CN108358545A - 一种抗冲击混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗冲击混凝土及其制备方法，涉及新型建材技术领域，该混凝土包括以下原料：水泥、粉煤灰、左云粘土、钙长石粉、氧化铁粉末、莫来石纤维、木质纤维素、改性有机硅复合乳液、羟甲基纤维素、早强剂、减水剂、发泡剂和稳泡剂。其制备方法是通过对原料的混合制得的。本发明的混凝土制备简单方便，具有抗压强度高、机械韧性大，抗冲击性能强，脆性小，不易产生龟裂、断裂，大大地提高了混凝土结构的承载能力，延长了混凝土建筑体的使用寿命。

Description

一种抗冲击混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及新型建材技术领域，具体涉及一种抗冲击混凝土及其制备方法。
背景技术
现有技术中混凝土的制备只是通过将水泥、沙子、石子、水和减水剂混合制备而成，这样的混凝土的优点是抗压强度高、取材容易、易成型、价格低廉、可与钢材结合制成各种承重构件，但是其致命弱点为抗拉强度低、脆性大、易开裂、韧性差，从而降低混凝土结构的承载能力，缩短使用寿命，成为各种灾难事故的隐患。特别是其抗冲击性能差，在冲击荷载作用下易于脆性断裂和脱落。因此，对于冲击荷载较大的桥梁、道路、堤坝等结构，设计出一种具有优异的抗冲击性能的混凝土是本领域急需解决的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种抗冲击混凝土及其制备方法，该种混凝土制备简单方便，具有抗压强度高、机械韧性大，抗冲击性能强，脆性小，不易产生龟裂、断裂，大大地提高了混凝土结构的承载能力，延长了混凝土建筑体的使用寿命。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种抗冲击混凝土，包括以下按重量份计的原料：水泥140-160份、粉煤灰15-25份、左云粘土10-20份、钙长石粉6-10份、氧化铁粉末4-8份、莫来石纤维4-8份、木质纤维素3-5份、改性有机硅复合乳液10-20份、羟甲基纤维素1-3份、早强剂1-3份、减水剂1-3份、发泡剂1-3份和稳泡剂1-2份；
上述的改性有机硅复合乳液通过以下步骤制得：
步骤1：按重量份数计称取以下原料：有机硅乳液10-20份、氢氧化钙1-3份、羧甲基纤维素钠2-4份、氯化钾1-2份、过硫酸钾1-2份、甲基丙烯酸甲酯1-1.5份和去离子水8-12份；
步骤2：按重量份取氢氧化钙1-3份、羧甲基纤维素钠1-2份、氯化钾1-2份和去离子水4-6份混合加入到有机硅乳液中搅拌均匀，搅拌状态下升温至75-85℃，密闭状态下通入二氧化碳气体至体系pH值为中性，停止反应得到预混料；
步骤3：按重量份取羧甲基纤维素钠1-2份和离子水4-6份混合搅拌均匀，搅拌温度为75-85℃，搅拌速度为100-200r/min，氮气保护下加入过硫酸钾1-2份搅拌均匀，之后加入甲基丙烯酸甲酯1-1.5份和步骤2制得的预混料，加热至84-90℃搅拌混匀即得。
进一步地，上述的混凝土包括以下按重量份计的原料：水泥150份、粉煤灰20份、左云粘土15份、钙长石粉8份、氧化铁粉末6份、莫来石纤维6份、木质纤维素4份、改性有机硅复合乳液15份、羟甲基纤维素2份、早强剂2份、减水剂2份、发泡剂2份和稳泡剂1.5份。
进一步地，上述的改性有机硅复合乳液通过以下步骤制得：
步骤1：按重量份数计称取以下原料：有机硅乳液15份、氢氧化钙2份、羧甲基纤维素钠3份、氯化钾1.5份、过硫酸钾1.5份、甲基丙烯酸甲酯1.25份和去离子水10份；
步骤2：按重量份取氢氧化钙2份、羧甲基纤维素钠1.5份、氯化钾1.5份和去离子水5份混合加入到有机硅乳液中搅拌均匀，搅拌状态下升温至80℃，密闭状态下通入二氧化碳气体至体系pH值为中性，停止反应得到预混料；
步骤3：按重量份取羧甲基纤维素钠1.5份和离子水5份混合搅拌，搅拌温度为80℃，搅拌速度为150r/min，氮气保护下加入过硫酸钾1.5份搅拌均匀，之后加入甲基丙烯酸甲酯1.25份和步骤2制得的预混料，加热至84-90℃搅拌混匀即得。
优选地，上述的水泥采用普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥或火山灰质硅酸盐水泥中的一种。
优选地，上述的早强剂采用氯化钙、氯化铝、硫酸钠或三乙醇胺中的一种或一种以上。
优选地，上述的减水剂采用木质素磺酸钙、聚丙烯酸钠或氨基磺酸钠中的一种。
优选地，上述的发泡剂采用十二烷基硫酸钠、三乙氧基丁烷或过氧化氢中的一种。
优选地，上述的稳泡剂采用聚二甲基硅氧烷、消泡剂GPE50或磷酸三丁酯中的一种。
上述的一种抗冲击混凝土的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)按重量份配比获取以上原料；
(2)先取上述原料中的粉煤灰、左云粘土、钙长石粉、氧化铁粉末、莫来石纤维、木质纤维素、改性有机硅复合乳液、羟甲基纤维素、发泡剂和稳泡剂混合输送至搅拌机中，再加入搅拌机内物料质量10-20％、温度为40-50℃的水搅拌2-3h，搅拌转速为不低于60r/min；
(3)保持转速不变，之后向搅拌机中加入水泥继续搅拌4-5h，最后再加入剩余其它原料再次搅拌反应50-60min即制得本发明的抗冲击混凝土。
本发明具有如下的有益效果：本发明的混凝土原料来源广泛，成本低廉，其制备简单方便，原料间相容性能好，生产效率高，易于实施；通过对原料组配及制备工艺的改进，加入的左云粘土、钙长石粉、氧化铁粉末、莫来石纤维、木质纤维素等原料成分，能够增强成品混凝土的抗压抗拉强度，提高混凝土结构的机械韧性，有效地防止其开裂、因脆性小，导致的混凝土结构承载能力低的问题，因此，本发明的混凝土具有抗压抗拉强度高、机械韧性大，抗冲击性能强，脆性小，不易产生龟裂、断裂，大大地提高了混凝土结构的承载能力，延长了混凝土建筑体的使用寿命；另外，本发明的混凝土因其内部存在大量的微孔结构，使其还具有良好的保温防水性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种抗冲击混凝土，称取如下表1的原料：
表1
改性有机硅复合乳液的制备：
步骤1：称取以下原料：有机硅乳液10kg、氢氧化钙1kg、羧甲基纤维素钠2kg、氯化钾1kg、过硫酸钾1kg、甲基丙烯酸甲酯1kg和去离子水8kg；
步骤2：取氢氧化钙1kg、羧甲基纤维素钠1kg、氯化钾1kg和去离子水4kg混合加入到有机硅乳液中搅拌均匀，搅拌状态下升温至75℃，密闭状态下通入二氧化碳气体至体系pH值为中性，停止反应得到预混料；
步骤3：取羧甲基纤维素钠1kg和离子水4kg混合搅拌均匀，搅拌温度为75℃，搅拌速度为100r/min，氮气保护下加入过硫酸钾1kg搅拌均匀，之后加入甲基丙烯酸甲酯1kg和步骤2制得的预混料，加热至84℃搅拌混匀即得。
上述的一种抗冲击混凝土的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)先取上述原料中的粉煤灰、左云粘土、钙长石粉、氧化铁粉末、莫来石纤维、木质纤维素、改性有机硅复合乳液、羟甲基纤维素、发泡剂和稳泡剂混合输送至混凝土搅拌机中，再加入搅拌机内物料质量10％、温度为40℃的水搅拌2h，搅拌转速设定为60r/min；
(2)保持混凝土搅拌机转速不变，向搅拌机中加入水泥继续搅拌4h，最后再加入剩余其它原料再次搅拌反应50min即制得本发明的抗冲击混凝土。
实施例2
一种抗冲击混凝土，称取如下表2的原料：
表2
改性有机硅复合乳液的制备：
步骤1：称取以下原料：有机硅乳液15kg、氢氧化钙2kg、羧甲基纤维素钠3kg、氯化钾1.5kg、过硫酸钾1.5kg、甲基丙烯酸甲酯1.25kg和去离子水10kg；
步骤2：取氢氧化钙2kg、羧甲基纤维素钠1.5kg、氯化钾1.5kg和去离子水5kg混合加入到有机硅乳液中搅拌均匀，搅拌状态下升温至80℃，密闭状态下通入二氧化碳气体至体系pH值为中性，停止反应得到预混料；
步骤3：取羧甲基纤维素钠1.5kg和离子水5kg混合搅拌，搅拌温度为80℃，搅拌速度为150r/min，氮气保护下加入过硫酸钾1.5kg搅拌均匀，之后加入甲基丙烯酸甲酯1.25kg和步骤2制得的预混料，加热至84-90℃搅拌混匀即得。
上述的一种抗冲击混凝土的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)先取上述原料中的粉煤灰、左云粘土、钙长石粉、氧化铁粉末、莫来石纤维、木质纤维素、改性有机硅复合乳液、羟甲基纤维素、发泡剂和稳泡剂混合输送至混凝土搅拌机中，再加入搅拌机内物料质量15％、温度为45℃的水搅拌2.5h，搅拌转速设定为80r/min；
(2)保持混凝土搅拌机转速不变，向搅拌机中加入水泥继续搅拌4.5h，最后再加入剩余其它原料再次搅拌反应55min即制得本发明的抗冲击混凝土。
实施例3
一种抗冲击混凝土，称取如下表3的原料：
表3
改性有机硅复合乳液的制备：
步骤1：称取以下原料：有机硅乳液20kg、氢氧化钙3kg、羧甲基纤维素钠4kg、氯化钾2kg、过硫酸钾2kg、甲基丙烯酸甲酯1.5kg和去离子水12kg；
步骤2：取氢氧化钙3kg、羧甲基纤维素钠2kg、氯化钾2kg和去离子水6kg混合加入到有机硅乳液中搅拌均匀，搅拌状态下升温至85℃，密闭状态下通入二氧化碳气体至体系pH值为中性，停止反应得到预混料；
步骤3：取羧甲基纤维素钠2kg和离子水6kg混合搅拌均匀，搅拌温度为85℃，搅拌速度为200r/min，氮气保护下加入过硫酸钾2kg搅拌均匀，之后加入甲基丙烯酸甲酯1.5kg和步骤2制得的预混料，加热至90℃搅拌混匀即得。
上述的一种抗冲击混凝土的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)先取上述原料中的粉煤灰、左云粘土、钙长石粉、氧化铁粉末、莫来石纤维、木质纤维素、改性有机硅复合乳液、羟甲基纤维素、发泡剂和稳泡剂混合输送至混凝土搅拌机中，再加入搅拌机内物料质量20％、温度为50℃的水搅拌3h，搅拌转速设定为60r/min；
(2)保持混凝土搅拌机转速不变，向搅拌机中加入水泥继续搅拌5h，最后再加入剩余其它原料再次搅拌反应60min即制得本发明的抗冲击混凝土。
性能检测
将上述实施例1-3制得的混凝土制成混凝土砌块(规格为长600mm，宽250mm，高200mm)，检测其抗压及抗冲击韧性，与普通的市售混凝土砌块对比，检测结果见下表4所示；
表4
上述的市售混凝土砌块原料中包括：普通硅酸盐水泥、河沙、粉煤灰、可分散乳胶粉、玻化微珠、消泡剂、调凝剂和早强剂。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种抗冲击混凝土，其特征在于，包括以下按重量份计的原料：水泥140-160份、粉煤灰15-25份、左云粘土10-20份、钙长石粉6-10份、氧化铁粉末4-8份、莫来石纤维4-8份、木质纤维素3-5份、改性有机硅复合乳液10-20份、羟甲基纤维素1-3份、早强剂1-3份、减水剂1-3份、发泡剂1-3份和稳泡剂1-2份；
所述改性有机硅复合乳液通过以下步骤制得：
步骤1：按重量份数计称取以下原料：有机硅乳液10-20份、氢氧化钙1-3份、羧甲基纤维素钠2-4份、氯化钾1-2份、过硫酸钾1-2份、甲基丙烯酸甲酯1-1.5份和去离子水8-12份；
步骤2：按重量份取氢氧化钙1-3份、羧甲基纤维素钠1-2份、氯化钾1-2份和去离子水4-6份混合加入到有机硅乳液中搅拌均匀，搅拌状态下升温至75-85℃，密闭状态下通入二氧化碳气体至体系pH值为中性，停止反应得到预混料；
步骤3：按重量份取羧甲基纤维素钠1-2份和离子水4-6份混合搅拌均匀，搅拌温度为75-85℃，搅拌速度为100-200r/min，氮气保护下加入过硫酸钾1-2份搅拌均匀，之后加入甲基丙烯酸甲酯1-1.5份和步骤2制得的预混料，加热至84-90℃搅拌混匀即得。
2.根据权利要求1所述的一种抗冲击混凝土，其特征在于，包括以下按重量份计的原料：水泥150份、粉煤灰20份、左云粘土15份、钙长石粉8份、氧化铁粉末6份、莫来石纤维6份、木质纤维素4份、改性有机硅复合乳液15份、羟甲基纤维素2份、早强剂2份、减水剂2份、发泡剂2份和稳泡剂1.5份。
3.根据权利要求1所述的一种抗冲击混凝土，其特征在于，所述改性有机硅复合乳液通过以下步骤制得：
步骤1：按重量份数计称取以下原料：有机硅乳液15份、氢氧化钙2份、羧甲基纤维素钠3份、氯化钾1.5份、过硫酸钾1.5份、甲基丙烯酸甲酯1.25份和去离子水10份；
步骤2：按重量份取氢氧化钙2份、羧甲基纤维素钠1.5份、氯化钾1.5份和去离子水5份混合加入到有机硅乳液中搅拌均匀，搅拌状态下升温至80℃，密闭状态下通入二氧化碳气体至体系pH值为中性，停止反应得到预混料；
步骤3：按重量份取羧甲基纤维素钠1.5份和离子水5份混合搅拌，搅拌温度为80℃，搅拌速度为150r/min，氮气保护下加入过硫酸钾1.5份搅拌均匀，之后加入甲基丙烯酸甲酯1.25份和步骤2制得的预混料，加热至84-90℃搅拌混匀即得。
4.根据权利要求1所述的一种抗冲击混凝土，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥或火山灰质硅酸盐水泥中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种抗冲击混凝土，其特征在于，所述早强剂为氯化钙、氯化铝、硫酸钠或三乙醇胺中的一种或一种以上。
6.根据权利要求1所述的一种抗冲击混凝土，其特征在于，所述减水剂为木质素磺酸钙、聚丙烯酸钠或氨基磺酸钠中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种抗冲击混凝土，其特征在于，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠、三乙氧基丁烷或过氧化氢中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种抗冲击混凝土，其特征在于，所述稳泡剂为聚二甲基硅氧烷、消泡剂GPE50或磷酸三丁酯中的一种。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的抗冲击混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按重量份配比获取以上原料；
(2)取粉煤灰、左云粘土、钙长石粉、氧化铁粉末、莫来石纤维、木质纤维素、改性有机硅复合乳液、羟甲基纤维素、发泡剂和稳泡剂混合输送至搅拌机中，加入搅拌机内物料质量10-20％、温度为40-50℃的水搅拌2-3h，搅拌转速为不低于60r/min；
(3)保持转速不变，向所述搅拌机中加入水泥继续搅拌4-5h，之后再加入剩余其它原料再次搅拌反应50-60min即可。
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