CN112079605A - 一种抑制混凝土裂缝的混凝土及其制备方法 - Google Patents

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吴军
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    • C04B2111/34—Non-shrinking or non-cracking materials
    • C04B2111/343—Crack resistant materials

Abstract

本发明公开了一种抑制混凝土裂缝的混凝土及其制备方法，涉及混凝土材料技术领域。一种抑制混凝土裂缝的混凝土，包括以下重量份原料:水泥400‑500份，粗骨料1200‑1300份，细骨料420‑480份，粉煤灰60‑100份，水160‑240份，膨胀剂3‑10份，纤维素醚8‑20份，聚丙烯纤维20‑35份，减水剂12‑18份，纳米中性硅溶胶25‑45份，聚醚多元醇15‑30份。抑制混凝土裂缝的混凝土具有抗裂性能好的优点。抑制混凝土裂缝的混凝土的制备方法包括以下步骤：外加剂制备、增强剂制备、混料和混凝土制备等。抑制混凝土裂缝的混凝土的制备方法具有便于改善产品抗裂性能的优点。

Description

一种抑制混凝土裂缝的混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土材料技术领域，尤其是涉及一种抑制混凝土裂缝的混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土一般是以水泥为主要胶凝材料，与水、砂、石子等建筑材料按适当比例配合，经均匀搅拌配制而成。混凝土具有抗压性能优异和成本低等优点，在道路施工、高层建筑等领域被广泛使用。随着时代的进步，人们对混凝土的要求越来越高，为了延长混凝土使用寿命，人们开始研究抗裂性能优异的抗裂混凝土。
CN106082812A公开了一种抗裂混凝土，由如下质量份原料组成：水泥100-200份、细骨料石子80-120份、粗骨料石子100-200份、橡胶颗粒10-60份、粉煤灰50-80份、微硅粉12-30份、聚酰胺环氧氯丙烷树脂10-15份、膨胀剂8-16份、水200-300份。该技术方案通过加入微硅粉，微硅粉对微裂纹具有一定的填充作用，微硅粉与膨胀剂等原料相互配合，提高了混凝土抗裂性能。
然而，由于微硅粉密度较大，易于沉积，在一定程度上影响了微硅粉在混凝土中的流动性，不便于更好地填充混凝土中不同部位的微裂纹，不利于更好地改善混凝土的抗裂性能。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种抑制混凝土裂缝的混凝土，其具有抗裂性能好的优点。
本发明的第二个目的在于提供一种抑制混凝土裂缝的混凝土的制备方法，其具有可改善产品抗裂性能的优点。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种抑制混凝土裂缝的混凝土，主要由包括以下重量份的混凝土原料制得:水泥400-500份，粗骨料1200-1300份，细骨料420-480份，粉煤灰60-100份，水160-240份；所述混凝土原料还包括外加剂和增强剂；所述外加剂主要由包括以下重量份的外加剂原料制得：膨胀剂3-10份，纤维素醚8-20份，聚丙烯纤维20-35份，减水剂12-18份；所述增强剂由以下重量份增强剂原料组成：纳米中性硅溶胶25-45份，聚醚多元醇15-30份。
通过采用上述技术方案，在混凝土中加入膨胀剂，在混凝土硬化时膨胀剂产生的膨胀能可在一定程度上抵消混凝土硬化时产生的收缩应力，有助于抑制裂缝的生成，提高混凝土抗裂性能；在混凝土中加入聚丙烯纤维，有助于改善混凝土的柔韧性，可在一定程度上抵消混凝土因温度变化等原因产生的膨胀应力，有助于抑制裂缝的生成，纤维素醚具有一定的保水功能，加入纤维素醚有助于使水泥充分水化，有助于抑制裂缝的生成，提高混凝土抗裂性；加入小颗粒的粉煤灰，小颗粒粉煤灰填充至粗骨料和细骨料之间，有助于提高混凝土密实度，减少孔隙，提高抗裂性能，加入纳米中性硅溶胶，纳米中性硅溶胶中含有一定量的纳米胶体粒子，纳米胶体粒子具有优异的流动性，而聚醚多元醇分子上同时含有亲水基团和亲油基团，有助于降低表面张力，有助于提高纳米中性硅溶胶中纳米胶体粒子的分散性，聚醚多元醇可带动纳米胶体粒子进入混凝土内纳米级的微裂纹或微缝隙中，进一步提高混凝土密实度，在一定程度上改善了混凝土抗裂性能。
优选的，主要由包括以下重量份的混凝土原料制得:水泥420-480份，粗骨料1230-1270份，细骨料420-480份，粉煤灰60-100份，水180-220份；所述外加剂主要由包括以下重量份的外加剂原料制得：膨胀剂5-8份，纤维素醚12-16份，聚丙烯纤维25-30份，减水剂12-18份；所述增强剂由以下重量份增强剂原料组成：纳米中性硅溶胶30-40份，聚醚多元醇20-25份。
通过采用上述技术方案，使用更优的原料配比，有助于提高混凝土抗裂性能，有助于提高混凝土强度，有助于延长混凝土使用寿命。
优选的，所述纳米中性硅溶胶中二氧化硅含量为30-50％，所述纳米中性硅溶胶的中位粒径为20-50nm。
通过采用上述技术方案，使用粒径大小合适和二氧化硅含量合适的纳米中性硅溶胶，二氧化硅纳米胶体粒子填充在混凝土微裂纹或微缝隙中，提高密实度，提高混凝土产品抗裂性能。
优选的，所述粗骨料的粒径为10-30mm，所述细骨料的粒径为0.5-10mm，所述粉煤灰的粒径为不大于100μm。
通过采用上述技术方案，使用不同粒径大小的混凝土原料，细骨料分散在粗骨料中，微米级的粉煤灰分散在较大的孔隙中，再配合纳米级的纳米中性硅溶胶，有助于改善混凝土抗裂性能，有助于提高混凝土抗压性能，有助于延长产品使用寿命。
优选的，所述减水剂为聚羧酸类减水剂。
通过采用上述技术方案，使用高效的聚羧酸类减水剂，有助于提高水泥分散性，使水泥充分水化，有助于减少空鼓，提高混凝土产品抗裂性能和抗压性能。
优选的，所述外加剂原料还包括1-4重量份的木质纤维。
通过采用上述技术方案，加入一定量的木质纤维，木质纤维具有优异的柔韧性和分散性，木质纤维、聚丙烯纤维和纤维素醚一起形成稳定的三维网状结构，有助于提高混凝土稳定性和密实度，有助于提高混凝土抗裂性能和抗压性能，有助于延长混凝土使用寿命。
优选的，所述外加剂原料还包括2-5重量份的触变润滑剂。
通过采用上述技术方案，在混凝土中加入少量的触变润滑剂，使混凝土具有一定的触变性，在混凝土制备和施工时混凝土具有一定的流动性，有助于提高混凝土和易性，提高施工便利性；当施工完成，混凝土开始硬化后，混凝土又具有较高的粘度，有助于提高混凝土抗压性能，有助于延长产品使用寿命。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：一种抑制混凝土裂缝的混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1外加剂制备：称取外加剂原料，混合均匀，制得外加剂；
S2增强剂制备：称取增强剂原料，混合均匀，制得增强剂；
S3混料：按设定的比例称取粗骨料，加入细骨料、粉煤灰和水泥，混合均匀，制得粉料；
S4混凝土制备：按设定的比例称取水，以200-400转/分钟的转速搅拌，加入步骤S1制得的外加剂和步骤S2制得的增强剂，搅拌2-5min，再加入步骤S3制得的粉料，继续搅拌2-5min，制得抑制混凝土裂缝的混凝土。
通过采用上述技术方案，先将纳米中性硅溶胶和聚醚多元醇充分混合均匀制成增强剂，有助于提高纳米中性硅溶胶中纳米粒子的分散性和流动性，有助于纳米粒子更好地填充至混凝土内部的微裂纹或微缝隙中，更好地改善混凝土抗裂性能，有助于提高产品抗压性能，有助于延长产品使用寿命。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.本申请在混凝土中加入膨胀剂，膨胀剂产生一定的膨胀能，可在一定程度上抵消混凝土硬化产生的收缩应力，有助于抑制裂缝的生成；在混凝土中加入纤维素醚和聚丙烯纤维，纤维素醚具有一定的保水功能，有助于水泥充分水化，纤维素醚和聚丙烯纤维一起可改善混凝土柔韧性，可在一定程度上抵消混凝土因温度变化等原因引起的膨胀应力，有助于抑制裂缝的生成，改善混凝土抗裂性能；在混凝土中加入粉煤灰，粉煤灰可填充混凝土内部微米级的缝隙，加入聚醚多元醇和流动性优异的纳米中性硅溶胶，聚醚多元醇分子上含有亲油基团和亲水基团，聚醚多元醇可带动纳米中性硅溶胶中的纳米粒子迁移至混凝土内部的纳米级微裂纹或微缝隙中，纳米中性硅溶胶中的纳米粒子对混凝土内部的纳米级微裂纹或微缝隙进行填充，进一步提高混凝土的密实度，充分发挥粉煤灰和纳米中性硅溶胶的填充功效，更好地改善混凝土抗裂性能，提高混凝土抗裂性能；
2.本申请通过控制粗骨料、细骨料、粉煤灰和纳米中性硅溶胶的粒径大小，通过不同粒径大小物料之间的相互配合，提高混凝土密实度，更好地改善混凝土抗裂性能，有助于延长产品使用寿命；
3.本申请通过在混凝土中加入一定量的木质纤维，木质纤维具有优异的柔韧性和分散性，木质纤维、聚丙烯纤维和纤维素醚一起形成稳定的三维网状结构，有助于提高混凝土稳定性和密实度，有助于提高混凝土抗裂性能和抗压性能，有助于延长混凝土使用寿命。
具体实施方式
实施例
本发明所涉及的原料均为市售，部分原料的型号及来源如表1所示。
表1原料的规格型号及来源
原料名称 规格型号 产地/厂家
水泥 PO42.5R 四川
粉煤灰 一级 成都森和粉煤灰开发有限公司
聚羧酸类减水剂 FDN-C，一级 山东万山化工有限公司
膨胀剂 硫铝酸钙膨胀剂 重庆高新技术产业开发区渝磊建材厂
纤维素醚 HEC HB-100000 北方天普纤维素有限公司
聚丙烯纤维 聚丙烯短纤维，6mm 泰安市瑞亨建材有限公司
纳米中性硅溶胶 定制 山东百特新材料有限公司
聚醚多元醇 POP3045 张家港保税区美成国际贸易有限公司
木质纤维 B500 北京艾派尔科技有限公司
触变润滑剂 硅酸镁铝类 湖南朋泰高新材料有限公司
以下实施例中使用的粗骨料、细骨料均产自四川。
实施例1：一种抑制混凝土裂缝的混凝土制备方法，包括如下步骤：
S1外加剂制备：称取2.8kg聚丙烯纤维，加入0.6kg硫铝酸钙膨胀剂、1.4kg纤维素醚、1.5kg聚羧酸类减水剂、0.2kg木质纤维和0.4kg触变润滑剂，混合均匀，制得外加剂。
S2增强剂制备：称取2.2kg聚醚多元醇，加入3.5kg纳米中性硅溶胶(山东百特新材料有限公司，型号LS40C40，二氧化硅质量浓度为40％，中位粒径D50为40nm，中位粒径D50是指累计粒度分布达到50％时所对应的粒径)，混合均匀，制得增强剂。
S3混料：用孔径分别为10mm和30mm的筛网筛分粗骨料，粒径大于30mm的颗粒用粉碎机粉碎至粒径不大于30mm为止，选用粒径为10-30mm的粗骨料颗粒。用孔径分别为0.5mm和10mm的筛网筛分细骨料，粒径大于10mm的颗粒用粉碎机粉碎至粒径不大于10mm为止，选用粒径为0.5-10mm的细骨料颗粒。用孔径为100μm的筛网筛分粉煤灰，粒径大于100μm的颗粒用粉碎机粉碎至粒径不大于100μm为止，选用粒径不大于100μm的粉煤灰。称取125kg粒径为10-30mm粗骨料，加入45kg粒径为0.5-10mm细骨料、8kg粒径不大于100μm的粉煤灰和45kg水泥，混合均匀，制得粉料。
S4混凝土制备：称取20kg水，以300转/分钟的转速搅拌，加入步骤S1制得的外加剂和步骤S2制得的增强剂，搅拌4min，再加入步骤S3制得的粉料，继续搅拌3min，制得抑制混凝土裂缝的混凝土。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于，实施例2不加入木质纤维，其它均与实施例1保持一致。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于，实施例3不加入触变润滑剂，其它均与实施例1保持一致。
实施例4-11
实施例4-11与实施例1的区别在于，实施例4-11各原料的添加量不同,实施例4-11各步骤工艺参数与实施例1保持一致，实施例4-11中使用的粗骨料、细骨料和粉煤灰的粒径均与实施例1保持一致，实施例4-11各原料的加量见表2。
表2实施例4-11的各原料的加量
Figure BDA0002687015500000051
Figure BDA0002687015500000061
实施例12-15
实施例12-15与实施例1的区别在于，实施例12-15工艺参数不同，实施例12-15工各原料的加量与实施例1保持一致，实施例12-15中使用的粗骨料、细骨料和粉煤灰的粒径均与实施例1保持一致，实施例12-15工艺参数见表3。
表3实施例12-15的步骤中的参数
Figure BDA0002687015500000062
对比例
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，对比例1不加入纤维素醚、聚丙烯纤维、木质纤维、纳米中性硅溶胶和聚醚多元醇，其它均与实施例1保持一致。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于，对比例2不加入纤维素醚、聚丙烯纤维和木质纤维，其它均与实施例1保持一致。
对比例3
对比例3与实施例1的区别在于，对比例3不加入纳米中性硅溶胶和聚醚多元醇，其它均与实施例1保持一致。
性能检测
参照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》，将实施例1-15和对比例1-3制得的混凝土产品制作成若干边长为150mm的标准试块，室温养护28天，进行抗压强度和劈裂抗拉强度测试。
1、抗压强度：参照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》，实验结果如表4。
2、劈裂抗拉强度：参照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》，实验结果如表4。
表4不同混凝土产品性能测试结果对比表
样品编号 抗压强度(MPa) 劈裂抗拉强度(MPa)
实施例1 44.3 4.67
实施例2 45.9 2.83
实施例3 41.2 4.54
实施例4 43.4 4.45
实施例5 42.8 4.38
实施例6 43.1 4.42
实施例7 42.7 4.36
实施例8 44.5 4.68
实施例9 44.8 4.61
实施例10 43.6 4.73
实施例11 43.9 4.65
实施例12 45.2 4.63
实施例13 44.7 4.66
实施例14 44.5 4.71
实施例15 43.8 4.72
对比例1 41.6 1.42
对比例2 48.1 1.58
对比例3 37.5 1.54
劈裂抗拉强度越大，混凝土产品的抗裂性能越好。对比例1未加入纤维素醚、聚丙烯纤维、木质纤维、纳米中性硅溶胶和聚醚多元醇，制备出的混凝土产品抗压性能较好，抗裂性能不佳，不利于产品市场推广。对比例2未加入纤维素醚、聚丙烯纤维和木质纤维，制备出的混凝土产品抗压性能优异，抗裂性能不佳。对比例3未加入纳米中性硅溶胶和聚醚多元醇，制备出的混凝土产品抗压性能降低，抗裂性能不佳，不利于产品市场推广。
对比实施例1和对比例1-3的实验结果，可以看出，在制备混凝土的过程中，同时加入纤维素醚、聚丙烯纤维、木质纤维、纳米中性硅溶胶和聚醚多元醇，制备出的混凝土产品抗压性能优异，抗裂性能显著提升，有助于延长产品使用寿命，有利于产品市场推广。
对比实施例1和实施例2的实验结果，实施例2未加入木质纤维，混凝土产品的抗压性能差别不大，但抗裂性能显著降低，不利于产品的市场推广。对比实施例1和实施例3的实验结果，实施例3未加入触变润滑剂，制备出的产品抗裂性能差别不大，抗压性能略有降低，且由于未加入触变润滑剂，混凝土产品的施工性有所降低，不便于产品施工。
相比于实施例1，实施例4-11各原料的添加量不同，制备出的产品具有优异的抗压性能和抗裂性能，有助于延长产品使用寿命，有利于产品市场推广。相比于实施例1，实施例12-15制备过程中工艺参数有所变化，制备出的产品具有优异的抗压性能和抗裂性能，有助于延长产品使用寿命，有利于产品市场推广。
实施例中使用的粗骨料为山体岩石经爆破和粉碎制得的粒径为10-30mm的碎石，实施例中使用的细骨料为粒径为0.5-10mm的人工砂。
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)

1.一种抑制混凝土裂缝的混凝土，其特征在于，主要由包括以下重量份的混凝土原料制得:水泥400-500份，粗骨料1200-1300份，细骨料420-480份，粉煤灰60-100份，水160-240份；所述混凝土原料还包括外加剂和增强剂；所述外加剂主要由包括以下重量份的外加剂原料制得：膨胀剂3-10份，纤维素醚8-20份，聚丙烯纤维20-35份，减水剂12-18份；所述增强剂由以下重量份增强剂原料组成：纳米中性硅溶胶25-45份，聚醚多元醇15-30份。
2.根据权利要求1所述的一种抑制混凝土裂缝的混凝土，其特征在于，主要由包括以下重量份的混凝土原料制得:水泥420-480份，粗骨料1230-1270份，细骨料420-480份，粉煤灰60-100份，水180-220份；所述外加剂主要由包括以下重量份的外加剂原料制得：膨胀剂5-8份，纤维素醚12-16份，聚丙烯纤维25-30份，减水剂12-18份；所述增强剂由以下重量份增强剂原料组成：纳米中性硅溶胶30-40份，聚醚多元醇20-25份。
3.根据权利要求1所述的一种抑制混凝土裂缝的混凝土，其特征在于：所述纳米中性硅溶胶中二氧化硅含量为30-50%，所述纳米中性硅溶胶的中位粒径为20-50nm。
4.根据权利要求3所述的一种抑制混凝土裂缝的混凝土，其特征在于：所述粗骨料的粒径为10-30mm，所述细骨料的粒径为0.5-10mm，所述粉煤灰的粒径为不大于100μm。
5.根据权利要求1所述的一种抑制混凝土裂缝的混凝土，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸类减水剂。
6.根据权利要求1所述的一种抑制混凝土裂缝的混凝土，其特征在于：所述外加剂原料还包括1-4重量份的木质纤维。
7.根据权利要求1所述的一种抑制混凝土裂缝的混凝土，其特征在于：所述外加剂原料还包括2-5重量份的触变润滑剂。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的抑制混凝土裂缝的混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1外加剂制备：称取外加剂原料，混合均匀，制得外加剂；
S2增强剂制备：称取增强剂原料，混合均匀，制得增强剂；
S3混料：按设定的比例称取粗骨料，加入细骨料、粉煤灰和水泥，混合均匀，制得粉料；
S4混凝土制备：按设定的比例称取水，以200-400转/分钟的转速搅拌，加入步骤S1制得的外加剂和步骤S2制得的增强剂，搅拌2-5min，再加入步骤S3制得的粉料，继续搅拌2-5min，制得抑制混凝土裂缝的混凝土。
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