CN110550914A - 一种高强度混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度混凝土及其制备方法，涉及混凝土技术领域。其技术要点是：一种高强度混凝土，包括如下重量份数的组分：水泥：100‑150份；改性橡胶颗粒：30‑40份；细骨料：100‑200份；粗骨料：300‑500份；矿粉：20‑30份；聚丙烯纤维：2‑4份；玻璃纤维：1‑3份；减水剂：2‑5份；水：50‑100份，通过本发明配方和制备方法制得的混凝土具有抗拉、抗压强度高的优点。

Description

一种高强度混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，更具体地说，它涉及一种高强度混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土指以水泥为主要胶凝材料，与水、砂、石子，必要时掺入化学外加剂和矿物掺合料，按适当比例配合，经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化而成的人造石材。混凝土主要划分为两个阶段与状态：凝结硬化前的塑性状态，即新搅拌混凝土或混凝土拌合物；硬化之后的坚硬状态，即硬化混凝土或混凝土。
在公开号为CN104119036A的中国发明专利中公开了一种高强度混凝土及其制备方法，由水泥、细骨料、粗骨料、玻璃纤维和水组成，其重量份比例为1:(1-3):(2-5):0.01:(0.4-0.8),水灰比为0.74，此发明还公开这种高强度混凝土的制备方法，此发明主要是加入玻璃纤维协助混凝土承担拉应力，玻璃纤维是具有绝缘性好、抗腐蚀性好，但是其性能较脆，耐磨性较差，抗冲击性能差，无法提高混凝土的抗压强度。
因此，需要提出一种新的方案来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种高强度混凝土，其具有抗拉、抗压强度高的优点。
为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：
一种高强度混凝土，包括如下重量份数的组分：
水泥：100-150份；
改性橡胶颗粒：30-40份；
细骨料：100-200份；
粗骨料：300-500份；
矿粉：20-30份；
聚丙烯纤维：2-4份；
玻璃纤维：1-3份；
减水剂：2-5份；
水：50-100份。
通过采用上述技术方案，通过在混凝土中添加玻璃纤维，玻璃纤维具有绝缘性好、抗腐蚀性好的特点，其在混凝土中均匀且杂乱无章的分布，由于混凝土的抗拉强度较低，玻璃纤维的存在可以协助混凝土承担拉应力，阻止宏观裂缝的扩展，从而提高混凝土的韧性和强度，提高混凝土的抗折强度。
通过在混凝土中加入聚丙烯纤维，可减少或防止混凝土在浇筑后早期硬化阶段因泌水和水分散失而引起塑性收缩和微裂纹；也可以减少和防止混凝土硬化后期产生干缩裂缝及温度变化引起的微裂纹,从而改善混凝土的防渗、抗冻、抗冲磨等性能。同时由于大量纤维随机分布于混凝土中,使混凝土结构的变形能力、初裂后残余强度、韧性都有一定提高。
通过混掺玻璃纤维和聚丙烯纤维并控制两种纤维的掺加比例，可以明显提高混凝土的力学性能。
进一步优选为，所述改性橡胶颗粒由如下制备步骤获得：
(1)将橡胶颗粒用NaOH溶液浸泡20-24h，然后用水冲洗pH＝7，再将橡胶颗粒用水浸泡2h后晾干；
(2)用KH570的无水乙醇溶液充分润湿橡胶颗粒表面，然后将橡胶颗粒自然晾干，得到改性橡胶颗粒。
通过采用上述技术方案，NaOH溶液能够与橡胶表面的硬脂酸锌等憎水性物质反应，增强橡胶颗粒表面的亲水性，从而提高橡胶颗粒与水泥石的粘结性，使得NaOH改性后橡胶混凝土的强度要高于普通橡胶混凝土的强度。KH570属于硅烷偶联剂系列，其同时拥有亲无机官能团和亲有机官能团，能够作为桥梁在橡胶颗粒与水泥之间起到粘结作用，从而能够很好的促进橡胶颗粒与水泥之间粘结。采用NaOH和KH570依次对橡胶颗粒进行处理，得到的橡胶混凝土强度比单改性剂处理效果更好。
进一步优选为，所述NaOH溶液的质量浓度为20％。
通过采用上述技术方案，合适浓度的NaOH能够祛除橡胶表面的憎水性物质，增强橡胶与水泥石的粘结作用。
进一步优选为，所述KH570与橡胶颗粒的质量比为(1-2):100。
通过采用上述技术方案，合适用量的KH570偶联剂可以较大幅度提高橡胶混凝土的强度。
进一步优选为，所述改性橡胶颗粒的粒径为1-3mm。
通过采用上述技术方案，橡胶的粒径越大，其吸水性越差，造成橡胶混凝土的保水性严重下降，且大颗粒的橡胶在振捣的过程中上浮现象严重，会造成橡胶混凝土表面形成强度薄弱带，并且使混凝土的表面平整难度加大，将橡胶颗粒的粒径严格控制在1-3mm，得到的混凝土保水性最好，得到的混凝土强度较高。
进一步优选为，所述改性橡胶颗粒采用低温粉碎法获得。
通过采用上述技术方案，通过制冷的方式将橡胶颗粒冷冻至玻璃化温度以下，使橡胶处在玻璃态，再用研磨机进行研磨。本发明可采用液氮低温粉碎法，其制冷效果在-195℃以下，制得的橡胶粉的粒径可达47-200目，制得橡胶粉粒径小、表面光滑、受热氧化程度低。
进一步优选为，所述减水剂采用聚羧酸系减水剂。
通过采用上述技术方案，通过加入聚羧酸系减水剂，聚羧酸系减水剂上的阳离子基团吸附在水泥颗粒表面，使水泥因为静电斥力而相互分散，通过侧链中含有亲水性的活性基团，能够在水泥表面形成较厚的立体吸附层，达到延缓水泥的水化进程，提高水泥的分散性，提高混凝土的流动度，降低坍落度的损失。
本发明的目的二在于提供一种高强度混凝土的制备方法，采用该方法制备的混凝土具有抗拉、抗压强度高的优点。
为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：
一种高强度混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将改性橡胶颗粒、细骨料、粗骨料和矿粉混合搅拌均匀，得到混合物；
步骤二，将步骤一得到的混合物与水泥、75％的水和减水剂混合搅拌均匀；
步骤三，将步骤二得到的混合物与聚丙烯纤维、玻璃纤维和剩余的水混合搅拌均匀，得到高强度混凝土。
通过采用上述技术方案，采用上述制备方法，利用NaOH和偶联剂先后对橡胶颗粒进行改性处理，然后将改性橡胶颗粒加入到混凝土中，得到的混凝土强度大大提高。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过混掺玻璃纤维和聚丙烯纤维并控制两种纤维的掺加比例，可以明显提高混凝土的力学性能；
(2)本发明采用NaOH和硅烷偶联剂先后对橡胶颗粒进行改性处理，然后将改性橡胶颗粒加入到混凝土中，得到的混凝土强度大大提高；
(3)本发明通过严格控制橡胶颗粒的粒径大小，严格控制NaOH和KH570的用量，得到的混凝土强度和保水性能等综合性能最好。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。值得说明的是，其中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件下进行，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
其中水泥采用上海宝力水泥制品有限公司生产的PI52.5型号的硅酸盐水泥。
细骨料采用标准砂，细度模数为1.8。
粗骨料采用普通碎石，粒径为5-25mm连续级配，表观密度2700kg/m3,堆积密度1515kg/3。
聚羧酸系减水剂采用上海舜水化工有限公司生产的高效减水剂。
聚丙烯纤维的弹性模量为8GPa；玻璃纤维的弹性模量为80GPa。
实施例1：一种高强度混凝土，各组分及其相应的重量份数如表1所示，并通过如下步骤制备获得：
步骤一，采用液氮低温粉碎法制取粒径为1-3mm范围内的橡胶颗粒，将橡胶颗粒用质量浓度为20％的NaOH溶液浸泡20h，然后用水冲洗pH＝7，再将橡胶颗粒用水浸泡24h后晾干；用50重量倍数的KH570的无水乙醇溶液充分润湿橡胶颗粒表面，然后将橡胶颗粒自然晾干，得到改性橡胶颗粒。
步骤二，将改性橡胶颗粒、细骨料、粗骨料和矿粉混合搅拌均匀，得到混合物；
步骤三，将上述步骤得到的混合物与水泥、75％的水和减水剂混合搅拌均匀；
步骤四，将上述步骤得到的混合物与聚丙烯纤维、玻璃纤维和剩余的水混合搅拌均匀，得到高强度混凝土。
实施例2-6：一种高强度混凝土，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表1所示。
表1 实施例1-6中各组分及其重量份数
实施例7：一种高强度混凝土的制备方法，与实施例1的不同之处在于，步骤一具体设置为：采用液氮低温粉碎法制取粒径为1-3mm范围内的橡胶颗粒，将橡胶颗粒用质量浓度为20％的NaOH溶液浸泡24h，然后用水冲洗pH＝7，再将橡胶颗粒用水浸泡24h后晾干；用100重量倍数的KH570的无水乙醇溶液充分润湿橡胶颗粒表面，然后将橡胶颗粒自然晾干，得到改性橡胶颗粒。
对比例1：一种混凝土的制备方法，与实施例1的不同之处在于，混凝土中未加入玻璃纤维。
对比例2：一种混凝土的制备方法，与实施例1的不同之处在于，混凝土中未加入聚丙烯纤维。
对比例3：一种混凝土的制备方法，与实施例1的不同之处在于，混凝土中未加入改性橡胶颗粒。
对比例4：一种混凝土的制备方法，与实施例1的不同之处在于，改性橡胶颗粒未采用NaOH溶液进行浸泡处理。
对比例5：一种混凝土的制备方法，与实施例1的不同之处在于，改性橡胶颗粒未采用KH570的无水乙醇溶液进行润湿处理。
性能测试
分别对实施例1-7制得的高强度混凝土和对比例1-5制得的混凝土进行和易性和强度测试。
其中，和易性测试采用坍落度筒测试，保水性由提起坍落度筒后观察试样周边的泌水情况得到。
强度测试依据《水工混凝土试验规程》(DL/T5150-2001)测得。
测试结果计入下列表2中。
由表2中测试数据可知，实施例7为最优实施例，对比例3由于未加入改性橡胶颗粒，其各项性能测试结果最差，本发明采用NaOH和KH570对橡胶颗粒进行改性，再加入到混凝土中，得到的混凝土和易性和强度性能大大提高。
表2 性能测试结果
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高强度混凝土，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
水泥：100-150份；
改性橡胶颗粒：30-40份；
细骨料：100-200份；
粗骨料：300-500份；
矿粉：20-30份；
聚丙烯纤维：2-4份；
玻璃纤维：1-3份；
减水剂：2-5份；
水：50-100份。
2.根据权利要求1所述的高强度混凝土，其特征在于，所述改性橡胶颗粒由如下制备步骤获得：
（1）将橡胶颗粒用NaOH溶液浸泡20-24h，然后用水冲洗pH=7，再将橡胶颗粒用水浸泡2h后晾干；
（2）用KH570的无水乙醇溶液充分润湿橡胶颗粒表面，然后将橡胶颗粒自然晾干，得到改性橡胶颗粒。
3.根据权利要求2所述的高强度混凝土，其特征在于，所述NaOH溶液的质量浓度为20%。
4.根据权利要求2所述的高强度混凝土，其特征在于，所述KH570与橡胶颗粒的质量比为(1-2):100。
5.根据权利要求1所述的高强度混凝土，其特征在于，所述改性橡胶颗粒的粒径为1-3mm。
6.根据权利要求5所述的高强度混凝土，其特征在于，所述改性橡胶颗粒采用低温粉碎法获得。
7.根据权利要求1所述的高强度混凝土，其特征在于，所述减水剂采用聚羧酸系减水剂。
8.一种高强度混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将改性橡胶颗粒、细骨料、粗骨料和矿粉混合搅拌均匀，得到混合物；
步骤二，将步骤一得到的混合物与水泥、75%的水和减水剂混合搅拌均匀；
步骤三，将步骤二得到的混合物与聚丙烯纤维、玻璃纤维和剩余的水混合搅拌均匀，得到高强度混凝土。
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