CN108164218B - 一种抗裂混凝土 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗裂混凝土，包括如下重量份数的组分：水泥：30‑40份；水：15‑20份；细骨料：50‑70份；碎石：60‑80份；填料：10‑15份；聚羧酸高效减水剂：0.2‑0.5份；聚合物微球：0.3‑0.8份；水解聚马来酸酐：0.1‑0.3份；抗裂纤维：0.3‑0.8份；蒙脱土：0.5‑1.5份。本发明中聚合物微球的加入，有助于填充抗裂混凝土内部微小的裂纹，抗裂混凝土在受力时，聚合物微球自身的形变有助于减小抗裂混凝土的形变，利于提高抗裂混凝土的抗裂性；聚合物微球、蒙脱土、填料、细骨料、碎石和水泥之间的配合有助于提高抗裂混凝土的密实度，有助于提高抗裂混凝土的抗裂性；蒙脱土和抗裂纤维的配合，使抗裂纤维在抗裂混凝土中的分散性更好。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土制备技术领域，更具体地说，它涉及一种抗裂混凝土。
背景技术
随着我国对基础设施投入的增加，混凝土的应用越来越广泛，混凝土开裂现象也日趋严重。混凝土开裂将会影响其正常使用功能和耐久性，当裂缝宽度超过一定的限度后不仅会影响到混凝土构件的承载力、刚度和正常使用功能，还为氯离子等离子的渗透提供路径，从而引发钢筋锈蚀等一系列耐久性问题控制混凝土裂缝，防止和减少混凝土开裂具有十分重要的意义。
现有技术主要是添加抗裂剂和减缩剂来减缓混凝土开裂的情况，授权公告号为CN105314938B、授权公告日为2017年12月1日的中国专利公开了一种低干缩抗裂混凝土，按照重量份计，由水泥320-380份、稻壳灰50-100份、金刚砂粉30-60份、机制砂620-720份，金刚砂60-100份，碎石1000-1090份，减缩剂8-12份，减水剂5-7份和水120-200份混合组成。
现有技术主要利用减缩剂在一定程度上降低了混凝土的干缩值，以达到提高混凝土的抗裂性的目的，但是混凝土干缩仅是引起混凝土开裂的诸多因素之一，混凝土因外界压力引起的开裂问题依然没有解决。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种抗裂混凝土，具有提高混凝土的抗裂性的效果。
为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：一种抗裂混凝土，包括如下重量份数的组分：
水泥：30-40份；
水：15-20份；
细骨料：50-70份；
碎石：60-80份；
填料：10-15份；
聚羧酸高效减水剂：0.2-0.5份；
聚合物微球：0.3-0.8份；
水解聚马来酸酐：0.1-0.3份；
抗裂纤维：0.3-0.8份；
蒙脱土：0.5-1.5份；
所述细骨料为天然砂，所述填料包括粉煤灰和矿渣中的至少一种，所述聚合物微球为聚苯乙烯微球或聚甲基丙烯酸甲酯微球中的至少一种。
通过上述技术方案，聚合物微球是具有圆球形状且粒径在数十纳米到数百微米尺寸范围内的聚合物粒子，由于其颗粒的尺寸小，使其比表面积增大，有助于增大聚合物微球和其他原料之间结合的面积，且尺寸较小的特性，使聚合物微球更易进入到抗裂混凝土内部的微裂纹中，有助于微裂纹的填充，进而有助于提高抗裂混凝土的密实度，利于提高抗裂混凝土的抗压性能，进而减小混凝土在受到压力时产生裂纹的几率。
混凝土自身的形变也是造成混凝土开裂的因素之一，当混凝土发生细微的形变时，聚合物微球在压力或拉力的作用下发生形变，进而减弱混凝土因形变而产生裂纹的几率。聚苯乙烯微球和聚甲基丙烯酸甲酯微球均具有较大的侧基，自身稳定性较强，且易得，有助于抗裂混凝土的工业化生产。
抗裂纤维加入到抗裂混凝土中有利于提高抗裂混凝土在受到载荷时的抗裂性，蒙脱土具有较强的吸附能力，与抗裂纤维配合，有助于使抗裂纤维均匀分散于抗裂混凝土中，蒙脱土的粒径较小，与细骨料、碎石、水泥、填料和聚合物微球配合，有助于提高抗裂混凝土的密实度，进而提高抗裂混凝土的抗压强度，蒙脱土和聚合物微球配合具有一定的保水性，有助于减少抗裂混凝土中水分的丧失，进而减弱抗裂混凝土的干缩，有助于提高抗裂混凝土的抗裂性。
聚合物微球易产生团聚，在抗裂混凝土中加入水解聚马来酸酐，水解聚马来酸酐与聚合物微球配合，有助于提高聚合物微球的分散性，利于减少聚合物微球在制备抗裂混凝土时的团聚，从而提高抗裂混凝土的抗裂性。
进一步优选为：包括如下重量份数的组分：
水泥：32-40份；
水：15-20份；
细骨料：50-58份；
碎石：72-80份；
填料：10-12份；
减水剂：0.2-0.35份；
聚合物微球：0.5-0.8份；
水解聚马来酸酐：0.2-0.3份；
抗裂纤维：0.6-0.8份；
蒙脱土：0.5-1.0份。
通过上述技术方案，经抗裂性测试试验，各组分的重量份数在上述范围内时，有助于提高抗裂混凝土的抗裂性能。
进一步优选为：所述聚合物微球的粒径为50-200nm。
通过上述技术方案，利用50-200nm的较小粒径，使聚合物微球能填充抗裂混凝土内部更细小的裂纹，进一步减弱抗裂混凝土开裂的几率。
进一步优选为：所述填料由矿渣和粉煤灰组成，所述粉煤灰的重量份数为：6-8份，所述矿渣的重量份数为：4-5份。
通过上述技术方案，经抗裂性测试试验，矿渣和粉煤灰配合作用有助于提高抗裂混凝土的抗裂性。
进一步优选为：所述抗裂纤维为聚丙烯纤维、钢纤维、木质素纤维中的至少一种。
经抗裂性测试试验，选用上述种类的纤维更利于提高抗裂混凝土的抗裂性，上述纤维与蒙脱土的结合作用更强。
进一步优选为：所述细骨料还包括再生细骨料,所述天然砂的重量份数为：28-32份，所述再生细骨料的重量份数为：22-26份。
通过上述技术方案，再生细骨料的添加有助于废弃混凝土的再利用，有助于减少建筑垃圾对环境的影响。
进一步优选为：所述粉煤灰为一级粉煤灰。
本发明的目的二在于提供一种抗裂混凝土的制备方法。
为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：一种抗裂混凝土的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：取相应重量份数的细骨料、碎石、填料混合均匀，得到第一混合物；
步骤二：取相应重量份数的抗裂纤维、蒙脱土和水泥混合均匀得到第二混合物；
步骤三：将第一混合物和第二混合物混合均匀得到第三混合物；
步骤四：取相应重量份数的减水剂、水解聚马来酸酐溶于相应重量份数的水中，再加入聚合物微球，搅拌，使聚合物微球均匀分散于水中，得到第四混合物；
步骤五：将第四混合物和第三混合物混合均匀，制得抗裂混凝土。
采用上述方法，分多个步骤混合原料，有助于提高各个原料在抗裂混凝土中的分散性，经抗裂性测试试验，有助于提高抗裂混凝土的抗裂性。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、聚合物微球的加入，有助于填充抗裂混凝土内部微小的裂纹，抗裂混凝土在受力时，聚合物微球自身的形变有助于减小抗裂混凝土的形变，利于提高抗裂混凝土的抗裂性；
2、聚合物微球、蒙脱土、填料、细骨料、碎石和水泥之间的配合有助于提高抗裂混凝土的密实度，有助于提高抗裂混凝土的抗裂性；
3、蒙脱土和抗裂纤维的配合，使抗裂纤维在抗裂混凝土中的分散性更好；
4、聚合物微球与水解聚马来酸酐的配合有助于提高聚合物微球在抗裂混凝土中的分散性。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：一种抗裂混凝土，各组分及其用量如表1所示，通过如下步骤制得：
步骤一：取细骨料、碎石、填料混合均匀，得到第一混合物；
步骤二：取抗裂纤维、蒙脱土和水泥混合均匀得到第二混合物；
步骤三：将第一混合物和第二混合物混合均匀得到第三混合物；
步骤四：取减水剂、水解聚马来酸酐溶于水中，再加入聚合物微球，搅拌，使聚合物微球均匀分散于水中，得到第四混合物；
步骤五：将第四混合物和第三混合物混合均匀，制得抗裂混凝土。
其中细骨料为天然砂，填料为粉煤灰，粉煤灰选用二级粉煤灰，聚合物微球为聚苯乙烯微球，聚合物微球的粒径为200nm，减水剂为聚羧酸高效减水剂，抗裂纤维仅由木质素纤维组成。水泥选用普通硅酸盐水泥，指标号为42.5，碎石的细度模数为2.0，抗裂纤维的长度均为1mm。步骤四中加入聚合物微球后的搅拌速度为300r/min。
实施例2：一种抗裂混凝土，与实施例1的区别在于，细骨料由天然砂和细骨料组成，各组分及其用量如表1所示。
实施例3：一种抗裂混凝土，与实施例2的区别在于，填料为矿渣，各组分及其用量如表1所示。
实施例4：一种抗裂混凝土，与实施例3的区别在于，填料由矿渣和粉煤灰组成，各组分及其用量如表1所示。
实施例5：一种抗裂混凝土，与实施例4的区别在于，粉煤灰选用一级粉煤灰。
实施例6：一种抗裂混凝土，与实施例5的区别在于，聚合物微球为聚甲基丙烯酸甲酯微球。
实施例7：一种抗裂混凝土，与实施例5的区别在于，聚合物微球由聚甲基丙烯酸甲酯微球和聚苯乙烯微球组成，聚甲基丙烯酸甲酯微球和聚苯乙烯微球的粒径均为200nm，各组分及其用量如表1所示。
实施例8-10：一种抗裂混凝土，与实施例7的区别在于，各组分及其用量如表1所示。
表1实施例1，实施例2-4，实施例6-10中各组分及其用量
实施例11：一种抗裂混凝土，与实施例10的区别在于，抗裂纤维为聚丙烯纤维，各组分及其用量如表2所示。
实施例12：一种抗裂混凝土，与实施例10的区别在于，抗裂纤维为钢纤维，各组分及其用量如表2所示。
实施例13：一种抗裂混凝土，与实施例10的区别在于，抗裂纤维由钢纤维和聚丙烯纤维组成，各组分及其用量如表2所示。
实施例14：一种抗裂混凝土，与实施例10的区别在于，抗裂纤维由钢纤维和木质素纤维组成，各组分及其用量如表2所示。
实施例15：一种抗裂混凝土，与实施例10的区别在于，抗裂纤维由聚丙烯纤维和木质素纤维组成，各组分及其用量如表2所示。
实施例16：一种抗裂混凝土，与实施例10的区别在于，抗裂纤维由钢纤维、聚丙烯纤维和木质素纤维组成，各组分及其用量如表2所示。
实施例17-19：一种抗裂混凝土，与实施例16的区别在于，各组分及其用量如表2所示。
表2实施例11-19中各组分及其用量
实施例20-24：一种抗裂混凝土，与实施例19的区别在于，各组分及其用量如表3所示。
实施例25-27：一种抗裂混凝土，与实施例24的区别在于，各组分及其用量如表3所示。
表3实施例20-27中各组分及其用量
实施例28：一种抗裂混凝土，与实施例1的区别在于，聚苯乙烯微球的粒径为400nm。
实施例29：一种抗裂混凝土，与实施例1的区别在于，聚苯乙烯微球的粒径为100nm。
实施例30：一种抗裂混凝土，与实施例1的区别在于，聚苯乙烯微球的粒径为50nm。
实施例31：一种抗裂混凝土，与实施例6的区别在于，聚苯乙烯微球的粒径为150nm。
实施例32：一种抗裂混凝土，与实施例7的区别在于，聚苯乙烯微球的粒径为200nm，聚甲基丙烯酸甲酯微球的粒径为100nm。
对比例1：一种抗裂混凝土，与实施例24的区别在于，步骤四中不添加聚合物微球。
对比例2：一种抗裂混凝土，与实施例24的区别在于，称取水、水泥、天然砂、再生细骨料、碎石、粉煤灰、矿渣、聚羧酸减水剂、聚苯乙烯微球、聚甲基丙烯酸甲酯微球、木质素纤维、聚丙烯纤维、钢纤维、蒙脱土和水解聚马来酸酐，一步混合。
对比例3-8：一种抗裂混凝土，与实施例24的区别在于，各组分及其用量如表4所示。
表4对比例3-8中各组分及其用量
对比例9：一种抗裂混凝土，与实施例24的区别在于，步骤二中不添加蒙脱土。
对比例10：一种抗裂混凝土，与实施例24的区别在于，抗裂纤维为玻璃纤维。
对比例11：一种抗裂混凝土，与实施例24的区别在于，步骤二中不添加抗裂纤维。
对比例12：一种抗裂混凝土，与实施例1的区别在于，步骤四中不添加水解聚马来酸酐。
对比例13：一种抗裂混凝土，与实施例1的区别在于，水解聚马来酸酐的用量为0.02kg。
抗裂性测试：取实施例1-32，对比例1-13制得的抗裂混凝土作为测试样品，养护28天后，测试其抗压强度，劈裂抗拉强度以及观察每组样品表面是否有裂缝产生，并记录裂缝的长度。测试样品为150mm×150mm×150mm的立方体标准试样。抗压强度和劈裂抗压强度按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法》进行测试。具体结果如表5所示。
表5抗裂性测试结果表
对比实施例1-32和对比例1-13的数据，发现实施例1-32制得的抗裂混凝土在养护28天后均无裂缝产生，而对比例1-13中的各组均出现了不同程度的裂纹，且对比例中的抗压强度和劈裂抗拉轻度均低于实施例中的最低水平，说明在本申请范围内制得的抗裂混凝土的抗裂性较好。
对比实施例4、实施例6-10和对比例1、对比例3-4，发现聚苯乙烯微球和聚甲基丙烯酸甲酯微球加入到抗裂混凝土中，有助于力高抗裂混凝土的抗裂性，且用量在本申请的范围内时，抗裂性较优。
对比实施例1-4，发现填料由粉煤灰和矿渣组成时，抗裂混凝土的抗裂性较优。对比
实施例11-19和对比例5-6、对比例10-11，发现抗裂纤维为聚丙烯纤维、钢纤维、木质素纤维中的至少一种时制得的抗裂混凝土的抗裂性较好，且用量在本申请的范围内时抗裂性较好。
对比实施例20-24和对比例7-9，发现蒙脱土的用量在本申请的范围内时制得的抗裂混凝土的抗裂性较好，说明该范围内的蒙脱土与抗裂纤维和聚合物微球的结合作用最强。
对比实施例1、6、7和实施例28-32，发现聚合物微球的粒径在50-200nm的范围内时，制得的抗裂混凝土的抗裂性较好，说明在该范围内，聚合物微球更易进入到抗裂混凝土内部的微裂纹中，从而提高抗裂混凝土的抗裂性。
对比实施例24-27和对比例12-13，发现水解聚马来酸酐的加入以及用量对抗裂混凝土的抗裂性影响，说明水解聚马来酸酐利于提高聚合物微球在抗裂混凝土中的分散性，进而利于提高抗裂混凝土整体的抗裂性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种抗裂混凝土，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
水泥：30-40份；
水：15-20份；
细骨料：50-70份；
碎石：60-80份；
填料：10-15份；
聚羧酸高效减水剂：0.2-0.5份；
聚合物微球：0.3-0.8份；
水解聚马来酸酐：0.1-0.3份；
抗裂纤维：0.3-0.8份；
蒙脱土：0.5-1.5份；
所述聚合物微球为聚苯乙烯微球或聚甲基丙烯酸甲酯微球中的至少一种；
所述聚合物微球的粒径为200nm；
所述填料由矿渣和粉煤灰组成，所述粉煤灰的重量份数为：6-8份，所述矿渣的重量份数为：4-5份；
所述抗裂纤维为聚丙烯纤维、钢纤维、木质素纤维中的至少一种；
所述细骨料包括天然砂，所述细骨料还包括再生细骨料，所述天然砂的重量份数为：28-32份，所述再生细骨料的重量份数为：22-26份。
2.根据权利要求1所述的一种抗裂混凝土，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
水泥：32-40份；
水：15-20份；
细骨料：50-58份；
碎石：72-80份；
填料：10-12份；
减水剂：0.2-0.35份；
聚合物微球：0.5-0.8份；
水解聚马来酸酐：0.2-0.3份；
抗裂纤维：0.6-0.8份；
蒙脱土：0.5-1.0份。
3.根据权利要求2所述的一种抗裂混凝土，其特征在于，所述粉煤灰为一级粉煤灰。
4.权利要求1-3任一项所述的一种抗裂混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：取相应重量份数的细骨料、碎石、填料混合均匀，得到第一混合物；
步骤二：取相应重量份数的抗裂纤维、蒙脱土和水泥混合均匀得到第二混合物；
步骤三：将第一混合物和第二混合物混合均匀得到第三混合物；
步骤四：取相应重量份数的减水剂、水解聚马来酸酐溶于相应重量份数的水中，再加入聚合物微球，搅拌，使聚合物微球均匀分散于水中，得到第四混合物；
步骤五：将第四混合物和第三混合物混合均匀，制得抗裂混凝土。
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