一种免养护高抗裂清水混凝土及其制备方法与流程

本发明属于建筑材料，具体涉及一种免养护高抗裂清水混凝土及其制备方法。

背景技术：

1、清水混凝土是直接利用混凝土成型后的自然质感作为饰面效果的混凝土，与普通混凝土相比，清水混凝土具有表面颜色更好、立体感更强、表面光滑、不污染环境等优点。提高清水混凝土的表观质量，有利于提高混凝土的力学性能和耐久性，消除常规混凝土施工中可能出现的漏浆、裂缝、气孔等问题。现有清水混凝土通常要求色泽均匀、表面致密、棱角分明、平整光滑，已较多应用于工业与民用建筑、市政及桥梁工程中。

2、清水混凝土较多采用洒水或覆膜等养护方式，但此类养护方式会导致清水混凝土出现色差和棱纹等问题。目前，许多学者通过各种手段改善混凝土的表观质量，如：严格调控混凝土配合比、采用消泡剂、引气剂等各类外加剂，甚至采用优质模板和脱模剂等，但通常涉及的制备程序复杂，表观质量也难以达到理想状态，改进效果有限。

3、因此，进一步探索可简化清水混凝土施工工序、降低制造成本，并可解决表观质量欠佳等问题的免养护抗裂清水混凝土具有重要的研究和应用意义。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于针对现有技术存在的问题和不足，提供一种免养护高抗裂清水混凝土，可在养护条件不达标、无法养护或恶劣环境条件的情况下，表现出较好的表观质量，有效解决表面裂缝与气泡多等问题，简化清水混凝土的施工养护工艺与流程，显著降低制备成本，适合推广应用。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种免养护高抗裂清水混凝土，各组分及其所占重量份数包括：水泥130～180份，粉煤灰90～150份，矿粉60～110份，砂750～850份，石1100～1200份，水120～160份，高性能减水剂3～6份，抗裂免养护外加剂4～8份；所述抗裂免养护外加剂首先将脂肪族超支化聚酯加入纳米碳纤维分散液中进行超声处理，然后加入乙烯-四氟乙烯共聚物，进行搅拌处理、干燥得到。

4、上述方案中，所述抗裂免养护外加剂的具体制备方法包括如下步骤：

5、1)将纳米碳纤维(vgcf)放入温水中，超声处理，得vgcf分散液；加入脂肪族超支化聚酯，进行保温超声处理，得到vgcf增强分散液；

6、2)将乙烯-四氟乙烯(etfe)共聚物粉加入所得vgcf增强分散液中，进行搅拌处理，干燥，得所述高抗裂免养护清水混凝土外加剂。

7、上述方案中，所述纳米碳纤维vgcf的直径为30～200nm，长度为1～15μm，比表面积15～30m2/g。

8、上述方案中，所述超声处理温度为50～60℃，时间为40～60min；保温超声处理温度为50～60℃，时间为30～50min。

9、上述方案中，所述脂肪族超支化聚酯的分子量为1100～3700g/mol，羟值560～600mgkoh/g。

10、上述方案中，所述vgcf增强分散液中，各组分及其所占重量份数包括：纳米碳纤维vgcf 30～45份，脂肪族超支化聚酯20～30份，水30～45份。

11、上述方案中，所述乙烯-四氟乙烯(etfe)共聚物粉的分子量为120～140，其熔点为250-260℃，拉伸强度为300-410％，断裂伸长率为28-35mpa。

12、上述方案中，所述乙烯-四氟乙烯(etfe)共聚物粉末与vgcf增强分散液的质量比为1:4～8。

13、上述方案中，所述搅拌处理速率为200～400rpm，时间为1～1.5h。

14、上述方案中，所述干燥步骤采用真空干燥工艺，温度为40～60℃，时间为8～10h。

15、本发明所述抗裂免养护外加剂的制备过程中，首先将纳米碳纤维vgcf加入温水中，将纳米碳纤维vgcf超声分散均匀，然后向其中加入脂肪族超支化聚酯，在温度50～60℃下持续进行超声分散，使纳米碳纤维vgcf在流体中形成网络和/或网状结构，并有利于提高纳米碳纤维vgcf的韧性；同时，可增加流体的内聚力和粘附力，抑制纳米碳纤维vgcf在液体中的沉降或沉积等问题，保持vgcf增强分散液的均匀性。然后将乙烯-四氟乙烯(etfe)共聚物粉末加入vgcf增强分散液中，进行搅拌处理，进一步提到纳米碳纤维的分散性能，并有利于保证后期所得混凝土拌合物的工作性能；此外，可促进乙烯-四氟乙烯(etfe)共聚物粉末均匀吸附在增强纤维的网状结构中，有利于进一步促进提高所得混凝土的抗裂性能，同时脂肪族超支化聚酯的支链对混凝土内部孔隙结构有一定的优化作用，可减少清水混凝土表面气泡的产生，进一步提高混凝土的表观质量。

16、上述方案中，所述高性能减水剂的减水率为25％以上，固含量为13～17％，ph值为6～8。

17、上述方案中，所述粉煤灰的主要化学组成及其所占质量百分比包括：sio2 25～45％，al2o330～40％，fe2o3 1～4％，cao 1～3％，mgo 0～1％，k2o 0～1％，na2o 0～1％，so3 0～1％，tio2 0～1％，残碳2～8％；比表面积为320～400m2/kg。

18、上述方案中，所述矿粉的主要化学组成及其所占质量百分比包括：sio2 20～40％，al2o315～20％，fe2o3 1～4％，cao 32～50％，mgo 0～1％，k2o 0～1％，na2o 0～1％，so3 0～1％，tio20～1％，残碳2～5％；比表面积为500～800m2/kg。

19、上述方案中，所述水泥为普通硅酸盐水泥。

20、上述方案中，所述砂为天然砂，细度模数2.3～2.7，二区中砂；所述石为卵石，其粒径为5～20mm。

21、上述一种免养护高抗裂清水混凝土的制备方法，包括如下步骤：

22、1)按配比称取各原料，各原料及其所占重量份数包括：水泥130～180份，粉煤灰90～150份，矿粉60～110份，砂750～850份，石1100～1200份，水120～160份，高性能减水剂3～6份，抗裂免养护外加剂4～8份；

23、2)将称取的水泥、粉煤灰、矿粉、砂、石、水、高性能减水剂、抗裂免养护外加剂加入搅拌机中进行搅拌处理；

24、3)将所得混合料分层加入模板中，进行振捣，静置，拆模，即得所述免养护高抗裂清水混凝土试件。

25、进一步地，分层加入混合料过程中，每层装入后使用振动棒对拌合物进行振捣；最后振捣至混凝土拌合物表面泛浆且无气泡。

26、上述方案中，所述静置时间为24～48h。

27、进一步地，所得混凝土试件在自然环境尤其恶劣环境中放置至龄期，其中恶劣环境对应的温度为35～42℃，湿度为30～40％，风速大于3.0m/s。

28、根据上述方案制备的免养护高抗裂清水混凝土，其最大裂缝宽度为小于0.18mm，裂缝总长度小于310mm，单位面积上的总开裂面积小于38.0mm2/m2；气泡最大直径为4.0mm，气泡深度小于1.6mm，每平方米气泡面积小于9.7cm2，28天抗压强度大于30mpa；混凝土表面无色差，无漏浆、流淌以及冲刷痕迹。

29、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

30、1)本发明采用的抗裂面养护外加剂可有效提高清水混凝土在恶劣环境下的表观质量，减少由于养护不及时或不养护时容易导致清水混凝土表面出现裂缝等风险，并可有效优化混凝土气孔结构，减少有害孔的产生，解决了清水混凝土表面气泡多的问题；

31、2)本发明所述清水混凝土可有效简化制备工艺，节约清水混凝土养护成本，适合推广应用。