CN107857514B - 一种阻裂增强型混凝土制备方法 - Google Patents

Abstract

本专利涉及建筑材料领域，公开了一种阻裂增强型混凝土制备方法，包括以下步骤：制备立体金属结构的球体、制备立体金属结构的连接杆、制备立体金属结构的环板、焊接成型、形成立体金属结构、按照配比称取原料重量份、上料及搅拌、浇注成型。本方案的阻裂增强型混凝土阻裂效果明显，抗拉强度和耐久性能得到大幅度提高，此阻裂增强型混凝土可在浇筑期防止早期裂缝的产生；在凝固时提升抗拉强度和抗裂效果，减少甚至消除阻裂增强型混凝土界面的原始裂缝，起到阻裂作用；在凝固后阻碍裂缝的进一步扩大并延长裂缝的贯通时间，并能够利用立体金属结构的变形来阻止裂缝的进一步扩大，阻裂效果得到进一步增强。

Description

一种阻裂增强型混凝土制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域。

背景技术

目前，在工程施工中，为了改善混凝土的抗裂性能及耐久性能，会在混凝土中掺入一定量的纤维，使之形成一种纤维混凝土。工程施工前，将纤维混入混凝土中进行搅拌，再将混有纤维的混凝土浇注至需要的工程施工地点。由于纤维的长度很短，在混凝土中是乱向分布的，可以阻碍混凝土内部裂纹的扩展，进而能够在一定程度上提高混凝土的抗拉、抗弯、抗剪等强度，以及改善混凝土的耐久性能。

然而，现有技术中存在如下问题：在混凝土中添加纤维的成本较高，且需要特殊的搅拌工艺才能够将纤维与混凝土的其他组分搅拌均匀，制备繁琐且经济效益不理想；由于目前使用的纤维多采用线形形状，其长度很短，混合至混凝土中后，纤维受力较为单一，混凝土凝固过程中，纤维阻碍混凝土内部裂纹扩展的效果不理想，甚至在一些施工环境下没有任何阻裂作用。由此可以得知，采用在混凝土中添加纤维来提高混凝土的阻裂性能的制备方法经济成本很高，且制作出来的混凝土阻裂效果并不理想。

因此，需要研发一种经济成本较低的阻裂增强型混凝土的制备方法。

发明内容

本发明意在提供一种阻裂增强型混凝土制备方法，以制备出一种阻裂效果好、经济成本较低的阻裂增强型混凝土。

为了达到上述目的，本发明的基础方案提供一种阻裂增强型混凝土制备方法，包括以下步骤：

步骤一：制备立体金属结构的球体：将球体拆分为上半球和下半球，采用压铸设备分别压铸出中空的上半球和中空的下半球，通过压铸设备的压铸模具使上半球表面和下半球表面上形成若干个第一弧形面，采用螺纹车床在下半球的上部加工出带内螺纹的连接槽；

步骤二：制备立体金属结构的连接杆：用冲压设备将金属材料冲压成连接杆，用螺纹车床将连接杆的一个端部加工成螺纹头；

步骤三：制备立体金属结构的环板：用冲压设备将金属材料冲压成六边形的环板，环板的直径大于上半球的直径；通过冲压设备的冲压模板使环板的表面形成若干个第二弧形面；

步骤四：焊接成型：将环板焊接在连接杆的上部，并将连接杆的上端面与上半球的下端面焊接在一起，使环板与上半球下端面贴合，且环板与上半球之间形成凹部；

步骤五：形成立体金属结构：将连接杆与连接槽螺纹连接起来，使上半球和下半球实现连接，并完整的形成立体金属结构；

步骤六：按照配比称取原料重量份：立体金属结构215-245份，骨料1423-1465份，低碱水泥125-185份，粉煤灰70-80份，矿粉20-50份，硅灰10-25份，水泥砂浆消泡剂1-5份，偶联剂2-10份；

步骤七：上料及搅拌：将骨料、低碱水泥、粉煤灰、立体金属结构、矿粉、硅灰、水泥砂浆消泡剂、偶联剂依次添加到搅拌设备中，开启搅拌设备并使搅拌设备的转速处于25-45r/min，使立体金属结构、骨料、低碱水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰、水泥砂浆消泡剂、偶联剂混合均匀，并使骨料、低碱水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰、水泥砂浆消泡剂、偶联剂形成的混合物与立体金属结构紧密粘连，提高混凝土的紧密度；

步骤八：浇注成型：当混凝土搅拌均匀后，利用混凝土浇筑设备将混凝土浇筑成型，并利用抖动设备对浇筑后的混凝土进行抖动，使骨料、低碱水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰、水泥砂浆消泡剂、偶联剂形成的混合物与立体金属结构粘结得更加紧密，进一步提高混凝土的紧密度；最后将浇筑后的混凝土常温放置2-4天，得到阻裂增强型混凝土。

本方案的技术原理及有益效果为：因为立体金属结构较小，且在制作阻裂增强型混凝土过程中需要的立体金属结构的量非常多，而压铸设备刚好适用于批量制造大量的中小型铸件，所以采用压铸设备来铸造立体金属结构的上半球和下半球，并利用压铸设备的压铸模具使上半球表面和下半球表面上形成若干个第一弧形面；压铸设备是工件加工中常用的设备，不需要引进新的加工设备和加工工艺，且能够批量生产，降低了阻裂增强型混凝土的生产成本，进而降低了阻裂增强型混凝土的经济成本，且压铸出来的上半球和下半球表面更为平整，拥有更高的尺寸一致性，使得立体金属结构与阻裂增强型混凝土其他组分粘结得更加紧密，从而提高阻裂增强型混凝土的紧密度。

采用螺纹车床将下半球的上部加工出带内螺纹的连接槽，并将连接杆的一个端部加工成螺纹头，加工效率更高。采用冲压设备可实现连接杆和环板的批量生产，生产效率更高，且生产出来的连接杆、环板具有薄、匀、轻、强的特点，减小了立体金属结构的重量，避免立体金属结构过重而使阻裂增强型混凝土产生离析现象，进而提高阻裂增强型混凝土的质量。螺纹车床和冲压设备均是工件加工中常用到的设备，本制备方法中不需要引进新的加工设备和加工工艺，且能够批量生产，降低了立体金属结构的制作成本，进而降低了阻裂增强型混凝土的经济成本。

带有立体金属结构的阻裂增强型混凝土的阻裂原理在于：将骨料、低碱水泥、粉煤灰、立体金属结构、矿粉、硅灰、水泥砂浆消泡剂、偶联剂依次添加到搅拌设备中进行搅拌，其中，立体金属结构为空间立体结构且为球形，方便进行搅拌，使得立体金属结构能够与骨料、低碱水泥等组分均匀地混合在一起，提高阻裂增强型混凝土的质量；环板与球体之间可形成凹部，使骨料、低碱水泥等组分形成的混合物可嵌固在凹部中，增强混合物与立体金属结构结合的紧密度。

混凝土在浇筑过程中，骨料、低碱水泥等组分形成的混合物进入球体与环板形成的凹部中，增强了立体金属结构与其他组分结合的紧密度，避免形成早期的裂缝；混凝土浇筑后需要进行振动，骨料、低碱水泥等组分形成的混合物在振动过程中会与立体金属结构结合得更加紧密，进一步防止早期裂缝的产生。

在混凝土凝固的过程中，混凝土中多余的水分逐渐失去并发生收缩和徐变，由于立体金属结构与骨料、低碱水泥等组分形成的混合物均匀地混合在一起，球体和环板自身的韧性能够增强混凝土的抗拉强度，所以立体金属结构能够抵抗混凝土的收缩变形并承担部分收缩应力，进而减少甚至消除混凝土界面产生的原始裂缝，起到阻裂作用。

混凝土凝固形成阻裂增强型混凝土的成品，随着荷载的增加，阻裂增强型混凝土的界面上会产生部分原始裂缝或使阻裂增强型混凝土界面的原始裂缝逐渐扩展到阻裂增强型混凝土的内部，裂缝通常平行于骨料表面进行扩展，立体金属结构的球体或环板能够与裂缝交叉形成阻碍，减缓裂缝的扩展；由于裂缝扩展受阻，裂缝会出现分叉并绕开立体金属结构进行扩展，这样裂缝的扩展路线就被迫延长，进一步减缓了裂缝的扩展，延长了裂缝的贯通时间，从而起到阻裂的作用，并利用立体金属结构的韧性增强阻裂增强型混凝土的抗拉强度，进一步阻止裂缝的扩大。

荷载继续增加，裂缝将继续扩展并进入不稳定扩展阶段，立体金属网仍然能够与骨料、低碱水泥等组分有效粘结在一起，裂缝的扩展会导致立体金属结构产生较大的变形，而骨料、低碱水泥等组分消耗的能量缓慢，更进一步地阻止了裂缝的扩大，阻裂效果明显。

所以，添加了立体金属结构的阻裂增强型混凝土阻裂效果明显，抗拉强度和耐久性能得到大幅度提高，此阻裂增强型混凝土可在浇筑期防止早期裂缝的产生；在凝固时提升抗拉强度和抗裂效果，减少甚至消除阻裂增强型混凝土界面的原始裂缝，起到阻裂作用；在凝固后阻碍裂缝的进一步扩大并延长裂缝的贯通时间，并能够利用立体金属结构的变形来阻止裂缝的进一步扩大，阻裂效果得到进一步增强。

方案二：此为基础方案的优选，在步骤五形成的立体金属结构表面涂刷有阻锈剂。阻锈剂能够减缓甚至防止立体金属结构的锈化，增强混凝土的耐久性能。

方案三：此为基础方案的优选，所述步骤六中的低碱水泥采用普通硅酸盐水泥。普通硅酸盐水泥早期强度和后期强度高，耐磨性好，可进一步增强混凝土的耐久性能。

方案四：此为方案三的优选，所述普通硅酸盐水泥的平均粒径为30-50μm。平均粒径为30-50μm的普通硅酸盐水泥具有较高的活性，水化反应速度较快，反应较完全，使混凝土的强度更高。

方案五：此为基础方案的优选，所述步骤八中增设通风机对浇筑后的混凝土进行风干。通风机能够混凝土的风干提供良好的通风环境，提高混凝土的风干效率。

方案六：此为方案五的优选，在所述步骤八中对浇筑后的混凝土进行洒水养护。对浇筑后的混凝土进行洒水养护，防止混凝土在风干过程中裂化。

附图说明

图1为本发明一种阻裂增强型混凝土中立体金属结构的结构示意图；

图2为立体金属结构的俯视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：上半球1、下半球2、连接杆3、环板4、连接槽5、球体6、凹部7。

实施例如下所示：

一种阻裂增强型混凝土制备方法，包括以下步骤：

步骤一：制备立体金属结构的球体6：将球体6拆分为上半球1和下半球2，利用压铸机将熔融状态的铝液压铸成中空的上半球1和中空的下半球2，通过压铸机的压铸模具使上半球1表面和下半球2表面分别形成若干个第一弧形面，采用螺纹车床在下半球2的上部加工出带内螺纹的连接槽5。

步骤二：制备立体金属结构的连接杆3：用冲压机将铝材冲压成连接杆3，用螺纹车床将连接杆3的一个端部加工成螺纹头。

步骤三：制备立体金属结构的环板4：用冲压机将铝材冲压成六边形的环板4，并通过冲压机的冲压模板使环板4的表面形成若干个第二弧形面。

步骤四：焊接成型：将环板4焊接在连接杆3的上部，并将连接杆3的上端面与上半球1的下端面焊接在一起。

步骤五：形成立体金属结构：将连接杆3与连接槽5螺纹连接起来，使上半球1和下半球2实现连接，并完整的形成立体金属结构。立体金属结构表面涂刷有阻锈剂；如附图1和附图2所示，立体金属结构为空间立体结构且为球形，方便进行搅拌，使得立体金属结构能够与骨料、低碱水泥等组分均匀地混合在一起，提高阻裂增强型混凝土的质量。立体金属结构主要由球体6和环板4构成，环板4与球体6之间可形成凹部7，使骨料、低碱水泥等组分形成的混合物可嵌固在凹部7中，增强混合物与立体金属结构结合的紧密度。球体6主要由中空的上半球1、中空的下半球2、连接杆3和连接槽5构成，上半球1和下半球2均为中空结构，减小了立体金属结构的重量和密度，避免立体金属结构过重而使混凝土产生离析现象，保证立体金属结构能够均匀地混合到混凝土中，进一步提高了混凝土的均匀性。上半球1表面和下半球2表面上均加工有若干个第一弧形面，骨料、低碱水泥等组分形成的混合物流入上半球1和下半球2上加工的第一弧形面中，能够使骨料、低碱水泥等组分形成的混合物与球体6的粘结度更高，进一步增强了混凝土的紧密度。连接杆3焊接在上半球1的下端面上，连接槽5开在下半球2的上端面上，连接杆3与连接槽5之间螺纹连接。环板4焊接在连接杆3上，环板4呈六边形，六边形的环板4其外缘能够更好地与骨料、低碱水泥等组分形成的混合物粘结，增强了混凝土的紧密度；环板4上加工有若干个第二弧形面，第二弧形面能够使骨料、低碱水泥等组分形成的混合物与环板4的粘结度更高，更进一步增强了混凝土的紧密度。

步骤六：按照配比称取原料重量份：取立体金属结构230份，骨料1441份，普通硅酸盐水泥155份，粉煤灰75份，矿粉35份，硅灰18份，水泥砂浆消泡剂3份，偶联剂6份，搅拌混合形成混凝土；偶联剂采用KH570，普通硅酸盐水泥的平均粒径为35μm。

步骤七：上料及搅拌：先对立体金属结构表面涂刷阻锈剂，再将骨料、普通硅酸盐水泥、粉煤灰、立体金属结构、矿粉、硅灰、水泥砂浆消泡剂、KH570依次添加到搅拌机中，开启搅拌机并使搅拌机的转速处于35r/min，使立体金属结构、骨料、低碱水泥等组分混合均匀，并使骨料、低碱水泥等组分形成的混合物与立体金属结构紧密粘连，提高混凝土的紧密度。

步骤八：浇注成型：当混凝土搅拌均匀后，利用混凝土浇筑机将混凝土浇筑成型，并利用抖动机对浇筑后的混凝土进行抖动，使骨料、普通硅酸盐水泥等组分形成的混合物与立体金属结构粘结得更加紧密，进一步提高混凝土的紧密度；最后将浇筑后的混凝土常温放置2天，并在放置的地方增设通风机对浇筑后的混凝土进行风干，通风机能够混凝土的风干提供良好的通风环境，提高混凝土的风干效率；及时对浇筑后的混凝土进行洒水养护，防止混凝土在风干过程中裂化，最后得到阻裂增强型混凝土。

因为立体金属结构较小，且在制作阻裂增强型混凝土过程中需要的立体金属结构的量非常多，而压铸设备刚好适用于批量制造大量的中小型铸件，所以采用压铸设备来铸造立体金属结构的上半球1和下半球2，并利用压铸设备的压铸模具使上半球1表面和下半球2表面上形成若干个第一弧形面；压铸设备是工件加工中常用的设备，不需要引进新的加工设备和加工工艺，且能够批量生产，降低了阻裂增强型混凝土的生产成本，进而降低了阻裂增强型混凝土的经济成本，且压铸出来的上半球1和下半球2表面更为平整，拥有更高的尺寸一致性，使得立体金属结构与阻裂增强型混凝土其他组分粘结得更加紧密，从而提高阻裂增强型混凝土的紧密度。

采用螺纹车床将下半球2的上部加工出带内螺纹的连接槽5，并将连接杆3的一个端部加工成螺纹头，加工效率更高。采用冲压设备可实现连接杆3和环板4的批量生产，生产效率更高，且生产出来的连接杆3、环板4具有薄、匀、轻、强的特点，减小了立体金属结构的重量，避免立体金属结构过重而使阻裂增强型混凝土产生离析现象，进而提高阻裂增强型混凝土的质量。螺纹车床和冲压设备均是工件加工中常用到的设备，本制备方法中不需要引进新的加工设备和加工工艺，且能够批量生产，降低了立体金属结构的制作成本，进而降低了阻裂增强型混凝土的经济成本。

混凝土在浇筑过程中，骨料、低碱水泥等组分形成的混合物进入球体6与环板4形成的凹部7中，增强了立体金属结构与其他组分结合的紧密度，避免形成早期的裂缝；混凝土浇筑后需要进行振动，骨料、低碱水泥等组分形成的混合物在振动过程中会与立体金属结构结合得更加紧密，进一步防止早期裂缝的产生。

在混凝土凝固的过程中，混凝土中多余的水分逐渐失去并发生收缩和徐变，由于立体金属结构与骨料、低碱水泥等组分形成的混合物均匀地混合在一起，球体6和环板4自身的韧性能够增强混凝土的抗拉强度，所以立体金属结构能够抵抗混凝土的收缩变形并承担部分收缩应力，进而减少甚至消除混凝土界面产生的原始裂缝，起到阻裂作用。

混凝土凝固形成阻裂增强型混凝土的成品，随着荷载的增加，阻裂增强型混凝土的界面上会产生部分原始裂缝或使阻裂增强型混凝土界面的原始裂缝逐渐扩展到阻裂增强型混凝土的内部，裂缝通常平行于骨料表面进行扩展，立体金属结构的球体6或环板4能够与裂缝交叉形成阻碍，减缓裂缝的扩展；由于裂缝扩展受阻，裂缝会出现分叉并绕开立体金属结构进行扩展，这样裂缝的扩展路线就被迫延长，进一步减缓了裂缝的扩展，延长了裂缝的贯通时间，从而起到阻裂的作用，并利用立体金属结构的韧性增强阻裂增强型混凝土的抗拉强度，进一步阻止裂缝的扩大。

荷载继续增加，裂缝将继续扩展并进入不稳定扩展阶段，立体金属网仍然能够与骨料、低碱水泥等组分有效粘结在一起，裂缝的扩展会导致立体金属结构产生较大的变形，而骨料、低碱水泥等组分消耗的能量缓慢，更进一步地阻止了裂缝的扩大，阻裂效果明显。

所以，添加了立体金属结构的阻裂增强型混凝土阻裂效果明显，抗拉强度和耐久性能得到大幅度提高，此阻裂增强型混凝土可在浇筑期防止早期裂缝的产生；在凝固时提升抗拉强度和抗裂效果，减少甚至消除阻裂增强型混凝土界面的原始裂缝，起到阻裂作用；在凝固后阻碍裂缝的进一步扩大并延长裂缝的贯通时间，并能够利用立体金属结构的变形来阻止裂缝的进一步扩大，阻裂效果得到进一步增强。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.一种阻裂增强型混凝土制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：制备立体金属结构的球体：将球体拆分为上半球和下半球，采用压铸设备分别压铸出中空的上半球和中空的下半球，通过压铸设备的压铸模具使上半球表面和下半球表面上形成若干个第一弧形面，采用螺纹车床在下半球的上部加工出带内螺纹的连接槽；

步骤二：制备立体金属结构的连接杆：用冲压设备将金属材料冲压成连接杆，用螺纹车床将连接杆的一个端部加工成螺纹头；

步骤三：制备立体金属结构的环板：用冲压设备将金属材料冲压成六边形的环板，环板的直径大于上半球的直径；通过冲压设备的冲压模板使环板的表面形成若干个第二弧形面；

步骤四：焊接成型：将环板焊接在连接杆的上部，并将连接杆的上端面与上半球的下端面焊接在一起，使环板与上半球下端面贴合，且环板与上半球之间形成凹部；

步骤五：形成立体金属结构：将连接杆与连接槽螺纹连接起来，使上半球和下半球实现连接，并完整的形成立体金属结构；

步骤六：按照配比称取原料重量份：立体金属结构215-245份，骨料1423-1465份，低碱水泥125-185份，粉煤灰70-80份，矿粉20-50份，硅灰10-25份，水泥砂浆消泡剂1-5份，偶联剂2-10份；

步骤七：上料及搅拌：将骨料、低碱水泥、粉煤灰、立体金属结构、矿粉、硅灰、水泥砂浆消泡剂、偶联剂依次添加到搅拌设备中，开启搅拌设备并使搅拌设备的转速处于25-45r/min，使立体金属结构、骨料、低碱水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰、水泥砂浆消泡剂、偶联剂混合均匀，并使骨料、低碱水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰、水泥砂浆消泡剂、偶联剂形成的混合物与立体金属结构紧密粘连，提高混凝土的紧密度；

步骤八：浇注成型：当混凝土搅拌均匀后，利用混凝土浇筑设备将混凝土浇筑成型，并利用抖动设备对浇筑后的混凝土进行抖动，使骨料、低碱水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰、水泥砂浆消泡剂、偶联剂形成的混合物与立体金属结构粘结得更加紧密，进一步提高混凝土的紧密度；最后将浇筑后的混凝土常温放置2-4天，得到阻裂增强型混凝土。

2.根据权利要求1所述的阻裂增强型混凝土制备方法，其特征在于：在步骤五形成的立体金属结构表面涂刷有阻锈剂。

3.根据权利要求1所述的阻裂增强型混凝土制备方法，其特征在于：所述步骤六中的低碱水泥采用普通硅酸盐水泥。

4.根据权利要求3所述的阻裂增强型混凝土制备方法，其特征在于：所述普通硅酸盐水泥的平均粒径为30-50μm。

5.根据权利要求1所述的阻裂增强型混凝土制备方法，其特征在于：所述步骤八中增设通风机对浇筑后的混凝土进行风干。

6.根据权利要求5所述的阻裂增强型混凝土制备方法，其特征在于：在所述步骤八中对浇筑后的混凝土进行洒水养护。

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