CN109836081B - 一种防水抗裂钢筋混凝土 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防水抗裂钢筋混凝土，包括：水泥、水、中砂、碎石、矿粉、缓凝剂、钢筋、玻璃纤维格栅、自愈因子及聚合物纤维，其中，所述钢筋横向间隔设置，每两个所述钢筋都处于同一平面，且每两个所述钢筋之间固定设有所述玻璃纤维格栅；所述混凝剂成分为改性纸浆黑夜、麦芽糖、壳聚糖、石灰乳、木质素磺酸钙及硫酸铝。根据本发明，通过钢筋与玻璃纤维格栅的结构，很好的提高了混凝土的抗裂性，添加自愈因子、聚合物纤维与缓凝剂，不改变原有混凝土的性质，大大改善了混凝土的抗裂性和防水性，以及在后期混凝土建筑物出现裂缝时，此时混凝土中的自愈因子可以自行对裂缝进行修补，也大大延伸了混凝土的使用年限。

Description

一种防水抗裂钢筋混凝土

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种防水抗裂钢筋混凝土。

背景技术

常规混凝土是用水泥、石子、砂和水按比例混合搅拌制成，在渗水环境中，混凝土凝固期的微粒子易涮浆流失，固化后孔隙多，因单粒子粘结状脆性大、易渗水，防水性能差；水泥混凝土材料是目前世界上应用最广泛的人造建筑材料，但混凝土因脆性而容易产生裂缝是其固有的弱点，普通高强混凝土其抗拉强度远远低于抗压强度，而易发生脆性破坏，影响了工程的使用寿命。随着我国城市建设的高速发展，建筑技术的不断革新，高层建筑、高架路桥、地铁交通等都对混凝土的性能提出了诸如:高抗拉抗压、高韧性、高抗渗、阻裂、易于施工等更高的要求，于是在改造混凝土的过程中，纤维增强混凝土应运而生。

但是目前混凝土的存在现有的问题，其一，解决现有渗水问题主要是添加防水剂，但是防水效果不是特别理想。其二，现有的混凝土墙使用年限短，容易开裂，表层渗水脱落。

有鉴于此，实有必要开发一种防水抗裂钢筋混凝土，用以解决上述问题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种防水抗裂钢筋混凝土，通过钢筋与玻璃纤维格栅的结构，很好的提高了混凝土的抗裂性，添加自愈因子、聚合物纤维与缓凝剂，不改变原有混凝土的性质，大大改善了混凝土的抗裂性和防水性，以及在后期混凝土建筑物出现裂缝时，此时混凝土中的自愈因子可以自行对裂缝进行修补，也大大延伸了混凝土的使用年限，为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种防水抗裂钢筋混凝土，包括：

水泥、水、中砂、碎石、矿粉、缓凝剂、钢筋、玻璃纤维格栅、自愈因子及聚合物纤维，

其中，所述钢筋横向间隔设置，每两个所述钢筋都处于同一平面，且每两个所述钢筋之间固定设有所述玻璃纤维格栅；所述混凝剂成分为改性纸浆黑液、麦芽糖、壳聚糖、石灰乳、木质素磺酸钙及硫酸铝；

其制备包括如下步骤：

步骤1：按份量将混凝土各个组成成分备用，将缓凝剂配置好备用；

步骤2：将水泥、水、中砂、碎石及矿粉一次放入搅拌器中，搅拌均匀后，再加入聚合物纤维，再次进行搅拌为时间为5-7分钟，然后搅拌均匀；

步骤3：步骤2搅拌完成后再加入缓凝剂，搅拌器再对材料搅拌均匀；

步骤4：然后将自愈因子放入搅拌器中，分至少三次投放搅拌；

步骤5：将所有材料搅拌完成后，搅拌器再搅拌1-3分钟，然后的到所述混凝土出料。

优选的，每两个所述钢筋之间的距离为35-50cm，所述玻璃纤维格栅与所述钢筋通过自粘带固定连接。

优选的，所述玻璃纤维格栅中的玻璃纤维为耐碱玻璃纤维，所述玻璃纤维格栅的格栅规格为15mm×15mm、每平方克重为110g

优选的，所述自愈因子成分为化工材料高吸水树脂与胶囊，所述胶囊内放置有石灰石养料及微生物。

优选的，所述高吸水树脂为淀粉系、纤维素系及合成聚合物系，优选合成物系中的聚丙烯酸系。

优选的，聚合物纤维为聚丙烯网状纤维、聚丙烯腈纤维、聚丙烯醇纤维与芳纶纤维的其中任意一种或者多种。

优选的，所述改性纸浆黑液包括如下处理过程：利用硫酸调节pH至12，加入纸浆黑液质量3‰的三氯化铁与15％的亚硫酸钠，在温度90℃下恒温4.5 小时，再用硫酸中和至pH为10。

优选的，所述混凝土重量组分为水200-220份、水泥250-260份、中砂 850-900份、粒径为15-30mm的碎石1100-1200份、矿粉80-90份、缓凝剂 5.5-6份、自愈因子900-2000份及聚合物纤维600-800份。

优选的，所述缓凝剂的制备过程：将麦芽糖、壳聚糖加入至搅拌机中混合均匀，得第一混合物；向第一混合物中继续加入石灰乳、木质素磺酸钙和硫酸铝，继续搅拌均匀，得第二混合物，将纸浆黑液加入至第二混合物中搅拌混合均匀既得缓凝剂。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：通过钢筋与玻璃纤维格栅的结构，很好的提高了混凝土的抗裂性，添加自愈因子、聚合物纤维与缓凝剂，不改变原有混凝土的性质，大大改善了混凝土的抗裂性和防水性，以及在后期混凝土建筑物出现裂缝时，此时混凝土中的自愈因子可以自行对裂缝进行修补，也大大延伸了混凝土的使用年限。

附图说明

图1为根据本发明所述的防水抗裂钢筋混凝土的一种实施例钢筋与玻璃纤维格栅结构正视图；

图2为根据本发明所述的防水抗裂钢筋混凝土的一种实施例钢筋与玻璃纤维格栅的左视图；

图3为根据本发明所述的防水抗裂钢筋混凝土的另一种实施例钢筋与玻璃纤维格栅的正视图；

图4为根据本发明所述的防水抗裂钢筋混凝土的另一种实施例钢筋与玻璃纤维格栅的左视图；

具体实施方式

根据附图1-4，所述的防水抗裂钢筋混凝土包括：

水泥、水、中砂、碎石、矿粉、缓凝剂、钢筋、玻璃纤维格栅、自愈因子及聚合物纤维，

其中，所述钢筋横向间隔设置，每两个所述钢筋都处于同一平面，且每两个所述钢筋之间固定设有所述玻璃纤维格栅；所述混凝剂成分为改性纸浆黑液、麦芽糖、壳聚糖、石灰乳、木质素磺酸钙及硫酸铝。

如图1，当所浇筑墙为一般建筑墙厚度，钢筋3之间的间隔为35-40cm 之间，用钢筋3排成单排，然后在每两个钢筋3之间用自粘带1固定安装玻璃纤维格栅4，玻璃纤维格栅4与模板2之间通过自粘带1固定连接，根据实际的高度，较高的浇筑，则将玻璃纤维格栅4分段安装固定，这样使玻璃纤维格栅4安装更加牢固也更加方便操作，这样在一般浇筑墙的对比情况下，本申请中的钢筋3的用量大大减少，混凝土的抗裂性远远大于一般的浇筑体，节约了经济成本。

如图4，当所需要的浇筑墙为大型体积，每两个钢筋3之间的间距为5- 50cm之间，根据实际大型体积建筑墙的厚度，此时用所述钢筋3排成多排，此时每四个钢筋3与所述玻璃纤维格栅4围成一个区域，钢筋3与玻璃纤维格栅4通过自粘带1固定连接，玻璃纤维格栅4与模板2之间通过自粘带1 固定连接。此时根据实际浇筑的高度，所述玻璃纤维格栅4按分段安装固定，并且在分段处，横向面铺设有所述玻璃纤维格栅4，此时所述玻璃纤维格栅4围成一个五面的区域。在此实施例情况下，所用的钢筋3的数量相比正常浇筑墙所用钢筋数量大大减少，而且在此实施例下钢筋3与所述玻璃纤维格栅 4围成一个区域更加强了混凝土的抗裂性以及韧性，也大大节约了经济成本。

在实施所述混凝土过程中，由于所述玻璃纤维格栅与所述钢筋围成若干区域，浇筑所述混凝土时按每个区域进行浇筑，可以应用于各种建筑所需的混凝土的地方，例如在大体积混凝土墙时，可以使用多排所述钢筋与所述玻璃纤维格栅的组合，更好的防止所述混凝土的开裂。所述的玻璃纤维格栅本身就有一定的延展性，能够有效的防止所述混凝土开裂，所述的混凝土也具有更好的韧性。

所述自愈因子成分为化工材料高吸水树脂与胶囊，所述胶囊内放置有石灰石养料及微生物，将胶囊添加到混凝土中，在混凝土开裂时会撕破胶囊，在空气和水分的作用下从而让微生物成长，产生石灰石，进而修复裂缝，所述自愈因子在混凝土内部因为应力等一些情况下，所产生的内部应力正好撕裂所述胶囊，在裂缝在内部产生之处就进行对裂缝的修补，能够很好的使所述混凝土有抗裂性，使用的年限更长。

所述高吸水树脂为淀粉系、纤维素系及合成聚合物系，优选合成物系中的聚丙烯酸系，所述聚丙烯酸系高吸水树脂较淀粉系及纤维素系相比，具有生产成本低、工艺简单、生产效率高、吸水能力强、产品保质期长，裂缝给钢筋混凝土带来的最明显的损伤是其让水进入混凝土内部，从而诱发钢筋锈蚀降低结构力学性质。而这种材料在吸水后能膨胀100倍，而且能在碱性环境下发生聚合反应，所以在混凝土开裂，水分进入后，所述高吸水树脂能迅速填充裂缝，并在内部聚合从而密封开口，达到修复裂缝的目的。

聚合物纤维为聚丙烯网状纤维、聚丙烯腈纤维、聚丙烯醇纤维与芳纶纤维的其中任意一种或者多种，所述聚合物纤维为超细纤维分布于整块混凝土板来分散负载，从而使得新型混凝土坚固犹如金属，而在弯曲力作用的强度为常规混凝土的两倍以上，既保留了混凝土原存的高抗压性的特点，又能大大增加其抗裂性能、韧性、及抗渗性、完全符合现代高新建筑工程的要求。

所述改性纸浆黑液包括如下处理过程：利用硫酸调节pH至12，加入纸浆黑液质量3‰的三氯化铁与15％的亚硫酸钠，在温度90℃下恒温4.5小时，再用硫酸中和至pH为10，麦芽糖和壳聚糖具有较强的固-液表面活性，能吸附在水泥矿物颗粒表面形成溶剂化吸附层，阻碍颗粒的接触和凝聚，破坏水泥的絮凝结构，使水泥初期水化糖钙含多个羟基，对水泥初期水化有较强的抑制作用，且使游离水增多，提高水泥浆的流动性，减缓水泥的凝固速度。而麦芽糖和壳聚糖还会与石灰乳和木质素磺酸钙反应生成糖化钙类络合物，进一步减缓水泥的凝固速度，加入的硫酸铝能够与淀粉和蔗糖配合使用，减少混凝土的裂缝。

所述混凝土重量组分为水200-220份、水泥250-260份、中砂850-900份、粒径为15-30mm的碎石1100-1200份、矿粉80-90份、缓凝剂5.5-6份、自愈因子900-2000份，所述混凝土中所添加其他成分不会改变所述混凝土原有的性质，更好的加强了所述混凝土抗水性，以及优异的抗裂性。

实施例一中混凝土材料成分取量为：水200份、水泥250份、中砂850 份、粒径为15mm的碎石1100、矿粉80份、缓凝剂5.5份、自愈因子900及聚合物纤维600份。

实施例二中混凝土材料成分取量为：水220份、水泥260份、中砂900 份、粒径为30mm的碎石1200、矿粉90份、缓凝剂6份、自愈因子2000份及聚合物纤维800份。

实施例三中混凝土材料成分取量为：水215份、水泥256份、中砂880 份、粒径为25mm的碎石1160份、矿粉85份、缓凝剂5.9份、自愈因子1500 份及聚合物纤维700份。

表一为实施例1-3的混凝土的各组分分量。

对比例1

对比例1与实施1其他成分重量一致，区别在于缓凝剂采取市场一般常用的混凝剂。

对比例2

对比例2与实施例2其他成分重量一致，区别在于所用的缓凝剂中不含有硫酸铜。

对比例3

对比例3与实施例3其他成分重量一致，区别在于对比例3中不包含有自愈因子。

对比例4

对比例4与实施例3其他成分重量一致，区别在于对比例4中不包含有聚合物纤维。

对比例5实施例3其他成分重量一致，区别在于对比例5中按照常有的混凝土浇筑模式，钢筋之间没有玻璃纤维格栅。

实验检测

1、根据GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能实验方法标准》测试混凝土的力学性能；

2、用环形约束试验检测混凝土抗裂性：开裂时间＜1h的是很差的水泥，开裂时间＞15h的为优；

3、缓凝时间：依据GB/T 1346-89《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性实验方法》进行测定；

4、在GB 50108-2008《地下工程防水技术规范》中防水混凝土等级:P4、 P6、P8、P10、P12五个级别。

表2实施例1-3及对比例1-5的混凝土力学性能的实验检测结果。

由表2中实施例1-33的实验结果能够得到，实施例1-3的混凝土的力学性能是符合使用要求的。

再对比实施例1与对比例1的实验结果，在缓凝剂不同时，混凝土的力学性能发生了变化，则申请人能够合理的推导出组分中缓凝剂通过影响混凝土的凝固时间，进一步的影响了混凝土的力学性能。

对比实施例1与对比例2的实验结果，能够得出缓凝剂中硫酸铝的添加能够增加混凝土的力学性能。

对比实施例1与对比例3、4与5的实验结果，能够得出自愈因子、聚合物纤维以及玻璃纤维格栅的结构的添加能够增加混凝土的力学性能

表3实施例1-3及对比例1-5的抗裂性性能的实验检测结果。

由表3的实验数据能够看出，按照本申请中的组分含量配比出来的混凝土的抗裂性能比较优良，进一步的能够从对比例1中得出，混凝剂的选择、自愈因子、聚合物纤维以及玻璃纤维格栅能够对混凝土的开裂性能产生影响，而且自愈因子、聚合物纤维以及玻璃纤维格栅的抗裂性能最佳，达到的效果更好。

表4实施例1-3及对比例1-5的缓凝时间的实验检测结果。

由表4的实验数据能够得出，本申请文件中的混凝土的初凝时间和终凝时间，相差较大，则混凝土就能够在凝固的时候有足够的时间散出水化热，混凝土在凝固后不易开裂，进一步的能够得出，缓凝剂的选择同样对改善混凝土的缓凝时间能够产生比较大的影响。结合表2-表4的实验数据能得出，选择合适的混凝剂，在改善缓凝时间的同时对混凝土的力学性能和开裂性能均能够产生影响

表5实施例1-3及对比例1-5的防水性能的实验检测结果。

由表5的数据能够得出，聚合物纤维、自愈因子以及玻璃纤维格栅的添加对混凝土防水性有很大的影响，特别是其中聚合物纤维的添加，能够使得混凝土的防水性能效果达到最好。

结合表2-5，可以得出缓凝剂可以有效的使混凝土凝结时间加大，对混凝土的抗裂性也起到的一定的效果，对聚合物纤维的添加使得混凝土更具有最好的防水性能，减少了混凝土的开裂，自愈因子与玻璃啊纤维格栅的结构使混凝土的抗裂性达到最佳，综上所述混凝土性能大大的提升，能够应用的场合更加的恶劣。

所述缓凝剂的制备过程：将麦芽糖、壳聚糖加入至搅拌机中混合均匀，得第一混合物；向第一混合物中继续加入石灰乳、木质素磺酸钙和硫酸铝，继续搅拌均匀，得第二混合物，将纸浆黑液加入至第二混合物中搅拌混合均匀既得缓凝剂，缓凝剂的加入能够增长混凝土的凝固时间，延缓水化高峰期，进一步的减少水化热造成的裂纹的影响，缓凝剂组分间相互配合，改善了混凝土的保坍性能，也能够减少因缓凝剂缓凝效果引起的混凝土构建拆模时间长的诟病。

所述的防水抗裂钢筋混凝土，其制备包括如下步骤：

步骤1：按份量将混凝土各个组成成分备用，将缓凝剂配置好备用，提前配置好在搅拌过程中方便取用；

步骤2：将水泥、水、中砂、碎石及矿粉一次放入搅拌器中，搅拌均匀后，再加入聚合物纤维，再次进行搅拌均匀，搅拌的时间为5-7分钟，此时加入聚合物纤维通过搅拌均匀能够使聚合物纤分布均匀；

步骤3：步骤2搅拌完成后再加入缓凝剂，搅拌器再对材料搅拌均匀，此时缓凝剂的加入，使得混凝土能够减缓硬化，使其保持很好的包浆状态，为后面材料的加入能够搅拌均匀；

步骤4：然后将自愈因子放入搅拌器中，此时混凝土已成包浆的状态，硬块的石头部分不会尖锐摩擦小，此时投放自愈因子不容易将自愈因子划伤或者刺破，对自愈因子可以进行对此投放，每次投放后的搅拌时间为2-3分钟，在一次搅拌时间结束后，再放一定量的自愈因子，这样分多次放完搅拌均匀，分多次的投放所述自愈因子，能够使自愈因子很好的分布均匀，每一次搅拌就均匀一次，这样到投放结束不会有空缺的部位没有所述自愈因子；

步骤5：将所有材料搅拌完成后，搅拌器再搅拌1-3分钟，此时所有的材料都投放完成，再进行最后一次的搅拌，更好的搅拌均匀，然后出料，这样得到的混凝土材料混配均匀，能够发挥最大的效果。

进一步的，于每层混凝土浇筑完成后设有若干个间隔分布的不锈钢冲网孔网管，不锈钢冲网孔网管的设置能够起到增加混凝土的散热的作用效果，进一步的减小因为水化热的产生造成混凝土的裂缝。

本发明的混凝土适用于温差大而且温度很低的地方，在温差大且温度极低的地方一般不适用用混凝土进行一些建筑的制造，容易使混凝土开裂而且凝固效果不佳，极大的温差对混凝土内部容易产生应力，从而使混凝土开裂，而本发明的混凝土在极大的低温情况下依然可以很好抗裂性以及防水，在温差大的情况下，内部的应力在产生的时候就会被自愈因子所消除，所以在内部就不会因应力为产生裂纹，而且有玻璃纤维格栅与钢筋特殊的结构特性，也可以很好的防止混凝土的开裂。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种防水抗裂钢筋混凝土，其特征在于，包括：水泥、水、中砂、碎石、矿粉、缓凝剂、钢筋、玻璃纤维格栅、自愈因子及聚合物纤维，

其中，所述钢筋横向间隔设置，每两个所述钢筋都处于同一平面，且每两个所述钢筋之间固定设有所述玻璃纤维格栅；所述缓凝剂由改性纸浆黑液、麦芽糖、壳聚糖、石灰乳、木质素磺酸钙及硫酸铝组成；所述自愈因子成分为化工材料高吸水树脂与胶囊，所述胶囊内放置有石灰石养料及微生物；

其制备包括如下步骤：

步骤1：按份量将混凝土各个组成成分备用，将缓凝剂配置好备用；

步骤2：将水泥、水、中砂、碎石及矿粉一次放入搅拌器中，搅拌均匀后，再加入聚合物纤维，再次进行搅拌均匀，搅拌时间为5-7分钟；

步骤3：步骤2搅拌完成后再加入缓凝剂，搅拌器再对材料搅拌均匀；

步骤4：然后将自愈因子放入搅拌器中，分至少三次投放搅拌；

步骤5：将所有材料搅拌完成后，搅拌器再搅拌1-3分钟，然后得到所述混凝土出料。

2.如权利要求1所述的防水抗裂钢筋混凝土，其特征在于，每两个所述钢筋之间的距离为35-50cm，所述玻璃纤维格栅与所述钢筋通过自粘带固定连接。

3.如权利要求1所述的防水抗裂钢筋混凝土，其特征在于，所述玻璃纤维格栅中的玻璃纤维为耐碱玻璃纤维，所述玻璃纤维格栅的格栅规格为15mm×15mm、2.76g/cm³。

4.如权利要求1所述的防水抗裂钢筋混凝土，其特征在于，所述高吸水树脂为淀粉系、纤维素系及合成聚合物系。

5.如权利要求4所述的防水抗裂钢筋混凝土，其特征在于，所述高吸水树脂为合成聚合物系中的聚丙烯酸系。

6.如权利要求1所述的防水抗裂钢筋混凝土，其特征在于，聚合物纤维为聚丙烯网状纤维、聚丙烯腈纤维、聚丙烯醇纤维与芳纶纤维的其中任意一种或者多种。

7.如权利要求1所述的防水抗裂钢筋混凝土，其特征在于，所述改性纸浆黑液包括如下处理过程：利用硫酸调节pH至12，加入纸浆黑液质量3‰的三氯化铁与15％的亚硫酸钠，在温度90℃下恒温4.5小时，再用硫酸中和至pH为10。

8.如权利要求1所述的防水抗裂钢筋混凝土，其特征在于，所述混凝土重量组分为水200-220份、水泥250-260份、中砂850-900份、粒径为15-30mm的碎石1100-1200份、矿粉80-90份、缓凝剂5.5-6份、自愈因子900-2000份及聚合物纤维600-800份。

9.如权利要求1所述的防水抗裂钢筋混凝土，其特征在于，所述缓凝剂的制备过程：将麦芽糖、壳聚糖加入至搅拌机中混合均匀，得第一混合物；向第一混合物中继续加入石灰乳、木质素磺酸钙和硫酸铝，继续搅拌均匀，得第二混合物，将纸浆黑液加入至第二混合物中搅拌混合均匀即得缓凝剂。

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