CN107200502A - 高强度混凝土添加剂及其制备方法和混凝土 - Google Patents

高强度混凝土添加剂及其制备方法和混凝土 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强度混凝土添加剂及其制备方法和混凝土，该制备方法包括将低分子量聚丙烯纤维、过硫酸钠、过氧化苯甲酸叔丁酯、甲基三烷氧基硅烷、环氧乙烷和季戊四醇加热混合的步骤，制备了一种高强度混凝土添加剂。该高强度混凝土添加剂不仅能够提高凝固后混凝土的抗压强度，同时能够提高混凝土凝固后的劈裂抗拉强度。

Description

高强度混凝土添加剂及其制备方法和混凝土
技术领域
本发明涉及混凝土，具体地，涉及一种高强度混凝土添加剂及其制备方法和混凝土。
背景技术
综合管廊，即用箱涵拼接形成的地下城市管道综合走廊，即在城市地下建造一个隧道空间，将电力、通讯，燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体，设有专门的检修口、吊装口和监测系统，实施统一规划、统一设计、统一建设和管理，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。它是实施统一规划、设计、施工和维护，建于城市地下用于铺设市政公用管线的市政公用设施。
对于组成管廊的箱涵来说，作用于箱涵的荷载通常有垂直土荷载、活荷载、箱涵自重力、土的侧向压力及内外水压力等。公知的混凝土构件是刚性结构，目前，对公知的混凝土构件的评判更注重抗压强度，因此，现有的混凝土构件抗压强度强，但缺乏韧性，劈裂抗拉强度弱，混凝土构件质脆，表面易出现龟裂、破损；主要原因是混凝土凝固后其内的毛细孔率较高，劈裂抗拉强度差，这样混凝土构件在频繁或瞬间重压或冲击力的作用下，致混凝土构件频繁或极端承载而使得构件表面出现龟裂、破损，不但减少混凝土构件的使用寿命，破损严重时构件断裂将导致毁灭性事故。
因此，在保证混凝土具有较好抗压强度的基础上，提高混凝土的劈裂抗拉强度，降低毛细孔率，是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高强度混凝土添加剂及其制备方法和混凝土，在保证混凝土具有较好抗压强度的基础上，提高混凝土的劈裂抗拉强度。同时，本发明的制备方法简单，原料易得。
为了实现上述目的，本发明提供了一种高强度混凝土添加剂的制备方法，所述制备方法包括将低分子量聚丙烯纤维、过硫酸钠、过氧化苯甲酸叔丁酯、甲基三烷氧基硅烷、环氧乙烷和季戊四醇加热混合的步骤。
本发明还提供了一种根据前文所述的制备方法制备的高强度混凝土添加剂。
不仅如此，本发明还提供一种高强度混凝土，混凝土的原料包括：水泥、砂、碎石、粉煤灰、水和前文所述的高强度混凝土添加剂。
在上述技术方案中，本发明通过控制制备高强度混凝土添加剂的原料组成，所述制备方法包括将低分子量聚丙烯纤维、过硫酸钠、过氧化苯甲酸叔丁酯、甲基三烷氧基硅烷、环氧乙烷和季戊四醇加热混合的步骤，制备了一种高强度混凝土添加剂。高强度混凝土添加剂不仅能够提高凝固后混凝土的抗压强度，同时能够提高混凝土凝固后的劈裂抗拉强度。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种高强度混凝土添加剂的制备方法，所述制备方法包括将低分子量聚丙烯纤维、过硫酸钠、过氧化苯甲酸叔丁酯、甲基三烷氧基硅烷、环氧乙烷和季戊四醇加热混合的步骤。
在上述技术方案中，本发明通过控制制备高强度混凝土添加剂的原料组成，所述制备方法包括将低分子量聚丙烯纤维、过硫酸钠、过氧化苯甲酸叔丁酯、甲基三烷氧基硅烷、环氧乙烷和季戊四醇加热混合的步骤，制备了一种高强度混凝土添加剂。高强度混凝土添加剂不仅能够提高凝固后混凝土的抗压强度，同时能够提高混凝土凝固后的劈裂抗拉强度。
在上述技术方案中，低分子量聚丙烯纤维的分子量可在较宽范围内选择，例如数均分子量为5000，6000，3000等，均能实现本发明，为了使制得的高强度混凝土添加剂与混凝土的相容性好，能够提高凝固后混凝土的抗压强度，同时能够提高混凝土凝固后的劈裂抗拉强度，优选地，低分子量聚丙烯纤维的数均分子量为3000～4000。
在上述具体实施方式中，各组分的量可在较宽范围内选择，为了使制得的高强度混凝土添加剂提高凝固后混凝土的抗压强度，同时能够提高混凝土凝固后的劈裂抗拉强度，优选地，以重量份计，低分子量聚丙烯纤维80-95份，过硫酸钠30-45份，过氧化苯甲酸叔丁酯15-25份，甲基三烷氧基硅烷15-20份，环氧乙烷25-35份，季戊四醇40-60份。
在上述具体实施方式中，加热混合温度和时间可在较宽范围内选择，为了使制得的高强度混凝土添加剂提高凝固后混凝土的抗压强度，同时能够提高混凝土凝固后的劈裂抗拉强度，另外，节约生产成本，优选地，加热混合温度为160-200℃，时间为8-14小时。
同时，本发明还提供一种前文所述的制备方法制备的高强度混凝土添加剂。该高强度混凝土添加剂不仅能够提高凝固后混凝土的抗压强度，同时能够提高混凝土凝固后的劈裂抗拉强度。
另外，本发明还提供一种高强度混凝土，混凝土的原料包括：水泥、砂、碎石、粉煤灰、水和前文所述的高强度混凝土添加剂。
该高强度混凝土不仅具有较好的抗压强度，同时混凝土凝固后的劈裂抗拉强度较好。
在该技术方案中，水泥、砂、碎石、粉煤灰可以在较宽范围内选择，只要符合混凝土原料使用要求即可。
为了进一步提高高强度混凝土的抗压强度，提高混凝土凝固后的劈裂抗拉强度优选地，混凝土的原料包括：以重量份计，以重量份计，水泥100份，砂20-30份，碎石15-25份、粉煤灰10-13份、水60-85份，高强度混凝土添加剂65-95份。
为了提高混凝土原料的结合能力，增强高强度混凝土添加剂的作用效果，从而在提高混凝土强度的基础上提高混凝土的抗劈拉强度优选地，混凝土的原料还包括平均粒径小于20mm的蜂窝石。
在上述具体实施方式中，蜂窝石的添加量可以在较宽范围内添加，为了更进一步提高混凝土原料的结合能力，增强高强度混凝土添加剂的作用效果，从而在提高混凝土强度的基础上提高混凝土的抗劈拉强度，优选地，相对于添加100重量份的水泥，蜂窝石的添加量为5-8份。
在该具体实施方式中，混凝土初凝时间可在较宽范围内调整，为了更进一步提高混凝土原料的结合能力，增强高强度混凝土添加剂的作用效果，从而在提高混凝土强度的基础上提高混凝土的抗劈拉强度，优选地，所述混凝土初凝时间≥17min。
在该具体实施方式中，混凝土终凝时间可在较宽范围内调整，为了更进一步提高混凝土原料的结合能力，增强高强度混凝土添加剂的作用效果，从而在提高混凝土强度的基础上提高混凝土的抗劈拉强度，优选地，终凝时间≤45min。
在该具体实施方式中，混凝土的抗压强度可以具有较宽的范围，为了在提高混凝土强度的基础上使混凝土具有较高的抗劈拉强度，优选地，抗压强度≥50MPa，劈裂抗拉强≥4.5MPa。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
在以下实施例中，混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度参数按照国家标准GB/T50081-2002检测而得。
低分子量聚丙烯纤维的数均分子量为3500，购自廊坊市赫硅节能材料有限公司；水泥为425牌号的海螺水泥；砂为中砂；碎石粒径小于45mm；粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰；其他原料为市售品。
实施例1
(1)制备高强度混凝土添加剂：以重量份计，将低分子量聚丙烯纤维80份，过硫酸钠30份，过氧化苯甲酸叔丁酯15份，甲基三烷氧基硅烷15份，环氧乙烷25份和季戊四醇40份于160℃加热混合8小时，制得高强度混凝土添加剂；
(2)制备混凝土：以重量份计，将水泥100份，砂20份，碎石15份、粉煤灰10份、水60份和高强度混凝土添加剂65份和蜂窝石(平均粒径为15mm，平均孔径3mm)5份相混合均匀，制得混凝土。
按照国家标准GB/T 50081-2002制备试样并检测抗压强度和劈裂抗拉强度，检测结果见表1。
实施例2
(1)制备高强度混凝土添加剂：以重量份计，低分子量聚丙烯纤维95份，过硫酸钠45份，过氧化苯甲酸叔丁酯25份，甲基三烷氧基硅烷20份，环氧乙烷35份和季戊四醇60份，于200℃加热混合14小时，制得高强度混凝土添加剂；
(2)制备混凝土：以重量份计，将水泥100份，砂30份，碎石25份、粉煤灰13份、水85份、高强度混凝土添加剂95份和蜂窝石(平均粒径为15mm，平均孔径3mm)8份相混合均匀，制得混凝土。
按照国家标准GB/T 50081-2002制备试样并检测抗压强度和劈裂抗拉强度，检测结果见表1。
实施例3
(1)制备高强度混凝土添加剂：以重量份计，将低分子量聚丙烯纤维88份，过硫酸钠38份，过氧化苯甲酸叔丁酯20份，甲基三烷氧基硅烷18份，环氧乙烷30份和季戊四醇50份，于180℃加热混合11小时，制得高强度混凝土添加剂；
(2)制备混凝土：以重量份计，将水泥100份，砂25份，碎石20份、粉煤灰11.5份、水72份、高强度混凝土添加剂80份和蜂窝石(平均粒径为15mm，平均孔径3mm)5份相混合均匀，制得混凝土。
按照国家标准GB/T 50081-2002制备试样并检测抗压强度和劈裂抗拉强度，检测结果见表1。
实施例4
(1)制备高强度混凝土添加剂：以重量份计，将低分子量聚丙烯纤维88份，过硫酸钠38份，过氧化苯甲酸叔丁酯20份，甲基三烷氧基硅烷18份，环氧乙烷30份和季戊四醇50份，于180℃加热混合11小时，制得高强度混凝土添加剂；
(2)制备混凝土：以重量份计，将水泥100份，砂25份，碎石20份、粉煤灰11.5份、水72份和高强度混凝土添加剂80份和和蜂窝石(平均粒径为15mm，平均孔径3mm)7份混合均匀，制得混凝土。
按照国家标准GB/T 50081-2002制备试样并检测抗压强度和劈裂抗拉强度，检测结果见表1。
对比例1
按照实施例3的方法制得混凝土，不同的是，其中不添加高强度混凝土添加剂。
对比例2
按照实施例3的方法制得混凝土，不同的是，高强度混凝土添加剂制备过程中，不添加低分子量聚丙烯纤维。
对比例3
按照实施例3的方法制得混凝土，不同的是，高强度混凝土添加剂制备过程中，不添加过硫酸钠。
对比例4
按照实施例3的方法制得混凝土，不同的是，高强度混凝土添加剂制备过程中，不添加过氧化苯甲酸叔丁酯。
对比例5
按照实施例3的方法制得混凝土，不同的是，高强度混凝土添加剂制备过程中，不添加甲基三烷氧基硅烷。
对比例6
按照实施例3的方法制得混凝土，不同的是，高强度混凝土添加剂制备过程中，不添加环氧乙烷。
对比例7
按照实施例3的方法制得混凝土，不同的是，高强度混凝土添加剂制备过程中，不添加季戊四醇。
表1
实施例编号 抗压强度(MPa) 劈裂抗拉强度(MPa)
实施例1 51.65 4.79
实施例2 52.48 4.87
实施例3 51.84 4.84
实施例4 51.98 4.89
对比例1 17.81 1.71
对比例2 22.69 1.83
对比例3 20.45 2.06
对比例4 21.25 1.94
对比例5 20.74 1.90
对比例6 20.03 1.90
对比例7 20.28 2.02
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种高强度混凝土添加剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括将低分子量聚丙烯纤维、过硫酸钠、过氧化苯甲酸叔丁酯、甲基三烷氧基硅烷、环氧乙烷和季戊四醇加热混合的步骤。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，低分子量聚丙烯纤维的数均分子量为3000～4000。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，以重量份计，低分子量聚丙烯纤维80-95份，过硫酸钠30-45份，过氧化苯甲酸叔丁酯15-25份，甲基三烷氧基硅烷15-20份，环氧乙烷25-35份，季戊四醇40-60份。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，加热混合温度为160-200℃，时间为8-14小时。
5.一种高强度混凝土添加剂，其特征在于，根据权利要求1-4任一项所述的制备方法制得。
6.一种高强度混凝土，其特征在于，混凝土的原料包括：水泥、砂、碎石、粉煤灰、水和权利要求5所述的高强度混凝土添加剂。
7.根据权利要求6所述的高强度混凝土，其中，混凝土的原料包括：以重量份计，水泥100份，砂20-30份，碎石15-25份、粉煤灰10-13份、水60-85份，高强度混凝土添加剂65-95份。
8.根据权利要求6所述的高强度混凝土，其中，混凝土的原料还包括平均粒径为小于20mm、平均孔径小于3mm的蜂窝石；
其中，优选地，相对于添加100重量份的水泥，蜂窝石的添加量为5-8份。
9.根据权利要求6-8中任一项所述的高强度混凝土，其中，所述混凝土初凝时间≥17min；和/或终凝时间≤45min。
10.根据权利要求6-8中任一项所述的高强度混凝土，其中，抗压强度≥50MPa，劈裂抗拉强≥4.5MPa。
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