CN109824307A - 一种新型补偿收缩混凝土 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型补偿收缩混凝土，解决了现有技术中混凝土中聚羧酸减水剂受环境温度影响较大导致混凝土性能降低的问题。其技术要点是：一种新型补偿收缩混凝土，包括如下重量份数的组分：胶凝材料310~360份;矿物骨料1800~1900份;水165~175份；聚羧酸减水剂6.4~8份；膨胀剂8.6~13份；相变颗粒250~295份。通过上述方案，相变颗粒可在构成混凝土的胶凝材料进行水化放热时进行热量吸收，进而在环境炎热条件下进行混凝土配制时，混凝土体系的温度可保持在使聚羧酸减水剂的正常使用的区间内，从而不影响混凝土内其他组分可用水的含量减少，得以保证混凝土在炎热环境中的各项性能均能保持。

Description

一种新型补偿收缩混凝土

技术领域

本发明涉及建筑材料的技术领域，尤其是涉及一种新型补偿收缩混凝土。

背景技术

混凝土作为最主要的工程应用建筑材料，到现如今已存在近200年。混凝土材料是由胶凝材料、骨料和水按一定比例配合、搅拌后的拌合物，经过一定程度的硬化后，形成的具备特定形状、轻度及耐久性的人造石材。

在混凝土的制备中，将混凝土拌合后，胶凝材料水化过程中产生的热量使其体系温度通常比周围环境高出20-30度，当水化的热量不能及时散发时，添加在其内混凝土内的外加剂成分将明显受到温度影响而改变原有的理化性质与活性关系，其中较为明显的是使用十分普遍且减水分散效果十分出色的聚羧酸减水剂组分。由于聚羧酸自身温度敏感性强，甚至其在不同季节情况下进行使用时也会存在所配制混凝土性质差异较大的情况。所以在炎热地区或夏季利用聚羧酸减水剂作为外加剂配制混凝土时，再加之混凝土内胶凝材料水花放热将使聚羧酸空间结构变形，其对混凝土的改性效果将大大折扣，并将直接影响最终所形成混凝土的强度，形成安全隐患。

发明内容

本发明的目的一是提供一种能适应不同环境温度的新型补偿收缩混凝土。

本发明是通过以下技术方案得以实现的：

一种新型补偿收缩混凝土，其特征在于：包括如下重量份数的组分：胶凝材料310～360份；矿物骨料1800～1900份；水165～175份；聚羧酸减水剂6.4～8份；膨胀剂8.6～13份；相变颗粒250～295份。

通过采用上述技术方案，相变颗粒可在构成混凝土的胶凝材料进行水化放热时进行热量吸收，进而在环境炎热进行混凝土配制时，混凝土体系的温度可保持在使聚羧酸减水剂的正常使用的区间内，从而不影响混凝土内其他组分可用水的含量发生减少，得以保证混凝土在炎热环境中的各项性能均能保持；同时在低温环境中，混凝土在冷却降温过程中所发生的收缩过程可在相变颗粒从液相变为固相的放热过程中得到缓和，且当相变颗粒转变为固态时可对混凝土的冷却收缩进行进一步的补偿，从而有效提高混凝土强度；此外相变颗粒可明显改善混凝土的保温性能，使利用该种混凝土的建筑具备一定的温度自调节能力。

进一步设置为：所述膨胀剂由氧化钙-硫铝酸钙类膨胀剂以及氧化镁类膨胀剂组成混合组成，氧化钙-硫铝酸钙类膨胀剂与氧化镁类膨胀剂重量份数之比为1.5:1。

通过采用上述技术方案，通过上述技术方案，氧化钙膨胀能高，膨胀爆发力强，早期膨胀量大，而混凝土构件早期因为水泥水化热带来大量热量从而产生大量温度应力，通过氧化钙能够抵消早期的大部分内部应力，减少裂缝的产生；硫铝酸钙具有膨胀缓和，作用周期较长，可以适用于混凝土构件中期的裂缝发育，能够有效抑制特别是伸缩应力引起的裂缝的发育，加强混凝土内部的密实度，进一步加强防水性能；氧化镁的水化反应和膨胀效应出现的时间较长，一般需要一段时间以后才能体现其膨胀的作用，因此可以用于对由于建筑物内外部温度变化而引起的收缩裂缝以及混凝土构件本身徐变而引起的裂缝的抑制和阻塞作用，因此通过上述三种膨胀源的组合能够在混凝土构件的全生命周期中提供稳定的消除内部各种形变应力的膨胀力，尽可能的减少混凝土中裂缝的产生，提高混凝土强度。

进一步设置为：所述胶凝材料包括以下重量份数的组分：水泥180～230份；矿粉70～90份；煤灰50～60份；所述矿物骨料包括以下重量份数的组分：胶砂800～835份；石子1000～1065份；所述矿物骨料的颗粒比表面积为800-1000㎡/kg。

通过采用上述技术方案，煤灰和矿粉均为圆球形颗粒，有助于带动各组分的充分混合，使得混凝土中各种组分散布的更加均匀，再通过合适的比表面积能够使得矿物骨料与胶凝材料结合的更加紧密。

进一步设置为：所述相变颗粒为FTC颗粒，所述FTC颗粒相变温度为18～24摄氏度。

通过采用上述技术方案，FTC颗粒的相变温度范围处于较多区域正常环境温度的中间段，从而在环境温度产生较大变化，如进入夏季或冬季后，FTC颗粒可对应进行吸热液化或放热固化，进而使混凝土内聚羧酸减水剂可在环境处于不同的自然温度情况下均能保持较好的使用效果，进而提高混凝土的各项性能。

进一步设置为：所述相变颗粒的颗粒直径为500μm～800μm。

通过采用上述技术方案，由于相变颗粒的颗粒大小对相变储能性能具有较大影响，通过研究发现，在一定的范围内，相变颗粒越小，其相变过程的吸热或放热过程效率越大，因此选用上述的颗粒直径分布的相变颗粒能够在相同重量的前提下达到较高的混凝土内部温度控制效果，选择合理，节省成本。

进一步设置为：还包括重量份数为1～5份的增强纤维组，所述增强纤维组包括聚乙烯纤维和/或玻璃纤维。

通过采用上述技术方案，增强纤维组中含有的聚乙烯纤维和/或玻璃纤维，均能够均匀的分布于混凝土构件中，形成多方位分布的立体网状，因此混凝土构件内部的各种裂缝在扩张时大部分会遇到上述纤维，从而能够消耗掉大部分的应力，减少裂缝形成的数量和发育的程度，进一步的相当于在混凝土中加入相当数量的加强筋，能够大幅的提高混凝土的整体性和强度。

进一步设置为：包括如下重量份数的组分：胶凝材料：335～340份；矿物骨料：1820～1840份；水：165～170份；膨胀剂：9～11份；聚羧酸减水剂：7～7.5份；相变颗粒：265～280份。

通过采用上述技术方案，按照上述配合制成的新型补偿收缩混凝土具备更加优良的强度且能够更好的契合混凝土内部应力的发展和裂缝的发育，能够更大程度上提升混凝土成型后性能。

本发明的目的二是提供一种新型补偿收缩混凝土的方法。

本发明是通过以下技术方案得以实现的：

一种制备新型补偿收缩混凝土的方法，包括以下步骤：

S1：按配比将矿物骨料、胶凝材料、硫铝酸钙膨胀剂以及相变颗粒搅拌混合均匀，再加入水和聚羧酸减水剂卷板均匀后得到流动度适宜的水泥胶浆；

S2：将S1所得水泥胶浆装入到模具中，硬化成型，在20-40度和40％-80％的相对湿度条件下养护7-28天，得到新型补偿收缩混凝土。

通过采用上述技术方案，可制得硬化效果优良，基本性能优异的新型补偿收缩混凝土。

综上所述，本发明的有益技术效果为：利用相变颗粒在混凝土内对混凝土的水化放热进行吸收降温使其内聚羧酸减水剂保持良好的使用环境，以及在混凝土冷却收缩过程中进行放热延缓收缩以及固化补偿收缩，从而使混凝土可在较复杂温度环境下仍能保持优良的性能；同时通过混合膨胀剂的使用，使混凝土在前期后期都具有较好的强度，增强纤维组也可对混凝土进行进一步加固增强。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1：:一种新型补偿收缩混凝土，包括如表1所示的重量份数的组分。其中矿物骨料的颗粒比表面积为900㎡/kg，膨胀剂由氧化钙-硫铝酸钙类膨胀剂与氧化镁类膨胀剂混合构成，且氧化钙-硫铝酸钙类膨胀剂与氧化镁类膨胀剂重量份数之比为1.5:1；增强纤维组包括聚乙烯纤维和玻璃纤维中的至少一种；相变颗粒则为FTC相变颗粒，该FTC相变颗粒的相变温度为18～24摄氏度，颗粒直径为500～800μm。

制备该种新型补偿收缩混凝土的步骤如下：

S1：按配比将矿物骨料、胶凝材料、膨胀剂以及相变颗粒搅拌混合均匀，再加入水和聚羧酸减水剂卷板均匀后得到流动度适宜的水泥胶浆；

S2：将S1所得水泥胶浆装入到模具中，硬化成型，在20-40度和40％-80％的相对湿度条件下养护7-28天，得到新型补偿收缩混凝土。

实施例2-9，一种新型补偿收缩混凝土，包括如表1所示的重量份数的组分。其中矿物骨料的颗粒比表面积为900㎡/kg，膨胀剂由氧化钙-硫铝酸钙类膨胀剂与氧化镁类膨胀剂混合构成，且氧化钙-硫铝酸钙类膨胀剂与氧化镁类膨胀剂重量份数之比为1.5:1；增强纤维组包括聚乙烯纤维和玻璃纤维中的至少一种；相变颗粒则为FTC相变颗粒，该FTC相变颗粒的相变温度为18～24摄氏度，颗粒直径为500～800μm，与实施例一的区别在于，组分及其相应的重量份数如表1所示。

表1：实施例1-9中组分及其相应的重量份数

为了能够与实施例1-9形成对比，从而将各组分以及其含量的变化所带来的效果凸显，设置了如下各组对比例。

对比例1-7，一种新型补偿收缩混凝土，包括如表1所示的重量份数的组分。其中矿物骨料的颗粒比表面积为900㎡/kg，膨胀剂由氧化钙-硫铝酸钙类膨胀剂与氧化镁类膨胀剂混合构成，且氧化钙-硫铝酸钙类膨胀剂与氧化镁类膨胀剂重量份数之比为1.5:1；增强纤维组包括聚乙烯纤维和玻璃纤维中的至少一种；相变颗粒则为FTC相变颗粒，该FTC相变颗粒的相变温度为18～24摄氏度，颗粒直径为500～800μm，与实施例1的区别在于，组分及其相应的重量份数如表2所示。

表2：对比例1-7中组分及其相应的重量份数

试配混凝土抗压强度试验：

试验样品：选取实施例1-9为试验样品1-9选取对比例1-7为对照样品1-7并从试验样品1开始至对照样品7依次编号为1-16。

试验方法：选取试验样品1-9和对照样品1-7共16组，分别在5摄氏度、20摄氏度以及30摄氏度环境下按各自的组分以及组分的重量份数搅拌混合制成7d龄期的混凝土试件，每组取6块，清理试件表面达到清洁后，将每块混凝土试件放置于标准的抗压强度试验机上，依次施加压力直至试件表面出现裂纹，记录此时的压力值，每组去掉一个最高值再去掉一个最低值，后取剩余试件的平均值即为该组的抗压强度代表值。

试验结果：第1-16组的样品分别在5度、20度以及30度的抗压强度等级如表3所示。

表3：第1-16组样品各环境温度下的7d龄期抗压强度表(Mpa)

组	5	20	30	组	5	20	30
								1	27.6	31	24.7	9	28	30.3	24.6
2	28.7	31.2	24.9	10	25	30	16
								3	27.9	31.5	25.3	11	26.5	30.1	21.6
4	28.1	32.1	25.8	12	26	30.2	24.9
								5	28.9	32	26.2	13	23.2	27	21.3
6	29.3	31.6	25.7	14	15.2	15	12
								7	29.5	31.8	25.2	15	19.8	23	17.2
8	28.5	30	24.8	16	30	34	27

数据分析：根据实施例5与对比例1-3可以看出，新型补偿收缩混凝土的处于常温环境内时，受相变颗粒影响较小，但在低温状态下，可看出相变颗粒对混凝土存在提高强度的作用，在高温环境下，可明显看出相变颗粒时混凝土强度得到提高；根据实施例5与对比例4可以看出，聚羧酸减水剂对混凝土强度存在影响，当聚羧酸减水剂用量减少后，混凝土强度同步下降；根据实施例5与对比例5-6可以看出，膨胀剂使用量与混凝土强度相关性密切，膨胀剂的用量多少直接导致混凝土抗压强度的大小，在未添加膨胀剂或少量添加膨胀剂时，混凝土强度较弱；根据实施例与对比例7可以看出，增强纤维可明显提升混凝土在温度环境下的抗压强度，存在积极效果。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种新型补偿收缩混凝土，其特征在于：包括如下重量份数的组分：

胶凝材料310~360份;

矿物骨料1800~1900份;

水165~175份；

聚羧酸减水剂6.4~8份；

膨胀剂8.6~13份；

相变颗粒250~295份。

2.根据权利要求1所述的新型补偿收缩混凝土，其特征在于：所述膨胀剂由氧化钙-硫铝酸钙类膨胀剂以及氧化镁类膨胀剂组成混合组成，氧化钙-硫铝酸钙类膨胀剂与氧化镁类膨胀剂重量份数之比为1.5:1。

3.根据权利要求1所述的新型补偿收缩混凝土，其特征在于：所述胶凝材料包括以下重量份数的组分：

水泥180~230份；

矿粉70~90份；

煤灰50~60份；

所述矿物骨料包括以下重量份数的组分：

胶砂800~835份；

石子1000~1065份；

所述矿物骨料的颗粒比表面积为800-1000㎡/kg。

4.根据权利要求1所述的新型补偿收缩混凝土，其特征在于：所述相变颗粒为FTC颗粒，所述FTC颗粒相变温度为18~24摄氏度。

5.根据权利要求1所述的新型补偿收缩混凝土，其特征在于：所述相变颗粒的颗粒直径为500μm~800μm。

6.根据权利要求1所述的新型补偿收缩混凝土，其特征在于：还包括重量份数为1~5份的增强纤维组，所述增强纤维组包括聚乙烯纤维和/或玻璃纤维。

7.根据权利要求1所述的新型补偿收缩混凝土，其特征在于：包括如下重量份数的组分：

胶凝材料：335~340份；

矿物骨料：1820~1840份；

水：165~170份；

膨胀剂：9~11份；

聚羧酸减水剂：7~7.5份；

相变颗粒：265~280份。

8.一种制备如权利要求1所述的新型补偿收缩混凝土的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：按配比将矿物骨料、胶凝材料、硫铝酸钙膨胀剂以及相变颗粒搅拌混合均匀，再加入水和聚羧酸减水剂卷板均匀后得到流动度适宜的水泥胶浆；

S2：将S1所得水泥胶浆装入到模具中，硬化成型，在20-40度和40%-80%的相对湿度条件下养护7-28天，得到新型补偿收缩混凝土。