CN103936367A - 热敏性材料改性混凝土、其预制件及现场浇注的制备方法 - Google Patents

Abstract

热敏性材料改性混凝土、其预制件及现场浇注的制备方法，热敏性材料改性混凝土各组分在所述工程材料总质量中占的质量份为：硅酸盐水泥20份~30份；砂15份~25份；碎石25份~35份；聚氨酯颗粒5份~15份，乳化沥青0份~8份；纤维1份~3份；水6份~12份；高效减水剂0份~0.3份。本发明的热敏性材料改性功能混凝土在抗裂性能与耐久性能方面，具有明显的优势：混凝土弹性模量低，极限拉伸大，抗裂性优，耐久性好。能够应用于特殊环境下的混凝土建筑物，可预防混凝土开裂，提高建筑物的耐久性和使用寿命。

Description

热敏性材料改性混凝土、其预制件及现场浇注的制备方法

技术领域

本发明涉及一种工程材料及其制备方法，具体涉及采用热敏性材料改性的现浇水泥基混凝土和预制水泥基混凝土的配制技术和工艺。配制出的混凝土具有弹性模量低，极限拉伸大，抗裂性优，耐久性好等特点。可用于各类建筑工程中特殊环境下的建筑物。

背景技术

水泥混凝土为工程建设主要材料。但普通水泥混凝土存在弹性模量高，抗裂性差，抗环境腐蚀耐久性低等弱点。

目前国内的塑料厂有大量的聚氨酯边角废料难以处理，堆放过程中占用大量的土地，破坏植被生长、影响人类健康、危及生态环境平衡。而聚氨酯热融化后弹模降低，且具有一定的流动性，利用其特殊性应用于建筑工程领域，可实现变废为宝。

采用聚氨酯工业废料，通过专业配伍和特定加工工艺，可有效降低混凝土弹性模量，增加混凝土抗应变能力，提高混凝土抗裂性和耐久性。

发明内容

针对当前聚氨酯边角废料较多，及普通混凝土抗裂性较弱的现状，本发明的目的是提供一种抗裂、耐久的热敏性材料改性功能混凝土及其制备方法。主要应用于特殊环境下的混凝土建筑物，可预防混凝土开裂，提高建筑物的使用寿命和耐久性。

完成上述第一个发明任务的方案是，一种热敏性材料改性功能混凝土，其主要成份如下：

硅酸盐水泥、砂、碎石、聚氨酯颗粒、乳化沥青、纤维、水、高效减水剂；各组分在所述工程材料总质量中占的质量份为：硅酸盐水泥20份~30份；砂15份~25份；碎石25份~35份；聚氨酯颗粒5份~15份，乳化沥青0份~8份；纤维1份~3份；水6份~12份；高效减水剂0份~0.3份。

其中，所述的聚氨酯颗粒由聚氨酯弹性体经粉磨而成，粉麿颗粒的粒径在0.1mm~1.5mm。

所述的乳化沥青为阳离子型，乳水溶液的pH值为6~8。且有慢裂快凝的特性。

所述的纤维为钢纤维或抗拉强度较大聚炳烯腈纤维。钢纤维直径大于0.2mm，长径比在40~80之间；聚炳烯腈纤维抗拉强度大于600MPa，弹性模量大于8GPa。

以上比例的优化方案是：硅酸盐水泥24份~28份；砂18份~22份；碎石28份~32份；聚氨酯颗粒8份~10份，乳化沥青4份~6份；纤维2.0份~2.5份；水8份~10份；高效减水剂0.1份~0.2份。

最佳比例是：硅酸盐水泥24.9份；砂19.6份；碎石29.4份；聚氨酯颗粒10份，乳化沥青5份；纤维2.0份；水9份；高效减水剂0.1份。

完成本申请第2个发明任务的方案是：热敏性材料改性功能混凝土预制试件的制备方法，其特征在于，步骤如下：

⑴.按一定的质量比秤量砂、碎石、聚氨酯颗粒、纤维，在干燥搅拌器内搅拌均匀，制成混合骨料；

⑵.把硅酸盐水泥、混合骨料、乳化沥青；纤维；水；高效减水剂按质量比秤量好，放入强制式搅拌机内搅拌3min，制成新拌混凝土；

⑶.将新拌混凝土放入不同尺寸的模板内，静停养护15h~24h，放入60℃～80℃蒸汽养护池中养护15h~30h；

⑷.试件拆模，拆模后的试件放入170℃～240℃的高温炉内加热3h~8h，取出后冷却成型。

以上方法的优化方案中，混凝土装入试模后，静停15h~24h后，需放入60℃～80℃蒸汽养护池中养护15h~30h；试件拆模后须放入170℃～240℃的高温炉内加热，加热时间为3h~8h。

完成本申请第3个发明任务的方案是：热敏性材料改性功能混凝土现场浇注的制备方法，其特征在于，步骤如下：

⑴.按一定的质量比秤量砂、碎石、聚氨酯颗粒、纤维，在干燥搅拌器内搅拌均匀，制成混合骨料；

⑵.把硅酸盐水泥、混合骨料、乳化沥青；纤维；水；高效减水剂按质量比秤量好，放入强制式搅拌机内搅拌3min，制成新拌混凝土；

⑶.将新拌混凝土放入不同尺寸的模板内，振动成型，潮湿养护7~14d。

通过调整原材料中各组份占总质量的比例，可以生产出具有抗裂、耐久的功能混凝土，该混凝土的各项性能指标如下：

混凝土抗压强度：20MPa~40MPa；抗拉强度：1.5MPa~3.0MPa；弹性模量：10.0GPa~20.0GPa，极限拉伸值大于250×10^-6，抗渗等级：大于P15；抗冻标号大于F300，且具有较好的耐酸碱盐腐蚀性能。

热敏性材料改性功能混凝土与普通钢纤维混凝土性能对比：

采用热敏性材料改性功能混凝土与普通钢纤维水泥混凝土配合比见表1，其中乳化沥青固含量50%。混凝土性能对比见表2。混凝土弯曲荷载-挠度曲线见图1和图2。

表1   混凝土配合比

表2  混凝土性能对比

混凝土性能	钢纤维混凝土	热敏性功能混凝土
			抗压强度（MPa）	38.8	32.5
抗拉强度（MPa）	2.4	2.6
			弹性模量（GPa）	33.1	13.5
极限拉伸值（×10-6）	125	269
			抗折强度（MPa）	4.3	6.1
混凝土开裂能（kN*mm）	2.16	8.31
			弯曲韧性（I10）	7.63	9.00
抗冻性	F100	F300
			抗裂性（平板法）	连续吹风48h出现裂缝	连续吹风96h无裂缝

与普通钢纤维水泥混凝土相比，热敏性材料改性功能混凝土弹性模量降低60%，极限拉伸值提高115%，混凝土开裂能提高285%。

以上性能对比数据证明，本发明的热敏性材料改性功能混凝土在抗裂性能与耐久性能方面，具有明显的优势：混凝土弹性模量低，极限拉伸大，抗裂性优，耐久性好。能够应用于特殊环境下的混凝土建筑物，可预防混凝土开裂，提高建筑物的使用寿命和耐久性。

同时，国内的塑料厂有大量的聚氨酯边角废料难以处理，利用其特性应用于建筑工程领域，变废为宝是本专利的特点。采用聚氨酯工业废料，通过专业配伍和特定加工工艺，可有效降低混凝土弹性模量，增加混凝土抗应变能力，提高混凝土抗裂性。同时，通过特定加工工艺，利用聚氨酯热融化性能封闭混凝土中孔隙，降低混凝土中的孔隙率和有害孔的数量，可有效提高混凝土耐久性。

附图说明

图1  普通钢纤维水泥混凝土荷载-挠度曲线；

图2  热敏性材料改性钢纤维混凝土荷载-挠度曲线。

具体实施方式

一种热敏性材料改性功能混凝土实施方法如下：

实施例1，

1.按质量比为20：30：5：1的比例秤量一定量的砂、碎石、聚氨酯颗粒、纤维，放入干燥搅拌器内，搅拌3min，制成混合骨料；

2.把硅酸盐水泥、乳化沥青、水、高效减水，混合骨料按一定的质量比秤量好，其中，硅酸盐水泥占总质量的30.85份；乳化沥青5份；水8份；高效减水剂0.15份，混合骨料56份。

3.将称量好的材料放入强制式搅拌机内，连续搅拌3min。

4.将搅拌好的混合料放入100cm×100cm×4cm的试模内，在振动器上振动30s，表面摸平，静停养护20h。

5.将试件放入70℃养护池中蒸养20h，试件取出后拆模，放入200℃高温炉内加热3h，取出后冷却，冷却后的试件可用于特殊环境的建筑工程。

实施例2，

1.按质量比为21：33：6：1的比例秤量一定量的砂、碎石、聚氨酯颗粒、纤维，放入干燥搅拌器内，搅拌4min，制成混合骨料；

2.把硅酸盐水泥、乳化沥青、水、高效减水，混合骨料按一定的质量比秤量好，其中，硅酸盐水泥占总质量的25.8份；乳化沥青6份；水7份；高效减水剂0.2份，混合骨料61份。

3.将称量好的材料放入强制式搅拌机内，连续搅拌3min。

4.将搅拌好的混合料放入100cm×100cm×10cm的试模内，在振动器上振动40s，表面摸平，静停养护24h。

5.将试件放入80℃养护池中蒸养24h，试件取出后拆模，放入220℃高温炉内加热3h，取出后冷却，冷却后的试件可用于特殊环境的建筑工程。

实施例3，

1.按质量比为16：32：8：2的比例秤量一定量的砂、碎石、聚氨酯颗粒、纤维，放入干燥搅拌器内，搅拌3min，制成混合骨料；

2.把硅酸盐水泥、乳化沥青、水、高效减水，混合骨料按一定的质量比秤量好，其中，硅酸盐水泥占总质量的27.8份；乳化沥青6份；水8份；高效减水剂0.2份，混合骨料58份。

3.将称量好的材料放入强制式搅拌机内，连续搅拌3min。

4.将搅拌好的混合料放入50cm×50cm×30cm的试模内，在振动器上振动60s，表面摸平，静停养护24h。

5.将试件放入80℃养护池中蒸养20h，试件取出后拆模，放入240℃高温炉内加热5h，取出后冷却，冷却后的试件可用于特殊环境的建筑工程。

实施例4，

与实施例1基本相同，但有以下改变：其中砂、碎石、聚氨酯颗粒、纤维的比例为18：28：9：1。

另外：模板尺寸为50cm×50cm×5cm，试件中80℃养护池中蒸养15h，放入200℃高温炉内加热4h。

实施例5，

与实施例2基本相同，但有以下改变：其中砂、碎石、聚氨酯颗粒、纤维的比例为20：30：8：2。

另外：硅酸盐水泥、乳化沥青、水、高效减水的比例为：25：6：8.8：0.2。

实施例6，

与实施例3基本相同，但有以下改变：其中砂、碎石、聚氨酯颗粒、纤维的比例为18：30：9：1。

另外：蒸汽养护温度为65℃，模板尺寸为40cm×40cm×20cm。

实施例7，与实施例4基本相同，但模板尺寸为150cm×150cm×50cm，试件中80℃养护池中蒸养24h，放入240℃高温炉内加热5h。

实施例8，与实施例5基本相同，但有以下改变：其中砂、碎石、聚氨酯颗粒、纤维的比例为16：28：10：2。

另外：硅酸盐水泥、乳化沥青、水、高效减水的比例为：28：8：7.8：0.2。

实施例9，与实例2基本相同，但有以下改变，搅拌均匀的混凝土直接浇筑于不同尺寸的试模内，潮湿养护14天后拆模直接使用，无需加热。

Claims (10)

1. 一种热敏性材料改性功能混凝土，其特征在于，其各组分在所述工程材料总质量中占的质量份为：硅酸盐水泥20份~30份；砂15份~25份；碎石25份~35份；聚氨酯颗粒5份~15份，乳化沥青0份~8份；纤维1份~3份；水6份~12份；高效减水剂0份~0.3份。

2. 根据权利要求1所述的热敏性材料改性功能混凝土，其特征在于，所述的聚氨酯颗粒由聚氨酯弹性体经粉磨而成，粉麿颗粒的粒径在0.1mm~1.5mm。

3. 根据权利要求1所述的热敏性材料改性功能混凝土，其特征在于，所述的乳化沥青为阳离子型，乳水溶液的pH值为6~8。

4. 根据权利要求1所述的热敏性材料改性功能混凝土，其特征在于，所述的纤维为钢纤维或聚炳烯腈纤维；所述钢纤维直径大于0.2mm，长径比在40~80之间；所述聚炳烯腈纤维抗拉强度大于600MPa，弹性模量大于8GPa。

5. 根据权利要求1-4之一所述的热敏性材料改性功能混凝土，其特征在于，各组分在所述工程材料总质量中占的质量份为：硅酸盐水泥24份~28份；砂18份~22份；碎石28份~32份；聚氨酯颗粒8份~10份，乳化沥青4份~6份；纤维2.0份~2.5份；水8份~10份；高效减水剂0.1份~0.2份。

6. 根据权利要求5所述的热敏性材料改性功能混凝土，其特征在于，各组分在所述工程材料总质量中占的质量份为：硅酸盐水泥24.9份；砂19.6份；碎石29.4份；聚氨酯颗粒10份，乳化沥青5份；纤维2.0份；水9份；高效减水剂0.1份。

7. 权利要求1所述的热敏性材料改性功能混凝土预制试件的制备方法，其各组分在所述工程材料总质量中占的质量份为：硅酸盐水泥20份~30份；砂15份~25份；碎石25份~35份；聚氨酯颗粒5份~15份，乳化沥青0份~8份；纤维1份~3份；水6份~12份；高效减水剂0份~0.3份，其特征在于，步骤如下：

⑴.按一定的质量比秤量砂、碎石、聚氨酯颗粒、纤维，在干燥搅拌器内搅拌均匀，制成混合骨料；

⑵.把硅酸盐水泥、混合骨料、乳化沥青；纤维；水；高效减水剂按质量比秤量好，放入强制式搅拌机内搅拌3min，制成新拌混凝土；

⑶.将新拌混凝土放入不同尺寸的模板内，静停养护15h~24h，放入60℃～80℃蒸汽养护池中养护15h~30h；

⑷.试件拆模，拆模后的试件放入170℃～240℃的高温炉内加热3h~8h，取出后冷却成型。

8. 根据权利要求7所述的热敏性材料改性功能混凝土预制试件的制备方法，其特征在于，混凝土装入试模后，在静停15h~24h后，需放入60℃～80℃蒸汽养护池中养护15h~30h。

9. 根据权利要求8所述的热敏性材料改性功能混凝土预制试件的制备方法，其特征在于，试件拆模后须放入170℃～240℃的高温炉内加热，加热时间为3h~8h。

10. 权利要求1所述的热敏性材料改性功能混凝土现浇的制备方法，其各组分在所述工程材料总质量中占的质量份为：硅酸盐水泥20份~30份；砂15份~25份；碎石25份~35份；聚氨酯颗粒5份~15份，乳化沥青0份~8份；纤维1份~3份；水6份~12份；高效减水剂0份~0.3份，其特征在于，步骤如下：

⑴.按一定的质量比秤量砂、碎石、聚氨酯颗粒、纤维，在干燥搅拌器内搅拌均匀，制成混合骨料；

⑵.把硅酸盐水泥、混合骨料、乳化沥青；纤维；水；高效减水剂按质量比秤量好，放入强制式搅拌机内搅拌3min，制成新拌混凝土；

⑶.将新拌混凝土放入不同尺寸的模板内，振动成型，潮湿养护7~14d。