一种耐磨地坪混凝土及其制备方法与流程

本发明属于建筑材料，具体涉及一种耐磨地坪混凝土及其制备方法。

背景技术：

1、耐磨地坪在工业地坪及环境要求场所所有着大量需求，必须具有防腐蚀、耐磨损、防滑、污染小及装饰性强等特点。一般耐磨混凝土需要采用天然河砂进行配制，但是，随着天然砂资源的枯竭以及环保政策的收紧，混凝土用砂普遍采用机制砂，但采用机制砂配制大面积地坪混凝土，有着缺陷明显：和易性较差、塌落度损失偏大、收缩大，表面光整度和耐磨性差等。同时，混凝土地坪由于面积大，整体性约束强，在使用一段时间后容易产生开裂现象，严重影响了混凝土地坪的美观性和耐久性。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种耐磨地坪混凝土及其制备方法，一方面通过改善机制砂颗粒粒形，充分利用骨料间的搭配作用，形成骨架密实性结构；另一方面，通过引入锂渣粉、氟硅酸镁、磷酸二氢铝、羟基磷灰石、纳米硫酸钙提高混凝土的密实度、耐磨性和抗开裂能力同时降低收缩；所得产品工作性好，保水能力强，表面耐磨性强，具有较强的抗裂能力。

2、为达到上述目的，采用技术方案如下：

3、一种耐磨地坪混凝土，其组成为水泥250～300kg/m3，锂渣粉50～100kg/m3，氟硅酸镁1～3kg/m3，磷酸二氢铝0.5～2kg/m3，羟基磷灰石0.5～5kg/m3，纳米硫酸钙0.5～1kg/m3，碎石1200～1400kg/m3，机制砂700～900kg/m3，减水剂5～10kg/m3，水140～170kg/m3。

4、按上述方案，所述水泥为普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，强度等级不低于42.5，性能符合《通用硅酸盐水泥》gb 175-2007要求。

5、按上述方案，所述锂渣粉为锂辉石矿石提锂后废弃的粉体材料；其成分按质量百分数计sio2含量20％～40％，al2o3含量15％～25％，so3含量15％-20％，cao含量10％～20％，其余成分不大于1％；比表面积不小于400m2/kg，28d活性指数不小于95％，其余性能符合《用于水泥和混凝土中的锂渣粉》yb/t4230-2010要求。

6、按上述方案，所述氟硅酸镁为白色结晶性粉末，其自由含水率不超过1％，相对密度1.788。

7、按上述方案，所述磷酸二氢铝为无色无味的白色粉末，相对密度为1.44～1.47。

8、按上述方案，所述羟基磷灰石为多孔型粉末，熔点为1600℃～1700℃，比重为3.10～3.20g/cm，溶解度为0.3～0.5ppm，ca/p为1.67。

9、按上述方案，所述纳米硫酸钙中caso4含量≥98％，熔点1400℃～1500℃，水溶性(22℃)<1200ppm，密度2.65ɡ/cm3～2.70ɡ/cm3，颗粒粒尺寸为30-50nm，长径比为10-20。

10、按上述方案，所述碎石为5mm～31.5mm连续级配碎石，19.0mm～31.5mm颗粒质量含量不少于50％，空隙率不大于40％，其余性能符合《建设用碎石、卵石》gb/t 14685-2011要求。

11、按上述方案，所述机制砂属于ⅱ区中砂，细度模数为2.6～2.8，0.15mm以下颗粒不大于5％，经过处理后的颗粒平均圆度不小于0.95。

12、按上述方案，所述减水剂为聚羧酸类减水剂，减水率不低于25％。

13、上述耐磨地坪混凝土的制备方法，包括以下步骤：

14、将锂渣粉、氟硅酸镁、磷酸二氢铝、羟基磷灰石、纳米硫酸钙一起放入混磨机中混磨5min～10min形成混合料；依次将碎石、水泥、所述混合料、机制砂、水、减水剂先后投入搅拌机中搅拌2min～5min得到耐磨地坪混凝土。

15、本发明采用的锂渣粉中含有较多活性的al2o3、sio2和so3，一方面能够与水泥浆起反应，起到微集料"填充作用"。同时，随着混凝土的反应，混凝土内部温度可以达到40℃～70℃，在一定温度下锂渣粉中的so3和水泥浆中ca2+在碱性环境中能形成硫酸钙，溶解的硫酸钙随着混凝土硬化挤压和温度降低不断析出，在纳米硫酸钙晶核的引导下不断生长形成硫酸钙晶须，能够降低混凝土的收缩，提高混凝土的抗开裂能力、耐磨性能和稳定性。

16、纳米硫酸钙在新拌混凝土中会使水泥浆更加细腻，易于流动，从而提高混凝土的流动性和密实性。随着混凝土内部的化学反应，纳米硫酸钙还起到晶核的作用，其合适的长径比能够给引导产生、析出的硫酸钙在其两端不断生长，最终生成硫酸钙晶须。

17、氟硅酸镁在低添加量下，其水解产物与水泥水化产物氢氧化钙发生化学反应生成某些晶体物质，覆盖在水泥水化产物表面然后阻止了水化反应的迁移，从而起到了缓凝作用，延长了水泥的凝结时间，增大了砂浆流动度和混凝土坍落度，同时与碱作用形成氟化物和二氧化硅填充孔隙等，可以使得混凝土的早期、后期抗压强度得到一定程度的增长。

18、磷酸二氢铝对水泥有一定的缓凝作用，并且可以与水泥浆中的氢氧化钙反应，形成难溶的磷酸三钙沉淀，在水化过程中不断填充混凝土的毛细孔和微裂缝，将硫酸钙晶须紧紧包裹，提升粘结性能，从而增强混凝土的硬度、防渗性和耐久性。

19、羟基磷灰石是一种可溶性的有机钙，可与硫酸钙分子形成氢键和范德华力，从而在混凝土水化初期短暂提高生成的硫酸钙的溶解度，便于硫酸钙在混凝土水化到一定程度后才缓慢释放析出，便于硫酸钙晶须主要沿着纵向逐渐生长。在混凝土水化后期后，混凝土碱性越来越强，羟基磷灰石呈现微溶，具有一定的空间诱导能力，促使生成的硫酸钙晶须分散并呈现出空间骨架状分布，增强了硫酸钙晶须对混凝土强度、收缩抗裂及耐磨性能等的改善。另外，其内部具有多孔的结构，可以吸收储存一定的水分，使得混凝土水分缓慢释放，避免表面失水过快造成的龟裂等现象。

20、本发明在发挥作用过程中，以水泥为主要胶凝材料，锂渣粉提供的硫源和水泥浆中ca2+在碱性环境中以纳米硫酸钙为晶核不断生长形成硫酸钙晶须。低掺量的氟硅酸镁和磷酸二氢铝的缓凝作用使得纳米硫酸钙生长后的长度能够达到几百微米，甚至毫米级以上。另外，磷酸二氢铝与水泥浆中的ca(oh)2反应形成难溶的磷酸三钙沉淀，氟硅酸镁与水泥浆中的ca(oh)2作用形成氟化物和二氧化硅，都不断填充混凝土的毛细孔和微裂缝，提升硫酸钙晶须与浆体间的握裹力。羟基磷灰石可与硫酸钙分子形成氢键和范德华力，促使析出的硫酸钙晶须主要沿着纵向生长伸长，并能促使硫酸钙晶须分散并呈现出空间骨架状分布，增强了硫酸钙晶须在混凝土中的匀质性和各项同性性能等。生成硫酸钙晶须在混凝土中一方面起到加筋作用，能够提高混凝土的韧性，增加混凝土的抗折能力，抑制混凝土的收缩，有效的控制混凝土的开裂，可适量的增加混凝土的抗压强度，提高混凝土地坪的耐磨性能和稳定性能等。

21、相对于现有技术，本发明有益效果如下：

22、1、本发明所述的耐磨混凝土与同强度等级普通混凝土相比具有较好的密实性，低收缩性能，较好的耐磨性和抗开裂能力，同时工作性和抗压强度也得到了提高。

23、2、将工业废弃物锂渣作为混凝土掺合料用于耐磨混凝土中，实现锂渣的高附加值利用，拓宽了锂渣的使用范围，减少了水泥用量，节约了成本和能源资源，有利于生态环境的保护和工业废弃物的资源化利用，对于实现“碳达峰、碳中和”目标意义重大。

24、3、在耐磨地坪中使用机制砂代替天然砂的使用，能够降低对天然砂资源的依赖，减少对自然环境的破坏。

25、4、本发明制备的耐磨地坪混凝土具有和易性好，保水能力强，收缩小，抗裂能力较强，表面平整度好，抗磨性性能好等优点，同时施工可操作性得到大幅提高，可大量推广应用。