CN110642572A - 一种高强度混凝土及其制备工艺 - Google Patents

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    • C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength

Abstract

本发明涉及混凝土领域，针对普通的混凝土结构强度有限的问题，提供了一种高强度混凝土，该技术方案如下：包括：硅酸盐水泥100份；细集料400‑450份；纳米填料150‑200份；水90‑110份；苯基三（二甲基硅氧烷基）硅烷30‑40份；玻璃纤维20‑25份。一种高强度混凝土的制备工艺：S1.混合硅酸盐水泥、水，搅拌均匀形成水泥浆液；S2.水泥浆液中加入苯基三（二甲基硅氧烷基）硅烷、玻璃纤维形成预混物；S3.预混物中加入细集料、纳米填料形成混凝土浆液；S4.浇筑，养护固化，脱模，形成高强度混凝土。通过在混凝土中加入苯基三（二甲基硅氧烷基）硅烷有效提高混凝土的抗压强度，使得混凝土的结构强度较高，使得混凝土更好地适用于特殊工程中，适用性较广。

Description

一种高强度混凝土及其制备工艺
技术领域
本发明涉及混凝土领域，尤其是涉及一种高强度混凝土及其制备工艺。
背景技术
混凝土，简称为砼，是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料；与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，它广泛应用于土木工程。
混凝土是现代建筑工程中常用的材料之一，但普通的混凝土结构强度有限，难以满足一些特殊工程所需，因此还有改善空间。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一目的在于提供一种高强度混凝土，具有强度较高的优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种高强度混凝土，包括以下质量份数的组分：
硅酸盐水泥100份；
细集料400-450份；
纳米填料150-200份；
水90-110份；
苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷30-40份；
玻璃纤维20-25份。
通过采用上述技术方案，通过在混凝土中加入苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷有效提高混凝土的抗压强度，使得混凝土的结构强度较高，使得混凝土更好地适用于特殊工程中，适用性较广；
通过在混凝土中加入玻璃纤维，有效提高混凝土抵抗开裂的能力，有效提高混凝土的结构稳定性，使得混凝土更好地适用于特殊工程中，适用性较广；
通过在混凝土中取消粗集料仅加入细集料以及纳米填料，利用纳米填料填充在细集料之间的间隙中，使得混凝土结构密实，减少空隙，减少薄弱点的产生，使得混凝土结构稳定性较佳。
本发明进一步设置为：还包括以下质量份数的组分：
锆石粉15-30份。
通过采用上述技术方案，通过在混凝土中加入锆石粉，使得混凝土的抗压强度增加，进而更好地提高混凝土的结构强度，使得混凝土更好地适用于特殊工程中。
本发明进一步设置为：还包括以下质量份数的组分：
聚氨酯胶黏剂10-20份。
通过采用上述技术方案，通过在混凝土中加入聚氨酯胶黏剂，利用聚氨酯胶黏剂填充细集料之间的间隙，进一步提高混凝土的密实度，同时使得混凝土结构欲发生运动时通过聚氨酯胶黏剂的弹性形变产生的阻尼能抵消部分外力带来的能量，使得混凝土的结构稳定性更佳。
本发明进一步设置为：还包括以下质量份数的组分：
氘代丙酮0.01-0.05份；
烟酮0.05-0.1份。
通过采用上述技术方案，通过在混凝土中加入氘代丙酮、烟酮并以特定比例与苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷配合，有效增加苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷提高混凝土抗压强度的效果，使得混凝土的结构强度更佳，进而使得混凝土更好地适用于特殊工程中，使得混凝土的适用性较广。
本发明进一步设置为：还包括以下质量份数的组分：
硅烷偶联剂5-8份。
通过采用上述技术方案，通过在混凝土中加入硅烷偶联剂，使得各有机物与无机物之间的连接更为稳定，使得苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷提高混凝土抗压强度的效果更佳，更好地提高了混凝土的结构强度。
本发明进一步设置为：还包括以下质量份数的组分：
陶瓷粉10-15份。
通过采用上述技术方案，通过在混凝土中加入陶瓷粉，进一步提升混凝土的抗压强度，提高混凝土的结构强度，使得混凝土更好地适用于特殊工程中。
本发明进一步设置为：所述纳米填料为纳米二氧化硅。
针对现有技术存在的不足，本发明的第二目的在于提供一种高强度混凝土的制备工艺，具有强度较高的优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种上述的高强度混凝土的制备工艺，包括以下步骤：
S1.混合硅酸盐水泥、水，搅拌均匀形成水泥浆液；
S2.水泥浆液中加入苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷、玻璃纤维，搅拌均匀形成预混物；
S3.预混物中加入细集料、纳米填料，搅拌均匀形成混凝土浆液；
S4.将混凝土浆液浇筑至模具中，养护固化，脱模，形成高强度混凝土。
通过采用上述技术方案，通过先将水泥浆液与苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷以及玻璃纤维混合均匀后再加入细集料以及纳米填料，避免大量的细集料以及纳米集料加入水泥浆液中后影响苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷的分散，保证混凝土的质量。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.通过在混凝土中加入苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷有效提高混凝土的抗压强度，使得混凝土的结构强度较高，使得混凝土更好地适用于特殊工程中，适用性较广；
2.通过在混凝土中加入氘代丙酮、烟酮并以特定比例与苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷配合，有效增加苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷提高混凝土抗压强度的效果；
3.通过在混凝土中加入硅烷偶联剂，使得各有机物与无机物之间的连接更为稳定，使得苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷提高混凝土抗压强度的效果更佳，更好地提高了混凝土的结构强度。
附图说明
图1为本发明中高强度混凝土的制备工艺的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。
以下实施例及比较例中：
硅酸盐水泥采用华权科技(武汉)有限公司出售的华新水泥P.O42.5；
细集料采用灵寿县展腾矿产品加工厂出售的河沙；
苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷采用湖北远成赛创科技有限公司出售的苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷，CAS：18027-45-7；
玻璃纤维采用深圳市天之途科技有限公司出售的短切玻璃纤维；
锆石粉采用灵寿县展腾矿产品加工厂出售的锆石粉；
聚氨酯胶黏剂采用海南必凯水性新材料有限公司出售的F81环保单组分水性聚氨酯胶黏剂；
氘代丙酮采用上海吉至生化科技有限公司出售的氘代丙酮；
烟酮采用上海联硕生物科技有限公司出售的烟酮；
硅烷偶联剂采用东莞市绿伟塑胶制品有限公司出售的硅烷偶联剂KH-792；
陶瓷粉采用灵寿县英波矿产品加工厂出售的陶瓷粉；
纳米二氧化硅采用江苏天行新材料有限公司出售的纳米二氧化硅；
减水剂采用上海云哲新材料科技有限公司出售的木质素磺酸钠。
实施例1
一种高强度混凝土，参照图1，高强度混凝土的制备工艺包括以下步骤：
S1.在搅拌釜中加入硅酸盐水泥100kg、水90kg、减水剂11kg，转速75r/min，搅拌5min，形成水泥浆液；
S2.在水泥浆液中加入苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷30kg、玻璃纤维20kg，转速60r/min，搅拌10min，形成预混物；
S3.在预混物中加入细集料400kg、纳米二氧化硅150kg，转速45r/min，搅拌15min，形成混凝土浆液，转速20r/min，持续搅拌至使用完毕；
S4.将混凝土浆液浇注至模具中，静置1小时后，用海绵层包裹模具，朝向海绵层洒水以保持海绵层湿润，持续养护7天后，拆卸模具，形成高强度混凝土。
实施例2
一种高强度混凝土，高强度混凝土的制备工艺包括以下步骤：
S1.在搅拌釜中加入硅酸盐水泥100kg、水100kg、减水剂10kg，转速75r/min，搅拌5min，形成水泥浆液；
S2.在水泥浆液中加入苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷35kg、玻璃纤维22.5kg，转速60r/min，搅拌10min，形成预混物；
S3.在预混物中加入细集料425kg、纳米二氧化硅175kg，转速45r/min，搅拌15min，形成混凝土浆液，转速20r/min，持续搅拌至使用完毕；
S4.将混凝土浆液浇注至模具中，静置1小时后，用海绵层包裹模具，朝向海绵层洒水以保持海绵层湿润，持续养护7天后，拆卸模具，形成高强度混凝土。
实施例3
一种高强度混凝土，高强度混凝土的制备工艺包括以下步骤：
S1.在搅拌釜中加入硅酸盐水泥100kg、水110kg、减水剂9kg，转速75r/min，搅拌5min，形成水泥浆液；
S2.在水泥浆液中加入苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷40kg、玻璃纤维25kg，转速60r/min，搅拌10min，形成预混物；
S3.在预混物中加入细集料450kg、纳米二氧化硅200kg，转速45r/min，搅拌15min，形成混凝土浆液，转速20r/min，持续搅拌至使用完毕；
S4.将混凝土浆液浇注至模具中，静置1小时后，用海绵层包裹模具，朝向海绵层洒水以保持海绵层湿润，持续养护7天后，拆卸模具，形成高强度混凝土。
实施例4
一种高强度混凝土，高强度混凝土的制备工艺包括以下步骤：
S1.在搅拌釜中加入硅酸盐水泥100kg、水100kg、减水剂10kg，转速75r/min，搅拌5min，形成水泥浆液；
S2.在水泥浆液中加入苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷33kg、玻璃纤维22kg，转速60r/min，搅拌10min，形成预混物；
S3.在预混物中加入细集料440kg、纳米二氧化硅180kg，转速45r/min，搅拌15min，形成混凝土浆液，转速20r/min，持续搅拌至使用完毕；
S4.将混凝土浆液浇注至模具中，静置1小时后，用海绵层包裹模具，朝向海绵层洒水以保持海绵层湿润，持续养护7天后，拆卸模具，形成高强度混凝土。
实施例5
一种高强度混凝土，高强度混凝土的制备工艺包括以下步骤：
S1.在搅拌釜中加入硅酸盐水泥100kg、水100kg、减水剂10kg，转速75r/min，搅拌5min，形成水泥浆液；
S2.在水泥浆液中加入苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷33kg、玻璃纤维22kg、锆石粉15kg、聚氨酯胶黏剂10kg、氘代丙酮0.01kg、烟酮0.05kg、硅烷偶联剂5kg、陶瓷粉10kg，转速60r/min，搅拌10min，形成预混物；
S3.在预混物中加入细集料440kg、纳米二氧化硅180kg，转速45r/min，搅拌15min，形成混凝土浆液，转速20r/min，持续搅拌至使用完毕；
S4.将混凝土浆液浇注至模具中，静置1小时后，用海绵层包裹模具，朝向海绵层洒水以保持海绵层湿润，持续养护7天后，拆卸模具，形成高强度混凝土。
实施例6
一种高强度混凝土，高强度混凝土的制备工艺包括以下步骤：
S1.在搅拌釜中加入硅酸盐水泥100kg、水100kg、减水剂10kg，转速75r/min，搅拌5min，形成水泥浆液；
S2.在水泥浆液中加入苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷33kg、玻璃纤维22kg、锆石粉22.5kg、聚氨酯胶黏剂15kg、氘代丙酮0.03kg、烟酮0.08kg、硅烷偶联剂6.5kg、陶瓷粉12.5kg，转速60r/min，搅拌10min，形成预混物；
S3.在预混物中加入细集料440kg、纳米二氧化硅180kg，转速45r/min，搅拌15min，形成混凝土浆液，转速20r/min，持续搅拌至使用完毕；
S4.将混凝土浆液浇注至模具中，静置1小时后，用海绵层包裹模具，朝向海绵层洒水以保持海绵层湿润，持续养护7天后，拆卸模具，形成高强度混凝土。
实施例7
一种高强度混凝土，高强度混凝土的制备工艺包括以下步骤：
S1.在搅拌釜中加入硅酸盐水泥100kg、水100kg、减水剂10kg，转速75r/min，搅拌5min，形成水泥浆液；
S2.在水泥浆液中加入苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷33kg、玻璃纤维22kg、锆石粉30kg、聚氨酯胶黏剂20kg、氘代丙酮0.05kg、烟酮0.1kg、硅烷偶联剂8kg、陶瓷粉15kg，转速60r/min，搅拌10min，形成预混物；
S3.在预混物中加入细集料440kg、纳米二氧化硅180kg，转速45r/min，搅拌15min，形成混凝土浆液，转速20r/min，持续搅拌至使用完毕；
S4.将混凝土浆液浇注至模具中，静置1小时后，用海绵层包裹模具，朝向海绵层洒水以保持海绵层湿润，持续养护7天后，拆卸模具，形成高强度混凝土。
实施例8
一种高强度混凝土，高强度混凝土的制备工艺包括以下步骤：
S1.在搅拌釜中加入硅酸盐水泥100kg、水100kg、减水剂10kg，转速75r/min，搅拌5min，形成水泥浆液；
S2.在水泥浆液中加入苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷33kg、玻璃纤维22kg、锆石粉28kg、聚氨酯胶黏剂18kg、氘代丙酮0.02kg、烟酮0.06kg、硅烷偶联剂6kg、陶瓷粉12kg，转速60r/min，搅拌10min，形成预混物；
S3.在预混物中加入细集料440kg、纳米二氧化硅180kg，转速45r/min，搅拌15min，形成混凝土浆液，转速20r/min，持续搅拌至使用完毕；
S4.将混凝土浆液浇注至模具中，静置1小时后，用海绵层包裹模具，朝向海绵层洒水以保持海绵层湿润，持续养护7天后，拆卸模具，形成高强度混凝土。
比较例1
与实施例8的区别在于：
步骤S2中取消加入苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷。
比较例2
与实施例8的区别在于：
步骤S2中取消加入玻璃纤维。
比较例3
与实施例8的区别在于：
步骤S2中取消加入锆石粉。
比较例4
与实施例8的区别在于：
步骤S2中取消加入聚氨酯胶黏剂。
比较例5
与实施例8的区别在于：
步骤S2中取消加入氘代丙酮。
比较例6
与实施例8的区别在于：
步骤S2中取消加入烟酮。
比较例7
与实施例8的区别在于：
步骤S2中取消加入硅烷偶联剂。
比较例8
与实施例8的区别在于：
步骤S2中取消加入陶瓷粉。
实验1
根据GB/T29417-2012《水泥砂浆和混凝土干燥收缩开裂性能试验方法》检测实施例1-8以及比较例1-8的混凝土浆液制备的试样的开裂指数。
实验2
根据GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中的抗折强度试验检测实施例1-8及比较例1-8的混凝土浆液制备的试样的抗折强度(MPa)。
实验3
根据GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中的抗压强度试验检测实施例1-8及比较例1-8的混凝土浆液制备的试样的7d抗压强度(MPa)、28d抗压强度(MPa)。
具体实验数据见表1
表1
Figure BDA0002236479570000111
根据表1中比较例1与实施例8的数据对比，在混凝土中加入苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷明显提高混凝土结构的抗压强度，且对混凝土的抗开裂能力无明显影响，同时一定程度上提升混凝土的抗折强度，使得混凝土的结构强度较高，结构稳定性较好。
根据表1中比较例2与实施例8的数据对比，在混凝土中加入玻璃纤维有效提高混凝土结构的抗压强度以及有效提高混凝土的抗开裂能力，且一定程度上提升混凝土的抗折强度。
根据表1中比较例3与实施例8的数据对比，在混凝土中加入锆石粉有效提高混凝土结构的抗压强度，且对混凝土的抗开裂能力无明显影响，且一定程度上提升混凝土的抗折强度。
根据表1中比较例4与实施例8的数据对比，在混凝土中加入聚氨酯胶黏剂提高了混凝土的密实度，从而微量提升混凝土的抗压强度及抗折，对混凝土的抗开裂能力无明显影响。
根据表1中比较例5、比较例6与实施例8的数据对比，在混凝土中加入氘代丙酮、烟酮均能一定程度上增加苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷提高混凝土结构的抗压强度的效果且当氘代丙酮、烟酮与特定比例与苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷配合时提高混凝土结构的抗压强度的效果较佳。
根据表1中比较例7与实施例8的数据对比，在混凝土中加入硅烷偶联剂通过增加苯基三(二甲基硅氧烷基)硅烷与水泥胶体的连接能力，一定程度上提高混凝土的抗压强度及抗折强度，且对混凝土抗开裂的能力无明显影响。
根据表1中比较例8与实施例8的数据对比，在混凝土中加入陶瓷粉一定程度上提高混凝土的抗压强度及抗折强度，且对混凝土抗开裂的能力无明显影响。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高强度混凝土，其特征是：，包括以下质量份数的组分：
硅酸盐水泥100份；
细集料400-450份；
纳米填料150-200份；
水90-110份；
苯基三（二甲基硅氧烷基）硅烷30-40份；
玻璃纤维20-25份。
2.根据权利要求1所述的高强度混凝土，其特征是：还包括以下质量份数的组分：
锆石粉15-30份。
3.根据权利要求2所述的高强度混凝土，其特征是：还包括以下质量份数的组分：
聚氨酯胶黏剂10-20份。
4.根据权利要求3所述的高强度混凝土，其特征是：还包括以下质量份数的组分：
氘代丙酮0.01-0.05份；
烟酮0.05-0.1份。
5.根据权利要求4所述的高强度混凝土，其特征是：还包括以下质量份数的组分：
硅烷偶联剂5-8份。
6.根据权利要求1所述的高强度混凝土，其特征是：还包括以下质量份数的组分：
陶瓷粉10-15份。
7.根据权利要求1所述的高强度混凝土，其特征是：所述纳米填料为纳米二氧化硅。
8.一种权利要求1所述的高强度混凝土的制备工艺，其特征是：包括以下步骤：
S1.混合硅酸盐水泥、水，搅拌均匀形成水泥浆液；
S2.水泥浆液中加入苯基三（二甲基硅氧烷基）硅烷、玻璃纤维，搅拌均匀形成预混物；
S3.预混物中加入细集料、纳米填料，搅拌均匀形成混凝土浆液；
S4.将混凝土浆液浇筑至模具中，养护固化，脱模，形成高强度混凝土。
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