CN110357512A - 道路施工用混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种道路施工用混凝土及其制备方法，所述道路施工用混凝土包括如下重量配比的各成分：水泥40‑50份、石英砂30‑35份、矿粉50‑60份、外渗细骨料10‑20份、复合纤维10‑20份、外加剂10‑20份。本发明提供的道路施工用混凝土，弹性佳、抗压性能强、冲击韧性强、抗冻性能及防开裂性能优异。

Description

道路施工用混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种道路施工用混凝土及其制备方法。
背景技术
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、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，因而其使用量越来越大。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，同时在造船业、机械工业、海洋开发及地热工程中，混凝土也是重要的材料。
混凝土根据其不同使用场合，其制备侧重点有所不同，如桥梁路面施工用混凝土要求有较佳防滑减振性能，建筑施工用混凝土要求有较佳强度，临时性搭建的工棚等使用的混凝土要求有较佳绝热性等。
现有的道路施工用混凝土抗震性不佳，车辆行驶过程中容易颠簸，且经过长期的机械冲击后，路面容易开裂，造成乘客舒适度降低的同时也带来了一定的安全隐患。
发明内容
为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种道路施工用混凝土，包括如下重量配比的各成分：水泥40-50份、石英砂30-35份、矿粉50-60份、外渗细骨料10-20份、复合纤维10-20份、外加剂10-20份。
其中，所述外加剂包括如下重量配比的各成分：减水剂15-20份、表面活性缓凝剂5-8份、消泡剂2-5份、引气剂6-8份、增稠剂6-10份。
其中，所述减水剂包括如下重量配比的各成分：甲基丙烯酸10-25份、碳纤维10-25份、四硼酸钠10-25份、水性聚氨酯10-15份、葡萄糖纳10-15 份。
其中，所述减水剂的制备方法包括：
步骤S1：将四硼酸钠、葡萄糖纳与去离子水混合均匀；
步骤S2：向步骤S1所得溶液中加入碳纤维，高温下超声波处理20分钟，加热至沸腾后，边搅拌边加入甲基丙烯酸及水性聚氨酯，得聚羧酸系减水剂。
其中，所述外渗细骨料包括如下重量配比的各成分：粉煤灰20-30份、矿渣粉10-20份及膨润土10-20份。
其中，所述复合纤维包括如下重量配比的各成分：聚丙烯纤维10-20份、聚乙烯醇纤维10-20份及竹纤维10-20份。
本发明另外提供了一种道路施工用混凝土制备方法，包括如下步骤：
步骤S1：配制细骨料、复合纤维、减水剂及其它外加剂备用；
步骤S2：将水泥、石英砂、矿粉及水置入混合机中，进行第一次混合，混合温度介于30-40摄氏度，混合频率介于5-7Hz，混合时间为1小时；
步骤S3：将细骨料复合纤维及外加剂置入混合机中，进行第二次混合，混合温度介于40-50摄氏度，混合频率介于6-8Hz，混合时间为2小时。
其中，所述步骤S1中，减水剂的制备方法包括如下步骤：
步骤S11：将四硼酸钠、葡萄糖纳与去离子水混合均匀；
步骤S12：向步骤S11所得溶液中加入碳纤维，高温下超声波处理20 分钟，加热至沸腾后，边搅拌边加入甲基丙烯酸及水性聚氨酯，得减水剂。
本发明提供的道路施工用混凝土及其制备方法，弹性佳、抗压性能强、冲击韧性强、抗冻性能及防开裂性能优异。
具体实施方式
为了对本发明的技术方案及有益效果有更进一步的了解，下面详细说明本发明的技术方案及其产生的有益效果。
本发明提供一种道路施工用混凝土，包括如下重量配比的各成分：水泥40-50份、石英砂30-35份、矿粉50-60份、外渗细骨料10-20份、复合纤维10-20份、外加剂10-20份。
水泥起到胶凝作用，石英砂构成混凝土的基本结构，并提供基础的机械抗压强度等。
矿粉能够节省水泥的用量，显著降低混凝土的水土化热，改善混凝土的和易性，同时能够抑制混凝土的碱骨料反应，改善混凝土内部结构，提高后期强度、抗渗能力、抗腐蚀能力，降低水泥的水化速度，延长混凝土的凝结时间，方便高温季节混凝土的施工和输送。
所述外加剂包括如下重量配比的各成分：减水剂15-20份、表面活性缓凝剂5-8份、消泡剂2-5份、引气剂6-8份、增稠剂6-10份。
增稠剂用于提高混凝土的强度及流动性，使其具有自密实性能。
所述减水剂包括如下重量配比的各成分：甲基丙烯酸10-25份、碳纤维 10-25份、四硼酸钠10-25份、水性聚氨酯10-15份、葡萄糖纳10-15份，其具体的制备方法包括：步骤S1：将四硼酸钠、葡萄糖纳与去离子水混合均匀；步骤S2：向步骤S1所得溶液中加入碳纤维，高温下超声波处理20分钟，加热至沸腾后，边搅拌边加入甲基丙烯酸及水性聚氨酯，得减水剂。四硼酸钠、葡萄糖钠起到增稠作用，甲基丙烯酸起到吸湿作用。减水剂能够保证在施工工序中，使混凝土成型快、抗韧性强，水化热降低，减轻施工难度。
表面活性缓凝剂用于在混凝土提供的碱性环境中分散至水中，通过其表面的亲水基-憎水基官能团形成表面分布，从而在混凝土表面形成溶剂化吸附层的覆盖薄膜，其一侧的亲水官能团与水泥产生的羟基结合，另一侧的憎水基官能团朝向外侧，防止混凝土中水分的自然蒸发，也防止在潮湿环境下，砂浆外受潮影响混凝土的质量和结构强度，从而进一步抑制水泥的初期水化，保持混凝土的流动性，破坏水泥的絮凝结构，进一步减少水泥水热化产生的裂纹。
外渗细骨料包括如下重量配比的各成分：粉煤灰20-30份、矿渣粉10-20 份及膨润土10-20份。外渗细骨料的颗粒度小于水泥，能够提高混凝土的密实度，减低水灰比，使水泥颗粒分散的更均匀，提高混凝土各成分之间的接触面积，改善力学性能，使其收缩率降低，抗渗性能、抗冻性能增强，防止收缩裂缝，保证其在寒冷条件下能够正常使用，降低生产成本，提高和易性，同时避免了极端承受力条件下开裂现象的出现。
复合纤维包括如下重量配比的各成分：聚丙烯纤维10-20份、聚乙烯醇纤维10-20份及竹纤维10-20份。复合纤维能够与混凝土之间形成交织的网状结构，有效增强混凝土的抗拉性能，同时能够改善弹性模量，改善缓冲击性能，在高速车辆或高重量车辆驶过时，具有一定的承压能力。
本发明中，考虑到各材料在混合时的和易性、溶解条件以及溶解后的稳定性等，限定各材料的添加顺序、混合顺序及条件，得到混凝土的制备方法如下：
步骤S1：配制细骨料、复合纤维、减水剂及其它外加剂备用；
步骤S2：将水泥、石英砂、矿粉及水置入混合机中，进行第一次混合，混合温度介于30-40摄氏度，混合频率介于5-7Hz，混合时间为1小时；
步骤S3：将细骨料复合纤维及外加剂置入混合机中，进行第二次混合，混合温度介于40-50摄氏度，混合频率介于6-8Hz，混合时间为2小时。
本发明的如下实施例中，各材料只存在配比的差异，其在制备过程中的制备方法相同。
实施例1：
一种道路施工用混凝土，包括如下重量配比的各成分：水泥45份、石英砂35份、矿粉50份、外渗细骨料15份、复合纤维10份、外加剂12份。
其中，所述外加剂包括如下重量配比的各成分：减水剂18份、表面活性缓凝剂5份、消泡剂4份、引气剂6份、增稠剂8份。
所述减水剂包括如下重量配比的各成分：甲基丙烯酸15份、碳纤维15 份、四硼酸钠25份、水性聚氨酯12份、葡萄糖纳12份。
所述外渗细骨料包括如下重量配比的各成分：粉煤灰20份、矿渣粉18 份及膨润土20份。
所述复合纤维包括如下重量配比的各成分：聚丙烯纤维16份、聚乙烯醇纤维15份及竹纤维18份。
实施例2：
一种道路施工用混凝土，包括如下重量配比的各成分：水泥50份、石英砂33份、矿粉56份、外渗细骨料18份、复合纤维20份、外加剂10份。
其中，所述外加剂包括如下重量配比的各成分：减水剂15份、表面活性缓凝剂6份、消泡剂3份、引气剂8份、增稠剂8份。
所述减水剂包括如下重量配比的各成分：甲基丙烯酸12份、碳纤维15 份、四硼酸钠16份、水性聚氨酯12份、葡萄糖纳14份。
所述外渗细骨料包括如下重量配比的各成分：粉煤灰20份、矿渣粉14 份及膨润土16份。
所述复合纤维包括如下重量配比的各成分：聚丙烯纤维10份、聚乙烯醇纤维16份及竹纤维14份。
实施例3：
一种道路施工用混凝土，包括如下重量配比的各成分：水泥50份、石英砂30份、矿粉56份、外渗细骨料20份、复合纤维20份、外加剂15份。
其中，所述外加剂包括如下重量配比的各成分：减水剂15份、表面活性缓凝剂8份、消泡剂4份、引气剂8份、增稠剂6份。
所述减水剂包括如下重量配比的各成分：甲基丙烯酸15份、碳纤维20 份、四硼酸钠20份、水性聚氨酯15份、葡萄糖纳14份。
所述外渗细骨料包括如下重量配比的各成分：粉煤灰25份、矿渣粉15 份及膨润土15份。
所述复合纤维包括如下重量配比的各成分：聚丙烯纤维20份、聚乙烯醇纤维15份及竹纤维15份。
实施例4：
一种道路施工用混凝土，包括如下重量配比的各成分：水泥43份、石英砂32份、矿粉55份、外渗细骨料10份、复合纤维10份、外加剂10份。
其中，所述外加剂包括如下重量配比的各成分：减水剂15份、表面活性缓凝剂5份、消泡剂2份、引气剂8份、增稠剂10份。
所述减水剂包括如下重量配比的各成分：甲基丙烯酸20份、碳纤维15 份、四硼酸钠12份、水性聚氨酯12份、葡萄糖纳15份。
所述外渗细骨料包括如下重量配比的各成分：粉煤灰25份、矿渣粉20 份及膨润土15份。
所述复合纤维包括如下重量配比的各成分：聚丙烯纤维10份、聚乙烯醇纤维15份及竹纤维15份。
实施例5：
一种道路施工用混凝土，包括如下重量配比的各成分：水泥40份、石英砂35份、矿粉50份、外渗细骨料12份、复合纤维12份、外加剂20份。
其中，所述外加剂包括如下重量配比的各成分：减水剂15份、表面活性缓凝剂6份、消泡剂4份、引气剂7份、增稠剂8份。
所述减水剂包括如下重量配比的各成分：甲基丙烯酸25份、碳纤维20 份、四硼酸钠15份、水性聚氨酯14份、葡萄糖纳15份。
所述外渗细骨料包括如下重量配比的各成分：粉煤灰25份、矿渣粉10 份及膨润土20份。
所述复合纤维包括如下重量配比的各成分：聚丙烯纤维20份、聚乙烯醇纤维15份及竹纤维15份。
比较例1
不含有表面活性缓凝剂、粉煤灰及复合纤维，其它成分与实施例一致。
比较例2
不含有复合纤维及矿粉，其它成分与实施例2一致。
比较例3
不含有表面活性缓凝剂、细骨料及矿粉，其它成分与实施例3一致。
混凝土的基本性能检测结果如下：
抗压强度(MPa) 冲击韧性(N·m) 抗冻裂性(JC/T984)
实施例1 52.1 50132 30小时无开裂
实施例2 53.2 51645 30小时无开裂
实施例3 53.3 49853 30小时无开裂
实施例4 54.5 48876 30小时无开裂
实施例5 49.7 48977 30小时无开裂
比较例1 39.8 39057 12小时开裂
比较例2 37.9 28776 15小时开裂
比较例3 40.1 29548 10小时开裂
本发明的有益效果如下：
1、通过矿粉的加入，改善了混凝土内部结构，提高了后期强度、抗渗能力、抗腐蚀能力，降低了水泥的水化速度，延长了混凝土的凝结时间，方便高温季节混凝土的施工和输送。
2、通过减水剂的加入及其成分和配比的选择，保证在施工工序中，使混凝土成型快、抗韧性强，水化热降低，减轻施工难度。
3、通过表面活性缓凝剂的加入，抑制了水泥的初期水化，保持了混凝土的流动性，破坏了水泥的絮凝结构，进一步减少了水泥水热化产生的裂纹。
4、通过外渗细骨料的加入及其成分和配比的选择，使混凝土的收缩率降低，抗渗性能、抗冻性能增强，防止收缩裂缝，保证其在寒冷条件下能够正常使用。
5、通过复合纤维的加入，能够有效增强混凝土的抗拉性能，同时能够改善弹性模量，改善缓冲击性能，在高速车辆或高重量车辆驶过时，具有一定的承压能力。
虽然本发明已利用上述较佳实施例进行说明，然其并非用以限定本发明的保护范围，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围之内，相对上述实施例进行各种变动与修改仍属本发明所保护的范围，因此本发明的保护范围以权利要求书所界定的为准。

Claims (8)

1.一种道路施工用混凝土，其特征在于，包括如下重量配比的各成分：水泥40-50份、石英砂30-35份、矿粉50-60份、外渗细骨料10-20份、复合纤维10-20份、外加剂10-20份。
2.如权利要求1所述的道路施工用混凝土，其特征在于，所述外加剂包括如下重量配比的各成分：减水剂15-20份、表面活性缓凝剂5-8份、消泡剂2-5份、引气剂6-8份、增稠剂6-10份。
3.如权利要求2所述的道路施工用混凝土，其特征在于，所述减水剂包括如下重量配比的各成分：甲基丙烯酸10-25份、碳纤维10-25份、四硼酸钠10-25份、水性聚氨酯10-15份、葡萄糖纳10-15份。
4.如权利要求3所述的道路施工用混凝土，其特征在于，所述减水剂的制备方法包括：
步骤S1：将四硼酸钠、葡萄糖纳与去离子水混合均匀；
步骤S2：向步骤S1所得溶液中加入碳纤维，高温下超声波处理20分钟，加热至沸腾后，边搅拌边加入甲基丙烯酸及水性聚氨酯，得聚羧酸系减水剂。
5.如权利要求1所述的道路施工用混凝土，其特征在于，所述外渗细骨料包括如下重量配比的各成分：粉煤灰20-30份、矿渣粉10-20份及膨润土10-20份。
6.如权利要求1所述的道路施工用混凝土，其特征在于，所述复合纤维包括如下重量配比的各成分：聚丙烯纤维10-20份、聚乙烯醇纤维10-20份及竹纤维10-20份。
7.一种道路施工用混凝土制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：配制细骨料、复合纤维、减水剂及其它外加剂备用；
步骤S2：将水泥、石英砂、矿粉及水置入混合机中，进行第一次混合，混合温度介于30-40摄氏度，混合频率介于5-7Hz，混合时间为1小时；
步骤S3：将细骨料复合纤维及外加剂置入混合机中，进行第二次混合，混合温度介于40-50摄氏度，混合频率介于6-8Hz，混合时间为2小时。
8.如权利要求7所述的道路施工用混凝土制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，减水剂的制备方法包括如下步骤：
步骤S11：将四硼酸钠、葡萄糖纳与去离子水混合均匀；
步骤S12：向步骤S11所得溶液中加入碳纤维，高温下超声波处理20分钟，加热至沸腾后，边搅拌边加入甲基丙烯酸及水性聚氨酯，得减水剂。
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