CN108069653A - 一种增强型活性粉末混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种增强型活性粉末混凝土，属于建筑材料技术领域。按重量份数计，依次称取水泥，石英砂，减水剂，硅灰，钢纤维，改性填料和水，先将石英砂于粉碎机中粉碎，过筛，得石英砂粉，依次将水泥，石英砂粉，硅灰和改性填料加入搅拌机中，搅拌混合，得混合料，再将减水剂与70～80%的水搅拌混合，得混合液，最后依次将剩余20～30%水，钢纤维和混合液加入混合料中，加热搅拌，得预处理坯料，将预处理坯料移入模具中，振动成型，得坯料，将坯料用塑料薄膜覆盖后移入养护室，蒸汽养护24～26h后，拆模，继续蒸汽养护3～5天，得增强型活性粉末混凝土。本发明制备的活性粉末混凝土具有较好的抗压强度，轴心抗压强度和轴心抗拉强度。

Description

一种增强型活性粉末混凝土
技术领域
本发明公开了一种增强型活性粉末混凝土，属于建筑材料技术领域。
背景技术
活性粉末混凝土（reactive powder concrete，简称RPC）是上世纪90年代初研制出的一种新型水泥基复合材料，主要应用于桥梁等建筑工程。RPC一般由级配石英砂、水泥、活性掺合料、超塑化剂与水拌合后，经湿热养护而成，是性能优良建筑材料。
从工程应用角度来看，活性粉末混凝土有以下的优点：RPC材料减小了界面过渡区的厚度与范围。骨料粒径的减小，其自身存在缺陷的机率减小，整个基体的缺陷也减少，RPC十分密实，孔隙率极低，它不但能够阻止放射性物质从内部泄漏，而且能够抵御外部侵蚀性介质的腐蚀，从整体上提高了体系均匀性、强度和耐久性；有利于提高结构的抗震和抗冲击性能；RPC材料的耐高温性、耐火性以及抗腐蚀能力远远高于钢材。
目前已经通过考察了RPC梁、板和柱的受力性能，提出了相关设计计算公式。在工程实践中，RPC超低高度T型梁已应用于蓟港铁路（跨度32m）和迁曹铁路（跨度20m），有效解决了线路净高受限问题。综上所述，对RPC材料的力学性能到构件设计的研究已经比较多，但其力学性能还可进一步加强，而且有关RPC的基本力学性能指标的取值研究仍比较零散，且尚未给出RPC的强度分级方法和材料分项系数，限制了RPC在工程中的推广应用。因此还需对活性粉末混凝土进行进一步研究。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统活性粉末混凝土力学性能不佳的问题，提供了一种增强型活性粉末混凝土。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种增强型活性粉末混凝土，是由以下重量份数的原料组成：
水泥 65～75份
石英砂 45～50份
减水剂 3～8份
硅灰 12～15份
钢纤维 4～8份
改性填料 5～12份
水 15～18份
所述改性填料的制备方式为：
将纳米四氧化三铁与水按质量比2：5～2：7混合，超声振荡，得混合液，向混合液中加入四氧化三铁质量0.5～0.7倍的絮凝剂，搅拌混合，过滤，得预处理填料，将EVA热熔胶于温度为160～180℃条件下加热融化，并加入EVA热熔胶质量0.6～0.8倍的预处理填料，搅拌混合，冷却后固化粉碎，过筛，得改性填料；
所述增强型活性粉末混凝土的制备方法为：
（1）按原料组成称量各原料；
（2）先将石英砂于粉碎机中粉碎，过筛，得石英砂粉，依次将水泥，石英砂粉，硅灰和改性填料加入搅拌机中，搅拌混合，得混合料，再将减水剂与水搅拌混合，得混合液，依次将钢纤维和混合液加入混合料中，加热搅拌，得预处理坯料，将预处理坯料移入模具中，振动成型，得坯料，将坯料用塑料薄膜覆盖后移入养护室，蒸汽养护24～26h后，拆模，继续蒸汽养护3～5天，得增强型活性粉末混凝土。
所述水泥为硅酸盐水泥或铝酸盐水泥中任意一种。
所述减水剂为氨基磺酸盐减水剂，萘磺酸盐减水剂或木质素磺酸盐减水剂中任意一种。
所述钢纤维的长度为10～15mm，直径为0.1～0.3mm。
所述絮凝剂为聚丙烯酰胺，硫酸铁或硫酸铝中任意一种。
本发明的有益效果是：
本发明在制备增强型活性粉末混凝土时加入改性填料，一方面，改性填料表面包裹一层EVA热熔胶，在加热搅拌过程中，EVA热熔胶液可与活性粉末混凝土体系中各物质相互结合，并且在后续制作坯料和坯料养护过程中，未固化的EVA热熔胶液可很好的填充活性粉末混凝土体系中的孔隙，从而提高活性粉末混凝土体系的致密度，使产品的抗压强度和轴心抗压强度得到提高，并且由于EVA热熔胶液具有较高的粘度，在加入活性粉末混凝土体系中后可是体系中各物之间的连接力增强，从而进一步提高产品的抗压强度，轴心抗压强度和轴心抗拉强度；另一方面改性填料中加入了吸附了四氧化三铁的絮凝剂，在加热搅拌过程中EVA热熔胶融化，里面吸附了四氧化三铁的絮凝剂显露出来，由于四氧化三铁具有磁性，在加入到活性粉末混凝土体系中后，可吸附于体系中的钢纤维表面，从而使絮凝剂被携带至钢纤维表面，由于絮凝剂的存在，在水泥水化过程中，产生的氢氧化钙可被絮凝剂吸引，从而导致钢纤维附近的钙离子浓度升高，进而使钢纤维周围的水泥水化程度提高，使钢纤维成为一个增强体，使产品的抗压强度，轴心抗压强度和轴心抗拉强度得到提高。
具体实施方式
将纳米四氧化三铁与水按质量比2：5～2：7混合于烧杯中，将烧杯移入超声振荡仪，于频率为45～55kHz的条件下，超声振荡15～25min，得混合液，再向装有混合液的烧杯中加入四氧化三铁质量0.5～0.7倍的絮凝剂，将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为50～60℃，转速为280～320r/min的条件下，恒温搅拌混合45～60min后，过滤，得滤饼，即得预处理填料，将EVA热熔胶加入烧瓶中，于温度为160～180℃条件下加热融化，待EVA热熔胶完全融化后，向烧瓶中加入EVA热熔胶质量0.6～0.8倍的预处理填料，将烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为160～180℃，转速为290～320r/min的条件下，搅拌混合100～120min，得混合物，将混合物于温度为15～20℃的条件下冷却固化后，加入粉碎机中粉碎，过80～120目筛，得改性填料；按重量份数计，依次称取65～75份水泥，45～50份石英砂，3～8份减水剂，12～15份粒径为0.01～0.04μm的硅灰，4～8份钢纤维，5～12份改性填料和15～18份水，先将石英砂于粉碎机中粉碎，过60～100目筛，得石英砂粉，并依次将水泥，石英砂粉，硅灰和改性填料加入搅拌机中，搅拌混合50～80min，得混合料，再将减水剂与水于温度为35～50℃，转速为300～350r/min的条件下搅拌混合，得混合液，依次将钢纤维和混合液加入混合料中，于温度为150～170℃，转速为220～250r/min的条件下，搅拌混合，得预处理坯料，将预处理坯料加入模具中，并移入振动机中振动成型3～5min，得坯料，将坯料用塑料薄膜覆盖后移入养护室，于温度为80～100℃的条件下蒸汽养护24～26h后，拆模，继续于温度为80～100℃的条件下蒸汽养护3～5天，得增强型活性粉末混凝土。所述水泥为硅酸盐水泥或铝酸盐水泥中任意一种。所述减水剂为氨基磺酸盐减水剂，萘磺酸盐减水剂或木质素磺酸盐减水剂中任意一种。所述钢纤维的长度为10～15mm，直径为0.1～0.3mm。所述絮凝剂为聚丙烯酰胺，硫酸铁或硫酸铝中任意一种。
实例1
将纳米四氧化三铁与水按质量比2：7混合于烧杯中，将烧杯移入超声振荡仪，于频率为55kHz的条件下，超声振荡25min，得混合液，再向装有混合液的烧杯中加入四氧化三铁质量0.7倍的絮凝剂，将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为60℃，转速为320r/min的条件下，恒温搅拌混合60min后，过滤，得滤饼，即得预处理填料，将EVA热熔胶加入烧瓶中，于温度为180℃条件下加热融化，待EVA热熔胶完全融化后，向烧瓶中加入EVA热熔胶质量0.8倍的预处理填料，将烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为180℃，转速为320r/min的条件下，搅拌混合120min，得混合物，将混合物于温度为20℃的条件下冷却固化后，加入粉碎机中粉碎，过120目筛，得改性填料；按重量份数计，依次称取75份水泥，50份石英砂，8份减水剂，15份粒径为0.04μm的硅灰8份钢纤维，12份改性填料和18份水，先将石英砂于粉碎机中粉碎，过100目筛，得石英砂粉，并依次将水泥，石英砂粉，硅灰和改性填料加入搅拌机中，搅拌混合80min，得混合料，再将减水剂与水于温度为50℃，转速为350r/min的条件下搅拌混合，得混合液，依次将钢纤维和混合液加入混合料中，于温度为170℃，转速为250r/min的条件下，搅拌混合，得预处理坯料，将预处理坯料加入模具中，并移入振动机中振动成型5min，得坯料，将坯料用塑料薄膜覆盖后移入养护室，于温度为100℃的条件下蒸汽养护26h后，拆模，继续于温度为100℃的条件下蒸汽养护5天，得增强型活性粉末混凝土。所述水泥为硅酸盐水泥。所述减水剂为氨基磺酸盐减水剂。所述钢纤维的长度为15mm，直径为0.3mm。所述絮凝剂为聚丙烯酰胺。
实例2
将纳米四氧化三铁与水按质量比2：7混合于烧杯中，将烧杯移入超声振荡仪，于频率为55kHz的条件下，超声振荡25min，得混合液，再向装有混合液的烧杯中加入四氧化三铁质量0.7倍的絮凝剂，将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为60℃，转速为320r/min的条件下，恒温搅拌混合60min后，过滤，得滤饼，即得改性填料；按重量份数计，依次称取75份水泥，50份石英砂，8份减水剂，15份粒径为0.04μm的硅灰8份钢纤维，12份改性填料和18份水，先将石英砂于粉碎机中粉碎，过100目筛，得石英砂粉，并依次将水泥，石英砂粉，硅灰和改性填料加入搅拌机中，搅拌混合80min，得混合料，再将减水剂与水于温度为50℃，转速为350r/min的条件下搅拌混合，得混合液，依次将钢纤维和混合液加入混合料中，于温度为170℃，转速为250r/min的条件下，搅拌混合，得预处理坯料，将预处理坯料加入模具中，并移入振动机中振动成型5min，得坯料，将坯料用塑料薄膜覆盖后移入养护室，于温度为100℃的条件下蒸汽养护26h后，拆模，继续于温度为100℃的条件下蒸汽养护5天，得增强型活性粉末混凝土。所述水泥为硅酸盐水泥。所述减水剂为氨基磺酸盐减水剂。所述钢纤维的长度为15mm，直径为0.3mm。所述絮凝剂为聚丙烯酰胺。
实例3
将EVA热熔胶加入烧瓶中，于温度为180℃条件下加热融化，待EVA热熔胶完全融化后，向烧瓶中加入EVA热熔胶质量0.8倍的纳米四氧化三铁，将烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为180℃，转速为320r/min的条件下，搅拌混合120min，得混合物，将混合物于温度为20℃的条件下冷却固化后，加入粉碎机中粉碎，过120目筛，得改性填料；按重量份数计，依次称取75份水泥，50份石英砂，8份减水剂，15份粒径为0.04μm的硅灰8份钢纤维，12份改性填料和18份水，先将石英砂于粉碎机中粉碎，过100目筛，得石英砂粉，并依次将水泥，石英砂粉，硅灰和改性填料加入搅拌机中，搅拌混合80min，得混合料，再将减水剂与水于温度为50℃，转速为350r/min的条件下搅拌混合，得混合液，依次将钢纤维和混合液加入混合料中，于温度为170℃，转速为250r/min的条件下，搅拌混合，得预处理坯料，将预处理坯料加入模具中，并移入振动机中振动成型5min，得坯料，将坯料用塑料薄膜覆盖后移入养护室，于温度为100℃的条件下蒸汽养护26h后，拆模，继续于温度为100℃的条件下蒸汽养护5天，得增强型活性粉末混凝土。所述水泥为硅酸盐水泥。所述减水剂为氨基磺酸盐减水剂。所述钢纤维的长度为15mm，直径为0.3mm。所述絮凝剂为聚丙烯酰胺。
实例4
将EVA热熔胶加入烧瓶中，于温度为180℃条件下加热融化，待EVA热熔胶完全融化后，向烧瓶中加入EVA热熔胶质量0.8倍的絮凝剂，将烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为180℃，转速为320r/min的条件下，搅拌混合120min，得混合物，将混合物于温度为20℃的条件下冷却固化后，加入粉碎机中粉碎，过120目筛，得改性填料；按重量份数计，依次称取75份水泥，50份石英砂，8份减水剂，15份粒径为0.04μm的硅灰8份钢纤维，12份改性填料和18份水，先将石英砂于粉碎机中粉碎，过100目筛，得石英砂粉，并依次将水泥，石英砂粉，硅灰和改性填料加入搅拌机中，搅拌混合80min，得混合料，再将减水剂与水于温度为50℃，转速为350r/min的条件下搅拌混合，得混合液，依次将钢纤维和混合液加入混合料中，于温度为170℃，转速为250r/min的条件下，搅拌混合，得预处理坯料，将预处理坯料加入模具中，并移入振动机中振动成型5min，得坯料，将坯料用塑料薄膜覆盖后移入养护室，于温度为100℃的条件下蒸汽养护26h后，拆模，继续于温度为100℃的条件下蒸汽养护5天，得增强型活性粉末混凝土。所述水泥为硅酸盐水泥。所述减水剂为氨基磺酸盐减水剂。所述钢纤维的长度为15mm，直径为0.3mm。所述絮凝剂为聚丙烯酰胺。
对比例：常州某建材有限公司生产的活性粉末混凝土。
将实例1至4所得活性粉末混凝土和对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
将上述混凝土制成尺寸为70.7mm×70.7mm×210mm的棱柱体试件，按照GB50010检测其轴心抗压强度和轴心抗拉强度。具体检测结果如表1所示：
表1
由表1检测结果可知，本发明所得活性粉末混凝土力学性能得到了有效的提高。

Claims (5)

1.一种增强型活性粉末混凝土，其特征在于：是由以下重量份数的原料组成：
水泥 65～75份
石英砂 45～50份
减水剂 3～8份
硅灰 12～15份
钢纤维 4～8份
改性填料 5～12份
水 15～18份
所述改性填料的制备方式为：
将纳米四氧化三铁与水按质量比2：5～2：7混合，超声振荡，得混合液，向混合液中加入四氧化三铁质量0.5～0.7倍的絮凝剂，搅拌混合，过滤，得预处理填料，将EVA热熔胶于温度为160～180℃条件下加热融化，并加入EVA热熔胶质量0.6～0.8倍的预处理填料，搅拌混合，冷却后固化粉碎，过筛，得改性填料；
所述增强型活性粉末混凝土的制备方法为：
（1）按原料组成称量各原料；
（2）先将石英砂于粉碎机中粉碎，过筛，得石英砂粉，依次将水泥，石英砂粉，硅灰和改性填料加入搅拌机中，搅拌混合，得混合料，再将减水剂与水搅拌混合，得混合液，依次将钢纤维和混合液加入混合料中，加热搅拌，得预处理坯料，将预处理坯料移入模具中，振动成型，得坯料，将坯料用塑料薄膜覆盖后移入养护室，蒸汽养护24～26h后，拆模，继续蒸汽养护3～5天，得增强型活性粉末混凝土。
2.根据权利要求1所述的一种增强型混凝土，其特征在于：所述水泥为硅酸盐水泥或硅铝酸盐水泥中任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种增强型混凝土，其特征在于：所述减水剂为氨基磺酸盐减水剂，萘磺酸盐减水剂或木质素磺酸盐减水剂中任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种增强型混凝土，其特征在于：所述钢纤维的长度为10～15mm，直径为0.1～0.3mm。
5.根据权利要求1所述的一种增强型混凝土，其特征在于：所述絮凝剂为聚丙烯酰胺，硫酸铁或硫酸铝中任意一种。
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