CN110981304B - 一种抗裂抗渗混凝土及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抗裂抗渗混凝土及其制备工艺，混凝土按重量份包括以下组分：粗骨料1000‑1100 kg/m3、河砂700‑730 kg/m3、水泥300‑350kg/m3、去离子水130‑170 kg/m3、粉煤灰40‑70 kg/m3、矿渣粉30‑50 kg/m3、聚丙烯‑苎麻复配纤维15‑35 kg/m3、硅酮酰胺10‑20 kg/m3以及减水剂4‑7 kg/m3；制备工艺包括以下步骤：S1.聚丙烯‑苎麻复配纤维制备；S2.基料干混；S3.拌合物制备；S4.助剂添加。本发明具有提高混凝土抗渗抗裂性能的效果。

Description

一种抗裂抗渗混凝土及其制备工艺
技术领域
本发明涉及建筑材料的技术领域，尤其是涉及一种抗渗混凝土及其制备工艺。
背景技术
随着商品混凝土在我国的蓬勃发展，混凝土行业已然成为建筑材料领域的支柱行业。混凝土是当代最主要的土木工程材料之一，其具有原料丰富、价格低廉、生产工艺简单的特点，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，就是造船业、机械工业、海洋的开发、地热工程等行业，混凝土也是重要的材料。
现有的混凝土通常都具有良好的耐久性，且结构稳定，抗震性能强，但是，混凝土的抗拉强度较低，其内部容易开裂产生微裂缝，开裂的混凝土抗渗性能会减弱，现有的混凝土通常是带裂缝工作，使用寿命较短。因此，如何提高混凝土的抗裂抗渗性能，一直是混凝土行业亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的一是提供一种抗裂抗渗混凝土，其具有优良的抗渗抗裂性能。
本发明的目的二是提供基于目的一的一种抗裂抗渗混凝土的制备工艺。
本发明的上述目的一是通过以下技术方案得以实现的：一种抗裂抗渗混凝土，按重量份包括以下组分：粗骨料1000-1100kg/m3、河砂700-730kg/m3、水泥300-350kg/m3、去离子水130-170kg/m3、粉煤灰40-70kg/m3、矿渣粉30-50kg/m3以及减水剂4-7kg/m3。
通过采用上述技术方案，粗骨料作为混凝土的骨架结构，河砂、水泥、粉煤灰、矿渣粉填充在粗骨料的缝隙中作为填充材料，用于减少混凝土中的缝隙，从而提高混凝土的抗裂抗渗性能；
粉煤灰与矿渣粉均具有良好的活性，添加至组分中能与水泥水化生成的Ca(OH)：反应，生成具有水硬性的胶凝材料，由于胶凝材料有利于提高混凝土的韧性，以此增强混凝土的抗拉强度，从而提高混凝土的抗裂抗渗性能；
将各组分的添加比控制在合适的范围内，从而提高各组分之间共混后制备出的混凝土的品质。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：按重量份包括以下组分：粗骨料1069kg/m3、细砂713kg/m3、水泥339kg/m3、去离子水152kg/m3、粉煤灰56kg/m3、矿渣粉39kg/m3以及减水剂5.64kg/m3。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述组分中还包括聚丙烯-苎麻复配纤维15-35kg/m3。
通过采用上述技术方案，聚丙烯树脂具有耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能；苎麻纤维是最具有韧性的植物纤维，且其还具有良好的抑菌、防腐、耐磨等性能；
将聚丙烯树脂与苎麻纤维复配制得聚丙烯-苎麻复配纤维，两者复配有利于互相弥补彼此的缺陷，一方面，聚丙烯-苎麻复配纤维填充在骨料与骨料之间的缝隙中，从而填补混凝土中的微裂缝，以起到增强混凝土的作用，从而提高混凝土的抗裂性能，另一方面，聚丙烯-苎麻复配纤维还有利于弥补混凝土本身性脆的缺陷，加强混凝土的弹性，从而降低混凝土受压时产生裂缝或已有裂缝缝隙加大的可能性。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述组分中还包括硅酮酰胺10-20kg/m3。
通过采用上述技术方案，硅酮酰胺分散性强，能使混凝土拌合物中的固体微粒均匀分散、悬浮，具有提高混凝土拌合物粘结性的作用；硅酮酰胺具有显著改善混凝土气孔结构、减少串孔的作用，以此提高混凝土的抗裂抗渗性能。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述粗骨料包括质量分数比为(2-2.5)：1的碎石1与碎石2，所述碎石1的粒径为5-20mm，所述碎石2的粒径为16-31.5mm。
通过采用上述技术方案，碎石1与碎石2采用两种粒径不同的碎石，碎石1可填充至碎石2中，从而起到层层加固混凝土骨架结构的作用。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述减水剂按重量份包括以下组分：萘系减水剂35-55份、糖蜜4-24份、十二烷基苯磺酸钠6-16份以及甘露醇4-8份。
通过采用上述技术方案，在萘系减水剂中添加具有缓凝作用的糖蜜以及具有引气作用的十二烷基苯磺酸钠，使得减水剂在对混凝土起到减水作用的同时起到缓凝作用，从而增强混凝土的强度性能；
甘露醇有利于提高减水剂组分之间的稳定性；由于十二烷基苯磺酸钠溶解后呈碱性，而甘露醇溶解后呈酸性，两者中和，有利于中和减水剂的酸碱度，从而避免减水剂的添加对混凝土的酸碱性产生较大的影响。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述粉煤灰为二级粉煤灰，所述矿渣粉为S95级矿渣粉。
本发明的上述目的二是通过以下技术方案得以实现的：
一种抗裂抗渗混凝土的制备工艺，具体包括以下制备步骤：
S1.聚丙烯-苎麻复配纤维制备：
a1.将20g无水氯化锌和68g无水甲酸加水配制100g甲酸-氯化锌溶液，将苎麻纤维加入其中，搅拌均匀，使其溶解；
a2.将聚丙烯树脂加热至熔融状态，并将溶解液添加至聚丙烯树脂乳液中搅拌均匀；
a3.对混合乳液进行脱泡处理；
a4.将混合乳液送至纺丝机重新纺成纤维，制得聚丙烯-苎麻复配纤维；
S2.基料干混：将粗骨料、河砂、水泥、粉煤灰以及矿渣粉充分搅拌混合，搅拌温度为25-35℃，制成混合料；
S3.拌合物制备：向混合料中加入去离子水、聚丙烯-苎麻复配纤维以及硅酮酰胺充分搅拌，搅拌温度为40-45℃，搅拌时间为3-5min，制得拌合物；
S4.助剂添加：最后加入减水剂继续搅拌，搅拌温度为30-40℃，搅拌时间为5-10min，制得混凝土浆料；
S5.成型：对混凝土浆料进行浇筑、振捣，使之成型。
通过采用上述技术方案，将苎麻纤维溶解后加入聚丙烯树脂乳液中，并重新纺制成纤维，由于纤维具有特殊的结构，此结构填充至混凝土的微裂缝中后性质稳定，且透水率低，从而提高混凝土的抗拉强度，以此提高混凝土的抗裂抗渗性能。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.粉煤灰与矿渣粉能与水泥水化生成的Ca(OH)：反应，生成具有水硬性的胶凝材料，由于胶凝材料有利于提高混凝土的韧性，以此增强混凝土的抗拉强度，从而提高混凝土的抗裂抗渗性能；
2.将各组分的添加比控制在合适的范围内，从而提高各组分之间共混后制备出的混凝土的品质；
3.聚丙烯-苎麻复配纤维填充在骨料与骨料之间的缝隙中，从而填补混凝土中的微裂缝，以起到增强混凝土的作用，从而提高混凝土的抗裂性能；聚丙烯-苎麻复配纤维还有利于弥补混凝土本身性脆的缺陷，加强混凝土的弹性，从而降低混凝土受压时产生裂缝或已有裂缝缝隙加大的可能性；
4.硅酮酰胺具有显著改善混凝土气孔结构、减少串孔的作用，以此提高混凝土的抗裂抗渗性能。
具体实施方式
实施例1，为本发明公开的一种抗裂抗渗混凝土及其制备工艺，混凝土按重量份包括以下组分：
Figure BDA0002320422500000041
碎石1的粒径为12mm，碎石2的粒径为25mm；粉煤灰为二级粉煤灰；矿渣粉为S95级矿渣粉；
减水剂按重量份包括以下组分：萘系减水剂45份、糖蜜14份、十二烷基苯磺酸钠11份以及甘露醇5.5份。
制备工艺具体包括以下制备步骤：
S1.聚丙烯-苎麻复配纤维制备：
a1.将20g无水氯化锌和68g无水甲酸加水配制100g甲酸-氯化锌溶液，将苎麻纤维加入其中，搅拌均匀，使其溶解；
a2.将聚丙烯树脂加热至熔融状态，并将溶解液添加至聚丙烯树脂乳液中搅拌均匀；
a3.对混合乳液进行脱泡处理；
a4.将混合乳液送至纺丝机重新纺成纤维，制得聚丙烯-苎麻复配纤维；
S2.基料干混：将碎石1、碎石2、河砂、水泥、粉煤灰以及矿渣粉充分搅拌混合，搅拌温度为30℃，制成混合料；
S3.拌合物制备：向混合料中加入去离子水、聚丙烯-苎麻复配纤维以及硅酮酰胺充分搅拌，搅拌温度为45℃，搅拌时间为4min，制得拌合物；
S4.助剂添加：最后加入减水剂继续搅拌，搅拌温度为35℃，搅拌时间为10min，制得混凝土浆料；
S5.成型：对混凝土浆料进行浇筑、振捣，使之成型。
实施例2，为本发明公开的一种抗裂抗渗混凝土及其制备工艺，混凝土按重量份包括以下组分：
Figure BDA0002320422500000042
碎石1的粒径为12mm，碎石2的粒径为25mm；粉煤灰为二级粉煤灰；矿渣粉为S95级矿渣粉；
减水剂按重量份包括以下组分：萘系减水剂45份、糖蜜14份、十二烷基苯磺酸钠11份以及甘露醇5.5份。
混凝土制备工艺同实施例1。
实施例3，为本发明公开的一种抗裂抗渗混凝土及其制备工艺，混凝土按重量份包括以下组分：
Figure BDA0002320422500000051
碎石1的粒径为12mm，碎石2的粒径为25mm；粉煤灰为二级粉煤灰；矿渣粉为S95级矿渣粉；
减水剂按重量份包括以下组分：萘系减水剂45份、糖蜜14份、十二烷基苯磺酸钠11份以及甘露醇5.5份。
混凝土制备工艺同实施例1。
实施例4，为本发明公开的一种抗裂抗渗混凝土及其制备工艺，混凝土按重量份包括以下组分：
Figure BDA0002320422500000052
碎石1的粒径为12mm，碎石2的粒径为25mm；粉煤灰为二级粉煤灰；矿渣粉为S95级矿渣粉；
减水剂按重量份包括以下组分：萘系减水剂45份、糖蜜14份、十二烷基苯磺酸钠11份以及甘露醇5.5份。
混凝土制备工艺同实施例1。
实施例5，为本发明公开的一种抗裂抗渗混凝土及其制备工艺，混凝土按重量份包括以下组分：
Figure BDA0002320422500000061
碎石1的粒径为12mm，碎石2的粒径为25mm；粉煤灰为二级粉煤灰；矿渣粉为S95级矿渣粉；
减水剂按重量份包括以下组分：萘系减水剂45份、糖蜜14份、十二烷基苯磺酸钠11份以及甘露醇5.5份。
混凝土制备工艺同实施例1。
实施例6，与实施例1的不同之处在于：碎石1的粒径为5mm，碎石2的粒径为16mm。
实施例7，与实施例1的不同之处在于：碎石1的粒径为20mm，碎石2的粒径为31.5mm。
实施例8，与实施例1的不同之处在于：
减水剂按重量份包括以下组分：萘系减水剂35份、糖蜜4份、十二烷基苯磺酸钠6份以及甘露醇4份。
实施例9，与实施例1的不同之处在于：
减水剂按重量份包括以下组分：萘系减水剂55份、糖蜜24份、十二烷基苯磺酸钠16份以及甘露醇8份。
对比例1，为本发明公开的一种抗裂抗渗混凝土及其制备工艺，混凝土按重量份包括以下组分：
Figure BDA0002320422500000062
碎石1的粒径为12mm，碎石2的粒径为25mm；粉煤灰为二级粉煤灰；矿渣粉为S95级矿渣粉；
减水剂按重量份包括以下组分：萘系减水剂45份、糖蜜14份、十二烷基苯磺酸钠11份以及甘露醇5.5份；
混凝土制备工艺同实施例1。
对比例2，为本发明公开的一种抗裂抗渗混凝土及其制备工艺，混凝土按重量份包括以下组分：
组分 重量份/kg/m<sup>3</sup> 组分 重量份/kg/m<sup>3</sup>
碎石1 748 粉煤灰 56
碎石2 321 矿渣粉 39
河砂 713 苎麻纤维 25
水泥 339 硅酮酰胺 15
去离子水 152 减水剂 5.64
碎石1的粒径为12mm，碎石2的粒径为25mm；粉煤灰为二级粉煤灰；矿渣粉为S95级矿渣粉；
减水剂按重量份包括以下组分：萘系减水剂45份、糖蜜14份、十二烷基苯磺酸钠11份以及甘露醇5.5份；
混凝土制备工艺同实施例1。
对比例3，为本发明公开的一种抗裂抗渗混凝土及其制备工艺，混凝土按重量份包括以下组分：
组分 重量份/kg/m<sup>3</sup> 组分 重量份/kg/m<sup>3</sup>
碎石1 748 粉煤灰 56
碎石2 321 矿渣粉 39
河砂 713 聚丙烯树脂 25
水泥 339 硅酮酰胺 15
去离子水 152 减水剂 5.64
碎石1的粒径为12mm，碎石2的粒径为25mm；粉煤灰为二级粉煤灰；矿渣粉为S95级矿渣粉；
减水剂按重量份包括以下组分：萘系减水剂45份、糖蜜14份、十二烷基苯磺酸钠11份以及甘露醇5.5份；
混凝土制备工艺同实施例1。
对比例4，为本发明公开的一种抗裂抗渗混凝土及其制备工艺，混凝土按重量份包括以下组分：
Figure BDA0002320422500000071
碎石1的粒径为12mm，碎石2的粒径为25mm；粉煤灰为二级粉煤灰；矿渣粉为S95级矿渣粉；
减水剂按重量份包括以下组分：萘系减水剂45份、糖蜜14份、十二烷基苯磺酸钠11份以及甘露醇5.5份；
混凝土制备工艺同实施例1。
对比例5，与实施例1的不同之处在于：碎石1的粒径为4mm，碎石2的粒径为15mm。
对比例6，与实施例1的不同之处在于：碎石1的粒径为21mm，碎石2的粒径为33mm。
性能检测试验
对由实施例1-7以及对比例1-6制备出的混凝土进行取样，并对样品进行以下性能检测试验。
抗渗性能检测：采用直流电量法，先将样品置于真空环境下饱水，密封后持续通电6h，每隔30min记录一次电流，记录6h内总电量；总电量>4000，渗透性高；总电量为2000-4000，渗透性中等；总电量为<2000，渗透性低；检测结果记录在表1中。
抗拉强度检测：采用直接测试法，将样品通过预埋在样品轴线两端的钢筋，对样品施加均匀拉力，样品破坏时的平均拉应力即为混凝土的轴心抗拉强度；检测结果记录在表1中。
表1-样品的性能检测数据
样品 总电量/c 轴心抗拉强度/Mpa
实施例1 1012 2.56
实施例2 1007 2.54
实施例3 1001 2.55
实施例4 854 2.48
实施例5 867 2.47
实施例6 989 2.52
实施例7 992 2.51
对比例1 778 2.41
对比例2 897 2.45
对比例3 885 2.46
对比例4 956 2.50
对比例5 948 2.48
对比例6 960 2.46
根据表1中实施例1-3的样品的性能检测数据可知：合理改变组分之间的配比，对混凝土的抗拉强度与抗渗性能的影响不大。
根据表1中实施例1以及实施例4-5的样品性能检测数据可知：混凝土组分中的水胶比过大或过小时，混凝土的抗渗性能与抗拉性能均有所下降。
根据表1中实施例1以及对比例1-3的样品性能检测数据可知：聚丙烯-苎麻复配纤维的添加对于提高混凝土的抗拉强度与抗渗性能具有明显的促进作用；
单独添加苎麻纤维或聚丙烯树脂对于提高混凝土的抗拉强度与抗渗性能也具有一定的促进作用，但两者复配后，效果显著提升，说明两者复配具有一定的协同促进作用，所达到的提升混凝土抗渗性能与抗拉强度的效果是事半功倍的。
根据表1中实施例1与对比例4的的样品性能检测数据可知：硅酮酰胺的添加对于提高混凝土的抗拉强度与抗渗性能具有一定的促进作用。
根据表1中实施例1、对比例6-7以及对比例5-6的的样品性能检测数据可知：碎石1与碎石2的粒径大小的选取会影响混凝土的抗拉性能与抗渗性能；
粒径选取过大，粗骨料之间的缝隙过大，需要更多填料将其填满，不仅提高了生产成本，且填充效果会下降，因此，混凝土的抗拉性能与抗渗性能有所下降；
粒径选取过小，粗骨料之间形成的骨架不够大，导致混凝土的抗拉强度下降，以至于混凝土的抗渗性能下降。
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 (6)

1.一种抗裂抗渗混凝土，按重量份包括以下组分：粗骨料1000-1100 kg/m3、河砂700-730 kg/m3、水泥300-350kg/m3、去离子水130-170 kg/m3、粉煤灰40-70 kg/m3、矿渣粉30-50kg/m3以及减水剂4-7 kg/m3；所述组分中还包括聚丙烯-苎麻复配纤维15-35 kg/m3；所述粗骨料包括质量分数比为（2-2.5）：1的碎石1与碎石2，所述碎石1的粒径为5-20mm，所述碎石2的粒径为16-31.5mm；聚丙烯-苎麻复配纤维制备步骤如下：a1.将20g无水氯化锌和68g无水甲酸加水配制100g甲酸-氯化锌溶液，将苎麻纤维加入其中，搅拌均匀，使其溶解；a2.将聚丙烯树脂加热至熔融状态，并将溶解液添加至聚丙烯树脂乳液中搅拌均匀；a3.对混合乳液进行脱泡处理；a4.将混合乳液送至纺丝机重新纺成纤维，制得聚丙烯-苎麻复配纤维。
2.根据权利要求1所述的一种抗裂抗渗混凝土，其特征在于：按重量份包括以下组分：粗骨料1069 kg/m3、细砂713 kg/m3、水泥339kg/m3、去离子水152 kg/m3、粉煤灰56 kg/m3、矿渣粉39kg/m3以及减水剂5.64 kg/m3。
3.根据权利要求1所述的一种抗裂抗渗混凝土，其特征在于：所述组分中还包括硅酮酰胺10-20 kg/m3。
4.根据权利要求1所述的一种抗裂抗渗混凝土，其特征在于：所述减水剂按重量份包括以下组分：萘系减水剂35-55份、糖蜜4-24份、十二烷基苯磺酸钠6-16份以及甘露醇4-8份。
5.根据权利要求1所述的一种抗裂抗渗混凝土，其特征在于：所述粉煤灰为二级粉煤灰，所述矿渣粉为S95级矿渣粉。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种抗裂抗渗混凝土的制备工艺，具体包括以下制备步骤：
S1.聚丙烯-苎麻复配纤维的制备；
S2.基料干混：将粗骨料、河砂、水泥、粉煤灰以及矿渣粉充分搅拌混合，搅拌温度为25-35℃，制成混合料；
S3.拌合物制备：向混合料中加入去离子水、聚丙烯-苎麻复配纤维以及硅酮酰胺充分搅拌，搅拌温度为40-45℃，搅拌时间为3-5min，制得拌合物；
S4.助剂添加：最后加入减水剂继续搅拌，搅拌温度为30-40℃，搅拌时间为5-10min，制得混凝土浆料；
S5.成型：对混凝土浆料进行浇筑、振捣，使之成型。
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