CN112279578B - 一种建筑用阻裂增强型混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，公开了一种建筑用阻裂增强型混凝土及其制备方法。本发明的建筑用阻裂增强型混凝土按重量份数计包含70‑80份海沙，40‑50份水泥，20‑30份改性粉煤灰，10‑20份海泡石，30‑40份水，10‑20份聚乙烯亚胺水溶液，10‑20份改性植物秸秆纤维，7‑15份水溶性聚乙烯醇纤维，5‑10份纳米粉体，3‑5份硅烷偶联剂。该混凝土通过加入本发明的十二烷基三甲基氯化铵改性粉煤灰和改性纤维，再添加纳米粉体，极大的提高了混凝土的致密度，提高了混凝土的强度。

Description

一种建筑用阻裂增强型混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体是涉及一种建筑用阻裂增强型混凝土及其制备方法。

背景技术

混凝土是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料；与水按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，它广泛应用于土木工程。在混凝土中，砂、石起骨架作用，称为骨料；水泥与水形成水泥浆，水泥浆包裹在骨料表面并填充其空隙，在硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予拌合物一定和易性，便于施工，水泥浆硬化后，则将骨料胶结成一个坚实的整体。

为改善混凝土的某些性能还常加入适量的外加剂和掺合料。其中，粉煤灰、偏高岭土、矿粉、硅灰及纳米颗粒等超细粉体作为掺合料在混凝土中的应用越来越广。在混凝土中加入上述超细粉体可改善混凝土的微结构、降低混凝土的水泥用量和水化热、提高混凝土的抗渗性与抗冻性，延长混凝土结构的使用寿命，同时也满足绿色环保与低碳减排政策的要求。然而，上述超细粉体因其表面能大导致加入上述超细粉体的混凝土自收缩大幅增加，增大了混凝土的开裂风险，降低了混凝土的耐久性，因此，现有混凝土常存在强度低、耐久性差及易开裂的问题。为解决混凝土强度低的问题，中国专利CN110467384公开了一种轻质高强度混凝土及其制备方法，该发明提供的轻质高强度混凝土具有良好的力学性能。然而，为获得该混凝土需将海泡石与水混合，并加入巴氏芽孢杆菌，尿素和硝酸镁，搅拌混合后，旋蒸浓缩，干燥，煅烧，得改性海泡石，还需对竹纤维和粉煤灰改性，工艺复杂，并且要加入较为昂贵、材料来源较少的桃胶液，不利于工业化大规模生产与应用。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种建筑用阻裂增强型混凝土及其制备方法。该混凝土通过加入本发明的十二烷基三甲基氯化铵改性粉煤灰和改性纤维，再添加纳米粉体，极大的提高了混凝土的致密度，提高了混凝土的强度。

为达到本发明的目的，本发明的建筑用阻裂增强型混凝土按重量份数计包含70-80份海沙，40-50份水泥，20-30份改性粉煤灰，10-20份海泡石，30-40份水，10-20份聚乙烯亚胺水溶液，10-20份改性植物秸秆纤维，7-15份水溶性聚乙烯醇纤维，5-10份纳米粉体，3-5份硅烷偶联剂。

进一步地，所述改性粉煤灰的制备方法为：取十二烷基三甲基氯化铵水溶液，加入粉煤灰，在40-50℃条件下搅拌后静置1-2h，再水洗干燥即得，其中，所述十二烷基三甲基氯化铵和粉煤灰的质量比为4-5：100。

进一步地，所述改性植物秸秆纤维的制备方法为：在质量浓度4-7％的氢氧化钠水溶液和质量浓度0.5-1.5％的氧化锌水溶液的混合溶液中加入溶液总质量15-20％粉碎后的植物秸秆，于70-90℃密闭处理3-5h后磨浆处理，与醋酸溶液按质量比1：45-1：55混合，搅拌混匀后，加入氧化石墨烯水溶液搅拌即得，其中，所述植物秸秆和氧化石墨烯水溶液的质量比为5-8：1。

进一步地，所述纳米粉体为纳米碳酸钙、白炭黑和纳米氧化铝中的一种或多种。

进一步地，所述植物秸秆为水稻秸秆、玉米秸秆和高粱秸秆中的一种或多种。

进一步地，所述水泥为硅酸盐水泥、硫酸盐水泥和铝酸盐水泥中的一种或多种。

进一步地，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-560和硅烷偶联剂KH-570中的一种或多种。

进一步地，本发明还提供了一种前述建筑用阻裂增强型混凝土的制备方法，所述方法为：

（1）制备改性粉煤灰：取十二烷基三甲基氯化铵水溶液，加入粉煤灰，在40-50℃条件下搅拌后静置1-2h，再水洗干燥即得，其中，所述十二烷基三甲基氯化铵和粉煤灰的质量比为4-5：100；

（2）制备改性植物秸秆纤维：在质量浓度4-7％的氢氧化钠水溶液和质量浓度0.5-1.5％的氧化锌水溶液的混合溶液中加入溶液总质量15-20％粉碎后的植物秸秆，于70-90℃密闭处理3-5h后磨浆处理，与醋酸溶液按质量比1：45-1：55混合，搅拌混匀后，加入氧化石墨烯水溶液搅拌即得，其中，所述植物秸秆和氧化石墨烯水溶液的质量比为5-8：1；

（3）将海沙、水泥、改性粉煤灰、海泡石、水、聚乙烯亚胺水溶液、改性植物秸秆纤维、水溶性聚乙烯醇纤维、纳米粉体、硅烷偶联剂置于搅拌机中搅拌混合即得建筑用阻裂增强型混凝土。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

（1）本发明中不用添加制备工艺较为复杂的改性海泡石、改性粉煤灰，通过加入十二烷基三甲基氯化铵改性粉煤灰和本发明的改性纤维，再添加纳米粉体，极大的提高了混凝土的致密度，提高了混凝土的强度；

（2）本发明中改性植物秸秆纤维以农作物秸秆为原料，实现废物利用，经济环保，且制备工艺简单，在改性过程中加入了氧化石墨烯水溶液，可有效分散加入的纳米粉体材料，提高混凝土的致密性，进而获得阻裂增强型混凝土。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解，以下描述仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显只指单数形式。

实施例1

一种建筑用阻裂增强型混凝土，按重量份数计包含75份海沙，45份硫酸盐水泥，25份改性粉煤灰，15份海泡石，35份水，15份聚乙烯亚胺水溶液，15份改性玉米秸秆纤维，10份水溶性聚乙烯醇纤维，8份纳米碳酸钙，4份硅烷偶联剂KH-550。

上述建筑用阻裂增强型混凝土的制备方法为：

（1）制备改性粉煤灰：取十二烷基三甲基氯化铵水溶液，加入粉煤灰，在45℃条件下搅拌后静置2h，再水洗干燥即得，其中，所述十二烷基三甲基氯化铵和粉煤灰的质量比为4.5：100；

（2）制备改性玉米秸秆纤维：在质量浓度5％的氢氧化钠水溶液和质量浓度1.0％的氧化锌水溶液的混合溶液中加入溶液总质量18％粉碎后的玉米秸秆，于80℃密闭处理4h后磨浆处理，与醋酸溶液按质量比1：50混合，搅拌混匀后，加入氧化石墨烯水溶液搅拌即得，其中，所述玉米秸秆和氧化石墨烯水溶液的质量比为7：1；

（3）将海沙、硫酸盐水泥、改性粉煤灰、海泡石、水、聚乙烯亚胺水溶液、改性玉米秸秆纤维、水溶性聚乙烯醇纤维、纳米碳酸钙、硅烷偶联剂KH-550置于搅拌机中搅拌混合即得建筑用阻裂增强型混凝土，经检测，所得混凝土的抗压强度为61 MPa。

实施例2

一种建筑用阻裂增强型混凝土，按重量份数计包含70份海沙，40份硅酸盐水泥，20份改性粉煤灰，10份海泡石，30份水，10份聚乙烯亚胺水溶液，10份改性玉米秸秆纤维，7份水溶性聚乙烯醇纤维，5份白炭黑，3份硅烷偶联剂KH-570。

上述建筑用阻裂增强型混凝土的制备方法为：

（1）制备改性粉煤灰：取十二烷基三甲基氯化铵水溶液，加入粉煤灰，在50℃条件下搅拌后静置1h，再水洗干燥即得，其中，所述十二烷基三甲基氯化铵和粉煤灰的质量比为5：100；

（2）制备改性玉米秸秆纤维：在质量浓度7％的氢氧化钠水溶液和质量浓度1.5％的氧化锌水溶液的混合溶液中加入溶液总质量20％粉碎后的玉米秸秆，于90℃密闭处理3h后磨浆处理，与醋酸溶液按质量比1：55混合，搅拌混匀后，加入氧化石墨烯水溶液搅拌即得，其中，所述玉米秸秆和氧化石墨烯水溶液的质量比为8：1；

（3）将海沙、硅酸盐水泥、改性粉煤灰、海泡石、水、聚乙烯亚胺水溶液、改性玉米秸秆纤维、水溶性聚乙烯醇纤维、白炭黑、硅烷偶联剂KH-570置于搅拌机中搅拌混合即得建筑用阻裂增强型混凝土，经检测，所得混凝土的抗压强度为58 MPa。

实施例3

一种建筑用阻裂增强型混凝土，按重量份数计包含80份海沙，50份铝酸盐水泥，30份改性粉煤灰，20份海泡石，40份水，20份聚乙烯亚胺水溶液，20份改性高粱秸秆纤维，15份水溶性聚乙烯醇纤维，10份纳米氧化铝，5份硅烷偶联剂KH-560。

上述建筑用阻裂增强型混凝土的制备方法为：

（1）制备改性粉煤灰：取十二烷基三甲基氯化铵水溶液，加入粉煤灰，在40℃条件下搅拌后静置2h，再水洗干燥即得，其中，所述十二烷基三甲基氯化铵和粉煤灰的质量比为4：100；

（2）制备改性高粱秸秆纤维：在质量浓度4％的氢氧化钠水溶液和质量浓度0.5％的氧化锌水溶液的混合溶液中加入溶液总质量15％粉碎后的高粱秸秆，于70℃密闭处理5h后磨浆处理，与醋酸溶液按质量比1：45混合，搅拌混匀后，加入氧化石墨烯水溶液搅拌即得，其中，所述高粱秸秆和氧化石墨烯水溶液的质量比为5：1；

（3）将海沙、铝酸盐水泥、改性粉煤灰、海泡石、水、聚乙烯亚胺水溶液、改性高粱秸秆纤维、水溶性聚乙烯醇纤维、纳米氧化铝、硅烷偶联剂KH-560置于搅拌机中搅拌混合即得建筑用阻裂增强型混凝土，经检测，所得混凝土的抗压强度为60 MPa。

对比例1

一种建筑用阻裂增强型混凝土，按重量份数计包含75份海沙，45份硫酸盐水泥，25份粉煤灰，15份海泡石，35份水，15份聚乙烯亚胺水溶液，15份改性玉米秸秆纤维，10份桃胶液，4份硅烷偶联剂KH-550。

上述建筑用阻裂增强型混凝土的制备方法为：

（1）制备改性玉米秸秆纤维：在质量浓度5％的氢氧化钠水溶液和质量浓度1.0％的氧化锌水溶液的混合溶液中加入溶液总质量18％粉碎后的玉米秸秆，于80℃密闭处理4h后磨浆处理，与醋酸溶液按质量比1：50混合，搅拌混匀后，加入氧化石墨烯水溶液搅拌即得，其中，所述玉米秸秆和氧化石墨烯水溶液的质量比为7：1；

（2）将海沙、硫酸盐水泥、粉煤灰、海泡石、水、聚乙烯亚胺水溶液、改性玉米秸秆纤维、桃胶液、硅烷偶联剂KH-550置于搅拌机中搅拌混合即得建筑用阻裂增强型混凝土，经检测，所得混凝土的抗压强度为40 MPa。

对比例2

一种建筑用阻裂增强型混凝土，按重量份数计包含75份海沙，45份硫酸盐水泥，25份粉煤灰，15份海泡石，35份水，15份聚乙烯亚胺水溶液，15份改性玉米秸秆纤维，10份水溶性聚乙烯醇纤维，8份纳米碳酸钙，4份硅烷偶联剂KH-550。

上述建筑用阻裂增强型混凝土的制备方法为：

（1）制备改性玉米秸秆纤维：在质量浓度5％的氢氧化钠水溶液和质量浓度1.0％的氧化锌水溶液的混合溶液中加入溶液总质量18％粉碎后的玉米秸秆，于80℃密闭处理4h后磨浆处理，与醋酸溶液按质量比1：50混合，搅拌混匀后即得；

（2）将海沙、硫酸盐水泥、粉煤灰、海泡石、水、聚乙烯亚胺水溶液、改性玉米秸秆纤维、水溶性聚乙烯醇纤维、纳米碳酸钙、硅烷偶联剂KH-550置于搅拌机中搅拌混合即得建筑用阻裂增强型混凝土，经检测，所得混凝土的抗压强度为38 MPa。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种建筑用阻裂增强型混凝土，其特征在于，所述建筑用阻裂增强型混凝土按重量份数计包含70-80份海沙，40-50份水泥，20-30份改性粉煤灰，10-20份海泡石，30-40份水，10-20份聚乙烯亚胺水溶液，10-20份改性植物秸秆纤维，7-15份水溶性聚乙烯醇纤维，5-10份纳米粉体，3-5份硅烷偶联剂；所述改性粉煤灰的制备方法为：取十二烷基三甲基氯化铵水溶液，加入粉煤灰，在40-50℃条件下搅拌后静置1-2h，再水洗干燥即得，其中，所述十二烷基三甲基氯化铵和粉煤灰的质量比为4-5：100；所述改性植物秸秆纤维的制备方法为：在质量浓度4-7％的氢氧化钠水溶液和质量浓度0.5-1.5％的氧化锌水溶液的混合溶液中加入溶液总质量15-20％粉碎后的植物秸秆，于70-90℃密闭处理3-5h后磨浆处理，与醋酸溶液按质量比1：45-1：55混合，搅拌混匀后，加入氧化石墨烯水溶液搅拌即得，其中，所述植物秸秆和氧化石墨烯水溶液的质量比为5-8：1。

2.根据权利要求1所述的建筑用阻裂增强型混凝土，其特征在于，所述纳米粉体为纳米碳酸钙、白炭黑和纳米氧化铝中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的建筑用阻裂增强型混凝土，其特征在于，所述植物秸秆为水稻秸秆、玉米秸秆和高粱秸秆中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的建筑用阻裂增强型混凝土，其特征在于，所述水泥为硅酸盐水泥、硫酸盐水泥和铝酸盐水泥中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的建筑用阻裂增强型混凝土，其特征在于，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-560和硅烷偶联剂KH-570中的一种或多种。

6.权利要求1-5任一项所述建筑用阻裂增强型混凝土的制备方法，其特征在于，所述方法为：

（1）制备改性粉煤灰：取十二烷基三甲基氯化铵水溶液，加入粉煤灰，在40-50℃条件下搅拌后静置1-2h，再水洗干燥即得，其中，所述十二烷基三甲基氯化铵和粉煤灰的质量比为4-5：100；

（2）制备改性植物秸秆纤维：在质量浓度4-7％的氢氧化钠水溶液和质量浓度0.5-1.5％的氧化锌水溶液的混合溶液中加入溶液总质量15-20％粉碎后的植物秸秆，于70-90℃密闭处理3-5h后磨浆处理，与醋酸溶液按质量比1：45-1：55混合，搅拌混匀后，加入氧化石墨烯水溶液搅拌即得，其中，所述植物秸秆和氧化石墨烯水溶液的质量比为5-8：1；

（3）将海沙、水泥、改性粉煤灰、海泡石、水、聚乙烯亚胺水溶液、改性植物秸秆纤维、水溶性聚乙烯醇纤维、纳米粉体、硅烷偶联剂置于搅拌机中搅拌混合即得建筑用阻裂增强型混凝土。