CN109608120A - 一种可快速凝固的高强度混凝土材料 - Google Patents

一种可快速凝固的高强度混凝土材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可快速凝固的高强度混凝土材料，混凝土材料含有如下组成成分：硅酸盐水泥25‑40％，粗骨料15‑25％，细骨料25‑40％，树脂颗粒5‑8％，碳纤维0.3‑0.5，石膏粉末3‑5％，水泥速凝剂2‑3％，膨胀剂0.5‑0.8％，减水剂0.15‑0.4％，早强剂3‑6％；凝固后混凝土强度达到C80以上，本发明原材料采用环保材料与纯天然原料，制备工艺简单，加工、操作、控制和使用简单方便，适合大规模生产应用，制得的混凝土材料凝固后混凝土强度达到C80以上，不仅能够满足建筑强度的要求，更能提高桥梁建筑的整体抗劈裂性能，相较于现有的高强度混凝土，强度与稳定性均有所提升，并且能够快速凝固，极大缩短了混凝土材料使用时的凝固时间，适用于需要紧急修复的道路和建筑工程。

Description

一种可快速凝固的高强度混凝土材料
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤指一种可快速凝固的高强度混凝土材料。
背景技术
混凝土是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料；与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，它广泛应用于土木工程。混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。它是由胶凝材料，颗粒状集料(也称为骨料)，水，以及必要时加入的外加剂和掺合料按一定比例配制，经均匀搅拌，密实成型，养护硬化而成的一种人工石材。混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。这些特点使其使用范围十分广泛，不仅在各种土木工程中使用，就是造船业，机械工业，海洋的开发，地热工程等，混凝土也是重要的材料。
普通混凝土是由水泥、粗骨料(碎石或卵石)、细骨料(砂)、外加剂和水拌合，经硬化而成的一种人造石材。砂、石在混凝土中起骨架作用，并抑制水泥的收缩；水泥和水形成水泥浆，包裹在粗细骨料表面并填充骨料间的空隙。水泥浆体在硬化前起润滑作用，使混凝土拌合物具有良好工作性能，硬化后将骨料胶结在一起，形成坚强的整体。但是水泥凝固需要一定的时间，当重要的交通道路或者建筑物发生紧急事故需要进行抢修时，为了缩短修复时间，使用普通的混凝土材料达不到时间要求，所以需要一种既能够满足混凝土标准强度又能够快速凝固的混凝土材料。
发明内容
本发明要解决的技术问题是水泥凝固需要一定的时间，当重要的交通道路或者建筑物发生紧急事故需要进行抢修时，为了缩短修复时间，使用普通的混凝土材料达不到时间要求，为了克服现有技术的缺点，现提供一种可快速凝固的高强度混凝土材料。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明提供一种可快速凝固的高强度混凝土材料，所述混凝土材料含有如下组成成分：硅酸盐水泥25—40％，粗骨料15—25％，细骨料25—40％，树脂颗粒5—8％，碳纤维0.3—0.5％，石膏粉末3—5％，水泥速凝剂2—3％，膨胀剂0.5—0.8％，减水剂0.15—0.4％，早强剂3—6％；
粗骨料包括粒径15-18mm的花岗岩矿石65-75％和粒径为10-15mm的蜂窝石35-45％；
细骨料包括粒径3—5mm的金刚砂45—55％、石英砂25—35％和粒径为1-2mm的碎钢屑15—25％。
作为本发明的一种优选技术方案，所述混凝土材料含有如下组成成分和含量：硅酸盐水泥30％，粗骨料15％，细骨料40％，树脂颗粒5％，碳纤维0.3％，石膏粉末4％，水泥速凝剂2％，膨胀剂0.5％，减水剂0.2％，早强剂3％；
粗骨料包括粒径15-18mm的花岗岩矿石30％和粒径为10-15mm的蜂窝石30％；
细骨料包括粒径3-5mm的金刚砂50％、石英砂30％和粒径为1-2mm的碎钢屑20％。
作为本发明的一种优选技术方案，所述树脂颗粒直径为3-5mm。
作为本发明的一种优选技术方案，所述水泥速凝剂采用非结晶硅酸钙。
作为本发明的一种优选技术方案，所述早强剂采用硝酸钙和亚硝酸钙的混合料制成。
作为本发明的一种优选技术方案，所述混凝土材料中添加助剂，助剂包括消泡剂、着色剂和增粘剂。
作为本发明的一种优选技术方案，所述混凝土材料使用时的水灰比为0.44，凝固后混凝土强度达到C80以上。
本发明还提供了上述陶瓷球的制备方法，包括以下操作步骤：
S1：按按如下质量百分比分别称量下述各组分：硅酸盐水泥30％，粗骨料15％，细骨料40％，树脂颗粒5％，碳纤维0.3％，石膏粉末4％，水泥速凝剂2％，膨胀剂0.5％，减水剂0.2％，早强剂3％；
粗骨料包括粒径15—18mm的花岗岩矿石30％和粒径为10—15mm的蜂窝石30％；
细骨料包括粒径3—5mm的金刚砂50％、石英砂30％和粒径为1-2mm的碎钢屑20％；
S2：将S1)中称取的粗骨料和细骨料分别放入搅拌机中混合均匀；
S3：向S2)中制得的混合物中加入硅酸盐水泥、树脂颗粒和石膏粉末，搅拌均匀得到混凝土拌合物；
S4：向S3)中制得的混凝土拌合物中加入水泥速凝剂、膨胀剂、减水剂、助剂、早强剂以及水，制得可快速凝固的高强度混凝土材料。
本发明所达到的有益效果是：本发明原材料采用环保材料与纯天然原料，制备工艺简单，加工、操作、控制和使用简单方便，适合大规模生产应用，制得的混凝土材料凝固后混凝土强度达到C80以上，不仅能够满足建筑强度的要求，相较于现有的高强度混凝土，强度与稳定性均有所提升，并且能够快速凝固，极大缩短了混凝土材料使用时的凝固时间，适用于需要紧急修复的道路和建筑工程。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
实施例1：一种可快速凝固的高强度混凝土材料，所述混凝土材料含有如下组成成分：
硅酸盐水泥30％，粗骨料15％，细骨料40％，树脂颗粒5％，碳纤维0.3％，石膏粉末4％，水泥速凝剂2％，膨胀剂0.5％，减水剂0.2％，早强剂3％；
粗骨料包括粒径15—18mm的花岗岩矿石30％和粒径为10—15mm的蜂窝石30％；
细骨料包括粒径3—5mm的金刚砂50％、石英砂30％和粒径为1-2mm的碎钢屑20％；
上述混凝土材料制备方法：包括以下步骤：
S1：按按如下质量百分比分别称量下述各组分：硅酸盐水泥30％，粗骨料15％，细骨料40％，树脂颗粒5％，碳纤维0.3％，石膏粉末4％，水泥速凝剂2％，膨胀剂0.5％，减水剂0.2％，早强剂3％；
粗骨料包括粒径15-18mm的花岗岩矿石30％和粒径为10—15mm的蜂窝石30％；
细骨料包括粒径3—5mm的金刚砂50％、石英砂30％和粒径为1-2mm的碎钢屑20％；
S2：将S1)中称取的粗骨料和细骨料分别放入搅拌机中混合均匀；
S3：向S2)中制得的混合物中加入硅酸盐水泥、树脂颗粒和石膏粉末，搅拌均匀得到混凝土拌合物；
S4：向S3)中制得的混凝土拌合物中加入水泥速凝剂、膨胀剂、减水剂、助剂、早强剂以及水，制得可快速凝固的高强度混凝土材料。
实施例2：
实施例2与上述实施例的配方、加工步骤相同，不同之处在于两者的配比不同。
S1：按按如下质量百分比分别称量下述各组分：硅酸盐水泥30％，粗骨料15％，细骨料40％，树脂颗粒5％，碳纤维0.3％，石膏粉末4％，水泥速凝剂2.5％，膨胀剂0.5％，减水剂0.2％，早强剂3％；
粗骨料包括粒径15—18mm的花岗岩矿石30％和粒径为10—15mm的蜂窝石30％；
细骨料包括粒径3-5mm的金刚砂50％、石英砂30％和粒径为1-2mm的碎钢屑20％；
S2：将S1)中称取的粗骨料和细骨料分别放入搅拌机中混合均匀；
S3：向S2)中制得的混合物中加入硅酸盐水泥、树脂颗粒和石膏粉末，搅拌均匀得到混凝土拌合物；
S4：向S3)中制得的混凝土拌合物中加入水泥速凝剂、膨胀剂、减水剂、助剂、早强剂以及水，制得可快速凝固的高强度混凝土材料。
实施例3：
实施例3与上述实施例的配方、加工步骤相同，不同之处在于两者的配比不同。
S1：按按如下质量百分比分别称量下述各组分：硅酸盐水泥30％，粗骨料15％，细骨料40％，树脂颗粒5％，碳纤维0.3％，石膏粉末4％，水泥速凝剂3％，膨胀剂0.5％，减水剂0.2％，早强剂3％；
粗骨料包括粒径15—18mm的花岗岩矿石30％和粒径为10-15mm的蜂窝石30％；
细骨料包括粒径3—5mm的金刚砂50％、石英砂30％和粒径为1-2mm的碎钢屑20％；
S2：将S1)中称取的粗骨料和细骨料分别放入搅拌机中混合均匀；
S3：向S2)中制得的混合物中加入硅酸盐水泥、树脂颗粒和石膏粉末，搅拌均匀得到混凝土拌合物；
S4：向S3)中制得的混凝土拌合物中加入水泥速凝剂、膨胀剂、减水剂、助剂、早强剂以及水，制得可快速凝固的高强度混凝土材料。
实施例4：
实施例4与上述实施例的配方、加工步骤相同，不同之处在于两者的配比不同。
S1：按按如下质量百分比分别称量下述各组分：硅酸盐水泥30％，粗骨料15％，细骨料40％，树脂颗粒5％，碳纤维0.3％，石膏粉末4％，水泥速凝剂2％，膨胀剂0.5％，减水剂0.2％，早强剂4％；
粗骨料包括粒径15—18mm的花岗岩矿石30％和粒径为10—15mm的蜂窝石30％；
细骨料包括粒径3-5mm的金刚砂50％、石英砂30％和粒径为1-2mm的碎钢屑20％；
S2：将S1)中称取的粗骨料和细骨料分别放入搅拌机中混合均匀；
S3：向S2)中制得的混合物中加入硅酸盐水泥、树脂颗粒和石膏粉末，搅拌均匀得到混凝土拌合物；
S4：向S3)中制得的混凝土拌合物中加入水泥速凝剂、膨胀剂、减水剂、助剂、早强剂以及水，制得可快速凝固的高强度混凝土材料。
实施例5：
实施例5与上述实施例的配方、加工步骤相同，不同之处在于两者的配比不同。
S1：按按如下质量百分比分别称量下述各组分：硅酸盐水泥30％，粗骨料15％，细骨料40％，树脂颗粒5％，碳纤维0.3％、石膏粉末4％，水泥速凝剂2％，膨胀剂0.5％，减水剂0.2％，早强剂5％；
粗骨料包括粒径15-18mm的花岗岩矿石30％和粒径为10—15mm的蜂窝石30％；
细骨料包括粒径3—5mm的金刚砂50％、石英砂30％和粒径为1-2mm的碎钢屑20％；
S2：将S1)中称取的粗骨料和细骨料分别放入搅拌机中混合均匀；
S3：向S2)中制得的混合物中加入硅酸盐水泥、树脂颗粒和石膏粉末以及45％的水，搅拌均匀得到混凝土拌合物；
S4：向S3)中制得的混凝土拌合物中加入水泥速凝剂、膨胀剂、减水剂以及早强剂，制得可快速凝固的高强度混凝土材料。
按实施例1-5中所述配比与制备方法所制得的混凝土材料进行凝固时间的检测与凝固后强度值检测，结果如下表所示：
样品 水泥絮凝剂％ 早强剂％ 凝固时间/s 强度值/MPa
实施例1 2 3 5h 42.5
实施例2 2.5 3 4h 52.5R
实施例3 3 3 6h 52.5
实施例4 2 4 4h 42.5R
实施例5 2 5 5.5h 42.5
由表中可以看出，水泥絮凝剂与早强剂的添加量不同对于混凝土材料的凝固时间与凝固后强度值有不同的影响，通过检测数据表明，水泥絮凝剂添加量为2.5％，早强剂添加量为3％时其凝固时间最短，且凝固后混凝土强度最大，在上述实施例中取得比较好的使用效果。
本发明原材料采用环保材料与纯天然原料，制备工艺简单，加工、操作、控制和使用简单方便，适合大规模生产应用，制得的混凝土材料凝固后混凝土强度达到C80以上，不仅能够满足建筑强度的要求，相较于现有的高强度混凝土，强度与稳定性均有所提升，并且能够快速凝固，极大缩短了混凝土材料使用时的凝固时间，适用于需要紧急修复的道路和建筑工程。
最后应说明的是：以上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 (8)

1.一种可快速凝固的高强度混凝土材料，其特征在于，所述混凝土材料含有如下组成成分：硅酸盐水泥25-40％，粗骨料15-25％，细骨料25-40％，树脂颗粒5-8％，碳纤维0.3-0.5，石膏粉末3-5％，水泥速凝剂2-5％，膨胀剂0.5-0.8％，减水剂0.15-0.4％，早强剂3-6％；
粗骨料包括粒径15-18mm的花岗岩矿石65-75％和粒径为10-15mm的蜂窝石35-45％；
细骨料包括粒径3-5mm的金刚砂45-55％、石英砂25-35％和粒径为1-2mm的碎钢屑15-25％。
2.根据权利要求1所述的一种可快速凝固的高强度混凝土材料，其特征在于，所述混凝土材料含有如下组成成分和含量：硅酸盐水泥30％，粗骨料15％，细骨料40％，树脂颗粒5％，碳纤维0.3％，石膏粉末4％，水泥速凝剂2％，膨胀剂0.5％，减水剂0.2％，早强剂3％；
粗骨料包括粒径15-18mm的花岗岩矿石30％和粒径为10-15mm的蜂窝石30％；
细骨料包括粒径3-5mm的金刚砂50％、石英砂30％和粒径为1-2mm的碎钢屑20％。
3.根据权利要求1所述的一种可快速凝固的高强度混凝土材料，其特征在于，所述树脂颗粒直径为3-5mm。
4.根据权利要求1所述的一种可快速凝固的高强度混凝土材料，其特征在于，所述水泥速凝剂采用非结晶硅酸钙。
5.根据权利要求1所述的一种可快速凝固的高强度混凝土材料，其特征在于，所述早强剂采用硝酸钙和亚硝酸钙的混合料制成。
6.根据权利要求1所述的一种可快速凝固的高强度混凝土材料，其特征在于，所述混凝土材料中添加助剂，助剂包括消泡剂、着色剂和增粘剂。
7.根据权利要求1所述的一种可快速凝固的高强度混凝土材料，其特征在于，所述混凝土材料使用时的水灰比为0.12，凝固后混凝土强度达到C80以上。
8.根据权利要求1-7所述的一种可快速凝固的高强度混凝土材料的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
S1：按按如下质量百分比分别称量下述各组分：硅酸盐水泥30％，粗骨料15％，细骨料40％，树脂颗粒5％，碳纤维0.3％，石膏粉末4％，水泥速凝剂2％，膨胀剂0.5％，减水剂0.2％，早强剂3％；
粗骨料包括粒径15-18mm的花岗岩矿石30％和粒径为10-15mm的蜂窝石30％；
细骨料包括粒径3-5mm的金刚砂50％、石英砂30％和粒径为1-2mm的碎钢屑20％；
S2：将S1)中称取的粗骨料和细骨料分别放入搅拌机中混合均匀；
S3：向S2)中制得的混合物中加入硅酸盐水泥、树脂颗粒和石膏粉末，搅拌均匀得到混凝土拌合物；
S4：向S3)中制得的混凝土拌合物中加入水泥速凝剂、膨胀剂、减水剂、助剂、早强剂以及水，制得可快速凝固的高强度混凝土材料。
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