CN109336504A - 一种高强度抗开裂混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度抗开裂混凝土，其原料包括：硅酸盐水泥、沸石粉、磷渣粉、砂、橡胶粉、石子、钢纤维、碳纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、减水剂、引气剂、脱硫石膏、水。本发明提出的一种高强度抗开裂混凝土，其具有良好的和易性、强度及抗开裂性等优点。

Description

一种高强度抗开裂混凝土
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，尤其涉及一种高强度抗开裂混凝土。
背景技术
混凝土是当今用量最大的建筑材料，高性能混凝土代表了混凝土技术的发展方向。近年来，随着国内建筑业的快速发展，对混凝土的强度和抗开裂性等性能也提出了更高要求。目前，混凝土的强度和抗开裂性不能满足市场要求，需要进一步的研究和改进。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高强度抗开裂混凝土，其具有良好的和易性、强度及抗开裂性等优点。
本发明提出的一种高强度抗开裂混凝土，其原料按重量份包括：硅酸盐水泥250-300份、沸石粉25-50份、磷渣粉20-30份、砂800-1000份、橡胶粉20-25份、石子800-1000份、钢纤维3-4.5份、碳纤维1.5-2.5份、聚丙烯纤维0.5-1份、聚乙烯醇纤维0.8-1.2份、减水剂5-6.5份、引气剂0.1-0.15份、脱硫石膏3.5-5份、水105-125份。
具体实施方式中，硅酸盐水泥的重量份还可以为260、265、270、280、290份，沸石粉的重量份还可以为28、32、35、38、42、45、48份，磷渣粉的重量份还可以为21、23、25、26、28份，砂的重量份还可以为820、850、880、900、920、950、980份，橡胶粉的重量份还可以为21、22、23、23.5、24份，石子的重量份还可以为820、850、880、900、920、950、980份，钢纤维的重量份还可以为3.2、3.5、3.8、4、4.3份，碳纤维的重量份还可以为1.6、1.8、2、2.2、2.4份，聚丙烯纤维的重量份还可以为0.6、0.7、0.75、0.8、0.9份，聚乙烯醇纤维的重量份还可以为0.9、0.95、1、1.1份，减水剂的重量份还可以为5.2、5.5、5.8、6、6.2份，引气剂的重量份还可以为0.11、0.12、0.13、0.14份，脱硫石膏的重量份还可以为3.8、4、4.2、4.5、4.8份，水的重量份还可以为108、112、115、118、122份。
优选地，钢纤维为直径为0.1-0.3mm，长度为8-10mm的圆直形钢纤维。
优选地，砂的细度模数为3.2-3.5，含水率为5-5.5％，含泥量不超过2.5wt％。
优选地，引气剂由松香盐、烷基苯磺酸钠按重量比为1.5-2.5:1组成。
优选地，橡胶粉的粒度为50-60目。
优选地，减水剂按以下工艺进行制备：将甲基烯丙基聚氧乙烯醚与去离子水混合，升温至72-76℃，在搅拌状态下滴加4-羟基丁基丙烯酸酯、2-丙烯酸胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酸和过硫酸铵，滴加时间为4-4.5h，滴加完成后升温至78-82℃，继续搅拌35-45min，然后降温至40-45℃，加入氢氧化钠水溶液调节体系pH值为6.5-7.5，再加入缓凝剂，搅拌，得到减水剂。
优选地，甲基烯丙基聚氧乙烯醚、4-羟基丁基丙烯酸酯、2-丙烯酸胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、过硫酸铵、缓凝剂之间的重量比为10-20:1-2:1-2:4-6:0.2-0.3:2-3。
优选地，缓凝剂由葡萄糖酸钠和柠檬酸钠按重量比为2-4:1-2组成。
本发明减水剂在制备过程中，以过硫酸铵为引发剂，采用4-羟基丁基丙烯酸酯、2-丙烯酸胺基-2-甲基丙磺酸取代一定比例的丙烯酸，控制体系温度及滴加时间，4-羟基丁基丙烯酸酯、2-丙烯酸胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酸与甲基烯丙基聚氧乙烯醚之间发生聚合及酯化反应，在减水剂分子结构中引入了活性基团如羟基、酯基及磺酸基，生成的减水剂其特殊的分子结构使其具有良好的分散性、分散保持性及保坍性，同时加入葡萄糖酸钠和柠檬酸钠作为缓凝剂进行复配，其中，葡萄糖酸钠中含有羟基和羧基，使其具有较好的辅助塑化作用，一定程度上有助于改善混凝土的状态，而柠檬酸钠在体系中生成可溶性络合物，其吸附在水泥水化离子表面，能有效抑制水泥水化过程，葡萄糖酸钠和柠檬酸钠共同作用下使减水剂对混凝土的缓凝效果明显，并且减水剂在本发明混凝土中，其与其他各组分相容性好，能有效破坏水泥颗粒的絮凝结构，起到分散水泥颗粒及水泥水化颗粒的作用，与脱硫石膏配合，有效改善混凝土拌合物的和易性，防止泌水，提高其密实性，改善其均匀性，并且施工后的混凝土具有较好的光洁度和平整度，外界有害介质很难侵入混凝土内部中，其抗渗性好，并且将减水剂加入混凝土中，通过改善混凝土结构，能显著提高本发明混凝土持久强度及耐久性，有效防止非荷载裂缝的产生；选用松香盐、烷基苯磺酸钠配合作为引气剂，其具有协同作用，其产生适量微小而独立的气泡，减小了混凝土内摩擦阻力，进一步改善混凝土的和易性、流动性及保坍性，有助于提高本发明混凝土耐久性及改善其力学性能；橡胶粉、聚丙烯纤维和聚乙烯醇纤维配合，形成复杂的三维乱象体系有效阻止了水分的散失，减小混凝土收缩量，减轻混凝土重量，并且能提高混凝土的韧性、抗裂性及抗震性，再配合添加沸石粉、钢纤维和碳纤维，起到良好填充效果，其能降低混凝土孔隙率，减少混凝土中有害孔，使得混凝土的孔结构分布趋于合理，密实度提高，有利于改善混凝土的力学性能，同时其在混凝土内部呈乱向分布，形成不规则的网状结构，能有效组织受力过程中混凝土微裂缝的进一步产生或发展，显著提高混凝土抗拉强度及抗折强度，有效防止荷载裂缝及非荷载裂缝的产生。本发明提出的一种高强度抗开裂混凝土，其具有良好的和易性、强度及抗开裂性等优点。
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
本发明提出的一种高强度抗开裂混凝土，其原料按重量份包括：硅酸盐水泥250份、沸石粉50份、磷渣粉20份、砂800份、橡胶粉20份、石子800份、钢纤维3份、碳纤维2.5份、聚丙烯纤维0.5份、聚乙烯醇纤维1.2份、减水剂5份、引气剂0.1份、脱硫石膏3.5份、水105份。
实施例2
本发明提出的一种高强度抗开裂混凝土，其原料按重量份包括：硅酸盐水泥300份、沸石粉25份、磷渣粉30份、砂1000份、橡胶粉25份、石子1000份、钢纤维4.5份、碳纤维1.5份、聚丙烯纤维1份、聚乙烯醇纤维0.8份、减水剂6.5份、引气剂0.15份、脱硫石膏5份、水125份。
其中，钢纤维为直径为0.1mm，长度为8mm的圆直形钢纤维；
砂的细度模数为3.2，含水率为5％，含泥量不超过2.5wt％；
引气剂由松香盐、烷基苯磺酸钠按重量比为1.5:1组成；
橡胶粉的粒度为50目；
减水剂按以下工艺进行制备：将甲基烯丙基聚氧乙烯醚与去离子水混合，升温至72℃，在搅拌状态下滴加4-羟基丁基丙烯酸酯、2-丙烯酸胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酸和过硫酸铵，滴加时间为4.5h，滴加完成后升温至78℃，继续搅拌45min，然后降温至40℃，加入氢氧化钠水溶液调节体系pH值为6.5，再加入缓凝剂，搅拌，得到减水剂。
实施例3
本发明提出的一种高强度抗开裂混凝土，其原料按重量份包括：硅酸盐水泥280份、沸石粉35份、磷渣粉25份、砂900份、橡胶粉22份、石子900份、钢纤维3.8份、碳纤维2份、聚丙烯纤维0.8份、聚乙烯醇纤维1份、减水剂5.8份、引气剂0.12份、脱硫石膏4.2份、水116份。
其中，钢纤维为直径为0.2mm，长度为9mm的圆直形钢纤维；
砂的细度模数为3.4，含水率为5.2％，含泥量为2wt％；
引气剂由松香盐、烷基苯磺酸钠按重量比为2:1组成；
橡胶粉的粒度为55目；
减水剂按以下工艺进行制备：将甲基烯丙基聚氧乙烯醚与去离子水混合，升温至74℃，在搅拌状态下滴加4-羟基丁基丙烯酸酯、2-丙烯酸胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酸和过硫酸铵，滴加时间为4.2h，滴加完成后升温至80℃，继续搅拌40min，然后降温至42℃，加入氢氧化钠水溶液调节体系pH值为7，再加入缓凝剂，搅拌，得到减水剂；其中，甲基烯丙基聚氧乙烯醚、4-羟基丁基丙烯酸酯、2-丙烯酸胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、过硫酸铵、缓凝剂之间的重量比为15:1.5:1.5:5:0.25:2.5；缓凝剂由葡萄糖酸钠和柠檬酸钠按重量比为3:2组成。
实施例4
本发明提出的一种高强度抗开裂混凝土，其原料按重量份包括：硅酸盐水泥260份、沸石粉30份、磷渣粉22份、砂850份、橡胶粉21份、石子850份、钢纤维3.5份、碳纤维1.7份、聚丙烯纤维0.6份、聚乙烯醇纤维0.95份、减水剂5.5份、引气剂0.11份、脱硫石膏3.8份、水110份。
其中，钢纤维为直径为0.3mm，长度为10mm的圆直形钢纤维；
砂的细度模数为3.5，含水率为5.5％，含泥量为2.5wt％；
引气剂由松香盐、烷基苯磺酸钠按重量比为2.5:1组成；
橡胶粉的粒度为60目；
减水剂按以下工艺进行制备：将甲基烯丙基聚氧乙烯醚与去离子水混合，升温至76℃，在搅拌状态下滴加4-羟基丁基丙烯酸酯、2-丙烯酸胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酸和过硫酸铵，滴加时间为4h，滴加完成后升温至82℃，继续搅拌35min，然后降温至45℃，加入氢氧化钠水溶液调节体系pH值为7.5，再加入缓凝剂，搅拌，得到减水剂；其中，甲基烯丙基聚氧乙烯醚、4-羟基丁基丙烯酸酯、2-丙烯酸胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、过硫酸铵、缓凝剂之间的重量比为10:1:2:4:0.2:2；缓凝剂由葡萄糖酸钠和柠檬酸钠按重量比为2:1组成。
实施例5
本发明提出的一种高强度抗开裂混凝土，其原料按重量份包括：硅酸盐水泥285份、沸石粉40份、磷渣粉28份、砂950份、橡胶粉24份、石子950份、钢纤维4.2份、碳纤维2.2份、聚丙烯纤维0.9份、聚乙烯醇纤维0.85份、减水剂6.2份、引气剂0.14份、脱硫石膏4.5份、水120份。
其中，钢纤维为直径为0.2mm，长度为9.5mm的圆直形钢纤维；
砂的细度模数为3.3，含水率为5.4％，含泥量为1.8wt％；
引气剂由松香盐、烷基苯磺酸钠按重量比为1.8:1组成；
橡胶粉的粒度为60目；
减水剂按以下工艺进行制备：将甲基烯丙基聚氧乙烯醚与去离子水混合，升温至75℃，在搅拌状态下滴加4-羟基丁基丙烯酸酯、2-丙烯酸胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酸和过硫酸铵，滴加时间为4.2h，滴加完成后升温至80℃，继续搅拌38min，然后降温至44℃，加入氢氧化钠水溶液调节体系pH值为7，再加入缓凝剂，搅拌，得到减水剂；其中，甲基烯丙基聚氧乙烯醚、4-羟基丁基丙烯酸酯、2-丙烯酸胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、过硫酸铵、缓凝剂之间的重量比为20:2:1:6:0.3:3；缓凝剂由葡萄糖酸钠和柠檬酸钠按重量比为4:1组成。
对比例1
一种混凝土，与实施例3中不同之处在于，添加的减水剂为普通市售聚羧酸系减水剂。
对本发明实施例3和对比例1中的混凝土进行性能测试，具体过程如下：将本发明实施例3和对比例1中的混凝土分别在100×100×100mm规格的试模中成型，振捣，在20±2℃，相对湿度在95℃以上的标准养护室养护，养护3d、28d后检测混凝土的抗压强度及抗折强度，同时检测养护28d后混凝土的断裂能和杨氏模量，结果如下表所示：
由上表可知，本发明提出的一种高强度抗开裂混凝土，其具有良好的的抗压强度、抗折强度及抗开裂性能，尤其是采用本发明中工艺制备得到的减水剂其性能提升更加明显，适于生产使用。
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 (8)

1.一种高强度抗开裂混凝土，其特征在于，其原料按重量份包括：硅酸盐水泥250-300份、沸石粉25-50份、磷渣粉20-30份、砂800-1000份、橡胶粉20-25份、石子800-1000份、钢纤维3-4.5份、碳纤维1.5-2.5份、聚丙烯纤维0.5-1份、聚乙烯醇纤维0.8-1.2份、减水剂5-6.5份、引气剂0.1-0.15份、脱硫石膏3.5-5份、水105-125份。
2.根据权利要求1所述高强度抗开裂混凝土，其特征在于，钢纤维为直径为0.1-0.3mm，长度为8-10mm的圆直形钢纤维。
3.根据权利要求1或2所述高强度抗开裂混凝土，其特征在于，砂的细度模数为3.2-3.5，含水率为5-5.5％，含泥量不超过2.5wt％。
4.根据权利要求1-3中任一项所述高强度抗开裂混凝土，其特征在于，引气剂由松香盐、烷基苯磺酸钠按重量比为1.5-2.5:1组成。
5.根据权利要求1-4中任一项所述高强度抗开裂混凝土，其特征在于，橡胶粉的粒度为50-60目。
6.根据权利要求1-5中任一项所述高强度抗开裂混凝土，其特征在于，减水剂按以下工艺进行制备：将甲基烯丙基聚氧乙烯醚与去离子水混合，升温至72-76℃，在搅拌状态下滴加4-羟基丁基丙烯酸酯、2-丙烯酸胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酸和过硫酸铵，滴加时间为4-4.5h，滴加完成后升温至78-82℃，继续搅拌35-45min，然后降温至40-45℃，加入氢氧化钠水溶液调节体系pH值为6.5-7.5，再加入缓凝剂，搅拌，得到减水剂。
7.根据权利要求1-6中任一项所述高强度抗开裂混凝土，其特征在于，甲基烯丙基聚氧乙烯醚、4-羟基丁基丙烯酸酯、2-丙烯酸胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、过硫酸铵、缓凝剂之间的重量比为10-20:1-2:1-2:4-6:0.2-0.3:2-3。
8.根据权利要求1-7中任一项所述高强度抗开裂混凝土，其特征在于，缓凝剂由葡萄糖酸钠和柠檬酸钠按重量比为2-4:1-2组成。
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