一種彩色混凝土及其製備方法
2023-12-12 18:51:12 3
專利名稱：一種彩色混凝土及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種彩色混凝土及其製備方法，屬於建築材料領域。
背景技術：
普通水泥混凝土是當今世界上最主要的建築材料。但是，普通水泥混凝土的最大不足之處是色彩單調、灰暗、呆板，給人以壓抑感。為了使建築物表面美觀，人們常在建築裝飾工程的設計和施工中對其表面進行裝修飾面，如塗刷裝飾塗料、鋪貼裝飾板材等。但是， 這些裝修飾面不僅耗費大量時間和材料，使工程成本大大增加，而且隨著使用期的延長，經過裝修飾面的建築物往往出現褪色、剝落、掉皮等現象，嚴重影響了建築物的外觀美。為了解決上述技術問題，近幾十年內逐漸發展起來一種新型裝飾混凝土，即彩色混凝土。彩色混凝土是以白色水泥、彩色水泥或白色水泥滲入彩色顏料，以及彩色骨料和白色或淺色骨料按一定比例配製而成的混凝土。如果採用在普通混凝土製備過程中加入彩色顏料、彩色骨料時，由於製備混凝土的漿體粘度太大，而顏料的粒徑過細，細粒徑的顏料在高粘度的漿體中攪拌時極易產生顏料集結，造成顏色分布不均勻。採用上述方法製備彩色混凝土時，為了得到顏色均勻的彩色混凝土，人們常採用小批量方式生產彩色混凝土。中國專利CN1293166A公開了一種彩色多孔混凝土及其製備方法。所述彩色多孔混凝土各成份配比為水泥120 206kg/m3，水50 133kg/m3，粗骨料1450 1780kg/m3，顏料9. 6 46. 8kg/m3。所述彩色多孔混凝土的製備方法可以採用強制式攪拌機攪拌3 5min,使水泥漿能夠保證均勻地包裹在骨料上；也可以採用預拌水泥法，首先現場製漿，然後將骨料與已拌好的水泥漿一起攪拌，保證每段骨料上包裹較多的水泥漿。上述技術中主要採用將水泥、 顏料與水一起攪拌製備成水泥漿，然後將水泥漿與骨料一起攪拌製備彩色混凝土。為了控制顏料在水泥漿中的分布均勻性，通過上述技術製備彩色混凝土時，一次攪拌料不宜太多， 一般為每次攪拌料Im3以下。由於顏色控制難的問題，現有技術中很難像預拌混凝土一樣快速生產彩色混凝土。這極大地限制了彩色混凝土的應用範圍。為了解決上述技術問題，中國專利CN1854102A 公開了一種顏料用於混凝土製品的方法，具體為(I)將平均粒徑小於80 μ m的氧化鐵顏料粉末和顏料重量O. 5 5%的彩色增強劑與水混合，配製成漿液；(2)將所形成的漿液與白色普通矽酸鹽水泥、砂子和水混合，製備得到彩色混凝土。上述技術中，在製備彩色混凝土時，由於考慮到顏料以及顏色增強劑在彩色混凝土內部的分散問題，首先需要將顏料、顏色增強劑及水混合製備漿液，然後再將漿液與集料、水泥和水混合攪拌製備得到彩色混凝土。上述技術雖然解決了在大批量工業化生產彩色混凝土時顏料分布問題，但是上述技術增加了顏料漿液的製備過程，而顏料漿液的製備需要混合、溶解、充分分散的過程，在顏料漿液製備後還需要和其他原料組分進一步通過攪拌混合製備彩色混凝土，所以導致生產彩色混凝土的步驟較為繁瑣。同時，上述漿液的製備是以水作為溶劑，其只能溶解無機顏料，尤其是無機氧化鐵顏料，也就是說只能生產褐色、 黃色、紅色和黑色的彩色混凝土 ；對於有機顏料而言是無法充分溶解在水內製備得到漿液的，有機顏料需要溶解在有機溶劑內製備漿液，但是通過有機溶劑溶解有機顏料製備彩色混凝土時，一方面有機溶劑對環境會產生很大的汙染，另一反面有機溶劑的成本很高，所以限制了有機顏料的應用。而有機顏料的色彩較之無機顏料更為豐富，可以形成無機顏料所無法形成的藍色、綠色的彩色混凝土，所以上述彩色混凝土的製備方法限制了彩色混凝土的顏色多樣性。另外，上述技術中，彩色混凝土的組成主要包括無機氧化鐵顏料、彩色增強劑、水泥、石英砂和水。現有技術中，本領域技術人員一直以來都在探尋能夠在滿足彩色混凝土的抗壓強度、顏色分布均勻性等性能指標的前提下，增加礦渣粉作為彩色混凝土的組成，從而使彩色混凝土的成本大大降低。中華人民共和國國家標準GB/T 18046-2008中規定用於水泥和混凝土中的礦渣粉為S105、S95或S75，其中S105比表面積大於500m2/kg，S95比表面積大於400m2/kg，S75比表面積大於300m2/kg，而用於混凝土中的水泥比表面積通常小於 400m2/kg，在混凝土技術領域，礦渣粉或水泥的比表面積反應其粒徑的大小，比表面積越大粒徑越小，由上述比表面積數據可知S105比水泥的粒徑稍小，但是其粒徑還是大於水泥顆粒之間形成的孔隙直徑，S95礦渣粉粒徑與水泥的粒徑相當，而S75礦渣粉的粒徑大於水泥的粒徑，如果將上述符合國標規定的礦渣粉轉用到彩色混凝土中時，礦渣粉均不能填充於水泥顆粒之間的孔隙內，而是在礦渣粉顆粒與水泥顆粒之間形成孔隙，而孔隙的存在容易造成彩色混凝土中顏料在孔隙內結集而影響顏料的分布，造成彩色混凝土的顏色分布不均勻。對於上述技術問題，本領域技術人員一直在尋找一種粒徑更細、比表面積更大、活性更高的超細礦渣粉，並且認為礦渣粉的粒徑越細、比表面積越大、活性越高，用於填充混凝土的性能越好。中國專利CN101613190A公開了一種超活性礦渣粉及其生產方法，主要生產比表面積為800 2000m2/kg的超活性礦渣粉，作為建材領域的超細高活性混凝土摻合料。但是經發明人進一步研究發現，礦渣粉的粒徑並不是越細越好，對於比表面積大於 850m2/kg的超細礦渣粉，其活性反而降低，尤其對於彩色混凝土而言，超細礦渣粉的活性降低後會影響彩色混凝土中顏料分布的均勻性，造成彩色混凝土顏色分布不均。因此具有最佳比表面積的超細礦渣粉，其活性和粒徑對於彩色混凝土的顏色分布影響至關重要。由於上述問題的存在，制約了超細礦渣粉在彩色混凝土中的應用，無法使得彩色混凝土的生產成本進一步降低。
發明內容
本發明所要解決的第一個技術問題是解決現有技術中製備彩色混凝土時，需要先將顏料製備成漿體，增加了製備顏料漿體的設備，從而使得生產彩色混凝土的成本提高、 生產步驟繁瑣的問題，進而提供一種減少製備顏料漿體步驟，生產工藝簡單、施工方便的彩色混凝土及其製備方法。本發明所要解決的第二個技術問題是解決現有技術中製備彩色混凝土時需要將顏料溶解於水中製備成漿體，所以所採用的顏料只能是具有很好水溶性的無機氧化鐵顏料，這樣導致只能生產褐色、黃色、紅色和黑色的彩色混凝土，而不能生產其它顏色的彩色混凝土，進而提供一種無機顏料和有機顏料均可應用的色彩多樣的彩色混凝土及其製備方法。
本發明所要解決的第三個技術問題是解決現有技術中彩色混凝土製備過程中加入礦渣粉時，會使彩色混凝土的強度降低，顏色分布不均勻，進而提供一種不降低彩色混凝土強度和顏色分布均勻性，在彩色混凝土製備過程中加入礦渣粉，降低彩色混凝土成本的方法。為了解決上述技術問題，本發明提供了一種彩色混凝土，所述原料的重量以每立方米彩色混凝土計水150kg 190kg、水泥150kg 400kg、超細礦禮:粉IOOkg 160kg、 細骨料650kg 1010kg、粗骨料900kg 1020kg、顏料4kg 20kg ；所述細骨料粒徑為80 μ m 5mm ；所述粗骨料粒徑為5mm 20mm ；所述超細礦渣粉白度大於75，800m2/kg <比表面積彡900m2/kg。所述水泥為白水泥或普通矽酸鹽水泥，所述白水泥白度大於80 ;所述細骨料為砂子，白度大於85 ;所述粗骨料為石子。所述砂子細度模數為2.6 2. 9，含泥量< 2.0%，泥塊含量< 0.5%，含水率 (5% ;所述石子為5mm 20mm連續級配，含泥量彡O. 5%，泥塊含量彡O. 2%，針片狀含量 (8. 0%，含水率彡5%。所述顏料為無機顏料或有機顏料。所述無機顏料為氧化鐵顏料、二氧化錳、氧化鉻、鈷藍、群青藍、炭黑中的任意一種，所述有機顏料為孔雀藍、天津綠中的任意一種。所述彩色混凝土中還含有聚羧酸減水劑，所述聚羧酸減水劑，以每立方米彩色混凝土計,添加量為O <聚羧酸減水劑< 18kg。所述聚羧酸減水劑減水率大於20%，鹼含量小於O. 2 %。本發明還提供了一種製備所述彩色混凝土的方法，包括如下步驟(I)將超細礦渣粉IOOkg 160kg與顏料4kg 20kg加入攪拌筒內，充分攪拌
O.5min I. 5min ；(2)將水泥 150kg 400kg，細骨料 650kg 1010kg，粗骨料 900kg 1020kg 加入上述攪拌筒內，進行充分攪拌O. 5min I. 5min ；(3)然後再向上述攪拌桶內加入150kg 190kg水攪拌4min 5min,製備得到彩色混凝土 ；其中，所述原料加入量以每立方米彩色混凝土計；所述細骨料粒徑為80 μ m 5mm ；所述粗骨料粒徑為5mm 20mm ；所述超細礦渣粉白度大於75，800m2/kg 80 ;所述細骨料為砂子，白度大於85 ;所述粗骨料為石子。所述砂子細度模數為2. 6 2. 9，含泥量< 2. 0%，泥塊含量< O. 5%，含水率小於等於5% ;所述石子為5 20_連續級配，含泥量< O. 5%，泥塊含量< O. 2 %，針片狀含量 (8. 0%，含水率小於等於5%。所述步驟(2)中還加入聚羧酸減水劑，所述聚羧酸減水劑以每立方米彩色混凝土計,加入量為O <聚羧酸減水劑< 18kg。所述聚羧酸減水劑減水率大於20%，鹼含量小於O. 2 %。所述顏料為無機顏料或有機顏料，所述無機顏料為氧化鐵顏料、二氧化錳、氧化鉻、鈷藍、群青藍、炭黑中的任意一種；所述有機顏料為孔雀藍、天津綠中的任意一種。本發明與現有技術相比具有如下優點(I)本發明所述的彩色混凝土,通過加入800m2/kg <比表面積< 900m2/kg的超細礦渣粉，超細礦渣粉填充在骨料之間的孔隙及水泥顆粒之間的孔隙中，增強了混凝土內部結構的密實度，保證了彩色混凝土的強度不會降低；另一方面，採用800m2/kg <比表面積 (900m2/kg的超細礦渣粉時，由於其具有很好的活性，在該活性下使得所述超細礦渣粉具有最佳的對顏料的吸附作用，大量超細礦渣粉與顏料攪拌，使得顏料顆粒吸附在超細礦渣粉上，並隨著攪拌一同均勻分散在骨料之間的孔隙及水泥顆粒之間的孔隙中，改善了加入礦渣粉時彩色混凝土顏色分布不均的問題。另外，採用超細礦渣粉還可以利用超細礦渣粉的吸附作用來製備有機顏料、無機顏料等各種類型顏料的彩色混凝土，避免了製漿時有機顏料不易溶於水中的問題，增加了彩色混凝土的色彩多樣性。(2)本發明所述的彩色混凝土製備方法，通過將超細礦渣粉與顏料加入攪拌筒內， 充分攪拌O. 5min I. 5min,便於隨著攪拌,顏料均勻吸附在超細礦洛粉的顆粒表面；然後再向吸附有顏料的超細礦渣粉內依次加入水泥、白色砂子、石子、聚羧酸外加劑，進行充分攪拌O. 5min I. 5min,上述固體材料在攪拌桶內經過充分攪拌,便於吸附有顏料的超細礦渣粉均勻分散在骨料之間的孔隙及水泥顆粒之間的孔隙中；然後再向攪拌均勻的固體材料中加入水，再攪拌4min 5min製備得到彩色混凝土。該工藝減少了將顏料分布於水中製成漿體的製漿步驟，具有生產工藝簡單，施工方便、色彩多樣等優點。
具體實施例方式以下結合實施例，對本發明作進一步具體描述，但不局限於此。實施例I以每立方米彩色混凝土計，將超細礦渣粉100kg、紅色氧化鐵4. Okg加入到攪拌功率為2. 2kw的攪拌筒內，充分攪拌O. 5min ;再將白水泥150kg,砂子1010kg,石子900kg,依次加入上述攪拌功率為2. 2kw的攪拌筒內，進行充分攪拌O. 5min ;最後再向上述攪拌桶內加入190kg水攪拌4min,製備得到彩色混凝土 A。實施例2以每立方米彩色混凝土計，將超細礦渣粉115kg、褐色二氧化錳6kg加入到攪拌功率為2. 2kw的攪拌筒內，充分攪拌O. 75min ;再將普通矽酸鹽水泥200kg，砂子970kg，石子930kg，聚羧酸外加劑5. 9kg依次加入上述攪拌功率為2. 2kw的攪拌筒內，進行充分攪拌
O.75min ;最後再向上述攪拌桶內加入172kg水攪拌4min,製備得到彩色混凝土 B。實施例3以每立方米彩色混凝土計，將超細礦渣粉130kg、鈷藍11. 6kg加入到攪拌功率為 2. 2kw的攪拌筒內，充分攪拌Imin ;再將白水泥290kg,砂子890kg,石子950kg,聚羧酸外加劑8. 8kg依次加入上述攪拌功率為2. 2kw的攪拌筒內，進行充分攪拌Imin ;最後再向上述攪拌桶內加入169kg水攪拌4min,製備得到彩色混凝土 C。
實施例4以每立方米彩色混凝土計，將超細礦渣粉140kg、群青藍13. 2kg加入到攪拌功率為2. 2kw的攪拌筒內，充分攪拌I. 25min ;再將白水泥330kg,砂子820kg,石子970kg,聚羧酸外加劑11. Ikg依次加入上述攪拌功率為2. 2kw的攪拌筒內，進行充分攪拌I. 25min ;最後再向上述攪拌桶內加入166kg水攪拌5min,製備得到彩色混凝土 D。實施例5以每立方米彩色混凝土計，將超細礦渣粉150kg、炭黑18kg加入到攪拌功率為 2. 2kw的攪拌筒內，充分攪拌L 5min ;再將普通娃酸鹽水泥360kg,砂子750kg,石子990kg, 聚羧酸外加劑15. 2kg依次加入上述攪拌功率為2. 2kw的攪拌筒內，進行充分攪拌I. 5min ； 最後再向上述攪拌桶內加入163kg水攪拌5min,製備得到彩色混凝土 E。實施例6以每立方米彩色混凝土計，將超細礦渣粉160kg、孔雀藍20kg加入到攪拌功率為
2.2kw的攪拌筒內，充分攪拌I. 5min ;再將白水泥400kg,砂子650kg,石子1020kg,聚羧酸外加劑18kg依次加入上述攪拌功率為2. 2kw的攪拌筒內，進行充分攪拌I. 5min ;最後再向上述攪拌桶內加入150kg水攪拌5min,製備得到彩色混凝土 F。 上述實施例中所使用的原料為白水泥P425，白度> 80，市售。普通矽酸鹽灰水泥P425，市售。超細礦渣粉白度> 75，800m2/kg 85，細度模數為2. 6 2. 9，含泥量彡2.0%,泥塊含量彡0.5%,含水
率< 5%，市售。石子5 20mm連續級配，含泥量彡0.5%，泥塊含量彡0.2%，針片狀含量 (8. 0%，含水率< 5%，市售。顏料紅色氧化鐵、褐色二氧化錳、鈷藍、群青藍、炭黑、孔雀藍，均為市售白度測試儀測試方法依據GB/T 5950-2008建築材料與非金屬礦產品白度測量方法作為可以變換的實施方式，本發明所述彩色混凝土及其製備方法中，上述原料可以選擇任何市售的化工原料。件能測定評價例取上述實施例I至6製備得到的彩色混凝土進行3d抗壓強度、7d抗壓強度、28d 抗壓強度、塌落度性能測試，測試結果見表I。表I彩色混凝土拌合物性能
權利要求
1.一種彩色混凝土，其特徵在於，所述原料以每立方米彩色混凝土計水150kg 190kg、水泥150kg 400kg、超細礦禮:粉IOOkg 160kg、細骨料650kg 1010kg、粗骨料 900kg 1020kg、顏料 4kg 20kg ；所述細骨料粒徑為80 μ m 5mm ；所述粗骨料粒徑為5mm 20mm ；所述超細礦渣粉白度大於75，800m2/kg <比表面積彡900m2/kg。
2.根據權利要求I所述彩色混凝土，其特徵在於，所述水泥為白水泥或普通矽酸鹽水泥，所述白水泥白度大於80 ;所述細骨料為砂子，白度大於85 ;所述粗骨料為石子。
3.根據權利要求I或2所述彩色混凝土，其特徵在於，所述砂子細度模數為2.6 2. 9， 含泥量< 2. 0%，泥塊含量< O. 5%，含水率< 5% ;所述石子為5mm 20mm連續級配，含泥量< O. 5 %，泥塊含量< 0.2%，針片狀含量< 8.0%，含水率< 5 %。
4.根據權利要求I 3任一所述彩色混凝土，其特徵在於，所述顏料為無機顏料或有機顏料。
5.根據權利要求4所述彩色混凝土，其特徵在於，所述無機顏料為氧化鐵顏料、二氧化錳、氧化鉻、鈷藍、群青藍、炭黑中的任意一種，所述有機顏料為孔雀藍、天津綠中的任意一種。
6.根據權利要求I 5任一所述彩色混凝土，其特徵在於，所述彩色混凝土中還含有聚羧酸減水劑，所述聚羧酸減水劑，以每立方米彩色混凝土計，添加量為O <聚羧酸減水劑 ^ 18kg。
7.根據權利要求6所述彩色混凝土，其特徵在於，所述聚羧酸減水劑減水率大於20%， 喊含量小於O. 2%。
8.一種製備權利要求I 7任一所述彩色混凝土的方法，其特徵在於，包括如下步驟:(1)將超細礦渣粉IOOkg 160kg與顏料4kg 20kg加入攪拌筒內，充分攪拌O.5 1.5min ；(2)將水泥150kg 400kg，細骨料650kg 1010kg，粗骨料900kg 1020kg加入上述攪拌筒內，進行充分攪拌O. 5min L 5min ；(3)然後再向上述攪拌桶內加入150kg 190kg水攪拌4min 5min,製備得到彩色混凝土 ;其中，所述原料加入量以每立方米彩色混凝土計；所述細骨料粒徑為80 μ m 5mm ；所述粗骨料粒徑為5mm 20mm ；所述超細礦渣粉白度大於75，800m2/kg <比表面積彡900m2/kg。
9.根據權利要求8所述製備彩色混凝土的方法，其特徵在於所述水泥為白水泥或普通矽酸鹽水泥，所述白水泥白度> 80 ;所述細骨料為砂子，白度大於85 ;所述粗骨料為石子。
10.根據權利要求8或9所述製備彩色混凝土的方法，其特徵在於所述砂子細度模數為2.6 2. 9,含泥量< 2. 0%,泥塊含量< O. 5%,含水率小於等於5%;所述石子為5 20mm 連續級配，含泥量< 0.5%，泥塊含量< 0.2%，針片狀含量< 8.0%，含水率小於等於5 %。
11.根據權利要求8 10任一所述製備彩色混凝土的方法，其特徵在於，所述步驟(2)中還加入聚羧酸減水劑，所述聚羧酸減水劑以每立方米彩色混凝土計，加入量為O <聚羧酸減水劑< 18kg。
12.根據權利要求11所述彩色混凝土，其特徵在於，所述聚羧酸減水劑減水率大於 20%,喊含量小於O. 2% ο
13.根據權利要求8 12任一所述製備彩色混凝土的方法，其特徵在於，所述顏料為無機顏料或有機顏料。
14.根據權利要求13所述製備彩色混凝土的方法，其特徵在於，所述無機顏料為氧化鐵顏料、二氧化錳、氧化鉻、鈷藍、群青藍、炭黑中的任意一種；所述有機顏料為孔雀藍、天津綠中的任意一種。
全文摘要
本發明提供一種彩色混凝土及其製備方法，屬於建築材料製備領域。所述原料的重量以每立方米彩色混凝土計水150kg～190kg、水泥150kg～400kg、超細礦渣粉100kg～160kg、細骨料650kg～1010kg、粗骨料900kg～1020kg、顏料4kg/m3～20kg/m3；所述細骨料粒徑80μm～5mm；所述粗骨料粒徑5mm～20mm；所述超細礦渣粉白度大於75，800m2/kg＜比表面積≤900m2/kg；將上述原料經過加入攪拌筒內進行充分製備得到彩色混凝土。在本發明所述的彩色混凝土及其製備方法中，通過加入超細礦渣粉，製備得到顏色均勻的彩色混凝土，並且降低了彩色混凝土的成本，生產工藝簡單，施工方便，便於批量快速生產，且製備得到的彩色混凝土可用於建築承重部位。
文檔編號C04B28/04GK102584144SQ20121003243
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月14日 優先權日2012年2月14日
發明者吳波, 孫佔興, 武俊宇, 段遵莉, 聶法智 申請人:北京新航建材集團有限公司