CN110950591A - 一种抗渗高强度混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抗渗高强度混凝土及其制备方法，涉及混凝土的技术领域，按照质量份数计，具体包括如下组分：水泥300～350份、砂子700～750份、碎石1050～1110份、矿物掺合料80～150份、碳酸钙80～120份、钢纤维100～125份、聚碳酸酯纤维100～150份、减水剂5～10份、增粘剂5～8份、消泡剂3～5份以及水130～180份。本发明的钢纤维和聚碳酸酯纤维在搅拌过程中均匀分布在混凝土中，相互缠绕形成众多乱向分布的纤维骨架支撑体系，从而提高混凝土凝固后的强度。

Description

一种抗渗高强度混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土的技术领域，尤其是涉及一种抗渗高强度混凝土及其制备方法。

背景技术

混凝土是由胶凝材料、粗细骨料以及水搅拌后生产制得，然后经一定的工序，如：浇筑、振捣成型、养护和修整等工序制作而成的建筑材料。混凝土材料由于具有较好的性能成为目前建筑工程中用量最大、使用范围最广的建筑工程材料之一。随着我国城市化的推进，超高、超深、超大规模建筑工程不断涌现，对混凝土的技术提出了更高要求。

授权公告号为CN103964759B的中国专利公开一种防渗抗裂混凝土，由下列重量份的原料制成：水泥100～120、木纤维9～14、二乙醇胺5～9、萤石60～80、纯碱3～5、羟丙基甲基纤维素11～15、黄磷矿渣90～120、粉煤灰100～130、丙烯酰胺5～9、电解锰废渣90～110、废旧衣服40～50、助剂3～6以及水，该发明制得的混凝土可以大幅度提高粉煤灰掺量，同时减少水泥用量，使得混凝土的成本降低，添加的助剂使得混凝土具有防渗抗裂功能，28天抗压强度为35.7MPa。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：对于建筑工程来说，混凝土强度是混凝土质量的重要指标，尤其对于大规模建筑，混凝土强度更为重要，上述混凝土虽然具有抗渗能够防止出现裂纹，满足一般建筑物的使用，但是对于一些工程质量要求高的建筑来说，其混凝土强度低，无法满足工程需要。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种抗渗高强度混凝土，具有提高混凝土强度的效果；本发明的目的之二是提供一种抗渗高强度混凝土的制备方法，具有制备工艺简单、方便操作的效果。

本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：一种抗渗高强度混凝土，按照质量份数计，具体包括如下组分：水泥300～350份、砂子700～750份、碎石1050～1110份、矿物掺合料80～150份、碳酸钙80～120份、钢纤维100～125份、聚碳酸酯纤维100～150份、减水剂5～10份、增粘剂5～8份、消泡剂3～5份以及水130～180份。

通过采用上述技术方案，水泥与水形成水泥浆，水泥浆包裹在砂子、碎石表面并填充它们之间的间隙，水泥浆在混凝土凝结硬化前起润滑作用，使得混凝土拌合物具有适于施工的工作性，硬化后水泥使得混凝土具有所需要的强度。砂子和碎石比水泥便宜的多，作为廉价的填充材料，降低混凝土的成本，另外砂子和碎石的加入能够提高混凝土的耐久性，减少水泥浆的发热、干缩等不良现象。矿物掺合料能够改善混凝土拌合物的和易性，提高混凝土的密实性、抗渗性及耐化学腐蚀性等。加入碳酸钙能够改善混凝土的流动性能和提高混凝土的强度，碳酸钙储量丰富、价格便宜，能够减少水泥的使用量，降低成本。

减水剂在维持混凝土塌落度基本不变的条件下，能减少拌合用水量，加入减水剂后，对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性。增粘剂能够抑制混凝土泌水、离析、提高混凝土的抗离析性、降低混凝土的反弹率。

增粘剂的加入能够提高混凝土的施工性能，因为混凝土中各组分的密度不同，当混凝土胶凝材料较少或水胶比大时，有分离的倾向，加入增粘剂能够增加混凝土的黏稠性。

钢纤维和聚碳酸酯纤维在搅拌过程中均匀分布在混凝土中，相互缠绕形成众多乱向分布的纤维骨架支撑体系，这种体系能够减少混凝土泌水，防止加入的碎石、矿物掺合料下沉，减少混凝土的原始缺陷，从而提高混凝土的均质性，降低混凝土内部应力梯度，防止混凝土凝固后早期裂缝的形成，从而提高混凝土凝固后的强度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述聚碳酸酯纤维的制备方法如下：1)聚碳酸酯粉碎成颗粒；2)熔融纺丝：将粉碎的聚碳酸酯加入到螺杆挤出机中熔融纺丝，纺丝温度控制在230～250℃；3)拉伸：经过步骤2)纺丝的聚丙烯纤维在210～230℃下拉伸；4)定型：定型温度控制在200～220℃；5)剪切：剪切聚碳酸酯纤维，聚碳酸酯纤维的长度控制在20～25mm。

通过采用上述技术方案，聚碳酸经过粉碎、熔融纺丝后制备出聚碳酸酯纤维、纺丝温度高于聚碳酸酯的熔融温度，有利于提高聚碳酸酯熔体的流动性，有利于纺丝。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述矿物掺合料至少包括粉煤灰、矿渣粉、硅灰中的一种。

通过采用上述技术方案，粉煤灰可以等量取代水泥，减少水泥用量，减少用水量，节约成本，抑制新拌合混凝土的泌水，改善混凝土的工作性，减少水化热，进而增加抗渗透能力。

矿渣粉在水泥水化前期，包裹在水泥颗粒的表面，延缓水化产物的搭接作用，进而改善了混凝土的工作性，矿渣粉与水泥水化产物氢氧化钙发生二次水化反应，生成水化硅酸钙凝胶，在水泥水化过程中激发、诱增水泥的水化程度，从而显著提高的混凝土的强度和耐久性。

硅灰是在冶炼硅铁合金或金属硅时，从烟气净化装置中回收的烟尘，硅灰具有粒径较小、比表面积大、活性高的特点，配合加入的减水剂可以保证混凝土的和易性，硅灰能够加快水泥的水化程度，改善混凝土的界面结构，使混凝土更加密实，减少大孔隙数量，有效抑制有害水和有害离子的渗入，从而显著提高混凝土的强度、抗渗性、抗冻性以及抗腐蚀性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述砂子的细度模数在2.8～3.2。

通过采用上述技术方案，砂子过细，会降低混凝土凝结后的强度，砂子过粗，会降低混凝土的密实性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述碎石的粒径在5～31.5mm。

通过采用上述技术方案，碎石粒径过大，搅拌时碎石容易沉降，不易在混凝土中搅拌均匀，导致混凝土质量不均，影响混凝土性能；碎石粒径小于5mm，会降低混凝土的强度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述减水剂为超缓凝减水剂。

通过采用上述技术方案，超缓凝减水剂的减水效率高、流化性好，塌落度损失小，不离析、不泌水，同时还能够提高混凝土的流动性及各龄期强度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述增粘剂至少包括膨润土、纤维素醚、聚丙烯酰胺中的一种。

通过采用上述技术方案，膨润土是一种层状硅酸盐，吸水后膨胀形成絮状物质，具有良好的悬浮性和分散性，与适量的水结合形成胶状体，在水中能释放出带点微粒，增大混凝土体系的粘度。纤维素醚使聚合物分子相互缠绕，减少了各组分颗粒自由活动的空间，提高了混凝土体系的粘度，从而使得混凝土表观浓度上升。聚丙烯酰胺加入到水溶液中，能够提高水溶液的粘性，因为聚丙烯酰能够吸附周围的水分子，这种对拌合水分子的吸附和固定促进了大分子的扩展，从而增加了拌合水的粘度和混凝土的粘度。

本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：一种抗渗高强度混凝土的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤1、按照配方量称取各物质，将水泥、砂子、碎石、矿物掺合料、增粘剂、消泡剂以及配方量一半的水混合均匀；

步骤2、将钢纤维、聚碳酸酯纤维、减水剂和剩余的水混合后，搅拌20～30min，再超声20～30min，超声结束后加入到步骤1中继续搅拌均匀，即得抗渗高强度混凝土。

通过采用上述技术方案，钢纤维和聚碳酸酯纤维的长径比均较大，同时分子间又具有较强的范德华力，因此极易相互缠绕在一起，将钢纤维、聚丙烯纤维、减水剂和水经过机械搅拌再超声处理后，钢纤维和聚碳酸酯纤维在混凝土中能够均匀分散，保证混凝土的性能。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.钢纤维和聚碳酸酯纤维在搅拌过程中均匀分布在混凝土中，相互缠绕形成众多乱向分布的纤维骨架支撑体系，这种体系能够减少混凝土泌水，防止加入的碎石、矿物掺合料下沉，减少混凝土的原始缺陷，从而提高混凝土的均质性，降低混凝土内部应力梯度，防止混凝土凝固后早期裂缝的形成，从而提高混凝土凝固后的强度；

2.聚碳酸经过粉碎、熔融纺丝后制备出聚碳酸酯纤维、纺丝温度高于聚碳酸酯的熔融温度，有利于提高聚碳酸酯熔体的流动性，有利于纺丝；

3.钢纤维和聚碳酸酯纤维的长径比均较大，同时分子间又具有较强的范德华力，因此极易相互缠绕在一起，将钢纤维、聚丙烯纤维、减水剂和水经过机械搅拌再超声处理后，钢纤维和聚碳酸酯纤维在混凝土中能够均匀分散，保证混凝土的性能。

附图说明

图1是本发明的一种抗渗高强度混凝土的制备工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明。

实施例1

表1为实施例1的一种抗渗高强度混凝土

组分	质量(kg)	组分	质量(kg)
				水泥	300	聚碳酸酯纤维	125
砂子	725	Point-400减水剂	5
				碎石	1050	膨润土	5
粉煤灰	100	消泡剂	3
				碳酸钙	80	水	130
钢纤维	125

上述砂子的细度模数在2.8，碎石的粒径在5～20mm；聚碳酸酯纤维的制备方法如下：1)聚碳酸酯粉碎成颗粒；2)熔融纺丝：将粉碎的聚碳酸酯加入到螺杆挤出机中熔融纺丝，纺丝温度控制在230℃；3)拉伸：经过步骤2)纺丝的聚丙烯纤维在210℃下拉伸；4)定型：定型温度控制在200℃；5)剪切：剪切聚碳酸酯纤维，聚碳酸酯纤维的长度控制在20mm。

该抗渗高强度混凝土的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤1、按照配方量称取各物质，将水泥、砂子、碎石、矿物掺合料、增粘剂、消泡剂以及配方量一半的水混合均匀；

步骤2、将钢纤维、聚碳酸酯纤维、减水剂和剩余的水混合后，搅拌20min，再超声20min，超声结束后加入到步骤1中继续搅拌均匀，即得抗渗高强度混凝土。

实施例2

表2为实施例2的一种抗渗高强度混凝土

组分	质量(kg)	组分	质量(kg)
				水泥	325	聚碳酸酯纤维	100
砂子	750	Point-400减水剂	10
				碎石	1075	纤维素醚	8
矿渣	125	消泡剂	4
				碳酸钙	100	水	180
钢纤维	100

上述砂子的细度模数在3.0，碎石的粒径在15～25mm；聚碳酸酯纤维的制备方法如下：1)聚碳酸酯粉碎成颗粒；2)熔融纺丝：将粉碎的聚碳酸酯加入到螺杆挤出机中熔融纺丝，纺丝温度控制在250℃；3)拉伸：经过步骤2)纺丝的聚丙烯纤维在230℃下拉伸；4)定型：定型温度控制在220℃；5)剪切：剪切聚碳酸酯纤维，聚碳酸酯纤维的长度控制在25mm。

该抗渗高强度混凝土的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤1、按照配方量称取各物质，将水泥、砂子、碎石、矿物掺合料、增粘剂、消泡剂以及配方量一半的水混合均匀；

步骤2、将钢纤维、聚碳酸酯纤维、减水剂和剩余的水混合后，搅拌30min，再超声30min，超声结束后加入到步骤1中继续搅拌均匀，即得抗渗高强度混凝土。

实施例3

表3为实施例3的一种抗渗高强度混凝土

组分	质量(kg)	组分	质量(kg)
				水泥	350	聚碳酸酯纤维	150
砂子	700	Point-400减水剂	8
				碎石	1110	膨润土	3
粉煤灰	40	纤维素醚	5
				矿渣	40	消泡剂	5
碳酸钙	120	水	160
				钢纤维	110

上述砂子的细度模数在3.2，碎石的粒径在20～31.5mm；聚碳酸酯纤维的制备方法如下：1)聚碳酸酯粉碎成颗粒；2)熔融纺丝：将粉碎的聚碳酸酯加入到螺杆挤出机中熔融纺丝，纺丝温度控制在240℃；3)拉伸：经过步骤2)纺丝的聚丙烯纤维在220℃下拉伸；4)定型：定型温度控制在210℃；5)剪切：剪切聚碳酸酯纤维，聚碳酸酯纤维的长度控制在20mm。

该抗渗高强度混凝土的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤1、按照配方量称取各物质，将水泥、砂子、碎石、矿物掺合料、增粘剂、消泡剂以及配方量一半的水混合均匀；

步骤2、将钢纤维、聚碳酸酯纤维、减水剂和剩余的水混合后，搅拌25min，再超声30min，超声结束后加入到步骤1中继续搅拌均匀，即得抗渗高强度混凝土。

实施例4

表4为实施例4的一种抗渗高强度混凝土

组分	质量(kg)	组分	质量(kg)
				水泥	315	钢纤维	115
砂子	710	聚碳酸酯纤维	130
				碎石	1185	Point-400减水剂	7
粉煤灰	50	纤维素醚	4
				矿渣	50	聚丙烯酰胺	3
硅灰	50	消泡剂	5
				碳酸钙	90	水	150

上述砂子的细度模数在3.0，碎石的粒径在15～25mm；聚碳酸酯纤维的制备方法,同实施例3。

该抗渗高强度混凝土的制备方法，同实施例3。

实施例5

表5为实施例5的一种抗渗高强度混凝土

组分	质量(kg)	组分	质量(kg)
				水泥	340	聚碳酸酯纤维	140
砂子	740	Point-400减水剂	6
				碎石	1165	膨润土	2
粉煤灰	45	纤维素醚	4
				矿渣	50	聚丙烯酰胺	2
硅灰	30	消泡剂	3
				碳酸钙	110	水	140
钢纤维	105

上述砂子的细度模数在3.0，碎石的粒径在15～25mm；聚碳酸酯纤维的制备方法,同实施例3。

该抗渗高强度混凝土的制备方法，同实施例3。

实施例6

表6为实施例6的一种抗渗高强度混凝土

组分	质量(kg)	组分	质量(kg)
				水泥	339	聚碳酸酯纤维	125
砂子	713	Point-400减水剂	7
				碎石	1069	膨润土	3
粉煤灰	56	纤维素醚	3
				矿渣	39	聚丙烯酰胺	2
硅灰	42	消泡剂	4
				碳酸钙	100	水	152
钢纤维	115

上述砂子的细度模数在3.0，碎石的粒径在15～25mm；聚碳酸酯纤维的制备方法,同实施例3。

该抗渗高强度混凝土的制备方法，同实施例3。

对比例1

一种抗渗高强度混凝土，与实施例6的区别在于，不包括钢纤维，其它同实施例6。

对比例2

一种抗渗高强度混凝土，与实施例6的区别在于，不包括聚碳酸酯纤维，其它同实施例6。

对比例3

一种抗渗高强度混凝土，与实施例6的区别在于，不包括钢纤维和聚碳酸酯纤维，其它同实施例6。

实施例和对比例制备的抗渗高强度混凝土的力学性能测试：参照GB/T50081-2012《普通混凝土力学性能试验方法标准》制备混凝土试件并进行坍落度、抗压强度、抗折强度的测试，混凝土试件尺寸为100mm×100mm×100mm。

表7为实施例和对比例混凝土力学性能测试结果

根据性能测试结果表明，加入钢纤维和聚碳酸酯纤维对混凝土的抗压强度、抗折强度均有提高，且钢纤维与聚碳酸酯纤维在复配使用时的效果优于单独使用的效果。

实施例和对比例制备的抗渗高强度混凝土抗氯离子渗透性能测试：参照GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》进行测试，用通过混凝土的电通量来反应混凝土抗氯离子渗透性能。

表8为实施例和对比例混凝土抗氯离子渗透性能测试结果

实施例6制备的混凝土电通量小，混凝土的耐久性好。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，并非对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种抗渗高强度混凝土，其特征在于：按照质量份数计，具体包括如下组分：水泥300～350份、砂子700～750份、碎石1050～1110份、矿物掺合料80～150份、碳酸钙80～120份、钢纤维100～125份、聚碳酸酯纤维100～150份、减水剂5～10份、增粘剂5～8份、消泡剂3～5份以及水130～180份。

2.根据权利要求1所述的抗渗高强度混凝土，其特征在于：所述聚碳酸酯纤维的制备方法如下：1）聚碳酸酯粉碎成颗粒；2）熔融纺丝：将粉碎的聚碳酸酯加入到螺杆挤出机中熔融纺丝，纺丝温度控制在230～250℃；3）拉伸：经过步骤2）纺丝的聚丙烯纤维在210～230℃下拉伸；4）定型：定型温度控制在200～220℃；5）剪切：剪切聚碳酸酯纤维，聚碳酸酯纤维的长度控制在20～25mm。

3.根据权利要求1所述的抗渗高强度混凝土，其特征在于：所述矿物掺合料至少包括粉煤灰、矿渣粉、硅灰中的一种。

4.根据权利要求1所述的抗渗高强度混凝土，其特征在于：所述砂子的细度模数在2.8～3.2。

5.根据权利要求1所述的抗渗高强度混凝土，其特征在于：所述碎石的粒径在5～31.5mm。

6.根据权利要求1所述的抗渗高强度混凝土，其特征在于：所述减水剂为超缓凝减水剂。

7.根据权利要求1所述的抗渗高强度混凝土，其特征在于：所述增粘剂至少包括膨润土、纤维素醚、聚丙烯酰胺中的一种。

8.一种根据权利要求1～7任一项所述的抗渗高强度混凝土的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤1、按照配方量称取各物质，将水泥、砂子、碎石、矿物掺合料、增粘剂、消泡剂以及配方量一半的水混合均匀；

步骤2、将钢纤维、聚碳酸酯纤维、减水剂和剩余的水混合后，搅拌20～30min，再超声20～30min，超声结束后加入到步骤1中继续搅拌均匀，即得抗渗高强度混凝土。

Images