CN108751759A - 一种提高普通混凝土耐久性的复合掺合料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高普通混凝土耐久性的复合掺合料及其制备方法，该复合掺合料以下重量份的原料制备而成：粉煤灰微珠30～50份、高强仿钢丝纤维1.8～2.6份、硅粉13～15份、硫铝酸盐熟料2～3份、脱硫石膏0.5～1.7份、纳米二氧化硅5～10份、碎屑16～20份、玻璃粉2.5～8.5份、丙烯酸乳液20～30份、重烷基苯磺酸钠5～8份、聚乙烯醇3～6份、氯化镁3～9份、羧甲基纤维素0.5～0.9份、刻蚀玻璃纤维1.6～3份、酚醛树脂5～10份。本发明可以显著提高混凝土的抗渗性能、耐久性和耐机械力强度，大大的减少了混凝土的开裂现象。

Description

一种提高普通混凝土耐久性的复合掺合料及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种提高普通混凝土耐久性的复合掺合料及其制备方法。
背景技术
混凝土作为一种重要的建筑材料，其在建筑物中是必不可少的存在，广泛用于桥梁工程、水利工程中。由于混凝土中水泥浆本体和界面过渡区两者都含有不均匀分布的、不同类型与数量的固相、孔隙和微裂缝，所以使得混凝土易受外界环境的影响而导致混凝土微裂缝扩展，有害物质侵入造成混凝土劣化，降低混凝土耐久性，影响混凝土构筑物的使用寿命；同时现有混凝土的抗压弹模低，抗压强度以及耐腐蚀性能也具有进一步提升的空间。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高普通混凝土耐久性的复合掺合料及其制备方法，该复合掺合料可以显著提高混凝土的抗渗性能、耐久性和耐机械力强度，大大的减少了混凝土的开裂现象。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种提高普通混凝土耐久性的复合掺合料，由以下重量份的原料制备而成：
粉煤灰微珠30～50份、高强仿钢丝纤维1.8～2.6份、硅粉13～15份、硫铝酸盐熟料2～3份、脱硫石膏0.5～1.7份、纳米二氧化硅5～10份、碎屑16～20份、玻璃粉2.5～8.5份、丙烯酸乳液20～30份、重烷基苯磺酸钠5～8份、聚乙烯醇3～6份、氯化镁3～9份、羧甲基纤维素0.5～0.9份、刻蚀玻璃纤维1.6～3份、酚醛树脂5～10份。
优选地，由以下重量份的原料制备而成：
粉煤灰微珠30份、高强仿钢丝纤维1.8份、硅粉13份、硫铝酸盐熟料2份、脱硫石膏0.5份、纳米二氧化硅5份、碎屑16份、玻璃粉2.5份、丙烯酸乳液20份、重烷基苯磺酸钠5份、聚乙烯醇3份、氯化镁3份、羧甲基纤维素0.5份、刻蚀玻璃纤维1.6份、酚醛树脂5份。
优选地，由以下重量份的原料制备而成：
粉煤灰微珠50份、高强仿钢丝纤维2.6份、硅粉15份、硫铝酸盐熟料3份、脱硫石膏1.7份、纳米二氧化硅10份、碎屑20份、玻璃粉8.5份、丙烯酸乳液30份、重烷基苯磺酸钠8份、聚乙烯醇6份、氯化镁9份、羧甲基纤维素0.9份、刻蚀玻璃纤维3份、酚醛树脂10份。
优选地，由以下重量份的原料制备而成：
粉煤灰微珠40份、高强仿钢丝纤维2.2份、硅粉14份、硫铝酸盐熟料2.5份、脱硫石膏1.1份、纳米二氧化硅7.5份、碎屑18份、玻璃粉5.5份、丙烯酸乳液25份、重烷基苯磺酸钠6.5份、聚乙烯醇4.5份、氯化镁6份、羧甲基纤维素0.7份、刻蚀玻璃纤维2.3份、酚醛树脂7.5份。
本发明还提供了上述一种提高普通混凝土耐久性的复合掺合料的制备方法，包括如下步骤：
S1、按上述的配方称取各组分；
S2、将粉煤灰微珠在100～110℃下干燥1～2h后，与酚醛树脂混合搅拌，使酚醛树脂均匀涂覆在粉煤灰微珠的表面，在160～165℃下固化30～35min，得粉煤灰胶珠；
S3、将称取的玻璃粉快速送入立式磨机粉磨10～20min后，加入脱硫石膏继续研磨20～45min后，将硅粉均匀喷洒至粉料表面，再送入磨机内继续粉磨10min，干燥备用；
S4、取一配料罐，加入所称取的纳米二氧化硅、碎屑、刻蚀玻璃纤维和丙烯酸乳液，开启分散机进行分散搅拌，搅拌状态加入步骤S2所得的粉煤灰胶珠，800～1000r/min搅拌30min，得混合物A；
S5、将称取的重烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇、氯化镁、硫铝酸盐熟料、羧甲基纤维素和步骤S3所得的混合粉置于高速搅拌机中搅拌5～30min后，投置于双螺杆挤出机中，在螺杆的输送、剪切和混炼下，物料熔化、复合，再经挤出，冷却，得混合物B；
S6、用提升机将所得的混合物A和混合物B输送入成品匀化仓中，通过匀化仓底部产生的空气均化后即得。
进一步地，所述的双螺杆挤出机包括10个温控区，各区温度为180～260℃，各区的压力为2～35MPa，螺杆转速为180～600转/分。
进一步地，所述的双螺杆挤出机所用的挤出机螺杆直径为58mm，长径比为60。
本发明可以显著提高混凝土的抗渗性能、耐久性和耐机械力强度，大大的减少了混凝土的开裂现象。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
S1、按重量份称取：粉煤灰微珠30份、高强仿钢丝纤维1.8份、硅粉13份、硫铝酸盐熟料2份、脱硫石膏0.5份、纳米二氧化硅5份、碎屑16份、玻璃粉2.5份、丙烯酸乳液20份、重烷基苯磺酸钠5份、聚乙烯醇3份、氯化镁3份、羧甲基纤维素0.5份、刻蚀玻璃纤维1.6份、酚醛树脂5份；
S2、将粉煤灰微珠在100～110℃下干燥1～2h后，与酚醛树脂混合搅拌，使酚醛树脂均匀涂覆在粉煤灰微珠的表面，在160～165℃下固化30～35min，得粉煤灰胶珠；
S3、将称取的玻璃粉快速送入立式磨机粉磨10～20min后，加入脱硫石膏继续研磨20～45min后，将硅粉均匀喷洒至粉料表面，再送入磨机内继续粉磨10min，干燥备用；
S4、取一配料罐，加入所称取的纳米二氧化硅、碎屑、刻蚀玻璃纤维和丙烯酸乳液，开启分散机进行分散搅拌，搅拌状态加入步骤S2所得的粉煤灰胶珠，800～1000r/min搅拌30min，得混合物A；
S5、将称取的重烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇、氯化镁、硫铝酸盐熟料、羧甲基纤维素和步骤S3所得的混合粉置于高速搅拌机中搅拌5～30min后，投置于双螺杆挤出机中，在螺杆的输送、剪切和混炼下，物料熔化、复合，再经挤出，冷却，得混合物B；所述的双螺杆挤出机包括10个温控区，各区温度为180～260℃，各区的压力为2～35MPa，螺杆转速为180～600转/分。所述的双螺杆挤出机所用的挤出机螺杆直径为58mm，长径比为60。
S6、用提升机将所得的混合物A和混合物B输送入成品匀化仓中，通过匀化仓底部产生的空气均化后即得。
实施例2
S1、按重量份称取：粉煤灰微珠50份、高强仿钢丝纤维2.6份、硅粉15份、硫铝酸盐熟料3份、脱硫石膏1.7份、纳米二氧化硅10份、碎屑20份、玻璃粉8.5份、丙烯酸乳液30份、重烷基苯磺酸钠8份、聚乙烯醇6份、氯化镁9份、羧甲基纤维素0.9份、刻蚀玻璃纤维3份、酚醛树脂10份；
S2、将粉煤灰微珠在100～110℃下干燥1～2h后，与酚醛树脂混合搅拌，使酚醛树脂均匀涂覆在粉煤灰微珠的表面，在160～165℃下固化30～35min，得粉煤灰胶珠；
S3、将称取的玻璃粉快速送入立式磨机粉磨10～20min后，加入脱硫石膏继续研磨20～45min后，将硅粉均匀喷洒至粉料表面，再送入磨机内继续粉磨10min，干燥备用；
S4、取一配料罐，加入所称取的纳米二氧化硅、碎屑、刻蚀玻璃纤维和丙烯酸乳液，开启分散机进行分散搅拌，搅拌状态加入步骤S2所得的粉煤灰胶珠，800～1000r/min搅拌30min，得混合物A；
S5、将称取的重烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇、氯化镁、硫铝酸盐熟料、羧甲基纤维素和步骤S3所得的混合粉置于高速搅拌机中搅拌5～30min后，投置于双螺杆挤出机中，在螺杆的输送、剪切和混炼下，物料熔化、复合，再经挤出，冷却，得混合物B；所述的双螺杆挤出机包括10个温控区，各区温度为180～260℃，各区的压力为2～35MPa，螺杆转速为180～600转/分。所述的双螺杆挤出机所用的挤出机螺杆直径为58mm，长径比为60。
S6、用提升机将所得的混合物A和混合物B输送入成品匀化仓中，通过匀化仓底部产生的空气均化后即得。
实施例3
S1、按重量份称取：粉煤灰微珠40份、高强仿钢丝纤维2.2份、硅粉14份、硫铝酸盐熟料2.5份、脱硫石膏1.1份、纳米二氧化硅7.5份、碎屑18份、玻璃粉5.5份、丙烯酸乳液25份、重烷基苯磺酸钠6.5份、聚乙烯醇4.5份、氯化镁6份、羧甲基纤维素0.7份、刻蚀玻璃纤维2.3份、酚醛树脂7.5份；
S2、将粉煤灰微珠在100～110℃下干燥1～2h后，与酚醛树脂混合搅拌，使酚醛树脂均匀涂覆在粉煤灰微珠的表面，在160～165℃下固化30～35min，得粉煤灰胶珠；
S3、将称取的玻璃粉快速送入立式磨机粉磨10～20min后，加入脱硫石膏继续研磨20～45min后，将硅粉均匀喷洒至粉料表面，再送入磨机内继续粉磨10min，干燥备用；
S4、取一配料罐，加入所称取的纳米二氧化硅、碎屑、刻蚀玻璃纤维和丙烯酸乳液，开启分散机进行分散搅拌，搅拌状态加入步骤S2所得的粉煤灰胶珠，800～1000r/min搅拌30min，得混合物A；
S5、将称取的重烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇、氯化镁、硫铝酸盐熟料、羧甲基纤维素和步骤S3所得的混合粉置于高速搅拌机中搅拌5～30min后，投置于双螺杆挤出机中，在螺杆的输送、剪切和混炼下，物料熔化、复合，再经挤出，冷却，得混合物B；所述的双螺杆挤出机包括10个温控区，各区温度为180～260℃，各区的压力为2～35MPa，螺杆转速为180～600转/分。所述的双螺杆挤出机所用的挤出机螺杆直径为58mm，长径比为60。
S6、用提升机将所得的混合物A和混合物B输送入成品匀化仓中，通过匀化仓底部产生的空气均化后即得。
以分别使用实施例1-实施3所得的复合掺合料分别掺和得到的C30混凝土为实验组1、实验组2和实验组3，以不使用所述复合掺合料掺和得到的C30混凝土为对照组；经实验验证，本发明的复合掺合料能使混凝土初始抗压强度提高12～18MPa，并实现28天后抗压强度进一步提高约30MPa，大大提高了混凝土的性能，并且混凝土制品的强度和密实度均有提高，耐久性也有很大的提高。3年后同条件对4组的混凝土进行的开裂情况测试，发现对照组明显出现裂纹，而3组实验组均无掉砂现象，也未出现裂纹。
本具体实施中硫铝酸盐熟料和脱硫石膏主要起混凝土龄期各阶段收缩补偿的作用，可以补偿混凝土各龄期产生的较大的收缩，最大程度的避免混凝土产生裂缝，降低结构因收缩产生开裂的可能；硅灰可增强混凝土的密实性和耐磨性，大大提升混凝土的耐磨性能力，增加混凝土的韧性；重烷基苯磺酸钠能在混凝土中引入大量分布均匀的微小稳定气泡，从而大幅度提高混凝土的弹性；高强仿钢丝纤维和刻蚀玻璃纤维掺入到混凝土中呈乱向分布且相互搭接，起到加筋作用，承托骨料，防止骨料下沉出现离析，同时减少因泌水形成的连通孔隙，降低孔隙率，其次，在混凝土硬化过程中，各纤维乱向分布状态，可切断毛细孔通道，减小基体的失水面积以及毛细管失水收缩张力，阻碍水分的迁移，改善孔结构，从而提高混凝土的强度和抗渗性；丙烯酸乳液经反应后可逐渐生成丙烯酸树脂，可填充混凝土内部的间隙，提高其抗渗性，同时丙烯酸树脂本身具备的高韧性赋予混凝土较强的耐机械力性能；通过玻璃粉与氯化镁的协同使用，可以很好的实现混凝土裂缝的自修复。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种提高普通混凝土耐久性的复合掺合料，其特征在于：由以下重量份的原料制备而成：
粉煤灰微珠30～50份、高强仿钢丝纤维1.8～2.6份、硅粉13～15份、硫铝酸盐熟料2～3份、脱硫石膏0.5～1.7份、纳米二氧化硅5～10份、碎屑16～20份、玻璃粉2.5～8.5份、丙烯酸乳液20～30份、重烷基苯磺酸钠5～8份、聚乙烯醇3～6份、氯化镁3～9份、羧甲基纤维素0.5～0.9份、刻蚀玻璃纤维1.6～3份、酚醛树脂5～10份。
2.如权利要求1所述的一种提高普通混凝土耐久性的复合掺合料，其特征在于：由以下重量份的原料制备而成：
粉煤灰微珠30份、高强仿钢丝纤维1.8份、硅粉13份、硫铝酸盐熟料2份、脱硫石膏0.5份、纳米二氧化硅5份、碎屑16份、玻璃粉2.5份、丙烯酸乳液20份、重烷基苯磺酸钠5份、聚乙烯醇3份、氯化镁3份、羧甲基纤维素0.5份、刻蚀玻璃纤维1.6份、酚醛树脂5份。
3.如权利要求1所述的一种提高普通混凝土耐久性的复合掺合料，其特征在于：由以下重量份的原料制备而成：
粉煤灰微珠50份、高强仿钢丝纤维2.6份、硅粉15份、硫铝酸盐熟料3份、脱硫石膏1.7份、纳米二氧化硅10份、碎屑20份、玻璃粉8.5份、丙烯酸乳液30份、重烷基苯磺酸钠8份、聚乙烯醇6份、氯化镁9份、羧甲基纤维素0.9份、刻蚀玻璃纤维3份、酚醛树脂10份。
4.如权利要求1所述的一种提高普通混凝土耐久性的复合掺合料，其特征在于：由以下重量份的原料制备而成：
粉煤灰微珠40份、高强仿钢丝纤维2.2份、硅粉14份、硫铝酸盐熟料2.5份、脱硫石膏1.1份、纳米二氧化硅7.5份、碎屑18份、玻璃粉5.5份、丙烯酸乳液25份、重烷基苯磺酸钠6.5份、聚乙烯醇4.5份、氯化镁6份、羧甲基纤维素0.7份、刻蚀玻璃纤维2.3份、酚醛树脂7.5份。
5.一种提高普通混凝土耐久性的复合掺合料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、按权利要求1～4任一项所述的配方称取各组分；
S2、将粉煤灰微珠在100～110℃下干燥1～2h后，与酚醛树脂混合搅拌，使酚醛树脂均匀涂覆在粉煤灰微珠的表面，在160～165℃下固化30～35mi n，得粉煤灰胶珠；
S3、将称取的玻璃粉快速送入立式磨机粉磨10～20mi n后，加入脱硫石膏继续研磨20～45mi n后，将硅粉均匀喷洒至粉料表面，再送入磨机内继续粉磨10mi n，干燥备用；
S4、取一配料罐，加入所称取的纳米二氧化硅、碎屑、刻蚀玻璃纤维和丙烯酸乳液，开启分散机进行分散搅拌，搅拌状态加入步骤S2所得的粉煤灰胶珠，800～1000r/mi n搅拌30min，得混合物A；
S5、将称取的重烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇、氯化镁、硫铝酸盐熟料、羧甲基纤维素和步骤S3所得的混合粉置于高速搅拌机中搅拌5～30mi n后，投置于双螺杆挤出机中，在螺杆的输送、剪切和混炼下，物料熔化、复合，再经挤出，冷却，得混合物B；
S6、用提升机将所得的混合物A和混合物B输送入成品匀化仓中，通过匀化仓底部产生的空气均化后即得。
6.如权利要求5所述的一种提高普通混凝土耐久性的复合掺合料的制备方法，其特征在于：所述的双螺杆挤出机包括10个温控区，各区温度为180～260℃，各区的压力为2～35MPa，螺杆转速为180～600转/分。
7.如权利要求5所述的一种提高普通混凝土耐久性的复合掺合料的制备方法，其特征在于：所述的双螺杆挤出机所用的挤出机螺杆直径为58mm，长径比为60。
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