CN104829177A - 高强抗裂性混凝土及其制备方法、组合物和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强抗裂性混凝土及其制备方法、组合物和应用，该组合物包括组分A、组分B、组分C和组分D：组分A为异氰酸酯；组分B包括聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚乙烯醇、月桂酸型有机锡催化剂、环戊烷发泡剂；组分C包括水泥、粉煤灰、矿石粉；组分D包括石英砂和碎石。本发明还提供一种使用上述的用于高强抗裂性混凝土的组合物制备高强抗裂性混凝土的方法。本发明再提供一种上述的高强抗裂性混凝土的应用，包括在工程建设及其维修加固中的应用。本发明的高强抗裂性混凝土具有高强、与钢桥面之间的附着力强、富于韧性、防腐、防水、抗渗、抗冻、抗冲击、耐老化的特性，还具有施工简便、工期短、工程造价适宜的特点。
Description
技术领域
本发明涉及砂浆制备领域，具体涉及一种高强抗裂性混凝土及其制备方法、组合物和应用。
背景技术
随着重型交通量的增加和车辆荷载等级的提高，在残酷的自然条件下使用的公路、铁路和城市道路桥梁普遍存在钢筋混凝土裂缝、钢筋锈蚀、混凝土脱落等病害，存在极其严重的交通安全隐患。
目前，国内外钢桥面铺装材料主要有改性沥青SMA混凝土、浇筑式沥青混凝土和环氧沥青混凝土等。但是，由于大跨径正交异形板钢桥的局部、整体变形、温差大，在重型交通量荷载作用下大部分钢桥面铺装在建成后不久即出现铺装层开裂、拥包、滑移等病害，存在极其严重的安全隐患。所以，如何采用科学的铺装材料和结构形式来最大限度地延长钢桥面铺装的使用寿命是目前急需解决的问题。
发明内容
在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
本发明实施例的目的是针对上述铺装层开裂、拥包、滑移的缺陷，提供一种高强抗裂性混凝土及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种用于高强抗裂性混凝土的组合物，包括组分A、组分B、组分C和组分D：
所述组分A为异氰酸酯；
所述组分B包括聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚乙烯醇、月桂酸型有机锡催化剂和环戊烷发泡剂；
所述组分C包括水泥、粉煤灰、矿石粉；
所述组分D包括石英砂和碎石。
本发明还提供一种使用上述的用于高强抗裂性混凝土的组合物制备高强抗裂性混凝土的方法，包括以下步骤：
1)按量称取所需的组分备用；
2)依次将B组份的各种物质倒入容器中，用手提式搅拌机预搅拌3～5分钟，得到第一混凝液；
3)将C组份加入到第一混凝液中，再次用搅拌机搅拌2～3分钟，得到第二混凝液；
4)将A组份加入到第二混凝液中，再次用搅拌机搅拌3～5分钟，得到第三混凝液；
5)将D组份加入到第三混凝液中，再次用搅拌机搅拌3～5分钟，得到第四混凝液；
6)将得到第四混凝液现场浇注、自然养生12～24小时后，撤模。
本发明又提供一种高强抗裂性混凝土，按照上述的方法制备得到。
本发明再提供一种上述的高强抗裂性混凝土的应用，包括在以下工程的建设及其维修加固中的应用：
6)公路、铁路、城市道路以及桥梁和隧道工程；
7)民用、军用机场场道工程；
8)工业与民用建筑物工程；
9)桥面铺装结构工程；
10)船舶和港口工程。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明涉及的高强抗裂性混凝土是以A、B、C和D四组分组成。本发明在常温常压下制作的高强抗裂性混凝土不仅具有高强抗裂、与钢桥面之间的附着力强、富于韧性、防腐、防水、抗渗、抗冻、抗冲击、耐老化等特性，还具有施工工艺简便、施工工期短、工程造价适宜等特点。理论和实验研究结果表明，采用本发明的这种高强抗裂性混凝土作为钢桥面铺装，不仅可切实提高钢桥面铺装的使用寿命，还可以有效增加正交异性钢板的刚度、减少局部变形、提高钢桥的疲劳寿命。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种用于高强抗裂性混凝土的组合物，包括组分A、组分B、组分C和组分D：
所述组分A为异氰酸酯；
所述组分B包括聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚乙烯醇、月桂酸型有机锡催化剂和环戊烷发泡剂；
所述组分C包括水泥、粉煤灰、矿石粉；
所述组分D包括石英砂和碎石。
优选地，用于高强抗裂性混凝土的组合物，所述组分B包括以下重量百分含量的物质：
聚酯多元醇10％～45％、聚醚多元醇10～45％、聚乙烯醇10～45％、月桂酸型有机锡催化剂0.01％～0.15％、环戊烷发泡剂0.5％～2％；
所述组分B以下重量百分含量的物质：
水泥60～80％、粉煤灰10～20％、矿石粉10～20％；
所述的D组分包括以下重量百分含量的物质：
石英砂20～40％、碎石60～80％；
优选地，所述组分A、组分B、组分C和组分D的质量比1:0.5～1.5:3～6:15～25。
优选地，所述聚酯多元醇选自聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇一丙二醇酯二醇、聚己二酸一缩二乙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇一一缩二乙二醇酯二醇、聚己二酸-1，4-丁二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇-1，4-丁二醇酯二醇、聚己二酸新戊二醇-1，6-己二醇酯二醇、聚己二酸蓖麻油酯多元醇、聚ε-己内酯二醇或聚碳酸1，6-己二醇酯二醇；
所述聚醚多元醇选自聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃二醇、四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇、对溴苯甲醚或聚乙二醇醚。
本发明再提供一种使用上述的用于高强抗裂性混凝土的组合物制备高强抗裂性混凝土的方法，包括以下步骤：
1)按量称取所需的组分备用；
2)依次将B组份的各种物质倒入容器中，用搅拌机预搅拌3～5分钟，得到第一混凝液；
3)将C组份加入到第一混凝液中，再次用搅拌机搅拌2～3分钟，得到第二混凝液；
4)将A组份加入到第二混凝液中，再次用搅拌机搅拌3～5分钟，得到第三混凝液；
5)将D组份加入到第三混凝液中，再次用搅拌机搅拌3～5分钟，得到第四混凝液；
6)将得到第四混凝液现场浇注、自然养生12～24小时后，撤模。
所述搅拌机的转速400-500r/m。
本发明的制备工艺简单。
本发明又提供一种高强抗裂性混凝土，按照上述的方法制备得到。
本发明的高强抗裂性混凝土具有承载能力强、使用寿命短的优点。
本发明还提供一种上述的高强抗裂性混凝土的应用，包括以下工程的建设及其维修加固：
11)公路、铁路、城市道路以及桥梁和隧道工程；
12)民用、军用机场场道工程；
13)工业与民用建筑物工程；
14)桥面铺装结构工程；
15)船舶和港口工程。
下面通过具体的实施例对本发明做进一步的说明：
实施例1
一种密度为1.8t/m3的高强抗裂性混凝土，由以下组分和配比组成：
该高强抗裂性混凝土以质量比为1:0.8:4:15的A组分、B组分、C组分和D组分为原料。其中，所述的A组分为异氰酸酯，所述的B组分包括聚己二酸乙二醇酯二醇45％、聚氧化丙烯二醇43％、聚乙烯醇10％、月桂酸型有机锡催化剂0.1％、磷酸酯阻燃剂(牌号为Melabo-102A)0.2％、环戊烷发泡剂1.7％，所述的C组份包括水泥60％、粉煤灰20％、矿石粉20％，所述的D组分包括石英砂30％和碎石70％。
本发明的百分比均指重量百分比。
一种高强抗裂性混凝土的制备工艺，具体步骤如下；
1)、按量称取上述组分备用；
2)、依次将称取的B组份的各种材料倒入容器中，用转速450r/m的搅拌机()预搅拌4分钟，确保拌合均匀，得到第一混凝液；
3)、将称取的C组份加入到第一混凝液中，再次用转速450r/m的搅拌机()搅拌2分钟，使其充分混合，得到第二混凝液；
4)、将称取的A组份加入到第二混凝液中，再次用转速450r/m的搅拌机搅拌4分钟，得到第三混凝液；
5)、将称取的D组份加入到第三混凝液中，再次用转速450r/m的搅拌机搅拌4分钟，得到第四混凝液；
6)、将第四混凝液现场浇注到公路上，自然养生18小时后，撤模。
与普通混凝土相比，本发明所涉及的密度为1.8t/m3的高强抗裂性混凝土具有以下优点：
密度为1.8t/m3，比普通混凝土减轻了25％；
抗压强度为50MPa，比普通混凝土(C30)提高了67％；
抗折强度为25MPa，是普通混凝土(C30)的7～8倍。
与水泥混凝土的粘接强度为3.0MPa，保证破坏形式为基体自身破坏。
实施例2
一种密度为2.0t/m3的高强抗裂性混凝土，由以下组分和配比组成：
该高强抗裂性混凝土以质量比为1:1:4.5:18的A组分、B组分、C组分和D组分为原料。其中，所述的A组分为异氰酸酯，所述的B组分包括聚己二酸一缩二乙二醇酯二醇15％、聚乙二醇醚45％、聚乙烯醇38％、月桂酸型有机锡催化剂0.4％、磷酸酯阻燃剂(牌号为Melabo-102B)0.1％、环戊烷发泡剂1.5％，所述的C组份包括水泥60％、粉煤灰20％、矿石粉20％，所述的D组分包括石英砂30％和碎石70％。
一种高强抗裂性混凝土的制备工艺，具体步骤如下；
1)、按量称取上述组分备用；
2)、依次将称量的B组份的各种材料倒入容器中，用转速400r/m的搅拌机预搅拌3分钟，确保拌合均匀，得到第一混凝液；
3)、将称量的C组份加入到步骤2)制得的第一混凝液中，再次用转速400r/m的搅拌3分钟，使其充分混合，得到第二混凝液；
4)、将称量的A组份加入到步骤3)制得的第二混凝液中，再次用转速500r/m的搅拌机搅拌3分钟，得到第三混凝液；
5)、将称量的D组份加入到第三混凝液中，再次用转速500r/m的搅拌机搅拌5分钟，得到第四混凝液；
6)、在城建建筑物时，将第四混凝液现场浇注，自然养生12小时后，撤模。
与普通混凝土相比，本发明所涉及的密度为2.0t/m3的高强抗裂性混凝土具有以下优点：
密度为2.0t/m3，比普通混凝土材料减轻了17％；
抗压强度为60MPa，约是普通混凝土(C30)的2.0倍；
抗折强度为30MPa，是普通混凝土材料的10倍。
与水泥混凝土的粘接强度为3.0MPa，保证破坏形式为基体自身破坏。
实施例3
一种密度为2.2t/m3的高强抗裂性混凝土，由以下组分和配比组成：
该高强抗裂性混凝土以质量比为1:1:5:22的A组分、B组分、C组分和D组分为原料。其中，所述的A组分为异氰酸酯，所述的B组分包括聚己二酸乙二醇一丙二醇酯二醇30％、对溴苯甲醚23％、聚乙烯醇45％、月桂酸型有机锡催化剂1.0％、环戊烷发泡剂1.0％，所述的C组份包括水泥60％、粉煤灰20％、矿石粉20％，所述的D组分包括石英砂25％和碎石75％。
一种高强抗裂性混凝土的制备工艺，具体步骤如下；
1)、按量称取上述组分备用；
2)、依次将称量的B组份的各种材料倒入容器中用转速500r/m的搅拌机预搅拌5分钟，确保拌合均匀，得到第一混凝液；
3)、将称量的C组份加入到步骤2)制得的第一混凝液中，再次用转速500r/m的搅拌机搅拌2分钟，使其充分混合，得到第二混凝液；
4)、将称量的A组份加入到步骤3)制得的第二混凝液中，再次用转速400r/m的搅拌机搅拌5分钟，得到第三混凝液；
5)、将称量的D组份加入到第三混凝液中，再次用转速400r/m的搅拌机搅拌3分钟，得到第四混凝液；
6)、在桥面铺装结构工程中，将第四混凝液现场浇注，自然养生24小时后，撤模。
与普通混凝土相比，本发明所涉及的密度为2.2t/m3的高强抗裂性混凝土具有以下优点：
密度为2.2t/m3，比普通混凝土材料减轻了8％；
抗压强度为70MPa，约是普通混凝土(C30)的2.3倍；
抗折强度为35MPa，是普通混凝土(C30)材料的12倍。
与水泥混凝土的粘接强度为3.0MPa，保证破坏形式为基体自身破坏。
实施例4
一种密度为2.4t/m3的高强抗裂性混凝土，由以下组分和配比组成：
该高强抗裂性混凝土以质量比为1:1:5:25的A组分、B组分、C组分和D组分为原料。其中，所述的A组分为异氰酸酯，所述的B组分包括聚己二酸-1，4-丁二醇酯二醇40％、聚氧化丙烯二醇19％、聚乙烯醇40％、月桂酸型有机锡催化剂1.0％，所述的C组份包括水泥60％、粉煤灰20％、矿石粉20％，所述的D组分包括石英砂25％和碎石75％。
一种高强抗裂性混凝土的制备方法与实施例1相同。
与普通混凝土相比，本发明所涉及的密度为2.4t/m3的高强抗裂性混凝土具有以下优点：
密度为2.4t/m3，比普通混凝土材料减轻了5％；
抗压强度为80MPa，约是普通混凝土(C30)的2.7倍；
抗折强度为40MPa，是普通混凝土(C30)材料的13倍。
与水泥混凝土的粘接强度为3.0MPa，保证破坏形式为基体自身破坏。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种用于高强抗裂性混凝土的组合物，其特征在于，包括组分A、组分B、组分C和组分D：
所述组分A为异氰酸酯；
所述组分B包括聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚乙烯醇、月桂酸型有机锡催化剂和环戊烷发泡剂；
所述组分C包括水泥、粉煤灰和矿石粉；
所述组分D包括石英砂和碎石。
2.根据权利要求1所述的用于高强抗裂性混凝土的组合物，其特征在于：
所述组分B包括以下重量百分含量的物质：
聚酯多元醇10％～45％、聚醚多元醇10～45％、聚乙烯醇10～45％、月桂酸型有机锡催化剂0.01％～0.15％、环戊烷发泡剂0.5％～2％；
所述组分B以下重量百分含量的物质：
水泥60～80％、粉煤灰10～20％、矿石粉10～20％；
所述的D组分包括以下重量百分含量的物质：
石英砂10～40％、碎石60～90％。
3.根据权利要求2所述的用于高强抗裂性混凝土的组合物，其特征在于：所述组分A、组分B、组分C和组分D的质量比1:0.5～1.5:3～6:15～25。
4.根据权利要求1-3任一项所述的用于高强抗裂性混凝土的组合物，其特征在于，所述聚酯多元醇选自聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇一丙二醇酯二醇、聚己二酸一缩二乙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇一一缩二乙二醇酯二醇、聚己二酸-1，4-丁二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇-1，4-丁二醇酯二醇、聚己二酸新戊二醇-1，6-己二醇酯二醇、聚己二酸蓖麻油酯多元醇、聚ε-己内酯二醇或聚碳酸1，6-己二醇酯二醇；
所述聚醚多元醇选自聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃二醇或四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇、对溴苯甲醚或聚乙二醇醚。
5.一种使用权利要求1-4任一项所述的用于高强抗裂性混凝土的组合物制备高强抗裂性混凝土的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)按量称取所需的组分备用；
2)依次将B组份的各种物质倒入容器中，用搅拌机预搅拌3～5分钟，得到第一混凝液；
3)将C组份加入到第一混凝液中，再次用搅拌机搅拌2～3分钟，得到第二混凝液；
4)将A组份加入到第二混凝液中，再次用搅拌机搅拌3～5分钟，得到第三混凝液；
5)将D组份加入到第三混凝液中，再次用搅拌机搅拌3～5分钟，得到第四混凝液；
6)将得到的第四混凝液现场浇注，自然养生12～24小时后，撤模。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述搅拌机的转速400-500r/m。
7.一种高强抗裂性混凝土，其特征在于，按照权利要求5或6所述的方法制备得到。
8.一种权利要求7所述的高强抗裂性混凝土的应用，其特征在于，包括在以下工程的建设及其维修加固中的应用：
1)公路、铁路、城市道路以及桥梁和隧道工程；
2)民用、军用机场场道工程；
3)工业与民用建筑物工程；
4)桥面铺装结构工程；
5)船舶和港口工程。
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