CN108821738A - 一种公路用混凝土 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种公路用混凝土,其原料按重量份包括:碱式硫酸镁水泥80‑135份、镍渣15‑35份、发泡剂2‑3份、碳纤维0.2‑0.5份、黄麻纤维0.1‑0.4份、聚甲醛纤维0.1‑0.5份、钢纤维0.05‑0.38份、空心玻璃微珠1.2‑3份、粉煤灰12‑25份、高炉矿渣粉0.1‑1.5份、钠基膨润土1‑4份、纳米碳酸钙0.1‑0.8份、碳纳米管0.5‑1.5份、氧化铁0.1‑0.5份、硅粉0.1‑0.55份、有机聚合物1‑5份、早强剂0.1‑0.5份、减水剂0.8‑1.5份、水30‑55份。本发明提出的公路用混凝土,其强度高,吸水率低,能满足公路混凝土的要求。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域,尤其涉及一种公路用混凝土。
背景技术
泡沫混凝土是利用物理机械发泡方式,将发泡剂制成的泡沫加入到水泥浆或水泥砂浆中,均匀搅拌后浇注成各种规格,通过养护形成具有大量封闭气孔的轻质混凝土,其密度低,气孔率远大于普通混凝土,具有非常优异的保温隔热性能,同时由于其制备工艺简单,加工方便,原材料来源广泛,生产成本低,日益受到研究者和工程界的重视,已成功地应用于公路中。然而现有的泡沫混凝土普遍存在强度低、吸水率高的缺陷,限制了其在公路领域的应用。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种公路用混凝土,其强度高,吸水率低,能满足公路混凝土的要求。
本发明提出的一种公路用混凝土,其原料按重量份包括:碱式硫酸镁水泥80-135份、镍渣15-35份、发泡剂2-3份、碳纤维0.2-0.5份、黄麻纤维0.1-0.4份、聚甲醛纤维0.1-0.5份、钢纤维0.05-0.38份、空心玻璃微珠1.2-3份、粉煤灰12-25份、高炉矿渣粉0.1-1.5份、钠基膨润土1-4份、纳米碳酸钙0.1-0.8份、碳纳米管0.5-1.5份、氧化铁0.1-0.5份、硅粉0.1-0.55份、有机聚合物1-5份、早强剂0.1-0.5份、减水剂0.8-1.5份、水30-55份。
优选地,所述发泡剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烯基琥珀酰胺乙酸铵、十二醇的混合物,且十二烷基苯磺酸钠、十二烯基琥珀酰胺乙酸铵、十二醇的重量比为2-7:5-11:1。
优选地,所述碳纤维的长径比、黄麻纤维的长径比、聚甲醛纤维的长径比、钢纤维的长径比均为40-55。
优选地,所述粉煤灰为脱硝粉煤灰。
优选地,所述碳纳米管为等离子体处理的碳纳米管。
优选地,所述有机聚合物为环氧树脂乳液、丁苯乳液、丙烯酸-烯丙基磺酸钠共聚物中的一种或者多种的混合物。
优选地,所述早强剂为硫酸铝钾、硅酸钠、甲酸钙的混合物,且硫酸铝钾、硅酸钠、甲酸钙的重量比为2-10:1-5:1-3。
优选地,所述减水剂按照以下工艺进行制备:将淀粉加入水中,糊化后加入氢氧化钠和4-乙烯基环氧环己烷,在75-90℃下反应5-9h,反应结束后冷却,调节pH值为中性得到物料A;将物料A加入氢氧化钠的乙醇溶液中,在30-40℃下搅拌反应20-50min,在真空条件下加入氯乙酸,搅拌10-20min,在45-50℃下搅拌反应10-25min,然后在60-65℃下搅拌反应30-45min,降温至室温后调节pH值为7,离心、洗涤、干燥得到物料B;将物料B、异戊烯基聚氧乙烯醚与水混合均匀,加入双氧水,然后加入丙烯酸水溶液、抗坏血酸水溶液和分子量调节剂水溶液,在30-35℃下反应80-120min,调节pH值为6-8,冷却,后处理得到所述减水剂。
优选地,淀粉、4-乙烯基环氧环己烷的重量比为8.8-9.5:1.5-3;物料A、氯乙酸的重量比为3-5:1;物料B、异戊烯基聚氧乙烯醚、丙烯酸的摩尔比为1:3-5:0.5-0.75。
本发明所述公路用混凝土,其原料中,加入了碳纤维、黄麻纤维、聚甲醛纤维、钢纤维与碳纳米管配合,发挥正混杂效应,在混凝土内部呈乱向分布且相互搭接,降低了泡沫的表面张力,同时起到加筋作用,承托骨料,防止骨料下沉出现离析,并可减少因水泥基体收缩而引发的微裂纹并缩小其尺寸,延缓并阻止基体中微裂纹的扩展,从而达到增韧效果;高炉矿渣粉加入体系中,与粉煤灰具有协同作用,提高了混凝土的抗渗性能,大幅度提高了混凝土的抗压强度和耐腐蚀性能;纳米碳酸钙加入体系中,与钠基膨润土和氧化铁具有协同作用,强化了水泥石微细观结构,优化了水泥基体内孔径分布与孔结构,使其更加密实,使混凝土强度增加;有机聚合物加入混凝土中,可显著减小气孔的尺寸,优化孔径分布,提高了混凝土的抗压和抗折强度,降低混凝土的吸水率,在一定程度上减小了泡沫混凝土的干密度提高了混凝土的抗压强度,同时提高了混凝土的抗盐冻性能;硅粉加入体系中,有效提高了体系的粘结力,与镍渣、纤维和粉煤灰配合,提高了混凝土的耐磨性能;优选方式减水剂的制备过程中,将淀粉糊化后与4-乙烯基环氧环己烷反应,使淀粉中的羟基与4-乙烯基环氧环己烷中的环氧基发生了反应,得到了含双键的淀粉,即物料A,之后以物料A和氯乙酸为原料,控制反应的条件,使氯乙酸与物料A中的羟基发生了反应,得到了羧甲基改性淀粉,即物料B,之后以物料B、异戊烯基聚氧乙烯醚与丙烯酸为原料,控制反应的条件,使三者发生了聚合反应,得到了所述减水剂,其流动性大,溶解性好,稳定性能优异,将其加入体系中,与水泥具有较好的适用性,在水泥矿物中,能优先吸附在铝酸三钙的表面,延缓了水泥早期的水化,提高了体系的流动度,赋予体系优异的分散性,同时使混凝土拌合物坍落度损失小、和易性好,硬化后的混凝土强度高。
具体实施方式
下面,通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种公路用混凝土,其原料按重量份包括:碱式硫酸镁水泥135份、镍渣15份、发泡剂3份、碳纤维0.2份、黄麻纤维0.4份、聚甲醛纤维0.1份、钢纤维0.38份、空心玻璃微珠1.2份、粉煤灰25份、高炉矿渣粉0.1份、钠基膨润土4份、纳米碳酸钙0.1份、碳纳米管1.5份、氧化铁0.1份、硅粉0.55份、有机聚合物1份、早强剂0.5份、减水剂0.8份、水30份。
实施例2
本发明提出的一种公路用混凝土,其原料按重量份包括:碱式硫酸镁水泥80份、镍渣35份、发泡剂2份、碳纤维0.5份、黄麻纤维0.1份、聚甲醛纤维0.5份、钢纤维0.05份、空心玻璃微珠3份、粉煤灰12份、高炉矿渣粉1.5份、钠基膨润土1份、纳米碳酸钙0.8份、碳纳米管0.5份、氧化铁0.5份、硅粉0.1份、有机聚合物5份、早强剂0.1份、减水剂1.5份、水55份。
实施例3
本发明提出的一种公路用混凝土,其原料按重量份包括:碱式硫酸镁水泥130份、镍渣21份、发泡剂2.8份、碳纤维0.28份、黄麻纤维0.35份、聚甲醛纤维0.2份、钢纤维0.32份、空心玻璃微珠1.6份、粉煤灰21份、高炉矿渣粉0.6份、钠基膨润土3.5份、纳米碳酸钙0.3份、碳纳米管1.3份、氧化铁0.18份、硅粉0.5份、有机聚合物2份、早强剂0.42份、减水剂1份、水52份;
其中,所述发泡剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烯基琥珀酰胺乙酸铵、十二醇的混合物,且十二烷基苯磺酸钠、十二烯基琥珀酰胺乙酸铵、十二醇的重量比为2:11:1;
所述碳纤维的长径比、黄麻纤维的长径比、聚甲醛纤维的长径比、钢纤维的长径比均为40;
所述粉煤灰为脱硝粉煤灰;
所述碳纳米管为等离子体处理的碳纳米管;
所述有机聚合物为环氧树脂乳液;
所述早强剂为硫酸铝钾、硅酸钠、甲酸钙的混合物,且硫酸铝钾、硅酸钠、甲酸钙的重量比为2:5:1;
所述减水剂按照以下工艺进行制备:将淀粉加入水中,糊化后加入氢氧化钠和4-乙烯基环氧环己烷,在75℃下反应9h,反应结束后冷却,调节pH值为中性得到物料A;将物料A加入氢氧化钠的乙醇溶液中,在30℃下搅拌反应50min,在真空条件下加入氯乙酸,搅拌10min,在50℃下搅拌反应10min,然后在65℃下搅拌反应30min,降温至室温后调节pH值为7,离心、洗涤、干燥得到物料B;将物料B、异戊烯基聚氧乙烯醚与水混合均匀,加入双氧水,然后加入丙烯酸水溶液、抗坏血酸水溶液和分子量调节剂水溶液,在35℃下反应80min,调节pH值为8,冷却,后处理得到所述减水剂;其中,淀粉、4-乙烯基环氧环己烷的重量比为8.8:3;物料A、氯乙酸的重量比为3:1;物料B、异戊烯基聚氧乙烯醚、丙烯酸的摩尔比为1:5:0.5。
实施例4
本发明提出的一种公路用混凝土,其原料按重量份包括:碱式硫酸镁水泥90份、镍渣32份、发泡剂2.2份、碳纤维0.42份、黄麻纤维0.18份、聚甲醛纤维0.4份、钢纤维0.1份、空心玻璃微珠2.7份、粉煤灰16份、高炉矿渣粉1.3份、钠基膨润土2份、纳米碳酸钙0.7份、碳纳米管0.7份、氧化铁0.42份、硅粉0.16份、有机聚合物4.3份、早强剂0.19份、减水剂1.3份、水34份;
其中,所述发泡剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烯基琥珀酰胺乙酸铵、十二醇的混合物,且十二烷基苯磺酸钠、十二烯基琥珀酰胺乙酸铵、十二醇的重量比为7:5:1;
所述碳纤维的长径比、黄麻纤维的长径比、聚甲醛纤维的长径比、钢纤维的长径比均为55;
所述粉煤灰为脱硝粉煤灰;
所述碳纳米管为等离子体处理的碳纳米管;
所述有机聚合物为丁苯乳液;
所述早强剂为硫酸铝钾、硅酸钠、甲酸钙的混合物,且硫酸铝钾、硅酸钠、甲酸钙的重量比为10:1:3;
所述减水剂按照以下工艺进行制备:将淀粉加入水中,糊化后加入氢氧化钠和4-乙烯基环氧环己烷,在90℃下反应5h,反应结束后冷却,调节pH值为中性得到物料A;将物料A加入氢氧化钠的乙醇溶液中,在40℃下搅拌反应20min,在真空条件下加入氯乙酸,搅拌20min,在45℃下搅拌反应25min,然后在60℃下搅拌反应45min,降温至室温后调节pH值为7,离心、洗涤、干燥得到物料B;将物料B、异戊烯基聚氧乙烯醚与水混合均匀,加入双氧水,然后加入丙烯酸水溶液、抗坏血酸水溶液和分子量调节剂水溶液,在30℃下反应120min,调节pH值为6,冷却,后处理得到所述减水剂;其中,淀粉、4-乙烯基环氧环己烷的重量比为9.5:1.5;物料A、氯乙酸的重量比为5:1;物料B、异戊烯基聚氧乙烯醚、丙烯酸的摩尔比为1:3:0.75。
实施例5
本发明提出的一种公路用混凝土,其原料按重量份包括:碱式硫酸镁水泥120份、镍渣21份、发泡剂2.7份、碳纤维0.38份、黄麻纤维0.3份、聚甲醛纤维0.28份、钢纤维0.32份、空心玻璃微珠1.8份、粉煤灰17份、高炉矿渣粉0.8份、钠基膨润土2.7份、纳米碳酸钙0.5份、碳纳米管1.2份、氧化铁0.35份、硅粉0.26份、有机聚合物3.8份、早强剂0.32份、减水剂1.3份、水42份;
其中,所述发泡剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烯基琥珀酰胺乙酸铵、十二醇的混合物,且十二烷基苯磺酸钠、十二烯基琥珀酰胺乙酸铵、十二醇的重量比为5:9:1;
所述碳纤维的长径比、黄麻纤维的长径比、聚甲醛纤维的长径比、钢纤维的长径比均为48;
所述粉煤灰为脱硝粉煤灰;
所述碳纳米管为等离子体处理的碳纳米管;
所述有机聚合物为环氧树脂乳液、丁苯乳液、丙烯酸-烯丙基磺酸钠共聚物的混合物,且环氧树脂乳液、丁苯乳液、丙烯酸-烯丙基磺酸钠共聚物的重量比为3:2:4;
所述早强剂为硫酸铝钾、硅酸钠、甲酸钙的混合物,且硫酸铝钾、硅酸钠、甲酸钙的重量比为7:3:2;
所述减水剂按照以下工艺进行制备:将淀粉加入水中,糊化后加入氢氧化钠和4-乙烯基环氧环己烷,在82℃下反应6.8h,反应结束后冷却,调节pH值为中性得到物料A;将物料A加入氢氧化钠的乙醇溶液中,在35℃下搅拌反应36min,在真空条件下加入氯乙酸,搅拌15min,在48℃下搅拌反应19min,然后在63℃下搅拌反应40min,降温至室温后调节pH值为7,离心、洗涤、干燥得到物料B;将物料B、异戊烯基聚氧乙烯醚与水混合均匀,加入双氧水,然后加入丙烯酸水溶液、抗坏血酸水溶液和分子量调节剂水溶液,在33℃下反应100min,调节pH值为7,冷却,后处理得到所述减水剂;其中,淀粉、4-乙烯基环氧环己烷的重量比为9:2;物料A、氯乙酸的重量比为4:1;物料B、异戊烯基聚氧乙烯醚、丙烯酸的摩尔比为1:4:0.7。
对本发明所述公路用混凝土进行性能检测,结果如下表所示:
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
容重/kg/m3 | 321 | 322 | 336 | 346 | 358 |
吸水率/% | 6.9 | 6.2 | 6.6 | 6.0 | 5.9 |
28d抗压强度/MPa | 2.56 | 2.62 | 2.99 | 3.02 | 3.13 |
孔隙率/% | 11.2 | 10.9 | 11.0 | 10.1 | 9.9 |
由以上数据可知,本发明所述公路用混凝土强度高,吸水率低。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种公路用混凝土,其特征在于,其原料按重量份包括:碱式硫酸镁水泥80-135份、镍渣15-35份、发泡剂2-3份、碳纤维0.2-0.5份、黄麻纤维0.1-0.4份、聚甲醛纤维0.1-0.5份、钢纤维0.05-0.38份、空心玻璃微珠1.2-3份、粉煤灰12-25份、高炉矿渣粉0.1-1.5份、钠基膨润土1-4份、纳米碳酸钙0.1-0.8份、碳纳米管0.5-1.5份、氧化铁0.1-0.5份、硅粉0.1-0.55份、有机聚合物1-5份、早强剂0.1-0.5份、减水剂0.8-1.5份、水30-55份。
2.根据权利要求1所述公路用混凝土,其特征在于,所述发泡剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烯基琥珀酰胺乙酸铵、十二醇的混合物,且十二烷基苯磺酸钠、十二烯基琥珀酰胺乙酸铵、十二醇的重量比为2-7:5-11:1。
3.根据权利要求1或2所述公路用混凝土,其特征在于,所述碳纤维的长径比、黄麻纤维的长径比、聚甲醛纤维的长径比、钢纤维的长径比均为40-55。
4.根据权利要求1-3中任一项所述公路用混凝土,其特征在于,所述粉煤灰为脱硝粉煤灰。
5.根据权利要求1-4中任一项所述公路用混凝土,其特征在于,所述碳纳米管为等离子体处理的碳纳米管。
6.根据权利要求1-5中任一项所述公路用混凝土,其特征在于,所述有机聚合物为环氧树脂乳液、丁苯乳液、丙烯酸-烯丙基磺酸钠共聚物中的一种或者多种的混合物。
7.根据权利要求1-6中任一项所述公路用混凝土,其特征在于,所述早强剂为硫酸铝钾、硅酸钠、甲酸钙的混合物,且硫酸铝钾、硅酸钠、甲酸钙的重量比为2-10:1-5:1-3。
8.根据权利要求1-7中任一项所述公路用混凝土,其特征在于,所述减水剂按照以下工艺进行制备:将淀粉加入水中,糊化后加入氢氧化钠和4-乙烯基环氧环己烷,在75-90℃下反应5-9h,反应结束后冷却,调节pH值为中性得到物料A;将物料A加入氢氧化钠的乙醇溶液中,在30-40℃下搅拌反应20-50min,在真空条件下加入氯乙酸,搅拌10-20min,在45-50℃下搅拌反应10-25min,然后在60-65℃下搅拌反应30-45min,降温至室温后调节pH值为7,离心、洗涤、干燥得到物料B;将物料B、异戊烯基聚氧乙烯醚与水混合均匀,加入双氧水,然后加入丙烯酸水溶液、抗坏血酸水溶液和分子量调节剂水溶液,在30-35℃下反应80-120min,调节pH值为6-8,冷却,后处理得到所述减水剂。
9.根据权利要求8所述公路用混凝土,其特征在于,淀粉、4-乙烯基环氧环己烷的重量比为8.8-9.5:1.5-3;物料A、氯乙酸的重量比为3-5:1;物料B、异戊烯基聚氧乙烯醚、丙烯酸的摩尔比为1:3-5:0.5-0.75。
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