CN110194633B - 一种具有本征自修复的混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种提高混凝土本征自修复能力的方法，以硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥为胶凝材料、骨料和添加剂为原料，所述混凝土是由以下质量份数的各组分组成：其特征在于：所述混凝土是由以下质量份数的各组分组成：硫铝酸盐水泥45～50份，细度为50～60微米的普通硅酸盐水泥45～50份，细骨料140～150份，粗骨料220～230份，水37～41份，减水剂1.2～1.7份。本发明的混凝土简化了施工操作，极大的降低了混凝土修复的成本，保证混凝土具有良好力学性能和抗渗性能，同时也具有优异的自愈合能力，特别适用于大型工程。

Description

一种具有本征自修复的混凝土
技术领域
本发明涉及建筑工程中建筑材料耐久性领域，具体涉及一种具有本征自修复的混凝土。
背景技术
随着科学技术的迅速发展，人们对水泥基复合材料提出越来越高的要求。但是混凝土的自重大、脆性大，易产生微裂纹等弱点限制了它的扩大应用。目前混凝土的应用正向高强度、高性能化的方向发展。然而混凝土的自身缺陷限制了它的应用范围和效果。纵然是高性能混凝土克服了普通混凝土的许多缺点，兼具高工作性、高抗压强度和高耐久性，但仍存在抗冲击性差等问题，在使用过程中不可避免的会产生微开裂和局部损伤。如果这些损伤部位不能及时进行修复，不但会影响混凝土的正常使用缩短建筑工程使用寿命，而且会由此引发宏观裂缝并出现脆性断裂，出现严重的灾难性事故，给社会造成难以挽回的经济损失。因此关于提高混凝土的自愈合能力得到越来越多的重视。
尽管使用中空纤维和微胶囊包裹愈合剂可以有效的对混凝土出现裂缝进行修复，但是当它们释放愈合剂后，自己本身便成为了缺陷或者应力集中点，并且中空纤维和微胶囊做为一次性使用的愈合材料具有极高的使用成本。然而在混凝土产生裂缝之后，在没有外界干涉的情况下可以自己修复，使得裂纹有效愈合。不过，混凝土自愈合需要有足够的水分作为支撑，在混凝土裂缝自愈合处有碳酸钙白色晶体存在。这是混凝土中未水化的水泥颗粒与渗透水作用并在裂缝处继续消化产生水化产物，混凝土中微溶于水的Ca(OH)2与CO2发生反应在裂缝处产生碳酸钙。一般商品水泥的细度在45微米以内，细度越高，水化越快越完全。当使用细度在50-60微米的水泥时，水泥比表面积较小，与水反应较慢，导致水泥水化速率较低，因此会有一部分水泥颗粒未完全水化，在混凝土遭受裂缝后，未水化的水泥颗粒会与空气中的水发生反应重新水化，从而使混凝土裂缝愈合。而硫铝酸盐水泥前期水化迅速，从而提供了前期强度，避免了大粒径水泥水化较慢引起的强度损失。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于简化施工操作，降低修复成本，提供一种具有本征自修复的混凝土。
本发明以硫铝酸盐水泥、细度为50-60微米的硅酸盐水泥为胶凝材料来提高混凝土的本征自修复能力。
实现本发明的目的所采用的技术方案：
一种具有本征自修复的混凝土，包含如下步骤：
50-60微米的硅酸盐水泥的制备：以质量份数计：将95份的熟料和5份的石膏置于球磨机中，球磨机的转速设置为60r/min，启动球磨机研磨原材料30min，即可得到90%以上的细度为50-60微米的硅酸盐水泥。
混凝土制备步骤如下：取硫铝酸盐水泥45-50份、细度为50～60微米的普通硅酸盐水泥45-50份、细骨料140-150份、粗骨料220-230份置于搅拌机中，干拌30s，使其充分混合，然后取普通自来水37-41份、聚羧酸高效减水剂1.2-1.7份，混合均匀后加入搅拌机中，搅拌2～4min后即可得到待成型的混凝土。
所述的硫铝酸盐水泥为标号强度等级42.5快硬硫铝酸盐水泥。
所述的细骨料为天然河砂，公称粒径小于5mm，含泥量小于3%，总压碎值指标小于30%。
所述的粗骨料为普通石灰石碎石，公称粒径为5-25mm的连续级配，含泥量小于1%，针片状颗粒含量小于5%压碎指标小于10%，连续级配松散堆积孔隙率小于43%。
所述的减水剂为聚羧酸高效减水剂，固含量为40%，减水效率为20%-40%。
所述的石膏为无水石膏、半水石膏和二水石膏的一种或多种。
本发明的具有本征自修复的混凝土中使用的胶凝材料为快硬性硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，其中快硬性硫铝酸盐水泥在前期提供必要的强度，从而抵消掉细度较大的硅酸盐水泥引起的早期强度损失，在混凝土产生裂纹后，由于较大尺寸的水泥颗粒中存在未水化部分会与空气中的水继续反应，产生水化产物，从而使裂缝愈合。这种方法极大的降低了修复混凝土的成本，并且能够很好的提高混凝土的抗渗性能，在保持具有良好的性能的同时简化了施工的难度。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来进一步说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
以下的实施例便于更好的理解本发明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
一种具有本征自修复的混凝土，所述混凝土是由以下质量份数的各组分组成：硫铝酸盐水泥46份，细度为50～60微米的普通硅酸盐水泥47份，细骨料144份，粗骨料224份，水39份，减水剂1.5份。
50-60微米的硅酸盐水泥的制备：以质量份数计：将95份的熟料和5份的石膏置于球磨机中，球磨机的转速设置为60r/min，启动球磨机研磨原材料30min，即可得到90%以上的细度为50-60微米的硅酸盐水泥。
混凝土制备步骤如下：取硫铝酸盐水泥46份、细度为50～60微米的普通硅酸盐水泥47份、细骨料144份、粗骨料224份置于搅拌机中，干拌30s，使其充分混合，然后取普通自来水39份、聚羧酸高效减水剂1.5份，混合均匀后加入搅拌机中，搅拌2～4min后即可得到待成型的混凝土。
将成型的混凝土在标准养护环境下养护28天后预制宽度为0.3±0.05mm的裂纹，然后将其放入自然环境下养护，养护45天后发现裂缝完全愈合，其愈合情况如图1。左图为预制微裂纹的混凝土，其出现宽度在0.291毫米左右的裂缝，右图为修复45天后的混凝土裂缝，经过28天的修复后混凝土的裂缝完全被修复。
实施例2
一种具有本征自修复的混凝土，所述混凝土是由以下质量份数的各组分组成：硫铝酸盐水泥48份，细度为50～60微米的普通硅酸盐水泥47份，细骨料147份，粗骨料226份，水37份，减水剂1.6份。
50-60微米的硅酸盐水泥的制备：以质量份数计：将97份的熟料和3份的石膏置于球磨机中，球磨机的转速设置为60r/min，启动球磨机研磨原材料30min，即可得到90%以上的细度为50-60微米的硅酸盐水泥。
混凝土制备步骤如下：取硫铝酸盐水泥48份、细度为50～60微米的普通硅酸盐水泥47份、细骨料147份、粗骨料226份置于搅拌机中，干拌30s，使其充分混合，然后取普通自来水37份、聚羧酸高效减水剂1.6份，混合均匀后加入搅拌机中，搅拌2～4min后即可得到待成型的混凝土。
将成型的混凝土在标准养护环境下养护28天后预制宽度为0.3±0.05mm的裂纹，然后将其放入自然环境下养护，养护45天后发现裂缝完全愈合，其愈合情况如图2。左图为预制微裂纹的混凝土，其出现宽度在0.285毫米左右的裂缝，右图为修复45天后的混凝土裂缝，经过28天的修复后混凝土的裂缝完全被修复。
实施例3
一种具有本征自修复的混凝土，所述混凝土是由以下质量份数的各组分组成：硫铝酸盐水泥49份，细度为50～60微米的普通硅酸盐水泥48份，细骨料148份，粗骨料228份，水40份，减水剂1.3份。
50-60微米的硅酸盐水泥的制备：以质量份数计：将96份的熟料和4份的石膏置于球磨机中，球磨机的转速设置为60r/min，启动球磨机研磨原材料30min，即可得到90%以上的细度为50-60微米的硅酸盐水泥。
混凝土制备步骤如下：取硫铝酸盐水泥49份、细度为50～60微米的普通硅酸盐水泥48份、细骨料148份、粗骨料228份置于搅拌机中，干拌30s，使其充分混合，然后取普通自来水40份、聚羧酸高效减水剂1.3份，混合均匀后加入搅拌机中，搅拌2～4min后即可得到待成型的混凝土。
将成型的混凝土在标准养护环境下养护28天后预制宽度为0.3±0.05mm的裂纹，然后将其放入自然环境下养护，养护45天后发现裂缝完全愈合，其愈合情况如图3。左图为预制微裂纹的混凝土，其出现宽度在0.339毫米左右的裂缝，右图为修复45天后的混凝土裂缝，经过28天的修复后混凝土的裂缝完全被修复。
本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。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)

1.一种具有本征自修复的混凝土，其特征在于：所述混凝土由以下质量份数的各组分组成：硫铝酸盐水泥45～50份，细度为50～60微米的普通硅酸盐水泥45～50份，细骨料140～150份，粗骨料220～230份，水37～41份，减水剂1.2～1.7份。
2.根据权利要求1所述的具有本征自修复的混凝土，其特征在于：所述普通硅酸盐水泥配制方法为：将一定量的水泥熟料和石膏置于球磨机中，在球磨机中以60r/min的转速研磨30分钟得到；其中水泥熟料质量占95～97%，石膏质量占3～5%。
3.根据权利要求1所述的具有本征自修复的混凝土，制备步骤如下：取配方量的硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、细骨料、粗骨料置于搅拌机中，干拌30s，使其充分混合，然后称取配方量的水和减水剂，加入搅拌机中，搅拌2～4min后得到待成型的混凝土。
4.根据权利要求1所述的具有本征自修复的混凝土，其特征在于：所述硫铝酸盐水泥为标号强度等级42.5快硬硫铝酸盐水泥。
5.根据权利要求1所述的具有本征自修复的混凝土，其特征在于：所述细骨料为天然河砂，公称粒径小于5mm，含泥量小于3%，总压碎值指标小于30%。
6.根据权利要求1所述的具有本征自修复的混凝土，其特征在于：所述粗骨料为普通石灰石碎石，公称粒径为5-25mm的连续级配，含泥量小于1%，针片状颗粒含量小于5%，压碎指标小于10%，连续级配松散堆积孔隙率小于43%。
7.根据权利要求1所述的具有本征自修复的混凝土，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，固含量为40%，减水效率为20%-40%。
8.根据权利要求2所述的具有本征自修复的混凝土，其特征在于：所述石膏为无水石膏、半水石膏、二水石膏中的一种或多种。
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