CN106904881A - 高性能结构轻集料混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及混凝土技术领域，具体涉及一种高性能结构轻集料混凝土及其制备方法。原料按重量份数包括，水泥200份至400份；碎石300份至900份；砂300份至600份；粉煤灰100份至200份；硅灰20份至50份；水180份至250份；减水剂2份至8份；玄武岩纤维5份至10份；空心玻璃微珠150份至300份。其优点是：本发明设计合理，质量轻，强度高，解决了轻质原料与混凝土和易性差；改进由于轻集料上浮现象所带来的轻集料混凝土性能下降的问题，得到轻集料分布均匀，具有良好吸能特性的混凝土。

Description

高性能结构轻集料混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土技术领域，具体涉及一种高性能结构轻集料混凝土及其制备方法。

背景技术

轻集料混凝土是指用轻粗骨料、轻砂(或普通砂)、水泥和水配制而成的干表观密度不大于1950kg/m³的混凝土。轻集料混凝土的强度一般可达15～50级，最高可达70级。轻集料混凝土较普通混凝土的区别在于使用了轻集料从而质量减轻、内部存在空隙，这一组成结构特点赋予了轻集料混凝土不同于普通混凝土的一些性能特点。

对于普通混凝土造成其结构不均的主要原因是，粗骨料的密度较大在密度较小的水泥浆体中下沉，某些大颗粒细集料也会出现下沉现象。而轻集料混凝土，由于轻集料密度较小随着水一起上浮，水泥浆体则由于密度较大下沉，造成拌合物的分层离析。混凝土拌合物的上部含有较多轻集料而下部含量较少，在其成型初期这一变化现象导致了整体匀质性的下降。同时在拌合过程中，密度较小的水会持续上浮，若遇到较大的集料阻拦则会在其下部形成一个水囊；若上浮至拌合物表面，容易在水分完全蒸发后形成空洞。轻集料混凝土的分层现象降低了轻集料混凝土的强度和耐久性，导致使用该材料的建筑物的可靠性和使用寿命降低，也延缓了高强度轻集料混凝土的发展进程。因此，改善或者消除轻集料上浮带来的匀质性问题十分关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高性能结构轻集料混凝土及其制备方法，设计合理，质量轻，强度高，解决了轻质原料与混凝土和易性差；改进由于轻集料上浮现象所带来的轻集料混凝土性能下降的问题，得到轻集料分布均匀，具有良好吸能特性的混凝土。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种高性能结构轻集料混凝土，原料按重量份数包括，

水泥200份至400份；

碎石300份至900份；

砂300份至600份；

粉煤灰100份至200份；

硅灰20份至50份；

水180份至250份；

减水剂2份至8份；

玄武岩纤维5份至10份；

空心玻璃微珠150份至300份。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

进一步，所述空心玻璃微珠为经过憎水剂溶液憎水改性处理的空心玻璃微珠。

进一步，所述憎水剂溶液机硅憎水剂。

进一步，所述减水剂为高效萘系减水剂。

进一步，所述玄武岩纤维为短切玄武岩纤维，平均短切长度18mm。

进一步，所述空心玻璃微珠粒径20-50mm。

下面是对上述发明技术方案的高性能结构轻集料混凝土的其制备方法，步骤如下：

步骤一：将憎水剂试剂稀释到0.5-10％质量浓度的水溶液，将空心玻璃微珠均匀摊开在塑料薄膜上，再用喷雾器将憎水剂试剂均匀喷涂在空心玻璃微珠上面，放入烘箱，在60℃的环境下干燥20～50h至恒重；

步骤二：按配比，先将玄武岩纤维，和沙一同倒入搅拌机中进行干拌，以使玄武岩纤维能够均匀分散，而后再将溶有减水剂的水倒入，分多次撒入空心玻璃微珠，并人工搅拌均匀后倒入在模具里使其均匀充满整个模具并盖上板盖模，模具的四周和上方留下预留孔；

步骤三：按配比，将水泥，碎石，粉煤灰，硅灰和水投入搅拌机中搅拌均匀，最后通过预留孔灌入模具中，经过自身重力作用和振捣，使空隙中充满水泥浆体，等到成型后在进行拆模。

本发明通过掺入空心玻璃微珠和玄武岩纤维替代部分水泥，得到的轻集料混凝土，质量轻，强度高。空心玻璃微珠是一种中空的圆球粉末状超轻质无机非金属材料，是近年来发展起来的一种用途广泛、性能优异的新型材料。高性能空心玻璃微珠具有质量轻、抗压强度高、导热系数低及流动性好等特点。玄武岩纤维以其优异的物理力学性能以及耐高温、耐腐蚀性，是一种制备纤维增强混凝土的理想纤维材料。

由于空心玻璃微珠与基体间形成了大量接触界面，使得混凝土内部薄弱区增加，掺入玄武岩纤维后，维乱向分布的纤维在试件内部形成一个均匀的网状支撑体系，通过纤维的桥接阻裂作用，可以有效抑制裂缝的萌生和扩展，并促使裂缝在演化开展过程中不断偏转、绕行，从而起到一定的增强增韧效果。同时，由于纤维的掺入提高了裂缝扩展的临界应力，增大了裂缝的起裂、贯穿难度。此外，在复掺玄武岩纤维后，因为空心玻璃微珠的中空结构不但增大了试件内部的变形空间，而且通过冲击压缩过程中自身的变形、挤压破坏，造成试件的平均变形程度增大并吸收了大量的外部动能。因此可以制备得到强度高，具有良好吸能特性的轻质混凝土。

本发明首先对轻集料通过有机硅憎水剂进行憎水改性处理，有机硅憎水剂具有活性硅氧烷，可以相互作用形成氢键，与空心玻璃微珠中的羟基发生化学反应。反应后有机硅憎水剂在空心玻璃微珠外表面形成一层牢固的硅树脂聚合物薄膜，减少空心玻璃微珠表面张力。增大了基材表面和水的接触角，阻止毛细孔对水的吸收作用，从而使其吸水率明显降低，减少用水量。

传统方法生产的轻集料混凝土，由于轻集料是分散的分布在水泥浆体中，极易上浮造成集料分布不均的问题。而采用本发明的方法，一方面提高了轻集料的含量，另一方面在封闭的模具中，均匀填充好的轻集料点对点接触，并不是完全分散在流动的水泥浆体中。同时，充分发挥出了骨料的嵌锁和骨架作用。使得轻集料的均匀性更好。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1、本发明通过掺入空心玻璃微珠和玄武岩纤维替代部分水泥，得到具有质量轻，强度高，吸能特性良好的高性能结构轻集料混凝土。

2、本发明的生产方法简单合理，减少用水量，使得轻集料混合均匀。

具体实施方式

实施例1：

一种高性能结构轻集料混凝土，原料按重量份数包括，水泥370份；碎石1000份；砂580份；粉煤灰110份；硅灰26份；水180份；减水剂5份；玄武岩纤维7份；空心玻璃微珠200份。所述空心玻璃微珠为经过憎水剂溶液憎水改性处理的空心玻璃微珠。

实施例2：

一种高性能结构轻集料混凝土，原料按重量份数包括，水泥370份；碎石1000份；砂580份；粉煤灰110份；硅灰26份；水180份；减水剂5份；玄武岩纤维8份；空心玻璃微珠250份。所述空心玻璃微珠为经过憎水剂溶液憎水改性处理的空心玻璃微珠。

实施例3：

一种高性能结构轻集料混凝土，原料按重量份数包括，水泥370份；碎石1000份；砂580份；粉煤灰110份；硅灰26份；水180份；减水剂5份；玄武岩纤维6份；空心玻璃微珠280份。所述空心玻璃微珠为经过憎水剂溶液憎水改性处理的空心玻璃微珠。

上述实施例一至三中，所述所述憎水剂溶液机硅憎水剂。所述减水剂为高效萘系减水剂。所述玄武岩纤维为短切玄武岩纤维，平均短切长度18mm。所述空心玻璃微珠粒径20-50mm。

这种高性能结构轻集料混凝土的制备方法，步骤如下：

步骤一：将憎水剂试剂稀释到0.5-10％质量浓度的水溶液，将空心玻璃微珠均匀摊开在塑料薄膜上，再用喷雾器将憎水剂试剂均匀喷涂在空心玻璃微珠上面，放入烘箱，在60℃的环境下干燥20～50h至恒重；

步骤二：按配比，先将玄武岩纤维，和沙一同倒入搅拌机中进行干拌，以使玄武岩纤维能够均匀分散，而后再将溶有减水剂的水倒入，分多次撒入空心玻璃微珠，并人工搅拌均匀后倒入在模具里使其均匀充满整个模具并盖上板盖模，模具的四周和上方留下预留孔；

步骤三：按配比将水泥，碎石，粉煤灰，硅灰和水投入搅拌机中搅拌均匀，最后通过预留孔灌入模具中，经过自身重力作用和振捣，使空隙中充满水泥浆体，等到成型后在进行拆模。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.高性能结构轻集料混凝土及其制备方法，其特征在于：原料按重量份数包括，

水泥200份至400份；

碎石300份至900份；

砂300份至600份；

粉煤灰100份至200份；

硅灰20份至50份；

水180份至250份；

减水剂2份至8份；

玄武岩纤维5份至10份；

空心玻璃微珠150份至300份。

2.根据权利要求1所述的高性能结构轻集料混凝土，其特征在于：所述空心玻璃微珠为经过憎水剂溶液憎水改性处理的空心玻璃微珠。

3.根据权利要求2所述的高性能结构轻集料混凝土，其特征在于：所述憎水剂溶液机硅憎水剂。

4.根据权利要求1所述的高性能结构轻集料混凝土，其特征在于：所述减水剂为高效萘系减水剂。

5.根据权利要求1所述的高性能结构轻集料混凝土，其特征在于：所述玄武岩纤维为短切玄武岩纤维，平均短切长度18mm。

6.根据权利要求1所述的高性能结构轻集料混凝土，其特征在于：所述空心玻璃微珠粒径20-50mm。

7.根据权利要求1-6任一项所述的高性能结构轻集料混凝土的其制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤一：将憎水剂试剂稀释到0.5-10％质量浓度的水溶液，将空心玻璃微珠均匀摊开在塑料薄膜上，再用喷雾器将憎水剂试剂均匀喷涂在空心玻璃微珠上面，放入烘箱，在60℃的环境下干燥20～50h至恒重；

步骤二：按配比，先将玄武岩纤维，和沙一同倒入搅拌机中进行干拌，以使玄武岩纤维能够均匀分散，而后再将溶有减水剂的水倒入，分多次撒入空心玻璃微珠，并人工搅拌均匀后倒入在模具里使其均匀充满整个模具并盖上板盖模，模具的四周和上方留下预留孔；

步骤三：按配比，将水泥，碎石，粉煤灰，硅灰和水投入搅拌机中搅拌均匀，最后通过预留孔灌入模具中，经过自身重力作用和振捣，使空隙中充满水泥浆体，等到成型后在进行拆模。