CN111320437A - 一种抗裂混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗裂混凝土及其制备方法，涉及混凝土技术领域。其技术要点是：一种抗裂混凝土，包括如下重量份数的组分：水泥：200‑250份；粉煤灰：100‑120份；矿粉：40‑45份；砂子：750‑800份；细石：1000‑1050份；减水剂：1‑3份；水：150‑175份；增强纤维：10‑50份；高吸水性树脂球：10‑15份；弹性橡胶颗粒：20‑25份，通过采用上述配方制得的抗裂混凝土具有高强度和高抗裂性的优点。

Description

一种抗裂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，它涉及一种抗裂混凝土及其制备方法。
背景技术
在当今的基础建设中，如高层建筑、桥梁搭建、高速公路、海工、高速铁轨、大城市的铁网等建设中用量最大的建筑材料属于混凝。尤其对于超长墙体(长度＞10m)或较厚(厚度＞500mm)的墙体，他们属于大体积混凝土，浇筑早期混凝土中的水泥及掺合料水化产生并释放大量的热量，使得其内部温度上升，混凝土受热膨胀。当水泥及掺合料水化基本完成时，混凝土开始降温收缩，但结构收到约束从而产生拉应力，当应力大于混凝土抗拉强度时产生温度裂缝，严重影响工程结构的耐久性、适用性、甚至安全性。
减少水化热的方案有很多，如选用低热水泥和矿渣水泥和/或选用高效减水剂减少水化热。或者通过掺加粉煤灰或者矿粉以减少水泥用量，如申请公布号为CN105801053A的中国申请发明公开的一种大掺量粉煤灰C40自密实混凝土，利用粉煤灰和矿粉复合掺加，大掺量粉煤灰，不仅降低水泥用量，降低混凝土生产成本，还可以降低水泥水化热，改善混凝土工作性，提高混凝土耐久性。但是粉煤灰和矿粉代替等量水泥，在降低水化热的同时也降低了混凝土的抗拉强度和抗压强度。
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抗裂混凝土，其具有高强度和高抗裂性的优点。
本发明的目的二在于提供一种抗裂混凝土的制备方法，其具有操作简单、生产效率高的优点。
为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：
一种抗裂混凝土，包括如下重量份数的组分：
水泥：200-250份；
粉煤灰：100-120份；
矿粉：40-45份；
砂子：750-800份；
细石：1000-1050份；
减水剂：1-3份；
水：150-175份；
增强纤维：10-50份；
高吸水性树脂球：10-15份；
弹性橡胶颗粒：20-25份。
通过采用上述技术方案，抗裂性是指混凝土抵抗干缩变形或温度变形而发生裂缝的能力，这些变形引起的拉应力如果超过混凝土的抗拉极限强度时就会出现裂缝，也就是说，这些变形量超过了混凝土的极限拉伸应变值时，混凝土就出现裂缝。因此，混凝土的极限拉伸值或抗拉极限强度越大时，它的抗裂性就越高。
本发明通过在配方体系中加入增强纤维，其混在水泥并包裹在骨料外表面以形成网状结构，从而可提高混凝土的受力能力，提高混凝土的抗拉强度，使得混凝土成型之后不易出现裂缝。
高吸水性树脂球含有大量的羧基和羟基等强亲水性基团，可以与水形成氢键而轻易吸收大量的自由水，并且高吸水性树脂球具有三维交联网状结构，可通过溶胀作用将自由水固定在聚合物网络内部。高吸水性树脂球中的水分在混凝土早期水化阶段不参与水泥水化反应，当混凝土内部相对湿度的降低，高吸水性树脂球中的水分逐渐被释放并弥补混凝土内相对湿度的降低，从而避免混凝土发生干缩变形的情况，进而提高混凝土的抗裂性。而弹性橡胶颗粒的加入，则赋予混凝土整体的微变形能力，进而提高混凝土的抗拉伸极限值，其与高吸水性树脂球配合使用，可大大提高混凝土的强度和抗裂性。
进一步优选为，所述弹性橡胶颗粒采用EPDM颗粒。
通过采用上述技术方案，EPDM具有较好的紫外线稳定性、抗氧化性、热稳定性和耐老化性，其添加到混凝土中能够稳定存在，并且EPDM具有良好的回弹性，能够赋予混凝土良好的抗裂性。
进一步优选为，所述增强纤维为钢纤维、尼龙纤维和聚丙烯纤维中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，钢纤维具有高弹性模量，加入到透水混凝土中可提高混凝土的抗冲击性能、抗拉强度、刚性和韧性；尼龙纤维和聚丙烯纤维可提高透水混凝土的强度，通过结合发泡剂和增强纤维，使得混凝土在保持良好透水性的情况下大大提高强度。
进一步优选为，所述减水剂包括重量比为1:0.8的马来海松酸酐和马来酸酐型减水剂。
通过采用上述技术方案，采用比例为1:0.8的马来海松酸酐和马来酸酐型减水剂，其中含有大量的羧基和磺酸基，对水泥有很好的分散作用，使得水泥在水中分散更加均匀，亦可减少水的用量。
进一步优选为，所述细石采用粒径为20mm的连续级配的碎石，所述砂子采用Ⅱ区天然中砂，所述水泥采用42.5级硅酸盐水泥，所述矿粉采用S65级粒化高炉矿渣粉。
进一步优选为，还包括5-10重量份数的蒙脱土。
通过采用上述技术方案，蒙脱土具有较强的吸附能力，与增强纤维结合，有助于使增强纤维均匀分散于抗裂混凝土中，蒙脱土的粒径较小，与砂子、细石、和水泥等骨料配合，有助于提高抗裂混凝土的密实度，进而减少抗裂混凝土中水分的丧失，进而减弱抗裂混凝土的干缩，有助于提高抗裂混凝土的抗裂性。
进一步优选为，还包括30-50重量份数的陶粒。
通过采用上述技术方案，陶粒为多孔结构，具有多孔结构的陶粒可与混凝土形成较好的界面，陶粒的加入也可提高混凝土的极限拉伸值，进而提高混凝土的抗拉强度和抗裂性。
为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：
一种抗裂混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1，将相应重量份数的粉煤灰、矿粉、砂子和细石混合均匀，得到混合物A；
S2，将相应重量份数的水泥、增强纤维、高吸水性树脂球和弹性橡胶颗粒混合均匀，得到混合物B；
S3，将减水剂溶解到水中，得到混合物C；
S4，将混合物A和混合B混合均匀，加入混合物C并搅拌混合均匀，制得抗裂混凝土。
通过采用上述技术方案，上述制备方法制得的抗裂混凝土具有较高的抗拉伸强度、抗压强度和抗裂性，其此制备方法不涉及加热等条件，操作简单，适合大规模生产使用。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过在配方体系中加入增强纤维，其混在水泥并包裹在骨料外表面以形成网状结构，从而可提高混凝土的受力能力，提高混凝土的抗拉强度，使得混凝土成型之后不易出现裂缝；
(2)本发明通过复配使用高吸水性树脂球和弹性橡胶颗粒，即不影响混凝土早期水化过程，又能防止混凝土后期发生干缩变形的情况，此外还能赋予混凝土一定的弹性微变形能力，进而提高混凝土的抗拉伸极限值，大大提高混凝土的强度和抗裂性；
(3)本发明还加入有一定量的陶粒和蒙脱土，有助于提高混凝土的密实度，也可提高混凝土的极限拉伸值，进而提高混凝土的抗拉强度和抗裂性。
附图说明
图1为本发明实施例1中抗裂混凝土的制备工艺流程图。
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。
本发明中的细石均采用粒径为20mm连续级配的碎石；
砂子均采用Ⅱ区天然中砂；
水泥均采用42.5级硅酸盐水泥；
矿粉均采用S95级粒化高炉矿渣粉；
陶粒粒径为25-30mm；
减水剂采用重量比为1:0.8的马来海松酸酐和马来酸酐型羧酸减水剂。
实施例1：一种抗裂混凝土，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：
S1，将相应重量份数的粉煤灰、矿粉、砂子和细石混合均匀，得到混合物A；
S2，将相应重量份数的水泥、增强纤维、高吸水性树脂球和弹性橡胶颗粒混合均匀，得到混合物B；
S3，将减水剂溶解到水中，得到混合物C；
S4，将混合物A和混合B混合均匀，加入混合物C并搅拌混合均匀，制得抗裂混凝土。
其中高吸水性树脂球的粒径为1mm，弹性橡胶颗粒的粒径为3mm，增强纤维采用钢纤维。
实施例2-6：一种抗裂混凝土，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
Figure BDA0002420379900000041
Figure BDA0002420379900000051
实施例7：一种抗裂混凝土，与实施例1的不同之处在于，增强纤维采用钢纤维和尼龙纤维，用量比按照重量份数计为1:1。
实施例8：一种抗裂混凝土，与实施例1的不同之处在于，增强纤维采用钢纤维、尼龙纤维和聚丙烯纤维，用量比按照重量份数计为1:1:0.8。
实施例9：一种抗裂混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤S1中，还添加有5重量份的蒙脱土。
实施例10：一种抗裂混凝土，与实施例6的不同之处在于，步骤S1中，还添加有10重量份的蒙脱土。
实施例11：一种抗裂混凝土，与实施例9的不同之处在于，步骤S1中，还添加有30重量份的陶粒。
实施例12：一种抗裂混凝土，与实施例10的不同之处在于，步骤S1中，还添加有50重量份的陶粒。
对比例1：与实施例1的不同之处在于，未加入钢纤维。
对比例2：与实施例1的不同之处在于，未加入高吸水性树脂球。
对比例3：与实施例1的不同之处在于，未加入弹性橡胶颗粒。
对比例4：与实施例1的不同之处在于，未加入高吸水性树脂球和弹性橡胶颗粒。
性能测试
分别取实施例1-12和对比例1-4制得的混凝土作为测试对象，养护28天后，测试其抗压强度，劈裂抗拉强度以及观察每组样品表面是否有裂缝产生，并记录裂缝的长度。测试样品为150mm*150mm*150mm的立方体标准试样。抗压强度和劈裂抗压强度按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法》进行测试，结果计入下表2中。
由表2中测试数据可以看出，实施例1-12在测试过程中均为裂缝产生，抗压强度均高于44.1MPa，劈裂抗拉强度均高于3.62MPa，其中实施例11和实施例12为最优实施例；对比例1由于未加入钢纤维，虽无出现裂缝，但是强度具有所轻微下降；对比例2由于未加入高吸水性树脂球，强度差于对比例1且有3.2cm的裂缝出现；对比例3由于未加入弹性橡胶颗粒，强度介于对比例1和对比例2之间，且由3.0cm裂缝出现；对比例4由于未加入高吸水性树脂球和弹性橡胶颗粒，其抗压强度和劈裂抗拉强度最低，且裂缝长度最长。
表2性能测试结果
Figure BDA0002420379900000061
Figure BDA0002420379900000071
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)

1.一种抗裂混凝土，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
水泥：200-250份；
粉煤灰：100-120份；
矿粉：40-45份；
砂子：750-800份；
细石：1000-1050份；
减水剂：1-3份；
水：150-175份；
增强纤维：10-50份；
高吸水性树脂球：10-15份；
弹性橡胶颗粒：20-25份。
2.根据权利要求1所述的抗裂混凝土，其特征在于，所述弹性橡胶颗粒采用EPDM颗粒。
3.根据权利要求1所述的抗裂混凝土，其特征在于，所述增强纤维为钢纤维、尼龙纤维和聚丙烯纤维中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的抗裂混凝土，其特征在于，所述减水剂包括重量比为1:0.8的马来海松酸酐和马来酸酐型减水剂。
5.根据权利要求1所述的抗裂混凝土，其特征在于，所述细石采用粒径为20mm的连续级配的碎石，所述砂子采用Ⅱ区天然中砂，所述水泥采用42.5级硅酸盐水泥，所述矿粉采用S65级粒化高炉矿渣粉。
6.根据权利要求1所述的抗裂混凝土，其特征在于，还包括5-10重量份数的蒙脱土。
7.根据权利要求1所述的抗裂混凝土，其特征在于，还包括30-50重量份数的陶粒。
8.根据权利要求1-7任一所述的抗裂混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将相应重量份数的粉煤灰、矿粉、砂子和细石混合均匀，得到混合物A；
S2，将相应重量份数的水泥、增强纤维、高吸水性树脂球和弹性橡胶颗粒混合均匀，得到混合物B；
S3，将减水剂溶解到水中，得到混合物C；
S4，将混合物A和混合B混合均匀，加入混合物C并搅拌混合均匀，制得抗裂混凝土。
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