CN110759688A - 一种抗震耐磨混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及混凝土技术领域，具体是一种抗震耐磨混凝土，包括外层和芯层，所述外层和芯层之间留有5‑10cm的间隙，且外层包裹在芯层的外部，所述外层底部的外壁上设置有一体成型的底座，且底座的厚度为20‑40cm，所述底座与外层围成的空腔内部设置有抗震垫，还包括外层挡板和内层挡板，且外层挡板和内层挡板均采用“回”型结构，所述外层挡板和内层挡板、内层挡板内部的空腔中均固定设置有等距离分布的钢筋，且外层挡板和内层挡板、内层挡板内部的空腔中浇筑有包裹在钢筋外部的混凝土层。本发明的有益效果在混凝土生产中对其进行搅拌而成，使得混凝土制作工艺简单，所涉及的原料少，从而降低了对混凝土制造时的成本，适于普遍推广使用。

Description

一种抗震耐磨混凝土
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，具体是一种抗震耐磨混凝土。
背景技术
混凝土通常以水泥作胶凝材料，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，它具有易成型、能耗低、耐久性好、价格便宜以及与钢材结合可制成各种承重机构的优点，是当代应用最广泛的建筑材料，对人类社会的发展起着十分重要的作用。
中国专利号CN201610596628.1提供一种具有优异抗冲击和耐磨损性能的混凝土，其原料按重量份包括：普硅42.5水泥100，120份、胶粉6，12份、苯丙乳液4，8份、羧基丁苯乳液3，9份、丁二烯2，5份、苯乙烯1，4份、丙烯酸酯3，5份、醋酸乙烯4，6份、改性聚丙烯纤维20，30份、钢纤维4，9份、聚二甲基硅氧烷0.5，1.5份、间苯二酚2，5份、硅烷偶联剂KH，560，1，3份、粉煤灰4，8份、石英砂、中砂60，80份、高岭土1，4份、硅粉3，6份、聚羧酸减水剂3，9份。本发明的混凝土具有优异的抗冲击和耐磨损性能。
但是上述专利提供的一种具有优异抗冲击和耐磨损性能的混凝土制作工艺复杂，所涉及的原料较多，从而增加了对混凝土制造时的成本，造成施工时大量的经济投入，不适于普遍推广使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗震耐磨混凝土，以解决上述背景技术中提出的制作工艺复杂，所涉及的原料较多，从而增加了对混凝土制造时的成本，造成施工时大量的经济投入，不适于普遍推广使用的问题。
本发明的技术方案是：一种抗震耐磨混凝土，包括外层和芯层，所述外层和芯层之间留有5-10cm的间隙，且外层包裹在芯层的外部，所述外层底部的外壁上设置有一体成型的底座，且底座的厚度为20-40cm，所述底座与外层围成的空腔内部设置有抗震垫，还包括外层挡板和内层挡板，且外层挡板和内层挡板均采用“回”型结构，所述外层挡板和内层挡板、内层挡板内部的空腔中均固定设置有等距离分布的钢筋，且外层挡板和内层挡板、内层挡板内部的空腔中浇筑有包裹在钢筋外部的混凝土层，所述混凝土层的外表面设置有耐磨层。
进一步地，所述抗震垫的制备方法为：把再生集料均匀的摊开，向再生集料的表面喷洒自来水，使得再生集料的表面全部湿润，将再生集料于烘箱中烘烤，直至再生集料的表面呈干燥状态后备用；将石英砂、珍珠岩、四氟乙烯和处理过后的再生集料加入到搅拌机中进行转速为280rpm/min的速度搅拌，搅拌均匀后得到高抗震的抗震垫。
进一步地，所述再生集料为再生砂粉，且再生砂粉的粒径为3mm-8mm，再生砂粉是将建筑废物使用粉碎机粉碎后去除金属物、可燃物和泥土后而得到的。
进一步地，混凝土中各原料的投料重量分别为：
石子：125～135kg；
石英砂：350～480kg；
减水剂：50～80kg；
水泥：210～250kg；
抗震混合料：34～45kg；
改性聚丙烯纤维：30～40kg；
防裂聚合纤维混合物：20～80kg；
混凝土膨胀剂：10～20kg；
早强剂：5～15kg。
进一步地，所述改性聚丙烯纤维制备方法为：
S1、将聚丙烯纤维和丙酮溶液混合后放入索氏提取瓶中，升温后回流洗涤，滤去丙酮溶液，接着用乙醇洗涤，然后用去离子水洗涤，接着置于真空干燥箱中干燥，冷却至室温得到物料a；
S2、将物料a和浓硝酸混合均匀，然后放入恒温水浴锅中氧化，然后真空干燥，冷却至室温得到物料b；
S3、将物料b浸入质量分数为2-4％的硅烷偶联剂KH-560溶液，升温后保温，然后升温后真空干燥，冷却至室温得到物料c；
S4、将物料c浸渍于二氧化硅溶胶中，超声分散，震荡后得到改性聚丙烯纤维。
进一步地，所述抗震混合料配制时的各原料重量组份为：工业硫酸铝16～26kg、十二烷基硫酸钠1～5kg、硅灰18～35kg、硬石膏20～38kg、硫铝酸盐熟料14～25kg。
进一步地，所述减水剂为木质素磺酸盐类减水剂类，萘系高效减水剂类，三聚氰胺系高效减水剂类，氨基磺酸盐系高效减水剂类，脂肪酸系高减水剂类，聚羧酸盐系高效减水剂的任意一种。
进一步地，所述防裂聚合纤维混合物配制原料组分包括聚丙烯醇纤维和聚丁烯纤维，且聚丙烯醇纤维层的每根纤维上均匀设置有3-5个聚乙烯醇层。
进一步地，所述混凝土膨胀剂包括SY-T复合纤维抗裂剂、SY-K膨胀纤维抗裂防水剂、CAL纤维复合型四元膨胀剂中的至少两种。
进一步地，所述早强剂为十二烷基葡萄糖苷、氨丙基三乙氧基硅烷、硫酸锂质量比为1：2：1.5的混合物。
本发明通过改进在此提供一种抗震耐磨混凝土，与现有技术相比，具有如下改进及优点：
（1）采用石子、石英砂和水泥为主要原料，对其进行搅拌而成，使得混凝土制作工艺简单，所涉及的原料少，从而降低了对混凝土制造时的成本，适于普遍推广使用。
（2）通过添加的改性聚丙烯纤维通过硝酸进行表面的腐蚀和刻蚀，使得聚丙烯纤维表面更加粗糙，提高了聚丙烯纤维与水泥基的贴合强度，促进了与水泥基的亲和性，然后经过硅烷偶联剂和二氧化硅溶胶进行表面改性，得到的改性聚丙烯纤维能够有效提高了本发明混凝土优异的抗冲击和耐磨损性能。
（3）通过设置的外层与芯层的双回型结构，采用分体式的结构，从而提高了整体混凝土材料的抗震特性，提高了混凝土材料的抗裂性能，在混凝土使用过程中，提高了整体的强度，延长了其使用寿命。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释:
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的底座横截面结构示意图；
图3是本发明的钢筋的分布结构示意图。
附图标记说明：
1外层、2芯层、3底座、4抗震垫、5外层挡板、6内层挡板、7钢筋、8耐磨层、9混凝土层。
具体实施方式
下面将结合附图1至图3对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明通过改进在此提供一种抗震耐磨混凝土，如图1-图3所示，包括外层1和芯层2，外层1和芯层2之间留有8cm的间隙，且外层1包裹在芯层2的外部，外层1底部的外壁上设置有一体成型的底座3，且底座3的厚度为15cm，底座3与外层1围成的空腔内部设置有抗震垫4，还包括外层挡板5和内层挡板6，且外层挡板5和内层挡板6均采用“回”型结构，外层挡板5和内层挡板6、内层挡板6内部的空腔中均固定设置有等距离分布的钢筋7，且外层挡板5和内层挡板6、内层挡板6内部的空腔中浇筑有包裹在钢筋7外部的混凝土层9，混凝土层9的外表面设置有耐磨层8。
进一步地，抗震垫4的制备方法为：把再生集料均匀的摊开，向再生集料的表面喷洒自来水，使得再生集料的表面全部湿润，将再生集料于烘箱中烘烤，直至再生集料的表面呈干燥状态后备用；将石英砂、珍珠岩、四氟乙烯和处理过后的再生集料加入到搅拌机中进行转速为280rpm/min的速度搅拌，搅拌均匀后得到高抗震的抗震垫4。
进一步地，再生集料为再生砂粉，且再生砂粉的粒径为3mm-8mm，再生砂粉是将建筑废物使用粉碎机粉碎后去除金属物、可燃物和泥土后而得到的。
进一步地，混凝土层各原料的投料重量分别为：
石子：125～135kg；
石英砂：350～480kg；
减水剂：50～80kg；
水泥：210～250kg；
抗震混合料：34～45kg；
改性聚丙烯纤维：30～40kg；
防裂聚合纤维混合物：20～80kg；
混凝土膨胀剂：10～20kg；
早强剂：5～15kg。
进一步地，改性聚丙烯纤维制备方法为：
S1、将聚丙烯纤维和丙酮溶液混合后放入索氏提取瓶中，升温后回流洗涤，滤去丙酮溶液，接着用乙醇洗涤，然后用去离子水洗涤，接着置于真空干燥箱中干燥，冷却至室温得到物料a；
S2、将物料a和浓硝酸混合均匀，然后放入恒温水浴锅中氧化，然后真空干燥，冷却至室温得到物料b；
S3、将物料b浸入质量分数为2-4％的硅烷偶联剂KH-560溶液，升温后保温，然后升温后真空干燥，冷却至室温得到物料c；
S4、将物料c浸渍于二氧化硅溶胶中，超声分散，震荡后得到改性聚丙烯纤维。
进一步地，抗震混合料配制时的各原料重量组份为：工业硫酸铝16～26kg、十二烷基硫酸钠1～5kg、硅灰18～35kg、硬石膏20～38kg、硫铝酸盐熟料14～25kg。
进一步地，减水剂为木质素磺酸盐类减水剂类。
进一步地，防裂聚合纤维混合物配制原料组分包括聚丙烯醇纤维和聚丁烯纤维，且聚丙烯醇纤维层的每根纤维上均匀设置有4个聚乙烯醇层。
进一步地，混凝土膨胀剂包括SY-T复合纤维抗裂剂和SY-K膨胀纤维抗裂防水剂。
进一步地，早强剂为十二烷基葡萄糖苷、氨丙基三乙氧基硅烷、硫酸锂质量比为1：2：1.5的混合物。
实施例1：
抗震垫的制备方法为：把再生集料均匀的摊开，向再生集料的表面喷洒自来水，使得再生集料的表面全部湿润，将再生集料于烘箱中烘烤，直至再生集料的表面呈干燥状态后备用；将石英砂、珍珠岩、四氟乙烯和处理过后的再生集料加入到搅拌机中进行转速为280rpm/min的速度搅拌，搅拌均匀后得到高抗震的抗震垫。
再生集料为再生砂粉，且再生砂粉的粒径为5mm，再生砂粉是将建筑废物使用粉碎机粉碎后去除金属物、可燃物和泥土后而得到的。
混凝土中各原料的投料重量分别为：石子：125kg；石英砂：370kg；减水剂：70kg；水泥：230kg；抗震混合料：45kg；改性聚丙烯纤维：35kg；防裂聚合纤维混合物：40kg；混凝土膨胀剂：15kg；早强剂：10kg。
抗震混合料配制时的各原料重量组份为：工业硫酸铝20kg、十二烷基硫酸钠3kg、硅灰20kg、硬石膏25kg、硫铝酸盐熟料28kg。
实施例2：
抗震垫的制备方法为：把再生集料均匀的摊开，向再生集料的表面喷洒自来水，使得再生集料的表面全部湿润，将再生集料于烘箱中烘烤，直至再生集料的表面呈干燥状态后备用；将石英砂、珍珠岩、四氟乙烯和处理过后的再生集料加入到搅拌机中进行转速为280rpm/min的速度搅拌，搅拌均匀后得到高抗震的抗震垫。
再生集料为再生砂粉，且再生砂粉的粒径为5mm，再生砂粉是将建筑废物使用粉碎机粉碎后去除金属物、可燃物和泥土后而得到的。
混凝土中各原料的投料重量分别为：石子：130kg；石英砂：370kg；减水剂：70kg；水泥：230kg；抗震混合料：45kg；改性聚丙烯纤维：35kg；防裂聚合纤维混合物：40kg；混凝土膨胀剂：15kg；早强剂：10kg。
抗震混合料配制时的各原料重量组份为：工业硫酸铝20kg、十二烷基硫酸钠5kg、硅灰20kg、硬石膏25kg、硫铝酸盐熟料28kg。
实施例3：
抗震垫的制备方法为：把再生集料均匀的摊开，向再生集料的表面喷洒自来水，使得再生集料的表面全部湿润，将再生集料于烘箱中烘烤，直至再生集料的表面呈干燥状态后备用；将石英砂、珍珠岩、四氟乙烯和处理过后的再生集料加入到搅拌机中进行转速为280rpm/min的速度搅拌，搅拌均匀后得到高抗震的抗震垫。
再生集料为再生砂粉，且再生砂粉的粒径为5mm，再生砂粉是将建筑废物使用粉碎机粉碎后去除金属物、可燃物和泥土后而得到的。
混凝土中各原料的投料重量分别为：石子：130kg；石英砂：350kg；减水剂：70kg；水泥：230kg；抗震混合料：45kg；改性聚丙烯纤维：35kg；防裂聚合纤维混合物：40kg；混凝土膨胀剂：15kg；早强剂：10kg。
抗震混合料配制时的各原料重量组份为：工业硫酸铝20kg、十二烷基硫酸钠5kg、硅灰30kg、硬石膏25kg、硫铝酸盐熟料28kg。
实施例4：
抗震垫的制备方法为：把再生集料均匀的摊开，向再生集料的表面喷洒自来水，使得再生集料的表面全部湿润，将再生集料于烘箱中烘烤，直至再生集料的表面呈干燥状态后备用；将石英砂、珍珠岩、四氟乙烯和处理过后的再生集料加入到搅拌机中进行转速为280rpm/min的速度搅拌，搅拌均匀后得到高抗震的抗震垫。
再生集料为再生砂粉，且再生砂粉的粒径为5mm，再生砂粉是将建筑废物使用粉碎机粉碎后去除金属物、可燃物和泥土后而得到的。
混凝土中各原料的投料重量分别为：石子：125kg；石英砂：370kg；减水剂：70kg；水泥：240kg；抗震混合料：45kg；改性聚丙烯纤维：35kg；防裂聚合纤维混合物：40kg；混凝土膨胀剂：15kg；早强剂：10kg。
抗震混合料配制时的各原料重量组份为：工业硫酸铝20kg、十二烷基硫酸钠5kg、硅灰30kg、硬石膏25kg、硫铝酸盐熟料31kg。
对上述实施例1、实施例2、实施例3、实施例4所得到的混合土样体进行抗震实验和耐磨实验，其中抗震实验采用静力往复循环试验的方式，在峰值加速度为400gal震动作用下，混凝土结构层间位移角为1/170，满足弹塑性层间位移角1/120的限值要求；耐磨实验根据相对耐磨性系数=对比材料的磨损量/被测定材料的磨损量的公式计算出该混凝土的耐磨系数；得到实施例3中的抗震和耐磨性能俱佳。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种抗震耐磨混凝土，其特征在于：包括外层（1）和芯层（2），所述外层（1）和芯层（2）之间留有5-10cm的间隙，且外层（1）包裹在芯层（2）的外部，所述外层（1）底部的外壁上设置有一体成型的底座（3），且底座（3）的厚度为20-40cm，所述底座（3）与外层（1）围成的空腔内部设置有抗震垫（4），还包括外层挡板（5）和内层挡板（6），且外层挡板（5）和内层挡板（6）均采用“回”型结构，所述外层挡板（5）和内层挡板（6）、内层挡板（6）内部的空腔中均固定设置有等距离分布的钢筋（7），且外层挡板（5）和内层挡板（6）、内层挡板（6）内部的空腔中浇筑有包裹在钢筋（7）外部的混凝土层（9），所述混凝土层（9）的外表面设置有耐磨层（8）。
2.根据权利要求1所述的一种抗震耐磨混凝土，其特征在于：所述抗震垫（4）的制备方法为：把再生集料均匀的摊开，向再生集料的表面喷洒自来水，使得再生集料的表面全部湿润，将再生集料于烘箱中烘烤，直至再生集料的表面呈干燥状态后备用；将石英砂、珍珠岩、四氟乙烯和处理过后的再生集料加入到搅拌机中进行转速为280rpm/min的速度搅拌，搅拌均匀后得到高抗震的抗震垫（4）。
3.根据权利要求2所述的一种抗震耐磨混凝土，其特征在于：所述再生集料为再生砂粉，且再生砂粉的粒径为3mm-8mm，再生砂粉是将建筑废物使用粉碎机粉碎后去除金属物、可燃物和泥土后而得到的。
4.根据权利要求1所述的一种抗震耐磨混凝土，其特征在于：混凝土层各原料的投料重量分别为：石子：125～135kg；石英砂：350～480kg；
减水剂：50～80kg；水泥：210～250kg；抗震混合料：34～45kg；改性聚丙烯纤维：30～40kg；防裂聚合纤维混合物：20～80kg；混凝土膨胀剂：10～20kg；早强剂：5～15kg。
5.根据权利要求4所述的一种抗震耐磨混凝土，其特征在于：所述改性聚丙烯纤维制备方法为：S1、将聚丙烯纤维和丙酮溶液混合后放入索氏提取瓶中，升温后回流洗涤，滤去丙酮溶液，接着用乙醇洗涤，然后用去离子水洗涤，接着置于真空干燥箱中干燥，冷却至室温得到物料a；S2、将物料a和浓硝酸混合均匀，然后放入恒温水浴锅中氧化，然后真空干燥，冷却至室温得到物料b；S3、将物料b浸入质量分数为2-4％的硅烷偶联剂KH-560溶液，升温后保温，然后升温后真空干燥，冷却至室温得到物料c；S4、将物料c浸渍于二氧化硅溶胶中，超声分散，震荡后得到改性聚丙烯纤维。
6.根据权利要求4所述的一种抗震耐磨混凝土，其特征在于：所述抗震混合料配制时的各原料重量组份为：工业硫酸铝16～26kg、十二烷基硫酸钠1～5kg、硅灰18～35kg、硬石膏20～38kg、硫铝酸盐熟料14～25kg。
7.根据权利要求4所述的一种抗震耐磨混凝土，其特征在于：所述减水剂为木质素磺酸盐类减水剂类，萘系高效减水剂类，三聚氰胺系高效减水剂类，氨基磺酸盐系高效减水剂类，脂肪酸系高减水剂类，聚羧酸盐系高效减水剂的任意一种。
8.根据权利要求4所述的一种抗震耐磨混凝土，其特征在于：所述防裂聚合纤维混合物配制原料组分包括聚丙烯醇纤维和聚丁烯纤维，且聚丙烯醇纤维层的每根纤维上均匀设置有3-5个聚乙烯醇层。
9.根据权利要求4所述的一种抗震耐磨混凝土，其特征在于：所述混凝土膨胀剂包括SY-T复合纤维抗裂剂、SY-K膨胀纤维抗裂防水剂、CAL纤维复合型四元膨胀剂中的至少两种。
10.根据权利要求4所述的一种抗震耐磨混凝土，其特征在于：所述早强剂为十二烷基葡萄糖苷、氨丙基三乙氧基硅烷、硫酸锂质量比为1：2：1.5的混合物。
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郭仕群: "《工程结构抗震设计》", 28 February 2013, 西南交通大学出版社 *

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