一种艺术混凝土胶凝材料、艺术混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于混凝土技术领域，涉及一种艺术混凝土胶凝材料、艺术混凝土及其制备方法。
背景技术
艺术混凝土是一类具有装饰作用的混凝土材料，具有特殊的配比，结构和表面性能，能够美化环境景观，具有比较广阔的市场需求与良好的经济效益。
由于表面观感质量的特殊要求，目前市场上没有适用于艺术混凝土的专用胶凝材料，在艺术混凝土制备过程中均采用硅酸盐水泥，导致艺术混凝土产品质量无法保证，开裂、气孔、泛碱等缺陷完全无法预料和控制，不利于消费者使用体验的提高。
发明内容
有鉴于此，本发明为了解决现有艺术混凝土水泥水化过程容易出现强碱环境，使得混凝土存在着易碎、表面开裂、不光滑，色泽不均匀等缺点，影响混凝土美观的问题，提供一种艺术混凝土胶凝材料、艺术混凝土及其制备方法，通过在艺术混凝土中添加胶粉，外加剂等材料提高了艺术混凝土的强度性能，降低了表面粗糙度，解决了泛碱的问题。
为达到上述目的，本发明提供一种艺术混凝土胶凝材料，包含以下重量份数的各组分：硅酸盐水泥100份，表面修饰组分15～20份，调节组分5～10份，其中表面修饰组分中，胶粉0.5～2份，膨胀剂5～10份，消泡剂0.001～0.003份；调节组分中，粉煤灰5～10份，减水剂0.2～0.5份。
进一步，胶粉为乙酸乙烯酯-乙烯共聚物，聚丙烯酰胺，聚丙二醇中的至少一种，膨胀剂为石膏，消泡剂为聚硅氧烷。
进一步，减水剂为聚羧酸减水剂。
一种艺术混凝土，包含上述胶凝材料、骨料和水，其中胶凝材料：骨料：水的质量比为1：2.5：0.3～0.6。
进一步，骨料为砂、碎石的混合物，骨料的粒径为5～10mm。
进一步，艺术混凝土的表面孔隙率为1％～5％。
一种艺术混凝土的制备方法，包括以下步骤：
A、将胶凝材料按照配合比称量后置于搅拌机均匀搅拌；
B、采用混凝土搅拌机，将胶凝材料、骨料和水混合均匀，得到艺术混凝土。
本发明的有益效果在于：
1、本发明所公开的艺术混凝土打破当前艺术混凝土以普通硅酸盐水泥为胶凝材料的常规思路，创造性地研发出一种新型艺术混凝土专用的胶凝材料，采用本发明胶凝材料可制备得到新型艺术混凝土，其浇筑的小构件等艺术品解决了目前市面上艺术混凝土品存在的易碎、表面开裂、不光滑，色泽不均匀等缺点。表面修饰组分中胶粉可以提高艺术混凝土的韧性，减少艺术混凝土表面开裂，且具有抑制表面泛碱功能；表面修饰组分中膨胀剂是为了抑制混凝土的收缩，使产品质感更加饱满。表面修饰组分中消泡剂可以减少艺术混凝土的气孔，降低混凝土中的含气量，减少表面蜂窝、麻面等缺陷，提高表面质感、外观质量，满足人们的审美要求。
2、本发明所公开的艺术混凝土胶凝材料，加入粉煤灰、减水剂等调节组分，其中粉煤灰能改善胶凝材料的水化产物组成结构，降低组分的碱度，从而提高艺术混凝土的强度和耐久性；加入减水剂起到降低混凝土用水量的作用，确保艺术混凝土具有足够强度。
3、本发明创造性地提出了一种艺术混凝土胶凝材料的新思路，制备出性能良好能够浇筑艺术品等构件的艺术混凝土，该艺术混凝土用于艺术品、构件物、装饰物等浇筑，具有强度高、空隙率低、韧性高、表面光滑、质感均匀的性能特点，能够满足人们的审美要求。混凝土材料和人文艺术结合让人们有多样的艺术表达方式和美的追求，另外它还有取材方便，能耗低，具有环境友好型等诸多优势。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明不同水胶比的艺术混凝土胶凝材料抗压强度和抗折强度的趋势图；
图2为本发明不同消泡剂掺量的艺术混凝土胶凝材料抗压强度的趋势图；
图3为本发明水胶比变化对艺术混凝土灰度曲线的影响图；
图4为本发明消泡剂掺量变化对艺术混凝土灰度曲线的影响图；
图5为本发明水胶比变化对艺术混凝土表面孔隙率的影响图；
图6为本发明消泡剂掺量变化对艺术混凝土表面孔隙率的影响图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例
实施例中艺术混凝土胶凝材料分别在标准养护1天、3天、7天、14天、28天后按照国家标准GB/T 50081-2016《普通混凝土力学性能试验方法标准》测定抗压强度、抗折强度等指标。根据国家标准GB/T 29417-2012《水泥砂浆和混凝土干燥收缩开裂性能试验方法》来测定砂浆的干燥收缩和开裂性能。根据国家标准GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》来测定艺术混凝土的收缩，抗裂等力学性能。运用图像处理的方法测定孔隙率、表面粗糙度等表面性能。
实施例1：验证艺术混凝土胶凝材料的抗压、抗折强度
为了测试新型艺术混凝土胶凝材料的抗压、抗折性能情况，本发明根据国家标准GB/T50081-2016《普通混凝土力学性能试验方法标准》来测定不同龄期的抗折强度情况，具体试验如下：
1、艺术混凝土胶凝材料的制备：
取硅酸盐水泥100kg，聚丙烯酰胺胶粉1kg，石膏8kg，聚硅氧烷消泡剂6g，粉煤灰6kg，聚羧酸减水剂0.9kg，混合均匀得艺术混凝土胶凝材料；
艺术混凝土胶凝材料的抗压、抗折强度测试：
按水与艺术混凝土胶凝材料质量比例为0.35混合均匀，浇筑40mm*40mm*160mm的模具，振捣均匀，按照国家标准GB/T 50081-2016《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行1天、3天、7天、14天、28天标准养护，然后测定艺术混凝土胶凝材料的抗压强度和抗折强度。试验结果如下表1：
表1：
由上述实验结果可以看到，随着艺术混凝土胶凝材料养护时间的增加，艺术混凝土胶凝材料抗压强度和抗折强度均在增加。
2、水胶比是指水与艺术混凝土胶凝材料质量比，不同水胶比和不同胶粉掺量的混凝土胶凝材料抗压强度和抗折强度测试结果见表2：
表2：
由上述实验结果和图1所示的可以看到，对水胶比不同和胶粉掺量不同的艺术混凝土胶凝材料试件抗压强度和抗折强度所测出的数据分析，水胶比越大，试件的抗压强度和抗折强度下降；胶粉掺量越多，其抗压强度和抗折强度下降。
3、不同水胶比、不同胶粉和消泡剂掺量的混凝土胶凝材料抗压强度测试结果见表3：
表3：
由上述实验结果和图2所示的可以看到，对消泡剂掺量不同的艺术混凝土胶凝材料试件测得数据分析，掺量越大，其抗压强度也是下降。
实施例2：验证艺术混凝土的孔隙率和表面性能
X1和水胶比为0.40的曲线中，艺术混凝土原料为：硅酸盐水泥100kg，聚丙烯酰胺胶粉1kg，石膏8kg，消泡剂10g，粉煤灰6kg，聚羧酸减水剂0.9kg，砂石骨料25kg，水40kg，混合均匀得艺术混凝土胶凝材料。
X2和水胶比为0.50的曲线中，艺术混凝土原料为：硅酸盐水泥100kg，聚丙烯酰胺胶粉1kg，石膏8kg，消泡剂5g，粉煤灰6kg，聚羧酸减水剂0.9kg，砂石骨料25kg，水50kg，混合均匀得艺术混凝土胶凝材料。
X3和水胶比为0.60的曲线中，艺术混凝土原料为：硅酸盐水泥100kg，聚丙烯酰胺胶粉1kg，石膏8kg，消泡剂2.5g，粉煤灰6kg，聚羧酸减水剂0.9kg，砂石骨料25kg，水60kg，混合均匀得艺术混凝土胶凝材料。
1、水胶比变化对灰度曲线的影响
在消泡剂掺入后，艺术混凝土试块表面仍有较多气泡，表面较粗糙。通过对艺术混凝土试件的图像处理，反映试件颜色均匀程度的标准差较大，表明试件表面颜色不均。
分析如图3标注水胶比分别为0.40、0.50、0.60的三条曲线可以得出，水胶比为0.50、0.60两条曲线灰度值集中，标准差较小，水胶比为0.40曲线灰度值分散，标准值较大。
水胶比为0.50曲线灰度峰值最大，但水胶比为0.40曲线灰度标准值明显大于其余两条曲线；孔隙率方面，水胶比为0.60曲线表面孔隙率为1.38％，明显小于另外两条曲线。
故随着水胶比的增大，表面孔隙率减小，同时色彩均匀性更好。但对于表面光泽不利，即灰度标准值减小。综合考虑，水胶比为0.5可作为优选参考值。.
2、消泡剂掺量对灰度曲线的影响
分析图4所示的三条曲线可以得出，X3曲线孔隙率为0.7％，明显小于X1、X2两条曲线。
观察三条曲线灰度标准值分散情况可以得出，F曲线标准差最小，同时F曲线灰度标准值最大。
故随着消泡剂掺量的减小，表面孔隙率减小，色彩均匀性更好，表面更加具有光泽。因此，可消泡剂掺量2.5g可作为预选参考值。
3、水胶比对表面孔隙率的影响
分析图5所示的三条曲线可以得出，随着水胶比的提高，艺术混凝土试块表面孔隙率呈下降趋势，且标准差减小，表面的均匀程度提高。
4、消泡剂对表面孔隙率的影响
X2组(水胶比0.6，胶粉1kg，消泡剂2.5g)的标准差最小，且表面孔隙率最低。
分析图6所示的三条曲线可以得出，掺入适量的消泡剂可以有效降低试件的表面孔隙率，提高表面的均匀程度。
由实施以上实验可知，本发明艺术混凝土专用胶凝材料，28d抗压强度不小于20Mpa，28天抗折强度不低5MPa；采用该胶凝材料制备艺术混凝土，表面孔隙率可控制在1％至2％之间；具有均一的色彩和良好的光泽度。本发明的艺术混凝土专用胶凝材料可用于室外墙体装饰，景区园林等艺术混凝土的建筑，能够有效改善现有艺术混凝土中存在的泛碱，起灰，强度低，表面开裂有气孔等问题，实际应用中起到装饰空间、美化环境的作用。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
