CN104402326A - 一种高性能混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能混凝土，其原料按重量份包括以下组分：水泥100-140份、碎石500-700份、河砂100-180份、粉煤灰30-60份、矿渣20-50份、硅灰50-90份、石灰石粉10-30份、玄武岩纤维20-50份、秸秆粉30-80份、减水剂2-6份、纳米二氧化硅20-80份、纳米碳酸钙5-15份、多壁碳纳米管5-30份、十二烷基硫酸钠1-3份、硬脂酸锌3-6份、硼酸2-5份、柠檬酸钠3-7份、水80-100份。本发明所述的高性能混凝土，其强度高，抗渗性好，耐久性好。

Description

一种高性能混凝土
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，尤其涉及一种高性能混凝土。
背景技术
混凝土是当今最大宗的建筑工程材料，高性能混凝土代表了混凝土技术的发展方向。近年来，随着国内建筑业蓬勃发展，对建造过程中所消耗混凝土的强度和耐久性的要求不断提高。目前，混凝土的强度、抗渗性能和耐久性不能满足社会的要求，需要进一步开发和改进。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高性能混凝土，其强度高，抗渗性能好，耐久性好。
本发明提出了一种高性能混凝土，其原料按重量份包括以下组分：水泥100-140份、碎石500-700份、河砂100-180份、粉煤灰30-60份、矿渣20-50份、硅灰50-90份、石灰石粉10-30份、玄武岩纤维20-50份、秸秆粉30-80份、减水剂2-6份、纳米二氧化硅20-80份、纳米碳酸钙5-15份、多壁碳纳米管5-30份、十二烷基硫酸钠1-3份、硬脂酸锌3-6份、硼酸2-5份、柠檬酸钠3-7份、水80-100份。
优选地，其原料按重量份包括以下组分：水泥120-135份、碎石560-610份、河砂145-165份、粉煤灰38-42份、矿渣36-45份、硅灰70-85份、石灰石粉17-23份、玄武岩纤维33-42份、秸秆粉50-63份、减水剂2.9-4.6份、纳米二氧化硅60-72份、纳米碳酸钙9-13份、多壁碳纳米管15-23份、十二烷基硫酸钠1.6-2.3份、硬脂酸锌4-5.6份、硼酸3-4.5份、柠檬酸钠5-6.7份、水92-99份。
优选地，其原料按重量份包括以下组分：水泥130份、碎石600份、河砂155份、粉煤灰41份、矿渣42份、硅灰83份、石灰石粉21份、玄武岩纤维39份、秸秆粉57.6份、减水剂4.3份、纳米二氧化硅67份、纳米碳酸钙11份、多壁碳纳米管17份、十二烷基硫酸钠2.1份、硬脂酸锌5.16份、硼酸4.3份、柠檬酸钠5.68份、水95份。
优选地，所述碎石的粒径为5-25nm；所述粉煤灰的细度为450-500m2/kg；所述矿渣的细度为500-600m2/kg；所述硅灰的细度为20000-21000m2/kg。
优选地，所述减水剂按照以下工艺进行制备：按重量份在100份纤维素和10-20份丙醇中，以200-350r/min的速率搅拌15-30min后滴加50-70份氢氧化钠水溶液，其中，氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量分数为35-40wt％，以1000-1500r/min的速率搅拌1.5-2.5h，滴加30-50份1,4-丁基磺酸内酯，通入氮气后搅拌升温至80-110℃，反应2-3.5h，降温至室温后加入80-100份甲醇，经过滤、洗涤、干燥得到所述减水剂。
优选地，所述减水剂按照以下工艺进行制备：按重量份在100份纤维素和13-17份丙醇中，以250-300r/min的速率搅拌17-21min后滴加56-63份氢氧化钠水溶液，其中，氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量分数为36-39wt％，以1300-1450r/min的速率搅拌1.9-2.3h，滴加36-45份1,4-丁基磺酸内酯，通入氮气后搅拌升温至96-103℃，反应2.9-3.2h，降温至室温后加入96-99份甲醇，经过滤、洗涤、干燥得到所述减水剂。
优选地，所述减水剂按照以下工艺进行制备：按重量份在100份纤维素和14份丙醇中，以280r/min的速率搅拌19min后滴加61份氢氧化钠水溶液，其中，氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量分数为38wt％，以1400r/min的速率搅拌2.1h，滴加43份1,4-丁基磺酸内酯，通入氮气后搅拌升温至100℃，反应3.1h，降温至室温后加入98份甲醇，经过滤、洗涤、干燥得到所述减水剂。
优选地，在减水剂的制备过程中，滴加氢氧化钠水溶液的时间为30-50min。
优选地，在减水剂的制备过程中，滴加1,4-丁基磺酸内酯的时间为20-60min。
本发明所述的高性能混凝土，其原料中，水泥的重量份可以为102、105、106.3、109、112.3、114.6、115、116、116.7、118、119.3、121、123、126、128.5、130.3、131.5、133、135.6、137.5、138、139、139.4份，碎石的重量份可以为506、513、523.6、534、546.2、556、563、574.5、584、596、603.2、612、623.5、634.5、643、654.2、664.3、675.4、685、694.3、698.3份，河砂的重量份可以为103.5、106、112.3、115、121、128.6、132、137、142、145.6、150、153.6、164.2、168.5、172.5、178.6份，粉煤灰的重量份可以为31、31.5、32、32.6、33、33.5、34、35、36、37、39、45、46.8、48、49.3、50、50.3、52、52.6、53、53.4、55、55.6、56、56.8、57、57.4、58、58.6、59、59.3份，矿渣的重量份可以为23、23.5、24、26、28、29.3、31、35、35.6、38、39.5、40、40.6、43、45.6、47、47.5、48、48.3、49、49.3份，硅灰的重量份可以为55、56、56.8、57、57.9、59、62、68、69、70.3、72、76、78.6、80、80.4、82、86、87.5、88.4、89.3份，石灰石粉的重量份可以为10.3、11、12、13、14、15、16、18.9、19、20、22、23.5、24、24.6、25、27、28.3、29、29.4份，玄武岩纤维的重量份可以为21、23、25、26、28、29.3、30、30.4、31、35、36、37.8、40、40.5、41、43、46、48、48.5、49、49.6份，秸秆粉的重量份可以为33、35、38、40、40.3、42、46、46.9、48、51、52.6、53、58、59.3、61、62、65、68.9、70、70.3、72、75.6、76.4、77、78.9、79.5份，减水剂的重量份可以为2.3、2.6、2.78、3、3.4、3.6、4、4.5、4.8、5、5.3、5.49、5.9份，纳米二氧化硅的重量份可以为23、24、26、28、29.5、30、32.6、34、36、39.8、40、42、45.6、47、49.3、50、52.6、56、59、61.5、64、68.9、70、70.5、75、76、76.8、78.4、79、79.5份，纳米碳酸钙的重量份可以为5.6、6.3、7、7.5、8、8.6、9.4、10、10.5、12、12.6、13.5、14、14.6份，多壁碳纳米管的重量份可以为5.6、8、10、10.6、13、19、20、20.6、24、25.6、26、26.8、28、28.3、29、29.4份，十二烷基硫酸钠的重量份可以为1.2、1.5、1.8、1.86、1.9、1.94、2、2.36、2.4、2.5、2.6、2.78、2.9、2.94份，硬脂酸锌的重量份可以为3.6、4.5、4.8、5、5.3、5.8、5.87、5.93份，硼酸的重量份可以为2.3、2.6、2.9、3.4、3.7、4、4.8、4.95份，柠檬酸钠的重量份可以为3.4、3.8、4、4.3、4.8、5.3、5.9、6、6.2、6.85、6.9、6.94份，水的重量份可以为80.6、83、84、85.6、87、89.3、90、90.4、95.6、96、96.8、97、97.8、99.4份。
本发明中，将粉煤灰、矿渣、硅灰三者掺入到混凝土中，各组分的粒径不同，在混凝土胶凝材料中逐级填充，减小了各组分颗粒之间的空隙，减小了混凝土的总孔隙率，改善了孔结构，明显提高了混凝土的抗渗性；粉煤灰、矿渣、硅灰、纳米碳酸钙和纳米二氧化硅可以与水泥水化产物反应生成凝胶，填充在混凝土的空隙中，提高了混凝土结构的密实性，进一步提高了混凝土的刚度和抗渗性；另外，纳米二氧化硅具有特殊的网状结构，与纳米碳酸钙配合，在水泥浆体原有的网状结构的基础上建立一个新的网状结构，有效阻止了混凝土内部微裂纹的扩展，提高了混凝土的抗弯拉强度；玄武岩纤维和秸秆粉掺入到混凝土中，在混凝土中呈乱向分布且相互搭接，起到加筋作用，承托骨料，防止骨料下沉出现离析，同时减少因泌水形成的连通孔隙，降低孔隙率，其次，在混凝土硬化过程中，各纤维乱向分布状态，可切断毛细孔通道，减小基体的失水面积以及毛细管失水收缩张力，阻碍水分的迁移，改善孔结构，从而提高混凝土的强度和抗渗性，发挥出改善作用，与粉煤灰、矿渣、硅灰、纳米碳酸钙和纳米二氧化硅配合，在改善混凝土的抗渗性方面相互叠加，表现出良好的协同效果；加入十二烷基硫酸钠、硬脂酸锌、硼酸、柠檬酸钠与多种矿物协同作用，在混凝土中产生了独立的球状微气泡，这些微气泡呈封闭状态且均匀稳定地分布在混凝土中，将混凝土内连续的毛细孔隔断，使空隙变得更加曲折，进一步提高了混凝土的抗渗性能；减水剂中，在纤维素分子链上引入了-CH2CH2CH2CH2SO3，原来纤维素较规整的分子结构进一步被破坏，水溶性进一步增强，减水剂分子链所带电荷数目增加，与水泥粒子表面吸附锚固作用加强，提高了对水泥粒子的分散作用，表现出良好的减水效果。
本发明中，通过选择合适的原料，控制各原料的含量，使各原料优势协同促进，得到的高性能混凝土抗渗性好，强度高，耐久性好。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发明的保护范围内。
实施例1
本发明所述的高性能混凝土，其原料按重量份包括以下组分：水泥140份、碎石500份、河砂180份、粉煤灰30份、矿渣50份、硅灰50份、石灰石粉30份、玄武岩纤维20份、秸秆粉80份、减水剂2份、纳米二氧化硅80份、纳米碳酸钙5份、多壁碳纳米管30份、十二烷基硫酸钠1份、硬脂酸锌6份、硼酸2份、柠檬酸钠7份、水80份；
其中，所述减水剂按照以下工艺进行制备：按重量份在烧瓶中加入100份纤维素和10份丙醇，以350r/min的速率搅拌15min后滴加70份氢氧化钠水溶液，其中，氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量分数为35wt％，以1500r/min的速率搅拌1.5h，滴加50份1,4-丁基磺酸内酯，通入氮气后搅拌升温至80℃，反应3.5h，降温至室温后加入80份甲醇，过滤，用蒸馏水洗涤后用甲醇，在50℃下干燥得到所述减水剂。
实施例2
本发明所述的高性能混凝土，其原料按重量份包括以下组分：水泥100份、碎石700份、河砂100份、粉煤灰60份、矿渣20份、硅灰90份、石灰石粉10份、玄武岩纤维50份、秸秆粉30份、减水剂6份、纳米二氧化硅20份、纳米碳酸钙15份、多壁碳纳米管5份、十二烷基硫酸钠3份、硬脂酸锌3份、硼酸5份、柠檬酸钠3份、水100份；
其中，所述减水剂按照以下工艺进行制备：按重量份在烧瓶中加入100份纤维素和20份丙醇，以200r/min的速率搅拌30min后滴加50份氢氧化钠水溶液，其中，氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量分数为40wt％，以1000r/min的速率搅拌2.5h，滴加30份1,4-丁基磺酸内酯，通入氮气后搅拌升温至110℃，反应2h，降温至室温后加入100份甲醇，过滤，用蒸馏水洗涤后用甲醇，在65℃下干燥得到所述减水剂；其中，滴加氢氧化钠水溶液的时间为42min；滴加1,4-丁基磺酸内酯的时间为35min。
实施例3
本发明所述的高性能混凝土，其原料按重量份包括以下组分：水泥123份、碎石665份、河砂142份、粉煤灰55份、矿渣33份、硅灰76份、石灰石粉21份、玄武岩纤维43份、秸秆粉67份、减水剂3.9份、纳米二氧化硅59份、纳米碳酸钙13份、多壁碳纳米管26份、十二烷基硫酸钠2.6份、硬脂酸锌4.8份、硼酸3.3份、柠檬酸钠4.6份、水95份；
其中，所述减水剂按照以下工艺进行制备：按重量份在烧瓶中加入100份纤维素和13份丙醇，以256r/min的速率搅拌17min后滴加65份氢氧化钠水溶液，其中，氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量分数为38wt％，以1350r/min的速率搅拌2.3h，滴加43份1,4-丁基磺酸内酯，通入氮气后搅拌升温至106℃，反应3.1h，降温至室温后加入85份甲醇，经过滤、洗涤、干燥得到所述减水剂；其中，滴加氢氧化钠水溶液的时间为50min；滴加1,4-丁基磺酸内酯的时间为20min。
实施例4
本发明所述的高性能混凝土，其原料按重量份包括以下组分：水泥130份、碎石600份、河砂155份、粉煤灰41份、矿渣42份、硅灰83份、石灰石粉21份、玄武岩纤维39份、秸秆粉57.6份、减水剂4.3份、纳米二氧化硅67份、纳米碳酸钙11份、多壁碳纳米管17份、十二烷基硫酸钠2.1份、硬脂酸锌5.16份、硼酸4.3份、柠檬酸钠5.68份、水95份；
其中，所述碎石的粒径为5-25nm；所述粉煤灰的细度为450-500m2/kg；所述矿渣的细度为500-600m2/kg；所述硅灰的细度为20000-21000m2/kg；
所述减水剂按照以下工艺进行制备：按重量份在烧瓶中加入100份纤维素和14份丙醇，以280r/min的速率搅拌19min后滴加61份氢氧化钠水溶液，其中，氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量分数为38wt％，以1400r/min的速率搅拌2.1h，滴加43份1,4-丁基磺酸内酯，通入氮气后搅拌升温至100℃，反应3.1h，降温至室温后加入98份甲醇，过滤，用蒸馏水洗涤后用甲醇，在60℃下干燥得到所述减水剂；其中，滴加氢氧化钠水溶液的时间为30min；滴加1,4-丁基磺酸内酯的时间为60min。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高性能混凝土，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：水泥100-140份、碎石500-700份、河砂100-180份、粉煤灰30-60份、矿渣20-50份、硅灰50-90份、石灰石粉10-30份、玄武岩纤维20-50份、秸秆粉30-80份、减水剂2-6份、纳米二氧化硅20-80份、纳米碳酸钙5-15份、多壁碳纳米管5-30份、十二烷基硫酸钠1-3份、硬脂酸锌3-6份、硼酸2-5份、柠檬酸钠3-7份、水80-100份。
2.根据权利要求1所述的高性能混凝土，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：水泥120-135份、碎石560-610份、河砂145-165份、粉煤灰38-42份、矿渣36-45份、硅灰70-85份、石灰石粉17-23份、玄武岩纤维33-42份、秸秆粉50-63份、减水剂2.9-4.6份、纳米二氧化硅60-72份、纳米碳酸钙9-13份、多壁碳纳米管15-23份、十二烷基硫酸钠1.6-2.3份、硬脂酸锌4-5.6份、硼酸3-4.5份、柠檬酸钠5-6.7份、水92-99份。
3.根据权利要求1或2所述的高性能混凝土，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：水泥130份、碎石600份、河砂155份、粉煤灰41份、矿渣42份、硅灰83份、石灰石粉21份、玄武岩纤维39份、秸秆粉57.6份、减水剂4.3份、纳米二氧化硅67份、纳米碳酸钙11份、多壁碳纳米管17份、十二烷基硫酸钠2.1份、硬脂酸锌5.16份、硼酸4.3份、柠檬酸钠5.68份、水95份。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的高性能混凝土，其特征在于，所述碎石的粒径为5-25nm；所述粉煤灰的细度为450-500m2/kg；所述矿渣的细度为500-600m2/kg；所述硅灰的细度为20000-21000m2/kg。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的高性能混凝土，其特征在于，所述减水剂按照以下工艺进行制备：按重量份在100份纤维素和10-20份丙醇中，以200-350r/min的速率搅拌15-30min后滴加50-70份氢氧化钠水溶液，其中，氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量分数为35-40wt％，以1000-1500r/min的速率搅拌1.5-2.5h，滴加30-50份1,4-丁基磺酸内酯，通入氮气后搅拌升温至80-110℃，反应2-3.5h，降温至室温后加入80-100份甲醇，经过滤、洗涤、干燥得到所述减水剂。
6.根据权利要求5所述的高性能混凝土，其特征在于，所述减水剂按照以下工艺进行制备：按重量份在100份纤维素和13-17份丙醇中，以250-300r/min的速率搅拌17-21min后滴加56-63份氢氧化钠水溶液，其中，氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量分数为36-39wt％，以1300-1450r/min的速率搅拌1.9-2.3h，滴加36-45份1,4-丁基磺酸内酯，通入氮气后搅拌升温至96-103℃，反应2.9-3.2h，降温至室温后加入96-99份甲醇，经过滤、洗涤、干燥得到所述减水剂。
7.根据权利要求6所述的高性能混凝土，其特征在于，所述减水剂按照以下工艺进行制备：按重量份在100份纤维素和14份丙醇中，以280r/min的速率搅拌19min后滴加61份氢氧化钠水溶液，其中，氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量分数为38wt％，以1400r/min的速率搅拌2.1h，滴加43份1,4-丁基磺酸内酯，通入氮气后搅拌升温至100℃，反应3.1h，降温至室温后加入98份甲醇，经过滤、洗涤、干燥得到所述减水剂。
8.根据权利要求5或6或7所述的高性能混凝土，其特征在于，在减水剂的制备过程中，滴加氢氧化钠水溶液的时间为30-50min。
9.根据权利要求5或6或7或8所述的高性能混凝土，其特征在于，在减水剂的制备过程中，滴加1,4-丁基磺酸内酯的时间为20-60min。
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