CN110156398B - 一种高强度混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强度混凝土及其制备方法，属于建筑材料领域，其技术方案要点是按重量份数计，原料包括硅酸盐水泥260‑360份、河砂500‑800份、石灰岩980‑1200份、尾矿200‑280份、超细矿粉120‑180份、硅灰40‑50份、茶皂素80‑200份、水90‑108份、分散剂30‑70份、缓凝剂76‑136份、聚羧酸减水剂60‑100份、羟丙基甲基纤维素60‑110份、聚丙烯纤维80‑120份、纳米碳酸钙50‑100份。达到提高混凝土的抗压强度的效果。

Description

一种高强度混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种高强度混凝土及其制备方法。

背景技术

今年来，高强化成为现代混凝土的技术发展的趋势之一。对普通混凝土的研究、开发工作取得了较大的进步，普通混凝土的强度逐渐提高，性能也不断完善，但是随着建筑结构的复杂化、超高层建筑日益增多，普通混凝土已无法满足建设需要。

混凝土工程中，混凝土裂缝较为普遍，主要原因是混凝土的抗压强度过低，为防止混凝土出现裂缝目前会在混凝土中添加一些玻璃纤维，从而提高混凝土的抗压能力，玻璃纤维具有绝缘性好、抗腐蚀性好，但其性能较脆，抗冲击性能比较差，无法长期提高混凝土的抗压强度。

因此需要研制出一种高强度的混凝土，从而提高混凝土的抗压强度，延长混凝土的使用寿命。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种高强度混凝土及其制备方法，达到提高混凝土的抗压强度的效果。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种高强度混凝土，按重量份数计，原料包括硅酸盐水泥260-360份、河砂500-800份、石灰岩980-1200份、尾矿200-280份、超细矿粉120-180份、硅灰40-50份、茶皂素80-200份、水90-108份、分散剂30-70份、缓凝剂76-136份、聚羧酸减水剂60-100份、羟丙基甲基纤维素60-110份、聚丙烯纤维80-120份、纳米碳酸钙50-100份。

通过采用上述技术方案，石灰岩本身比较坚固，将石灰岩作为粗骨料加入，能够有效提高混凝土的强度，同时石灰岩的膨胀系数低，将石灰岩加入混凝土内，有效防止后期混凝土膨胀，从而降低后期混凝土内裂缝的产生。尾矿的加入能够降低河砂的用量，节省制造混凝土的成本；超细矿粉和硅灰的加入，能够填充石灰岩与河砂、尾矿之间的空隙，从而提高混凝土的致密度，有效提高混凝土的强度。

茶皂素作为表面活性剂，能够有效降低羟丙基甲基纤维素、聚丙烯纤维与纳米碳酸钙、水泥结合面间的自由能，使得羟丙基甲基纤维素、聚丙烯纤维能够充分溶合到混凝土中，提高混凝土的强度，同时，茶皂素的分子中含有亲水性的糖体和疏水性的配位基团，对分散剂和缓凝剂具有乳化和润滑的作用，有助于分散剂和缓凝剂的分散，同时还能节省一定的水量，降低混凝土的加工成本；而分散剂和缓凝剂的添加能够使得羟丙基甲基纤维素以及聚丙烯纤维充分扩散到混凝土中，提高混凝土的强度。

本发明进一步设置为，缓凝剂由葡萄糖酸钠、柠檬酸和硼酸混合而成，按重量份数计，葡萄糖酸钠30-50份、柠檬酸25-45份、硼酸40-60份。

通过采用上述技术方案，葡萄糖酸钠与柠檬酸的配合使用，能够螯合混凝土中的金属离子，防止金属离子与酸类物质结合生成无凝胶作用的盐，或者是生成膨胀性物质，而膨胀性物质会使得混凝土在干燥后出现裂缝，从而影响混凝土的强度；葡萄糖酸钠作为减水剂，与聚羧酸减水剂配合使用，有效减少水的用量，降低水灰比，提高混凝土的强度。硼酸作为缓凝剂，提高混凝土中原料的施工和易性，使水泥颗粒分散，改善和易性，降低用水量，有效提高水泥基材料的致密性，从而提高混凝土的强度。

本发明进一步设置为，分散剂采用亚甲基双甲基萘磺酸钠。

通过采用上述技术方案，亚甲基双甲基萘磺酸钠作为分散剂，易溶于水中，具有优良的扩散性能，同时亚甲基双甲基萘磺酸钠与聚丙烯纤维以及羟丙基甲基纤维素具有亲和性，能够使得聚丙烯纤维、羟丙基甲基纤维素扩散到混凝土中，提高混凝土的强度。

本发明进一步设置为，原料还包括海藻酸钠50-90份、瓜尔胶40-80份。

通过采用上述技术方案，海藻酸钠易溶于水中，能够形成粘稠状液体，使得海藻酸钠对聚丙烯纤维、羟丙基甲基纤维素具有一定的粘接能力，使得聚丙烯纤维、羟丙基甲基纤维素充分与水泥、超细矿粉等充分混合，使得原料能够充分混合，同时海藻酸钠还具有一定的吸湿性，因此在混凝土后期的使用过程中还有防龟裂的作用，从而提高混凝土的使用寿命和强度。瓜尔胶作为水溶性高分子物质，能够与水互溶，同时瓜尔胶与聚丙烯纤维、羟丙基甲基纤维素具有一定的亲和性，并且瓜尔胶在冷水中具有优异的分散性能，有效防止聚丙烯纤维、羟丙基甲基纤维素在搅拌的过程中出现团聚现象，提高聚丙烯纤维、羟丙基甲基纤维素的利用率。

本发明进一步设置为，按重量份数计，原料包括硅酸盐水泥320份、河砂650份、石灰岩1100份、尾矿240份、超细矿粉150份、硅灰45份、茶皂素140份、水94份、分散剂50份、缓凝剂100份、聚羧酸减水剂80份、羟丙基甲基纤维素90份、聚丙烯纤维100份。

本发明的目的二：提供一种高强度混凝土的制备方法，包括如下步骤：

S1：按重量份数称取一定量的河砂和石灰岩，然后加入60％的水进行混合并搅拌均匀；

S2：按重量份数，向S1加入一定量的硅酸盐水泥、尾矿、超细矿粉、硅灰、聚羧酸减水剂和海藻酸钠并搅拌均匀；

S3：按重量份数称取一定量的茶皂素、亚甲基双甲基萘磺酸钠、葡萄糖酸钠、柠檬酸、硼酸、羟丙基甲基纤维素、聚丙烯纤维、纳米碳酸钙、瓜尔胶和剩余的40％水进行混合搅拌均匀，然后加入S2中再次搅拌均匀，形成高强度混凝土。

通过采用上述技术方案，先将河砂和石灰岩混合，然后在加入一定量的水，使得河砂和石灰岩表面粘附有水，然后再加入硅酸盐水泥、尾矿、超细矿粉、硅灰、聚羧酸减水剂和海藻酸钠与河砂、石灰岩混合，减少硅酸盐水泥、超细矿粉等对水的吸收，从而减少水量，同时由于河砂和石灰岩表面粘附有水，将硅酸盐水泥等加入时，使得硅酸盐水泥、超细矿粉能够粘附到河砂和石灰岩的表面，增加河砂、石灰岩与硅酸盐水泥、超细矿粉等的结合强度，从而提高混凝土的强度，同时也减少水的用量。

本发明进一步设置为，S3中先将葡萄糖酸钠与瓜尔胶按一定的重量份数进行混合，然后加入剩余水的10％进行混合，加热，使得葡萄糖酸钠和瓜尔胶糊化形成均匀的透明糊状液，然后再进行混合。

通过采用上述技术方案，将葡萄糖酸钠与瓜尔胶糊化后，使得瓜尔胶分子链上引入极性离子基团，极性离子基团有助于葡萄糖酸钠与瓜尔胶形成的糊状物吸附聚丙烯纤维、羟丙基甲基纤维素以及纳米碳酸钙、超细矿粉等，有效提高聚丙烯纤维、羟丙基甲基纤维素与水泥的结合强度，从而提高混凝土的强度。

本发明进一步设置为，S3中称取一定量的纳米碳酸钙和亚甲基双甲基萘磺酸钠，然后再加入乙烯，然后进行混合，混合后将聚丙烯纤维加入纳米碳酸钙和亚甲基双甲基萘磺酸钠中备用。

通过采用上述技术方案，将纳米碳酸钙与亚甲基双甲基萘磺酸钠混合，然后再加入乙烯，在亚甲基双甲基萘磺酸钠的分散作用下，使得纳米碳酸钙的表面形成有机包裹层，有机包裹层的形成能够增加纳米碳酸钙与聚丙烯纤维、羟丙基甲基纤维素的结合，形成有机-无机的结合物，提高聚丙烯纤维、羟丙基甲基纤维素在混凝土中的强度，从而有效提高混凝土的强度。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、葡萄糖酸钠与瓜尔胶的糊化，使得瓜尔胶分子链上引入极性基团，提高瓜尔胶与聚丙烯纤维、羟丙基甲基纤维素的结合，从而有效提高混凝土的的强度；

2、纳米碳酸钙与亚甲基双甲基萘磺酸钠、乙烯的混合，使得纳米碳酸钙的表面形成有机包裹层，从而提高纳米碳酸钙与聚丙烯纤维的结合强度，从而提高混凝土的强度。

具体实施方式

实施例1

一种高强度混凝土的制备方法，包括如下步骤：

S1：按重量份数称取一定量的河砂500份、石灰岩980份、水90份，然后将河砂和石灰岩混合，同时加入60％的水进行混合并搅拌均匀；

S2：按重量份数，向S1加入一定量的硅酸盐水泥260份、尾矿200份、超细矿粉120份、硅灰40份、聚羧酸减水剂60份搅拌均匀；

S3：按重量份数称取一定量的茶皂素80份、亚甲基双甲基萘磺酸钠30份、缓凝剂76份，其中缓凝剂包括葡萄糖酸钠30份、柠檬酸25份、硼酸40份；羟丙基甲基纤维素60份、聚丙烯纤维80份、纳米碳酸钙50份和剩余的40％水进行混合搅拌均匀，然后加入S2中再次搅拌均匀，形成高强度混凝土。

实施例2

一种高强度混凝土的制备方法，包括如下步骤：

S1：按重量份数称取一定量的河砂650份、石灰岩1100份、水94份，然后将河砂和石灰岩混合，同时加入60％的水进行混合并搅拌均匀；

S2：按重量份数，向S1加入一定量的硅酸盐水泥320份、尾矿240份、超细矿粉150份、硅灰45份和聚羧酸减水剂80份搅拌均匀；

S3：按重量份数称取一定量的茶皂素140份、亚甲基双甲基萘磺酸钠50份、缓凝剂100份，其中缓凝剂包括葡萄糖酸钠40份、柠檬酸35份、硼酸50份、羟丙基甲基纤维素90份、聚丙烯纤维100份、纳米碳酸钙75份和剩余的40％水进行混合搅拌均匀，然后加入S2中再次搅拌均匀，形成高强度混凝土。

实施例3

一种高强度混凝土的制备方法，包括如下步骤：

S1：按重量份数称取一定量的河砂800份、石灰岩1200份、水108份，然后将河砂和石灰岩混合，同时加入60％的水进行混合并搅拌均匀；

S2：按重量份数，向S1加入一定量的硅酸盐水泥360份、尾矿280份、超细矿粉180份、硅灰50份、聚羧酸减水剂100份搅拌均匀；

S3：按重量份数称取一定量的茶皂素200份、亚甲基双甲基萘磺酸钠70份、缓凝剂136份，其中缓凝剂包括葡萄糖酸钠50份、柠檬酸45份、硼酸60份、羟丙基甲基纤维素110份、聚丙烯纤维120份、纳米碳酸钙100份和剩余的40％水进行混合搅拌均匀，然后加入S2中再次搅拌均匀，形成高强度混凝土。

实施例4

一种高强度混凝土的制备方法，与实施例2的不同之处在于，在S2中，加入海藻酸钠50份，在S3中加入瓜尔胶40份。

实施例5

一种高强度混凝土的制备方法，与实施例2的不同之处在于，在S2中，加入海藻酸钠70份，在S3中加入瓜尔胶60份。

实施例6

一种高强度混凝土的制备方法，与实施例2的不同之处在于，在S2中，加入海藻酸钠90份，在S3中加入瓜尔胶80份。

实施例7

与实施例5的不同之处在于，S3中，(1)按重量份数计，称取葡萄糖酸钠30-50份、瓜尔胶40-80份进行混合，然后加入剩余水的10％进行混合，加热，使得葡萄糖酸钠和瓜尔胶糊化形成均匀的透明糊状液，然后再进行混合；(2)按重量份数称取纳米碳酸钙75份和亚甲基双甲基萘磺酸钠50份混合，然后再加入乙烯，然后进行混合，混合后将聚丙烯纤维100份加入纳米碳酸钙和亚甲基双甲基萘磺酸钠中的混合物备用；(3)按重量份数称取茶皂素140份、缓凝剂100份，其中缓凝剂包括葡萄糖酸钠40份、柠檬酸35份、硼酸50份、羟丙基甲基纤维素90份和剩余的30％水进行混合，同时加入(1)中的透明糊状液和(2)中的混合物搅拌均匀，然后加入S2中再次搅拌均匀，形成高强度混凝土。

对比例1

市售普通混凝土。

混凝土性能检测

对实施例1-7的制备方法获得的混凝土和对比例1进行性能试验，测试数据如表1所示。混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度采用《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2002的方法进行测试；14d自收缩采用《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GB/T50082-2009)的标准测试；坍落扩展度采用《普通混凝土拌合物性能试验方法》(GB/T50080-2002)的标准测试；U型箱Δh采用《自密实混凝土应用技术规程》去测试。

表1混凝土各性能测试结果表

由上表可知，实施例1-3中，实施例2中混凝土的各项性能优于实施例1和实施里中的各项性能，说明实施例2中的配比之间的相互促进作用由于实施例1和实施例3的各配比之间的关系，同时实施例1-7中混凝土的各项性能均由于对比例1中混凝土的各项性能；

实施例2和实施例4-6对比可得，实施例4-6中的各项性能均由于实施例2中的各项性能，说明在混凝土中添加海藻酸钠和瓜尔胶，能够有效提高混凝土的抗压强度；

实施例7中的各项性能优于实施例5中的各项性能，说明对葡萄糖酸钠和瓜尔胶的处理、以及对聚丙烯纤维的处理，能够有效提高混凝土的强度，同时使得混凝土还均有良好的流动性。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.一种高强度混凝土，其特征在于：按重量份数计，原料包括硅酸盐水泥260-360份、河砂500-800份、石灰岩980-1200份、尾矿200-280份、超细矿粉120-180份、硅灰40-50份、茶皂素80-200份、水90-108份、分散剂30-70份、缓凝剂76-136份、聚羧酸减水剂60-100份、羟丙基甲基纤维素60-110份、聚丙烯纤维80-120份、纳米碳酸钙50-100份；缓凝剂由葡萄糖酸钠、柠檬酸和硼酸混合而成，按重量份数计，葡萄糖酸钠30-50份、柠檬酸25-45份、硼酸40-60份。

2.根据权利要求1所述的一种高强度混凝土，其特征在于：分散剂采用亚甲基双甲基萘磺酸钠。

3.根据权利要求1所述的一种高强度混凝土，其特征在于：原料还包括海藻酸钠50-90份、瓜尔胶40-80份。

4.根据权利要求1所述的一种高强度混凝土，其特征在于：按重量份数计，原料包括硅酸盐水泥320份、河砂650份、石灰岩1100份、尾矿240份、超细矿粉150份、硅灰45份、茶皂素140份、水94份、分散剂50份、缓凝剂100份、聚羧酸减水剂80份、羟丙基甲基纤维素90份、聚丙烯纤维100份。

5.一种如权利要求1-4任一所述的高强度混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：按重量份数称取一定量的河砂和石灰岩，然后加入60%的水进行混合并搅拌均匀；

S2：按重量份数，向S1加入一定量的硅酸盐水泥、尾矿、超细矿粉、硅灰、聚羧酸减水剂和海藻酸钠并搅拌均匀；

S3：按重量份数称取一定量的茶皂素、亚甲基双甲基萘磺酸钠、葡萄糖酸钠、柠檬酸、硼酸、羟丙基甲基纤维素、聚丙烯纤维、纳米碳酸钙、瓜尔胶和剩余的40%水进行混合搅拌均匀，然后加入S2中再次搅拌均匀，形成高强度混凝土。

6.根据权利要求5所述的一种高强混凝土的制备方法，其特征在于：S3中先将葡萄糖酸钠与瓜尔胶按一定的重量份数进行混合，然后加入剩余水的10%进行混合，加热，使得葡萄糖酸钠和瓜尔胶糊化形成均匀的透明糊状液，然后再进行混合。