一种抗裂性混凝土及其制备方法与流程

文档序号:25420160发布日期:2021-06-11 21:31阅读:108来源:国知局

本申请涉及混凝土领域,更具体地说,它涉及一种抗裂性混凝土及其制备方法。



背景技术:

普通混凝土是以水泥为主要胶凝材料,与水、砂、石子,必要时掺入化学外加剂和矿物掺合料,按照适当比例配合,经过均匀搅拌、密实成型以及养护硬化而成的人造石材。由于普通混凝土具有良好的可塑性,可以被浇筑成各种各样的复杂形状,被广泛应用于道路路面、桥梁、码头等的浇筑,同时被广泛应用于城市道路工程中,成为当今世界上最主要的建筑材料。

水化是水泥的重要特性,水泥的水化过程伴随着水化热的产生,微观孔结构的改变,以及水泥、石、砂之间的力学强度变化,混凝土在水化过程中会消耗大量水,使缓凝土容易产生裂缝,混凝土裂缝会引起渗漏,降低混凝土的耐久性,减少混凝土的使用寿命,对建筑结构的强度、耐久性均会造成不良影响。目前,为了提高混凝土的抗裂能力,会在混凝土的制作过程中增加水的用量,以降低混凝土的弹性模量。

上述中的相关技术存在的不足之处在于,在混凝土制备过程中,加入的水量较多时,会增加水灰比,从而降低了混凝土的极限拉伸值,使混凝土的抗压强度降低,不利于混凝土的抗压。



技术实现要素:

为了在保证混凝土强度的基础上减缓混凝土因干缩而产生裂缝,本申请提供一种抗裂性混凝土及其制备方法。

第一方面,本申请提供一种抗裂性混凝土,采用如下的技术方案:一种抗裂性混凝土,包括以下原料组分:

水泥340~420份、粗骨料840~850份、细骨料460~490份、水150~190份、减水剂6~8份、消泡剂2~3.5份、粉煤灰200~230份、硅藻土26~32份、高吸水树脂18~22份、碳纤维40~45份、苯丙乳液45~55份和硅胶0.8~1.2份;苯丙乳液采用非离子型苯丙乳液,减水剂采用聚羧酸系减水剂或者萘系减水剂。

通过采用上述技术方案,水泥为抗裂性混凝土的胶凝材料,粗骨料为抗裂混凝土中的刚性骨架,粉煤灰为球状结构且粒径连续分布,粉煤灰与水泥颗粒在微观上形成级配体系,与细骨料配合使用,可填充在混凝土中粗骨料之间的缝隙,使混凝凝土固化后的整体结构密实,既提高了混凝土自身的抗裂能力,亦有助于使混凝土在水化过程中不易因收缩而开裂。

另外,在混凝土中掺入粉煤灰后,可降低水泥的用量,减少混凝土的原料成本,也可降低混凝土的水化热,减缓混凝土内部因发生水化作用而使混凝土内部的水分大量散失,从而降低混凝土因内部湿度较低而产生干缩裂缝的可能性;粉煤灰与及苯丙乳液配合,可进一步降低水的用量,提高混凝土的极限拉伸值,使混凝土的抗压强度也相应增加;非离子型苯丙乳液可起到分散混凝土中各成分的作用,使整个混凝土体系趋于稳定状态。

高吸水树脂是一类带有许多亲水基团且具有三维网状结构的高分子聚合物,是可反复吸水和释水的保水剂,高吸水树脂可大大提高相同龄期混凝土的内部相对湿度,与简单增加拌和水量相比,加入高吸水树脂可大幅减缓混凝土产生干缩裂缝;硅胶内部有较多的微孔且化学性质稳定、有较高的机械强度,将适量硅胶加入至混凝土中既有利于提升混凝土的机械硬度,又可增强混凝土的吸水性能,也能提高混凝土内部的保水性能,使混凝土不易因失水过多而产生干缩裂缝;硅藻土为多孔材料,硅藻土表面的孔洞使其与水泥结合更加紧密,导致混凝土在断裂时需要更大载荷,抗折强度更高,经本申请中的试验数据可知,将硅胶、高吸水树脂及硅藻土共同掺入混凝土中,可大幅提高混凝土的抗干缩能力,使混凝土不易因干缩而产生裂缝;硅胶、高吸水树脂及硅藻土可将混凝土内部的水分储存起来,当水泥发生水化作用需要水分时,水分缓慢地从硅胶、高吸水树脂及硅藻土中的微孔结构中释放,既满足了混凝土正常的水化过程,又有助于减缓水化作用的速率,使混凝土水化作用过程中水量散失减缓,进而有利于维持混凝土内部相对湿度的平衡,减缓混凝土发生干缩裂缝。

苯丙乳液、硅藻土和碳纤维共同作用,可以提高混凝土内部结构之间的粘接力,有效的提高了抗裂性混凝土的力学性能,使混凝土不易开裂或者相互分离,提升了混凝土的抗压性,提高了混凝土的使用性能。

在混凝土的制备过程中采用消泡剂,消泡剂可以降低表面张力,通过消除混凝土中产生的泡沫,使混凝土固化后质地均匀,而不易出现蜂窝、麻面等孔隙的现象,从而进一步增加了混凝土的抗压强度。

综上所述,本申请采用硅胶、高吸水树脂及硅藻土,与水泥、粗骨料、细骨料、粉煤灰、水、减水剂及苯丙乳液混合,有效地降低了混凝土的用水量及水泥量,降低了混凝土的水化热,在提升混凝土抗裂性的同时保证混凝土仍具有较好的抗压强度,碳纤维与上述原料混合后可以通过增加混凝土内部的粘接力使混凝土的拉伸强度也大幅提升,进一步使混凝土不易开缝,提高了混凝土的抗裂性,使得抗裂性混凝土可被广泛应用于各种场合;聚羧酸系减水剂或者萘系减水剂可以对水泥颗粒起到充分分散的作用,减少用水量,使抗裂混凝土的孔隙率下降,从而提高抗裂混凝土的强度。

可选的,所述原料按重量份计,包括以下原料组分:

水泥380~400份、粗骨料840~850份、细骨料470~480份、水160~180份、减水剂7~8份、消泡剂3.2~3.5份、粉煤灰220~225份、硅藻土29~31份、高吸水树脂20~21份、碳纤维42~44份、苯丙乳液50~53份和硅胶1~1.2份。

通过上述技术方案,通过试验可知,混凝土在制作过程,当混凝土中各组分处于最佳配比时,由于混凝土中各原料可发挥较优性能,且各原料相互配合,能够使混凝土的抗压强度和抗裂性能均有所提高,有利于提高混凝土的实用性和持久性。

可选的,所述硅藻土的粒度为600~800目。

通过采用上述技术方案,600~800目的硅藻土有助于填塞在细骨料之间的空隙,同粗骨料和细骨料一起进一步形成级配,从而提高了混凝土的密实程度,增加混凝土的抗裂性能和抗压强度。

可选的,所述碳纤维的长度为200~400μm。

通过采用上述技术方案,碳纤维是含碳量在90%以上的高强度高模量纤维,碳纤维在一定范围内,长度越长,混凝土之间的粘结度越大,混凝土内部连接越紧密,混凝土越不易产生裂缝,但当碳纤维的长度过时,则不利于混凝土的负载,故碳纤维使用时需要保持适当长度。

可选的,所述原料还包括羧甲基纤维素钠或者海藻酸钠22~26重量份,还包括矿粉150~180重量份。

通过采用上述技术方案,羧甲基纤维素钠或者海藻酸钠具有极强的粘接和成膜能力,羧甲基纤维素钠或者海藻酸钠可使矿粉紧密填充在粗骨料和细骨料中,使混凝土不易开裂,在混凝土制备过程中,矿粉的加入可改善改善混凝土硬化后的孔结构和强度,且部分矿粉会吸附在水泥颗粒表面,使得本来可能形成的水泥絮凝结构无法形成,起到类似减水剂的作用,有利于提高混凝土的耐久性;另外,羧甲基纤维素钠或者海藻酸钠的加入有助于稳定苯丙乳液,使苯丙乳液更好的发挥作用。

可选的,所述消泡剂采用gp型甘油聚醚、gpe型聚氧乙烯醚和ppg型聚丙二醇中的至少一种。

通过上述技术方案,聚醚型消泡剂无毒、无气味、无刺激,有助于混凝土在后期使用中的环保,将聚醚型消泡剂加入至水中,可迅速分散,且与苯丙乳液相容性较好,有助于在混凝土制作过程中快速且高效地起到消泡和抑泡的作用。

可选的,所述高吸水树脂采用以下方法制得,

1)将甲基丙烯酸与无机碱混合均匀后加入丙烯酰胺,分散25~30min后得混合溶液;

2)向步骤1)中的混合溶液中加入引发剂和聚合剂,在30~35℃的温度下混合均匀,之后,在200~250w的功率下进行微波辐射,反应1~2h,得到高吸水树脂;

所述甲基丙烯酸、无机碱、丙烯酰胺、引发剂和聚合剂的重量比为1:(0.9~1.2):(1.5~1.8):(0.07~0.09):(0.5~0.9)。

通过采用上述技术方案,在特定条件下制备得到的高吸水树脂内部具有适度交联的三维网状结构,使得高吸水树脂有足够的容量储水,且所吸收的水分不会轻易流失,因此通过本申请中的方法制得的高吸水性树脂具有吸水量大和保水性强的特点。

可选的,所述步骤2)中引发剂采用过硫酸铵或者过硫酸钾,聚合剂采用三羟甲基丙烷三(3-吖丙啶基丙酸酯)。

通过采用上述技术方案,采用微波辐射法,利用特定使用量的过氧化物作为引发剂,活化反应过程,使甲基丙烯酸与丙烯酰胺在特定量的羟甲基丙烷三(3-吖丙啶基丙酸酯)的交联作用下,形成高分子三维交联聚合物,使高吸水树脂具有较高的吸水性能。

第二方面,本申请提供一种抗烈性混凝土的制备方法,采用如下技术方案:

一种抗裂性混凝土的制备方法包括以下步骤:

s1,硅胶粉碎后与硅藻土混合,在600~800℃的温度下加热1.5~2h,然后自然冷却至室温,得混合体;

s2,将水泥、粗骨料、细骨料和消泡剂混合搅拌5~10min后,加入步骤s1中得到的混合体,再加入水、粉煤灰、苯丙乳液和减水剂,在30~40℃的温度下混合搅拌15~20min,得混合料;

s3,将高吸水性树脂和碳纤维在200~230℃的温度下搅拌6~8min,冷却至室温后,然后加入至步骤s2中得到的混合料中,在450~500r/min的转速下混合搅拌30~35min得到抗裂性混凝土。

可选的,所述步骤s1中加入矿粉,在步骤s2中加入海藻酸钠或者羧甲基纤维素钠。

通过采用上述技术方案,本申请将抗裂性混凝土中的各组分分批在特定的条件下进行混合,使得抗裂性混凝土中的各组分可以充分混合均匀,提高了抗裂性混凝土中各组分的粘接性,在保证混凝土抗压强度的同时降低了抗裂性混凝土发生干缩裂缝的可能性,提高混凝土的耐用性;值得一提的是,在步骤s2中的混合拌制过程中,虽然所需温度高于室温,但是混凝土制备过程中,水泥与水之间的水化作用会放出热量,故会为该步骤提供所需热量,使步骤s2并不需要进行加热操作。

综上所述,本申请具有以下有益效果:

1.本申请的抗裂性混凝土中加入了高吸水树脂、硅藻土、苯丙乳液、碳纤维和硅胶,使得抗裂性混凝土具有较高的吸水性和抗压强度,可以被广泛应用于各种场合;

2.本申请的抗裂性混凝土中加入了粉煤灰、矿粉和减水剂,有助于减少水泥的用量,进而减少水化作用,进一步在增强混凝土的抗压强度的同时使混凝土不宜产生干缩裂缝;

3.本申请的抗裂性混凝土中加入羧甲基纤维素钠或者海藻酸钠,有助于混凝土中各原料发挥最大优势,进而提高混凝土抗压强度和抗裂性能;

4.本申请的抗裂性混凝土的制备方法,步骤简单,易操作,并且使用的原料成本较低,适合大规模生产。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

混凝土在施工和后期使用过程中,常常会由于干燥收缩而产生裂缝,影响了混凝土的正常使用,干燥收缩是由于混凝土内部水化反应消耗掉自由水导致内部相对湿度下降,形成混凝土内部的毛细孔,当混凝土内部的水迁移速率低于毛细孔形成的速率时,会导致毛细孔趋于不饱和状态,致使混凝土自干燥收缩。

针对上述问题,发明人提出以下方案:

一种抗裂性混凝土按重量份计,包括以下原料组分:水泥340~420份、粗骨料840~850份、细骨料460~490份、水150~190份、减水剂6~8份、消泡剂2~3.5份、粉煤灰200~230份、硅藻土26~32份、高吸水树脂18~22份、碳纤维40~45份、苯丙乳液45~55份和硅胶0.8~1.2份。

为了在保证混凝土的抗压强度的基础上提升混凝土的抗干缩裂缝性能,高吸水树脂可采用20~21份,硅胶可采用1~1.2份,碳纤维可采用42~44份,优选的,碳纤维可采用42份、42.8份或者43份;苯丙乳液可采用50~53份,优选的,苯丙乳液可采用50份、51份或者53份。

下述实施方式中使用的原料来源:

水泥:购自天津振兴水泥有限公司生产的p.042.5级,物理性能见表1;

表1:

粗骨料:选用石子,购自黄石青龙碎石厂,粒径为5~10mm,表观密度2700kg/m3,堆积密度1450kg/m3

细骨料:选用焦作产河砂,堆积密度1450kg/m3,细度模数3.2,连续级配;粉煤灰:选用河北正立矿产品有限公司;

矿粉:济南青玉元新材料有限公司的s105级高炉矿渣粉,比表面积525cm2/g,流动度比为106%,比活性指数7d为95%,28d为115%;

硅胶:购自科莱恩化工有限公司955硅胶;

聚羧酸系减水剂、萘系减水剂:购自上海憎冶实业有限公司,其中,聚羧酸系减水剂的型号为hpeg-2400;萘系减水剂的型号为sdn-c;

gp型甘油聚醚、gpe型聚氧乙烯醚和ppg型聚丙二醇:购自山东浩森新材料有限公司;

硅藻土:购自灵寿县汇资矿产品有限公司;

碳纤维:购自科莱恩化工有限公司;

三羟甲基丙烷三(3-吖丙啶基丙酸酯):购自湖北信康医药化工有限公司;

羧甲基纤维素钠、海藻酸钠:购自徐州丰瑞生物科技有限公司;

苯丙乳液、氢氧化钾、氢氧化钠:购自上海凌峰化学试剂有限公司;

甲基丙烯酸、丙烯酰胺、过硫酸铵、过硫酸钾:购自广东中联邦精细化工有限公司。

以下实施例中硅藻土的粒径为600-800目;纤维素的长度为200~400μm。

制备例以下制备例1-5是高吸水树脂的制备例,所有微波辐射过程是将物料放置在mp3000a微波辐射器中进行。

制备例1

1)将29kg甲基丙烯酸与26.1kg氢氧化钠混合均匀后加入43.5kg丙烯酰胺,分散30min后得混合溶液;

2)向步骤1)中的混合溶液中加入2.03kg过硫酸铵和26.1kg三羟甲基丙烷三(3-吖丙啶基丙酸酯),在温度为30℃,搅拌速度为350r/min的条件下混合均匀,之后在200w的功率下进行微波辐射,反应2h,得到高吸水树脂。

制备例2

1)将31kg甲基丙烯酸与37.2kg氢氧化钾混合均匀后加入46.5kg丙烯酰胺,分散25min后得混合溶液;

2)向步骤1)中的混合溶液中加入2.79kg过硫酸铵和15.5kg三羟甲基丙烷三(3-吖丙啶基丙酸酯),在温度为35℃,搅拌速度为300r/min的条件下混合均匀,之后在250w的功率下进行微波辐射,反应1h,得到高吸水树脂。

制备例3

1)将34kg甲基丙烯酸与30.6kg氨水混合均匀后加入61.2kg丙烯酰胺,分散25min后得混合溶液;

2)向步骤1)中的混合溶液中加入3.06kg过硫酸钾和17kg三羟甲基丙烷三(3-吖丙啶基丙酸酯),在温度为33℃,搅拌速度为340r/min的条件下混合均匀,之后在230w的功率下进行微波辐射,反应1.5h,得到高吸水树脂。

制备例4

1)将36kg甲基丙烯酸与40.8kg氨水混合均匀后加入55.6kg丙烯酰胺,分散28min后得混合溶液;

2)向步骤1)中的混合溶液中加入3.2kg过硫酸铵和30.5kg三羟甲基丙烷三(3-吖丙啶基丙酸酯),在温度为35℃,搅拌速度为340r/min的条件下混合均匀,之后在200w的功率下进行微波辐射,反应1h,得到高吸水树脂。

制备例5

1)将40kg甲基丙烯酸与42.3kg氢氧化钾混合均匀后加入71.6kg丙烯酰胺,分散26min后得混合溶液;

2)向步骤1)中的混合溶液中加入2.8kg过硫酸铵和20kg三羟甲基丙烷三(3-吖丙啶基丙酸酯),在温度为34℃,搅拌速度为320r/min的条件下混合均匀,之后在240w的功率下进行微波辐射,反应2h,得到高吸水树脂。

实施例

实施例1

一种抗裂性混凝土的制备方法,包括以下步骤:

s1,将0.8kg955硅胶粉碎后与32kg硅藻土及150kg的s105级高炉矿渣粉混合,在800℃的温度下加热1.5h后自然冷却至室温,得混合体;

s2,将380kg水泥、850kg石子、460kg河砂和3.5kggp型甘油聚醚在400r/min的转速下混合搅拌10min后,加入步骤s1中得到的混合体,再加入150kg水、230kg粉煤灰、45kg非离子型苯丙乳液、26kg羧甲基纤维素钠和6kg聚羧酸系减水剂,在40℃的温度下混合搅拌15min,得混合料;

s3,取制备例1中的22kg高吸水树脂和40kg碳纤维在230℃的温度下搅拌6min,冷却至室温后,然后加入至步骤s2中得到的混合料中,在室温、500r/min的转速下混合搅拌30min得到抗裂性混凝土。

实施例2

一种抗裂性混凝土的制备方法,包括以下步骤:

s1,将1.2kg955硅胶粉碎后与26kg硅藻土及180kg的s105级高炉矿渣粉混合,在600℃的温度下加热1.5h后自然冷却至室温,得混合体;

s2,将420kg水泥、840kg石子、490kg河砂和2kggpe型聚氧乙烯醚在400r/min的转速下混合搅拌10min后,加入步骤s1中得到的混合体,再加入190kg水、200kg粉煤灰、55kg非离子型苯丙乳液、22kg海藻酸钠和8kg聚萘系减水剂,在40℃的温度下混合搅拌15min,得混合料;

s3,取制备例2中的18kg高吸水树脂和45kg碳纤维在230℃的温度下搅拌6min,冷却至室温后,然后加入至步骤s2中得到的混合料中,在室温、500r/min的转速下混合搅拌30min得到抗裂性混凝土。

实施例3

s1,将1.2kg955硅胶粉碎后与26kg硅藻土及180kg的s105级高炉矿渣粉混合,在800℃的温度下加热2h后自然冷却至室温,得混合体;

s2,将420kg水泥、840kg石子、490kg河砂和2kgppg型聚丙二醇在600r/min的转速下混合搅拌10min后,加入步骤s1中得到的混合体,再加入190kg水、200kg粉煤灰、55kg非离子型苯丙乳液、22kg海藻酸钠和8kg聚羧酸系减水剂,在30℃的温度下混合搅拌15min,得混合料;

s3,取制备例3中的18kg高吸水树脂和45kg碳纤维在230℃的温度下搅拌6min,冷却至室温后,然后加入至步骤s2中得到的混合料中,在室温、450r/min的转速下混合搅拌35min得到抗裂性混凝土。

实施例4

一种抗裂性混凝土的制备方法,包括以下步骤:

s1,将1kg955硅胶粉碎后与31kg硅藻土及150kg的s105级高炉矿渣粉混合,在700℃的温度下加热1.8h后自然冷却至室温,得混合体;

s2,将400kg水泥、840kg石子、480kg河砂和2.1kggp型甘油聚醚、1.1kggpe型聚氧乙烯醚在500r/min的转速下混合搅拌8min后,加入步骤s1中得到的混合体,再加入160kg水、225kg粉煤灰、50kg非离子型苯丙乳液、26kg羧甲基纤维素钠和7kg萘系减水剂,在35℃的温度下混合搅拌18min,得混合料;

s3,取制备例4中的20kg高吸水树脂和44kg碳纤维在220℃的温度下搅拌7min,冷却至室温后,然后加入至步骤s2中得到的混合料中,在室温、480r/min的转速下混合搅拌35min得到抗裂性混凝土。

实施例5

一种抗裂性混凝土的制备方法,包括以下步骤:

s1,将1.2kg955硅胶粉碎后与29kg硅藻土及180kg的s105级高炉矿渣粉混合,在700℃的温度下加热1.8h后自然冷却至室温,得混合体;

s2,将380kg水泥、845kg石子、470kg河砂和1.8kggp型甘油聚醚和1.7kgppg型聚丙二醇在430r/min的转速下混合搅拌7min后,加入步骤s1中得到的混合体,再加入180kg水、220kg粉煤灰、51kg非离子型苯丙乳液、24kg羧甲基纤维素钠和8kg聚羧酸系减水剂,在35℃的温度下混合搅拌16min,得混合料;

s3,取制备例5中的21kg高吸水树脂和42kg碳纤维在210℃的温度下搅拌6.5min,冷却至室温后,然后加入至步骤s2中得到的混合料中,在室温、480r/min的转速下混合搅拌33min得到抗裂性混凝土。

实施例6

一种抗裂性混凝土的制备方法,包括以下步骤:

s1,将1.1kg955硅胶粉碎后与30kg硅藻土及156kg的s105级高炉矿渣粉混合,在700℃的温度下加热1.8h后自然冷却至室温,得混合体;

s2,将390kg水泥、845kg石子、476kg河砂和2.1kggp型甘油聚醚、1.3kggpe型聚氧乙烯醚在500r/min的转速下混合搅拌8min后,加入步骤s1中得到的混合体,再加入172kg水、220kg粉煤灰、52kg非离子型苯丙乳液、24kg羧甲基纤维素钠和7.5kg萘系减水剂,在35℃的温度下混合搅拌18min,得混合料;

s3,取制备例4中的20.3kg高吸水树脂和43kg碳纤维在220℃的温度下搅拌7min,冷却至室温后,然后加入至步骤s2中得到的混合料中,在室温、480r/min的转速下混合搅拌35min得到抗裂性混凝土。

实施例7

与实施例6的不同之处在于:步骤s3中加入40kg碳纤维。

实施例8

与实施例6的不同之处在于:步骤s3中加入45kg碳纤维。

实施例9

与实施例6的不同之处在于:步骤s1中加入0.8kg硅胶。

实施例10

与实施例6的不同之处在于:步骤s1中加入1.0kg硅胶。

实施例11

与实施例6的不同之处在于:步骤s1中加入1.2kg硅胶。

实施例12

一种抗裂性混凝土的制备方法,包括以下步骤:

实施例6的不同之处在于,步骤s2中加入45kg非离子型苯丙乳液。

实施例13

一种抗裂性混凝土的制备方法,包括以下步骤:

实施例6的不同之处在于,步骤s2中加入50kg非离子型苯丙乳液。

实施例14

一种抗裂性混凝土的制备方法,包括以下步骤:

实施例6的不同之处在于,步骤s2中加入55kg非离子型苯丙乳液。

实施例15

与实施例6的不同之处在于:步骤s1中未加入s105级高炉矿渣粉,且步骤s2中未加入羧甲基纤维素钠。

实施例16

与实施例6的不同之处在于:步骤s2中未加入羧甲基纤维素钠。

对比例

对比例1

采用如下制备方法来制备抗裂性混凝土:

s1,将0.7kg955硅胶粉碎后与35kg硅藻土及190kg的s105级高炉矿渣粉混合,在800℃的温度下加热1.5h后自然冷却至室温,得混合体,其中,硅藻土的粒度为600~800目;

s2,将440kg水泥、900kg石子、430kg河砂和3.6kggp型甘油聚醚在400r/min的转速下混合搅拌10min后,加入步骤s1中得到的混合体,再加入200kg水、400kg粉煤灰、30kg非离子型苯丙乳液、21kg羧甲基纤维素钠和6kg聚羧酸系减水剂,在40℃的温度下混合搅拌15min,得混合料;

s3,取制备例1中的30kg高吸水树脂和60kg碳纤维在230℃的温度下搅拌6min,冷却至室温后,然后加入至步骤s2中得到的混合料中,在室温、500r/min的转速下混合搅拌30min得到抗裂性混凝土,其中,纤维素的长度为200~400μm。

对比例2

采用如下制备方法来制备抗裂性混凝土:一种抗裂性混凝土的制备方法,包括以下步骤:

s1,将0.8kg955硅胶粉碎后与32kg硅藻土及150kg的s105级高炉矿渣粉混合,在900℃的温度下加热1h后自然冷却至室温,得混合体;

s2,将380kg水泥、850kg石子、460kg河砂和3.5kggp型甘油聚醚在600r/min的转速下混合搅拌20min后,加入步骤s1中得到的混合体,再加入150kg水、230kg粉煤灰、45kg非离子型苯丙乳液、26kg羧甲基纤维素钠和6kg聚羧酸系减水剂,在80℃的温度下混合搅拌10min,得混合料;

s3,取制备例1中的22kg高吸水树脂和40kg碳纤维在300℃的温度下搅拌10min,冷却至室温后,然后加入至步骤s2中得到的混合料中,在室温、70℃的温度条件,600r/min的转速下混合搅拌30min得到抗裂性混凝土,其中,纤维素的长度为200~400μm。

对比例3

采用如下制备方法来制备抗裂性混凝土:

与实施例6的不同之处在于:步骤s1中未加入硅藻土及955硅胶,步骤2中未加入苯丙乳液,且在步骤s3中未加入高吸水树脂及碳纤维。

对比例4

采用如下制备方法来制备抗裂性混凝土:

与实施例6的不同之处在于:步骤s1中未加入硅藻土及955硅胶,步骤2中未加入苯丙乳液,且在步骤s3中未加入碳纤维。

对比例5

采用如下制备方法来制备抗裂性混凝土:

与实施例6的不同之处在于:步骤s1中未加入硅藻土及955硅胶,步骤2中未加入苯丙乳液。

对比例6

采用如下制备方法来制备抗裂性混凝土:

与实施例6的不同之处在于:步骤s1中未加入硅藻土,步骤2中未加入苯丙乳液。

对比例7

采用如下制备方法来制备抗裂性混凝土:

与实施例6的不同之处在于:步骤s2中未加入非离子型苯丙乳液。

对比例8

采用如下制备方法来制备抗裂性混凝土:

与实施例6的不同之处在于:步骤s1中未加入955硅胶,且硅藻土的添加量为32kg,步骤s2中未加入非离子型苯丙乳液。

对比例9

采用如下制备方法来制备抗裂性混凝土:

与实施例6的不同之处在于:将实施例8中的所有物质均一次性混合,在室温、480r/min的转速下混合搅拌33min。

对比例10

采用如下制备方法来制备抗裂性混凝土:

与实施例6的不同之处在于:步骤s2中未加入gp型甘油聚醚和ppg型聚丙二醇。

对比例11

采用如下制备方法来制备抗裂性混凝土:

与实施例6的不同之处在于:硅藻土的粒度为400~500目,碳纤维的长度为600~800μm。

性能检测试验

对实施例1-12及对比例1-11中制备的混凝土进行抗压强度及抗裂性能进行检测。根据gb/t50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》检测混凝土28d抗压强度(mpa)和28d抗折强度(mpa),测试结果见表2;并按照上述国标中的圆环法测试混凝土的抗裂性能,实验数据见表2。

表2:

续表:

续表:

续表:

从表2可以看出:

本申请实施例1-16制得的抗裂混凝土的28d抗压强度在49.4~55.1mpa范围内,28d抗折强度在5.1~6.7mpa范围内;且开裂时间均在166h以上,裂缝程度不大于1cm,通过将实施例1-16与对比例1-11中的数据进行比较,可以发现,通过本申请范围内的制备方法制备得到的抗裂混凝土具有较高的抗压强度和抗裂性能,尤其是实施例6中各物质配合使用,可达到较佳的抗裂性能和抗压强度,由本申请范围内的制备方法制备得到的抗裂混凝土可以广泛应用在各种场合。

比较实施例1和对比例1进行比较,可发现各物料之间的配比确实对混凝土的抗裂性能和抗压强度有很大影响,当使用本申请限定范围之外的物料配比时,混凝土的抗裂性能和抗压强度大幅降低。

通过对比例3-6可知,当混凝土中未加入硅藻土、955硅胶、苯丙乳液、碳纤维和高吸水树脂时,虽然混凝土具有一定的抗压强度,但是抗裂性能较差;当向混凝土中只加入高吸水树脂时(对比例4),虽然混凝土的抗裂性增强,但是抗压强度却降低,故本申请在抗裂混凝土中加入了碳纤维(对比例5),由数据可知对比例5中的抗压强度有所提升,而且抗裂性能也有轻微改善;且比较实施例6-8可知,当碳纤维的量为43kg时,经过本申请中的方法制得的抗裂混凝土具有更好的抗压强度和抗裂性能,进一步得出原料配比是影响混凝土抗压强度和抗裂性能的重要因素之一。

本申请在此基础上继续添加硅胶以继续提升抗裂混凝土的抗裂性能,对比例6的数据表明加入硅胶后的混凝土抗裂性能确实显著提高,且混凝土的抗压强度基本保持不变,但是根据实施例6和实施例9-11的数据可知,当硅胶的量逐渐增加时,混凝土的抗裂强度先逐渐增加后趋于稳定。

为了进一步增强抗裂混凝土的抗裂性能能,本申请在对比例6的基础上加入了硅藻土,得到对比例7的数据,由数据可以明显看出,加入硅藻土的混凝土的抗裂性能和抗压性能均大幅提高,起到了意想不到的效果。

通过对比例8可知,当混凝土制备过程中只加入硅藻土,而未加入955硅胶时,得到的混凝土的抗裂性能和抗压性能均提高,但混凝土的抗裂性能和抗压性能却比对比例7中制备得到的混凝土的抗裂性能和抗压性能要差。由此可见,硅藻土与955硅胶之间存在协同作用,缺一不可,这可能是由于硅藻土与955硅胶都是多孔结构,可在混凝土中形成级配,增强混凝土的抗压强度,且硅藻土与955硅胶中自身可储水和释水,故可减缓混凝土内部的失水速率,进而增强混凝土的抗裂性能。

由对比例7和实施例6的数据可知,向混凝土中加入苯丙乳液后,可使混凝土的抗裂性能和抗压性能产生很大影响,混凝土的抗裂性能和抗压性能激增,这是由于苯丙乳液与混凝土中的其他物质相互作用可以使混凝土内部不易开裂或者相互分离,进而提升了混凝土的抗压性和抗裂性。

比较实施例6和实施例12-14可知,当非离子型苯丙乳液的量为51kg时,经过本申请的方法制得的抗裂混凝土具有较好的抗压强度,且开裂时间延长,裂缝宽度也较小;

通过比较实施例6和实施例15-16可知,当混凝土在制备过程中应当加入s105级高炉矿渣粉和羧甲基纤维素钠(羧甲基纤维素钠可替换为海藻酸钠),两者配合相较于任意加入一者,性能显著提升,究其原因,可能是由于s105级高炉矿渣粉可与羧甲基纤维素钠或者海藻酸钠相互作用,提高抗裂混凝土内部结构的密实度,使抗裂混凝土不易变形开裂,也能承受更大压力,从而提升了抗裂混凝土的抗压强度和抗裂性能。

另外,比较实施例1和对比例2可知,并不是任意的制备方法都能得到各方面均较优的抗裂混凝土,对比2中制得的抗裂混凝土的抗裂性能和抗压强度均下降,这表明本申请提供的抗裂混凝土的制备方法能够使各原料充分结合,进而发挥优良性能,从对比例9中的数据也可以得到印证,当将本申请提供的所有配料均一次性混合进行处理,制得的抗裂混凝土各方面性能也不是很好。

通过比较实施例6及对比例10可得出,消泡剂(gp型甘油聚醚、gpe型聚氧乙烯醚或者ppg型聚丙二醇)对抗裂混凝土的抗压强度影响最大,可能是由于消泡剂的使用可以通过消泡、抑泡的方式使混凝土内部密实,而不易产生质地疏松的情况,有助于混凝土的抗压。

通过比较实施例6和对比例11可知,碳纤维的长度及海藻土的粒度也对抗裂混凝土的抗压强度和抗裂性能有较大影响,因为碳纤维和海藻土与其他原料存在相互配合的作用。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释,其并不是对本申请的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

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