CN106220095A - 一种具有优异抗疲劳性能的混凝土 - Google Patents

一种具有优异抗疲劳性能的混凝土 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有优异抗疲劳性能的混凝土，其原料按重量份包括：普硅42.5水泥100‑120份、环氧树脂3‑6份、氯化聚乙烯3‑5份、聚二甲基硅氧烷1‑4份、改性短切碳纤维4‑8份、羧甲基纤维素2‑5份、乙烯基三胺1‑4份、间苯二酚3‑6份、硅烷偶联剂KH‑560 2‑5份、聚乙烯醇1‑5份、磷酸铵盐2‑4份、硼砂2‑5份、碎石3‑6份、河沙5‑15份、镁铝碳酸根型水滑石3‑9份、粉煤灰1‑4份、偏高岭土3‑6份、氧化镁2‑5份、聚羧酸减水剂1‑3份、消泡剂1‑3份、水3‑9份。本发明的混凝土具有优异的抗疲劳性能。

Description

一种具有优异抗疲劳性能的混凝土
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，尤其涉及一种具有优异抗疲劳性能的混凝土。
背景技术
混凝土通常以水泥作胶凝材料，砂、石作集料，与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，它具有易成型、能耗低、耐久性好、价格便宜以及与钢材结合可制成各种承重机构的优点，是当代应用最广泛的建筑材料，对人类社会的发展起着十分重要的作用。
现有技术中的混凝土的抗疲劳性无法满足实际的需求，因此亟需设计一种具有优异抗疲劳性能的混凝土来解决现有技术中的问题。
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种具有优异抗疲劳性能的混凝土，具有优异的抗疲劳性能。
本发明提出的一种具有优异抗疲劳性能的混凝土，其原料按重量份包括：普硅42.5水泥100-120份、环氧树脂3-6份、氯化聚乙烯3-5份、聚二甲基硅氧烷1-4份、改性短切碳纤维4-8份、羧甲基纤维素2-5份、乙烯基三胺1-4份、间苯二酚3-6份、硅烷偶联剂KH-5602-5份、聚乙烯醇1-5份、磷酸铵盐2-4份、硼砂2-5份、碎石3-6份、河沙5-15份、镁铝碳酸根型水滑石3-9份、粉煤灰1-4份、偏高岭土3-6份、氧化镁2-5份、聚羧酸减水剂1-3份、消泡剂1-3份、水3-9份。
优选地，改性短切碳纤维按如下工艺进行制备：将浓硝酸和短切碳纤维混合均匀，置于超声波清洗器中处理1-3h，真空抽滤去酸，用自来水冲洗至中性，50-70℃烘箱中烘干，然后置于高温炉中，升温至350-450℃，升温速率为10℃/min，保温1-2h，冷却至室温后，用无水乙醇洗净，接着于55-65℃烘箱中烘干得到改性短切碳纤维。
优选地，改性短切碳纤维的制备工艺中，浓硝酸和短切碳纤维的重量比10-20：3-9。
优选地，改性短切碳纤维的制备工艺中，浓硝酸的质量分数为65-68％。
优选地，改性短切碳纤维的制备工艺中，短切碳纤维的含水量为0.3％，碳含量≥95％，长度为5-6mm，单丝直径为7μm。
优选地，碎石的连续粒级为15.5-18.5mm。
优选地，河沙的细度模数为2.6-3.0，含沙量＜1.5％，表观密度为2680kg/m3，松散堆积密度为1468kg/m3，紧密堆积密度1615kg/m3，含沙量0.1％。
优选地，聚羧酸减水剂的减水率为22.2-24.8％。
本发明的制备方法，按如下工艺进行制备：将环氧树脂、氯化聚乙烯、聚二甲基硅氧烷、乙烯基三胺、间苯二酚和硅烷偶联剂KH-560加入搅拌器中，于500-800r/min搅拌分散25-45min得到物料a；将羧甲基纤维素溶于水中，然后加入改性短切碳纤维，搅拌10-20min，接着加入聚乙烯醇、磷酸铵盐、硼砂、碎石、河沙、镁铝碳酸根型水滑石、粉煤灰和偏高岭土混合均匀，搅拌15-35min，加入氧化镁和普硅42.5水泥混合均匀，于1600-2200r/min搅拌分散35-55min，接着加入聚羧酸减水剂和消泡剂混合均匀，搅拌15-25min得到具有优异抗疲劳性能的混凝土。
本发明的一种具有优异抗疲劳性能的混凝土，其原料包括普硅42.5水泥、环氧树脂、氯化聚乙烯、聚二甲基硅氧烷、改性短切碳纤维、羧甲基纤维素、乙烯基三胺、间苯二酚、硅烷偶联剂KH-560、聚乙烯醇、磷酸铵盐、硼砂、碎石、河沙、镁铝碳酸根型水滑石、粉煤灰、偏高岭土、氧化镁、聚羧酸减水剂、消泡剂和水，其中以普硅42.5水泥作为凝胶剂，以环氧树脂、氯化聚乙烯、聚二甲基硅氧烷、改性短切碳纤维、羧甲基纤维素、乙烯基三胺、间苯二酚、硅烷偶联剂KH-560、聚乙烯醇、磷酸铵盐作为改性填料和助剂，以硼砂、碎石、河沙、镁铝碳酸根型水滑石、粉煤灰、偏高岭土和氧化镁作为集料，以聚羧酸减水剂、消泡剂和水作为助剂，制备得到的混凝土具有优异的抗疲劳性。其中添加的改性短切碳纤维通过浓硝酸的表面氧化改性，能够有效提高短纤维表面粗燥度和比表面积，使得改性后的短切碳纤维与水泥基体的贴合度更高，有效提高了本发明混凝土有效的抗疲劳性能。
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。
具体实施方式中，普硅42.5水泥的重量份可以为100份、101份、102份、103份、104份、105份、106份、107份、108份、109份、110份、111份、112份、113份、114份、115份、116份、117份、118份、119份、120份；环氧树脂的重量份可以为3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6份；氯化聚乙烯的重量份可以为3份、3.5份、4份、4.5份、5份；聚二甲基硅氧烷的重量份可以为1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份；改性短切碳纤维的重量份可以为4份、5份、6份、7份、8份；羧甲基纤维素的重量份可以为2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份；乙烯基三胺的重量份可以为1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份；间苯二酚的重量份可以为3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6份；硅烷偶联剂KH-560的重量份可以为2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份；聚乙烯醇的重量份可以为1份、2份、3份、4份、5份；磷酸铵盐的重量份可以为2份、2.5份、3份、3.5份、4份；硼砂的重量份可以为2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份；碎石的重量份可以为3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6份；河沙的重量份可以为5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份；镁铝碳酸根型水滑石的重量份可以为3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份；粉煤灰的重量份可以为1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份；偏高岭土的重量份可以为3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6份；氧化镁的重量份可以为2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份；聚羧酸减水剂的重量份可以为1份、1.5份、2份、2.5份、3份；消泡剂的重量份可以为1份、1.5份、2份、2.5份、3份；水的重量份可以为3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份。
实施例1
本发明提出的一种具有优异抗疲劳性能的混凝土，其原料按重量份包括：普硅42.5水泥110份、环氧树脂4.5份、氯化聚乙烯4份、聚二甲基硅氧烷2.5份、改性短切碳纤维6份、羧甲基纤维素3.5份、乙烯基三胺2.5份、间苯二酚4.5份、硅烷偶联剂KH-560 3.5份、聚乙烯醇3份、磷酸铵盐3份、硼砂3.5份、碎石4.5份、河沙10份、镁铝碳酸根型水滑石6份、粉煤灰2.5份、偏高岭土4.5份、氧化镁3.5份、聚羧酸减水剂2份、消泡剂2份、水6份。
其中，碎石的连续粒级为17.0mm。河沙的细度模数为2.8，含沙量为1.4％，表观密度为2680kg/m3，松散堆积密度为1468kg/m3，紧密堆积密度1615kg/m3，含沙量0.1％。聚羧酸减水剂的减水率为23.5％。
改性短切碳纤维按如下工艺进行制备：按重量份将15份质量分数为66.5％的浓硝酸和6份短切碳纤维混合均匀，置于超声波清洗器中处理2h，真空抽滤去酸，用自来水冲洗至中性，60℃烘箱中烘干，然后置于高温炉中，升温至400℃，升温速率为10℃/min，保温1.5h，冷却至室温后，用无水乙醇洗净，接着于60℃烘箱中烘干得到改性短切碳纤维。其中，短切碳纤维的含水量为0.3％，碳含量为95％，长度为5.5mm，单丝直径为7μm。
实施例2
本发明提出的一种具有优异抗疲劳性能的混凝土，其原料按重量份包括：普硅42.5水泥100份、环氧树脂6份、氯化聚乙烯3份、聚二甲基硅氧烷4份、改性短切碳纤维4份、羧甲基纤维素5份、乙烯基三胺1份、间苯二酚6份、硅烷偶联剂KH-560 2份、聚乙烯醇5份、磷酸铵盐2份、硼砂5份、碎石3份、河沙15份、镁铝碳酸根型水滑石3份、粉煤灰4份、偏高岭土3份、氧化镁5份、聚羧酸减水剂1份、消泡剂3份、水3份。
其中，碎石的连续粒级为15.5mm。河沙的细度模数为3.0，含沙量为1.3％，表观密度为2680kg/m3，松散堆积密度为1468kg/m3，紧密堆积密度1615kg/m3，含沙量0.1％。聚羧酸减水剂的减水率为22.2％。
改性短切碳纤维按如下工艺进行制备：按重量份将10份质量分数为68％的浓硝酸和3份短切碳纤维混合均匀，置于超声波清洗器中处理3h，真空抽滤去酸，用自来水冲洗至中性，50℃烘箱中烘干，然后置于高温炉中，升温至450℃，升温速率为10℃/min，保温1h，冷却至室温后，用无水乙醇洗净，接着于65℃烘箱中烘干得到改性短切碳纤维。其中，短切碳纤维的含水量为0.3％，碳含量为96％，长度为5mm，单丝直径为7μm。
实施例3
本发明提出的一种具有优异抗疲劳性能的混凝土，其原料按重量份包括：普硅42.5水泥120份、环氧树脂3份、氯化聚乙烯5份、聚二甲基硅氧烷1份、改性短切碳纤维8份、羧甲基纤维素2份、乙烯基三胺4份、间苯二酚3份、硅烷偶联剂KH-560 5份、聚乙烯醇1份、磷酸铵盐4份、硼砂2份、碎石6份、河沙5份、镁铝碳酸根型水滑石9份、粉煤灰1份、偏高岭土6份、氧化镁2份、聚羧酸减水剂3份、消泡剂1份、水9份。
其中，碎石的连续粒级为18.5mm。河沙的细度模数为2.6，含沙量为1.2％，表观密度为2680kg/m3，松散堆积密度为1468kg/m3，紧密堆积密度1615kg/m3，含沙量0.1％。聚羧酸减水剂的减水率为24.8％。
改性短切碳纤维按如下工艺进行制备：按重量份将20份质量分数为65-68％的浓硝酸和3份短切碳纤维混合均匀，置于超声波清洗器中处理3h，真空抽滤去酸，用自来水冲洗至中性，50℃烘箱中烘干，然后置于高温炉中，升温至450℃，升温速率为10℃/min，保温1h，冷却至室温后，用无水乙醇洗净，接着于65℃烘箱中烘干得到改性短切碳纤维。其中，短切碳纤维的含水量为0.3％，碳含量为95.5％，长度为6mm，单丝直径为7μm。
实施例4
本发明提出的一种具有优异抗疲劳性能的混凝土，其原料按重量份包括：普硅42.5水泥105份、环氧树脂5份、氯化聚乙烯3.5份、聚二甲基硅氧烷3份、改性短切碳纤维5份、羧甲基纤维素4份、乙烯基三胺2份、间苯二酚5份、硅烷偶联剂KH-560 3份、聚乙烯醇4份、磷酸铵盐2.5份、硼砂4份、碎石4份、河沙12份、镁铝碳酸根型水滑石4份、粉煤灰3份、偏高岭土4份、氧化镁4份、聚羧酸减水剂1.5份、消泡剂2.5份、水4份。
其中，碎石的连续粒级为16.5mm。河沙的细度模数为2.9，含沙量为1.3％，表观密度为2680kg/m3，松散堆积密度为1468kg/m3，紧密堆积密度1615kg/m3，含沙量0.1％。聚羧酸减水剂的减水率为22.4％。
改性短切碳纤维按如下工艺进行制备：按重量份将12份质量分数为67％的浓硝酸和4份短切碳纤维混合均匀，置于超声波清洗器中处理2.5h，真空抽滤去酸，用自来水冲洗至中性，55℃烘箱中烘干，然后置于高温炉中，升温至420℃，升温速率为10℃/min，保温1.2h，冷却至室温后，用无水乙醇洗净，接着于62℃烘箱中烘干得到改性短切碳纤维。其中，短切碳纤维的含水量为0.3％，碳含量为98％，长度为5.2mm，单丝直径为7μm。
实施例5
本发明提出的一种具有优异抗疲劳性能的混凝土，其原料按重量份包括：普硅42.5水泥115份、环氧树脂4份、氯化聚乙烯4.5份、聚二甲基硅氧烷2份、改性短切碳纤维7份、羧甲基纤维素3份、乙烯基三胺3份、间苯二酚4份、硅烷偶联剂KH-560 4份、聚乙烯醇2份、磷酸铵盐3.5份、硼砂3份、碎石5份、河沙8份、镁铝碳酸根型水滑石8份、粉煤灰2份、偏高岭土5份、氧化镁3份、聚羧酸减水剂2.5份、消泡剂1.5份、水8份。
其中，碎石的连续粒级为17.5mm。河沙的细度模数为2.7，含沙量为1.35％，表观密度为2680kg/m3，松散堆积密度为1468kg/m3，紧密堆积密度1615kg/m3，含沙量0.1％。聚羧酸减水剂的减水率为24.6％。
改性短切碳纤维按如下工艺进行制备：按重量份将18份质量分数为66％的浓硝酸和8份短切碳纤维混合均匀，置于超声波清洗器中处理1.5h，真空抽滤去酸，用自来水冲洗至中性，65℃烘箱中烘干，然后置于高温炉中，升温至380℃，升温速率为10℃/min，保温1.8h，冷却至室温后，用无水乙醇洗净，接着于58℃烘箱中烘干得到改性短切碳纤维。其中，短切碳纤维的含水量为0.3％，碳含量为97％，长度为5.8mm，单丝直径为7μm。
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 (8)

1.一种具有优异抗疲劳性能的混凝土，其特征在于，其原料按重量份包括：普硅42.5水泥100-120份、环氧树脂3-6份、氯化聚乙烯3-5份、聚二甲基硅氧烷1-4份、改性短切碳纤维4-8份、羧甲基纤维素2-5份、乙烯基三胺1-4份、间苯二酚3-6份、硅烷偶联剂KH-560 2-5份、聚乙烯醇1-5份、磷酸铵盐2-4份、硼砂2-5份、碎石3-6份、河沙5-15份、镁铝碳酸根型水滑石3-9份、粉煤灰1-4份、偏高岭土3-6份、氧化镁2-5份、聚羧酸减水剂1-3份、消泡剂1-3份、水3-9份。
2.根据权利要求1所述的具有优异抗疲劳性能的混凝土，其特征在于，改性短切碳纤维按如下工艺进行制备：将浓硝酸和短切碳纤维混合均匀，置于超声波清洗器中处理1-3h，真空抽滤去酸，用自来水冲洗至中性，50-70℃烘箱中烘干，然后置于高温炉中，升温至350-450℃，升温速率为10℃/min，保温1-2h，冷却至室温后，用无水乙醇洗净，接着于55-65℃烘箱中烘干得到改性短切碳纤维。
3.根据权利要求1或2所述的具有优异抗疲劳性能的混凝土，其特征在于，改性短切碳纤维的制备工艺中，浓硝酸和短切碳纤维的重量比10-20：3-9。
4.根据权利要求1-3任一项所述的具有优异抗疲劳性能的混凝土，其特征在于，改性短切碳纤维的制备工艺中，浓硝酸的质量分数为65-68％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的具有优异抗疲劳性能的混凝土，其特征在于，改性短切碳纤维的制备工艺中，短切碳纤维的含水量为0.3％，碳含量≥95％，长度为5-6mm，单丝直径为7μm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的具有优异抗疲劳性能的混凝土，其特征在于，碎石的连续粒级为15.5-18.5mm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的具有优异抗疲劳性能的混凝土，其特征在于，河沙的细度模数为2.6-3.0，含沙量＜1.5％，表观密度为2680kg/m3，松散堆积密度为1468kg/m3，紧密堆积密度1615kg/m3，含沙量0.1％。
8.根据权利要求1-7任一项所述的具有优异抗疲劳性能的混凝土，其特征在于，聚羧酸减水剂的减水率为22.2-24.8％。
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