐水泥20～30％、所述级配河砂及骨料为60～70％、所述粉煤灰为5～10％、所述有机改性膨润土为0.05～0.12％、所述抗裂纤维为0.1～0.2％、所述引气剂为0.02～0.05％、所述淀粉醚为0.05～0.12％、所述纤维素醚为0.05～0.15％、所述缓凝剂0～1.0％、所述膨胀剂1.0～3.0％。

在一个较佳的实施例中，所述普通硅酸盐水泥为32.5或42.5普通硅酸盐水泥；所述级配河砂及骨料的粒径小低于2.0目，所述骨料为碎石及卵石；所述抗裂纤维为是有机絮状纤维物质或合成纤维；所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚；所述淀粉醚为淀粉改性的醚类化合物；所述缓凝剂为葡萄糖酸钠或柠檬酸钠，所述引气剂为醇醚类复合引气剂，包括但不限于亚士兰RN8018，所述膨胀剂为硫铝酸钙和铝酸钙类膨胀剂，包括但不限于U型膨胀剂。

在一个较佳的实施例中，所述普通硅酸盐水泥和粉煤灰作为混凝土的无机胶凝材料，加水搅拌后，能在空气中硬化，并能将砂、石等材料牢固地胶结在一起。

在一个较佳的实施例中，所述缓凝剂用于调节水泥的凝结时间，可以根据具体雕塑拉丝要求保持数小时。

在一个较佳的实施例中，所述抗裂纤维用于增强喷射制品表面与内部水泥凝结过程和硬化过程的一致性以减少开裂现象。

在一个较佳的实施例中，所述有机改性膨润土、淀粉醚或纤维素醚、膨胀剂，同时解决泌水、保水以及不增加用水量的目的。

在一个较佳的实施例中，所述的引气剂，用于消除堵管现象，保持了喷射时正常的水灰比。

以下介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

实施例1

S100、在搅拌器内加入0.1kg有机改性膨润土、0.06kg淀粉醚、0.1kg羟甲基纤维素醚、0.1kg有机絮状纤维物质、0.03kg亚士兰RN8018、0.06kg葡萄糖酸钠、2.5kgU型膨胀剂并在预混仓中混合均匀；

S200、将搅拌器中的物料送入混凝土混合机，在混凝土混合机中再加入25kg 42.5普通硅酸盐水泥、65kg级配河砂及骨料、7.5kg粉煤灰，混合均匀；

S300、在混凝土混合机中的物料加入水16.2kg，混合均匀，完成喷射混凝土的制备。将所制备的喷射混凝土，按水灰比0.50调制喷射混凝土。

实施例2

S100、在搅拌器内加入0.06kg有机改性膨润土、0.1kg淀粉醚、0.2kg合成纤维、0.04kg亚士兰RN8018、0.1kg柠檬酸钠、2.5kgU型膨胀剂并在搅拌器中混合均匀；

S200、将搅拌器中的物料送入混凝土混合机，在混凝土混合机中再加入25kg 42.5普通硅酸盐水泥、65kg级配河砂及骨料、7.5kg粉煤灰，混合均匀；

S300、在搅拌器中的加入水14.7kg，混合均匀，完成喷射混凝土的制备。将所制备的喷射混凝土，按水灰比0.45调制喷射混凝土。

使用意大利TURBOSOL混凝土喷射机，采用输送压强为3.0Mpa，在风压为0.6MPa的条件下使用上述2个实施例制备的喷射混凝土进行施工，并对其性能进行比较：

表1 实施例1和实施例2制备的喷射混凝土的性能对比

从上表中可以看到，实施例1制备的喷射混凝土的厚度为10cm，回弹率均≤5％；实施例2制备的喷射混凝土的厚度为13cm，回弹率均≤5％；实施例1制备的喷射混凝土初凝时间为360分钟，实施例2制备的喷射混凝土初凝时间为380分钟，实施例1制备的喷射混凝土终凝时间为540分钟，实施例2制备的喷射混凝土终凝时间为550分钟，实施例1制备的喷射混凝土的28天强度为32.0MPa，实施例2制备的喷射混凝土的28天强度为37.0MPa。

以上两个实例喷射后形成的制品表面拉丝操作后，产生的拉丝为连续、光滑，满足了后续雕塑工艺的施工和操作要求。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (2)

1.一种一次性大厚度成型的喷射雕塑混凝土的制备方法，所述方法包括步骤：

S100、在搅拌器内加入0.1 kg 有机改性膨润土、0.06 kg 淀粉醚、0.1 kg 羟甲基纤维素醚、0.1 kg 有机絮状纤维物质、0.03 kg 亚士兰RN8018、0.06 kg 葡萄糖酸钠、2.5 kg U型膨胀剂并在预混仓中混合均匀；

S200、将搅拌器中的物料送入混凝土混合机，在混凝土混合机中再加入25 kg 42.5普通硅酸盐水泥、65 kg 级配河砂及骨料、7.5kg 粉煤灰，混合均匀；其中，所述骨料为碎石及卵石；

S300、在混凝土混合机中的物料加入水16.2 kg，混合均匀，完成喷射混凝土的制备；其中，将所制备的喷射混凝土，按水灰比0.50调制喷射混凝土；

使用意大利TURBOSOL混凝土喷射机，采用输送压强为3.0Mpa，在风压为0.6 Mpa的条件下使用上述喷射混凝土进行施工，并对其性能表征如下：

一次喷射厚度为10cm，回弹率≤5%，初凝时间360分钟，终凝时间540分钟，28天平均强度32MPa，喷射后形成的制品表面拉丝操作后，产生的拉丝为连续、光滑，满足后续雕塑工艺的施工和操作要求。

2.如权利要求1所述的制备方法，其中，所述级配河砂及骨料的粒径不低于2.0目；所述淀粉醚为淀粉改性的醚类化合物。

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