CN102849999B - 吸水树脂混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种吸水树脂混凝土及其制备方法，该吸水树脂混凝土包括水泥类胶凝材料及骨料，骨料为吸水树脂膨胀体，替代了普通混凝土组分中的碎石或卵石等骨料；该吸水树脂混凝土的制备方法是，首先在吸水树脂粉末中掺水让其迅速膨胀至少20倍，然后在水泥胶凝材料中添加水化反应所需的水量进行拌和，形成水泥浆体，接着将吸水树脂膨胀体与浆体进行搅拌，使得吸水树脂膨胀体被水泥浆体所包裹，最后经过凝结硬化形成脂混凝土。本发明制备的吸水树脂混凝土强度高，自重轻，便于小功率离心泵远距离和高落差泵送施工，可在船上进行拌制和输送，不需要设置专门的料场，制备工艺简单，能够有效解决远海岛礁等地大量常规原材料供应和运输不便的难题。
Description
技术领域
本发明涉及一种混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土以其制备简便，构件易于成型，具有水硬性等突出特点，广泛地应用于土木工程。但常规传统混凝土强度的提高余地一直有限，究其原因在于混凝土的组成主要由水、水泥、砂子以及诸如碎石或卵石等骨料组成，特别是对骨料量的需求量极大。混凝土在水化凝结硬化成型后，骨料不能均匀地分散于水泥砂浆之中，碎石骨料尖角处会出现应力集中现象以及卵石骨料表面处会出现应力滑移现象，使得微裂缝早期地在骨料和水泥砂浆之间的界面上形成，在外部荷载作用的不断施加下，微裂缝不断地延伸和扩展而最终导致混凝土的整体破坏。
此外，制备大量常规传统混凝土对原材料特别是骨料的需求量极大，并且需要建造混凝土制备所需的专门料场，特别对于远海岛礁等特殊地域，骨料的取材和运输极其不便，而且严重影响建筑成本和施工周期。常规传统混凝土主要由于骨料的大量存在，其自重很大，远距离和高落差的大功率泵送施工受到限制。另外，由于骨料离析、下落以及水泥砂浆上浮等养护、浇注和振捣方面的质量问题也屡见不鲜。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明提供了一种吸水树脂混凝土及其简单实用的制备方法。制成的吸水树脂混凝土强度高，自重轻，便于小功率离心泵远距离和高落差泵送施工，特别适用于远海岛礁等特殊地域的建筑工程。
为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：
一种吸水树脂混凝土，包括水泥类胶凝材料及骨料，其特征在于，所述骨料为吸水树脂膨胀体，其中，吸水树脂膨胀体由丙烯酸、纤维接枝丙烯酸、淀粉接枝丙烯酸中的一种吸水树脂粉末加水或盐水后自膨胀形成至少20倍体积的粒、块状物。
一种前述吸水树脂混凝土的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
（1）首先在吸水树脂粉末中掺水或盐水让其迅速膨胀至少20倍，形成粒、块状物，其中，吸水树脂粉末为丙烯酸、纤维接枝丙烯酸、淀粉接枝丙烯酸粉末中的一种；
（2）然后在水泥胶凝材料中添加水化反应所需的水量进行拌和，形成水泥胶凝材料的浆体；
（3）接着将步骤（1）所得吸水树脂膨胀粒、块体与步骤（2）所得水泥类胶凝材料的浆体进行搅拌，使得吸水树脂膨胀粒、块体被水泥类胶凝材料的浆体所包裹，最后经过凝结硬化形成吸水树脂混凝土。
上述方案中，所述吸水树脂混凝土的配合比为水泥：砂：吸水树脂膨胀体：盐水或水=1：0-1.5：2-3：0.4-0.5。所述的盐水的盐分质量浓度为2-8％。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、混凝土的抗压强度和抗折强度可大幅度地提高，由于吸水树脂膨胀体分散颗粒的粒径很小，能够很均匀地被水泥砂浆所包裹并分散在其中，当吸水树脂混凝土凝结硬化成型后，在外部荷载作用下其内部的应力可以得到有效地均匀分布化，避免常规碎石骨料尖角处的应力集中现象以及卵石骨料表面的应力滑移现象，同时膨胀体内部的水还有利于胶凝材料的二次水化反应，显著地提高混凝土的抗压强度和抗折强度。
2、混凝土制备工艺简单实用，由改性吸水树脂粉末遇水形成膨胀体替代骨料成分，可以有效解决远海岛礁等地大量常规原材料供应和运输不便的难题。同时，由于混凝土自重轻，可以在船上进行拌制后通过小功率离心泵进行远距离和高落差的输送作业，不需要设置专门的料场，且不会出现离析、骨料下落以及水泥砂浆上浮等养护、浇注和振捣方面的质量问题。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1为丙烯酸吸水树脂粉末掺入质量浓度百分比为2％盐水所形成体积膨胀率为30倍的吸水树脂膨胀体照片。
具体实施方式
吸水树脂混凝土包括水泥类胶凝材料（水泥、沙）及骨料，骨料为吸水树脂粉末加水后自膨胀至少20倍体积的粒、块状物，替代了传统普通混凝土组成成分中所必需的碎石或卵石等大量骨料。制备该吸水树脂混凝土时，首先在吸水树脂粉末中掺水让其迅速膨胀，形成至少20倍体积粒、块状物，然后在水泥胶凝材料中添加水化反应所需的水量进行拌和，形成水泥胶凝材料的浆体，接着将吸水树脂膨胀后的粒、块状物与水泥胶凝材料的浆体进行搅拌，使得吸水树脂膨胀粒、块状物被浆体所包裹，最后经过凝结硬化形成吸水树脂混凝土。
实施例1
参照强度等级为C30的传统普通混凝土配合比，按照水泥：砂：吸水树脂膨胀体：盐水=1：0.7：2：0.4的配合比配制吸水树脂混凝土，其中水泥选用小南海牌42.5普通硅酸盐水泥，砂子选用细度模数为0.6的海砂，吸水树脂膨胀体由丙烯酸树脂粉末加质量浓度百分比为2％盐水自膨胀形成。
吸水树脂混凝土配制工艺流程为：首先在丙烯酸吸水树脂粉末中掺入盐水，让其形成体积膨胀率为30倍的粒、块状物，如图1所示，然后在水泥和砂子混合物中按水灰比0.4加盐水在搅拌机中进行拌和，最后加入吸水树脂膨胀粒、块状物体搅拌使其充分均匀。制作吸水树脂混凝土试件18块，6块尺寸为100mm×100mm×100mm和6块尺寸为100mm×100mm×300mm的试件受压，6块尺寸为100mm×100mm×500mm的试件受折，在标准养护条件下养护至20天即进行强度试验。
实施例2
参照强度等级为C30的传统普通混凝土配合比，按照水泥：吸水树脂膨胀体：自来水=1：2.7：0.4的配合比配制吸水树脂混凝土，其中水泥选用小南海牌42.5普通硅酸盐水泥，吸水树脂膨胀体由丙烯酸吸水树脂粉末加自来水自膨胀形成。
吸水树脂混凝土配制工艺流程为：首先在丙烯酸吸水树脂粉末中掺入自来水，让其形成体积膨胀率为30倍的粒、块状物，然后在水泥中按水灰比0.4加水在搅拌机中进行拌和，最后加入吸水树脂膨胀粒、块状物搅拌使其充分均匀。制作吸水树脂混凝土试件18块，6块尺寸为100mm×100mm×100mm和6块尺寸为100mm×100mm×300mm的试件受压，6块尺寸为100mm×100mm×500mm的试件受折，在标准养护条件下养护至20天即进行强度试验。
实施例3
参照实施例1配合比及工艺配制吸水树脂混凝土及试件，其中，与实施例1不同的是水泥选用小南海牌32.5复合硅酸盐水泥，吸水树脂膨胀体的体积膨胀率为50倍。
实施例4
参照强度等级为C25的传统普通混凝土配合比，按照水泥：砂：吸水树脂膨胀体：盐水=1：1：2.5：0.45的配合比配制吸水树脂混凝土，其中水泥、砂子选用同实施例1。吸水树脂膨胀体由淀粉接枝丙烯酸吸水树脂粉末加盐水自膨胀形成，盐水的盐分质量浓度百分比为4％。
吸水树脂混凝土配制工艺流程为：首先在淀粉接枝丙烯酸树脂粉末中掺入盐水，让其形成体积膨胀率为25倍的粒、块状物，然后在水泥和砂子混合物中按水灰比0.45加盐水在搅拌机中进行拌和，最后加入吸水树脂膨胀体搅拌使其充分均匀。制作吸水树脂混凝土试件同实施例1。
实施例5
参照强度等级为C20的传统普通混凝土配合比，按照水泥：砂：吸水树脂膨胀体：盐水=1：1.5：3：0.5的配合比配制吸水树脂混凝土，其中水泥、砂子选用同实施例1。吸水树脂膨胀体由纤维接枝丙烯酸吸水树脂粉末加盐水自膨胀形成，盐水的盐分质量浓度百分比为8％。
吸水树脂混凝土配制工艺流程为：首先在纤维接枝丙烯酸树脂粉末中掺入盐水，让其形成体积膨胀率为20倍的粒、块状物，然后在水泥和砂子混合物中按水灰比0.5加盐水在搅拌机中进行拌和，最后加入吸水树脂膨胀体搅拌使其充分均匀。制作吸水树脂混凝土试件同实施例1。
本发明吸水树脂混凝土抗压强度和抗折强度试验按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T50081-2002）中的规定，分别在万能试验机和抗折试验机上进行，试验结果如表1所示。
由表1试验结果可以发现，在水灰比一致的条件下，吸水树脂混凝土在20天龄期的抗压强度和抗折强度，就达到甚至超过了传统普通混凝土28天龄期强度的抗压强度和抗折强度，且具有一定的早强特性。采用不同水泥类胶凝材料，淡水或者不同浓度的盐水，掺和料砂子的有无对配制的吸水树脂混凝土没有明显差异，其品质稳定性较好。用吸水树脂膨胀体完全替代传统骨料所制备的吸水树脂混凝土，无需大量骨料的供应和运输，重量不到传统普通混凝土的一半，适用于小功率离心泵进行远距离和高落差的输送施工作业，而且不易出现离析、骨料下落以及水泥砂浆上浮现象。
表1吸水树脂混凝土抗压强度和抗折强度试验结果
| 抗压强度 | 抗折强度 | |
| 实例1 | 34.3MPa | 4.7MPa |
| 实例2 | 30.8MPa | 5.1MPa |
| 实例3 | 30.1MPa | 4.6MPa |
| 实例4 | 25.6MPa | 4.2MPa |
| 实例5 | 21.2MPa | 3.7MPa |
本发明吸水树脂混凝土可在船上进行拌制和输送，不需要设置专门的料场，制备工艺简单实用，能够有效解决远海岛礁等地大量常规原材料供应和运输不便的难题。
Claims (4)
1.一种吸水树脂混凝土，包括水泥类胶凝材料及骨料，其特征在于，所述骨料为吸水树脂膨胀体，其中，吸水树脂膨胀体由丙烯酸、纤维接枝丙烯酸、淀粉接枝丙烯酸中的一种吸水树脂粉末加水或盐水后自膨胀形成至少20倍体积的粒、块状物；所述吸水树脂混凝土的配合比为水泥：砂：吸水树脂膨胀体：盐水或水=1：0-1.5：2-3：0.4-0.5。
2.如权利要求1所述的吸水树脂混凝土，其特征在于，所述盐水的盐分质量浓度为2-8％。
3.一种吸水树脂混凝土的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
（1）首先在吸水树脂粉末中掺水或盐水让其迅速膨胀至少20倍，形成粒、块状物，其中，吸水树脂粉末为丙烯酸、纤维接枝丙烯酸、淀粉接枝丙烯酸粉末中的一种；
（2）然后在水泥胶凝材料中添加水化反应所需的水量进行拌和，形成水泥胶凝材料的浆体；
（3）接着将步骤（1）所得吸水树脂膨胀粒、块体与步骤（2）所得水泥类胶凝材料的浆体进行搅拌，使得吸水树脂膨胀粒、块体被水泥类胶凝材料的浆体所包裹，最后经过凝结硬化形成吸水树脂混凝土；
所述吸水树脂混凝土的配合比为水泥：砂：吸水树脂膨胀体：盐水或水=1：0-1.5：2-3：0.4-0.5。
4.如权利要求3所述的吸水树脂混凝土的制备方法，其特征在于，所述盐水的盐分质量浓度为2-8％。
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| GR01 | Patent grant | ||
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Effective date of registration: 20221216 Address after: 401331 No. 20, North Road, University City, Shapingba District, Chongqing Patentee after: PLA Army Service College Address before: 401311 Department of Architectural Engineering, College of Logistics Engineering, Shapingba District, Chongqing Patentee before: Cheng Hua |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20140319 |