CN112341059B - 一种抗开裂混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及混凝土技术领域，更具体地说，它涉及一种抗开裂混凝土及其制备方法，其包括以下质量份数的原料通过搅拌混合得到，水泥32‑36kg，骨料24‑28kg，水50‑60kg，粉煤灰10‑15kg，丙烯酸10‑15kg，本申请的原料可用于混凝土的制备，其具有提高混凝土强度的优点，另外，本申请的制备方法具有提高混凝土抗渗透性能的优点。
Description
技术领域
本申请涉及混凝土技术领域，更具体地说，它涉及一种抗开裂混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土是当代最主要的土木工程材料之一，它是由胶凝材料，颗粒状集料(也称为骨料)，水，以及必要时加入的外加剂和掺合料按一定比例配制，经均匀搅拌，密实成型，养护硬化而成的一种人工石材，混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大，同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。
现有混凝土生产使用时，其内部会发生碱骨料反应。混凝土碱骨料反应是指骨料中特定内部成分在一定条件下与混凝土中的水泥、外加剂、掺合剂等中的碱物质进一步发生化学反应，产生碱-硅酸凝胶吸水后会产生较大的体积膨胀，导致混凝土胀裂现象。
由此一些湿度较大的环境下，现有的混凝土耐久性较差，甚至严重的的会使混凝土结构崩溃。
发明内容
为了满足现有对抗开裂的混凝土的需求，本申请提供一种抗开裂混凝土。
为了提高混凝土本身的抗压强度，本申请提供一种抗开裂混凝土的制备方法。
第一方面，本申请提供的一种抗开裂混凝土，采用如下的技术方案：
一种抗开裂混凝土，包括以下质量份数的原料通过搅拌混合得到：
水泥32-36份，
骨料24-28份，
水50-60份，
粉煤灰10-15份，
防开裂助剂，所述防开裂助剂包括丙烯酸10-15份。
通过采用上述技术方案，在混凝土中，水泥、粉煤灰含有一定的碱性物质如氧化钾或氧化钠等，由于骨料中含有容易与碱性物质发生反应的活性成分，由于丙烯酸的加入，可以使得水泥粉煤灰中的含碱性有所下降，有效抑制碱骨料反应的发生，提高混凝土的抗开裂效果，延长混凝土的耐久性。
可选的，所述混凝土原料还包括淀粉20-25份，所述淀粉与丙烯酸预混合挤出造粒后得到淀粉球后使用。
通过采用上述技术方案，由于碱骨料反应发生在混凝土固化成型之后，所以先加入丙烯酸对阻止后期的碱骨料反应发生的作用较小，所以本申请提前将过量的淀粉和丙烯酸进行充分混合，使得淀粉包裹在丙烯酸外，由于淀粉在水中水解和分散需要一段时间，所以可以将淀粉和丙烯酸混合之后再加入到混凝土中，丙烯酸随淀粉溶解、水解、扩散过程逐步缓慢释放，避免丙烯酸过早与混凝土中其他原料反应，由此保留更多的丙烯酸作用于阻止碱骨料反应，由此进一步提高混凝土的抗开裂效果，延长混凝土的耐久性。
可选的，所述淀粉为直链淀粉。
通过采用上述技术方案，由于直链淀粉在水中的溶解速度较为缓慢，所以采用直链淀粉可以使得丙烯酸保存缓慢释放过程更久，由此对碱骨料反应抑制效果更好。
可选的，所述防开裂助剂还包括早强剂30-50份。
通过采用上述技术方案，早强剂可以提高混凝土早期的强度，并且对后期强度无显著影响的外加剂，早强剂还可以加速水化速度，从而可以有效的提高混凝土早期的强度；同时早强剂的加入还可以减少混凝土的初凝时间，进一步减缓淀粉球的溶解扩散，使得淀粉球更多的在混凝土养护淋水时发生溶解扩散，由此留更多的丙烯酸作用于阻止碱骨料反应，由此进一步提高混凝土的抗开裂效果，延长混凝土的耐久性。
可选的，所述早强剂为甲酸钙，所述甲酸钙为包裹在淀粉球外的壳体。
通过采用上述技术方案，在混凝土前期进行充分混合制备过程中，一般会涉及到机械搅拌，机械搅拌易将淀粉球打碎。甲酸钙作为早强剂的同时，甲酸钙包裹在淀粉球外。甲酸钙本身聚集之后具有一定的硬度，可以保护甲酸钙内的淀粉球不容易被机械打碎，起到物理上保护作用；同时只有在外部在甲酸钙壳体溶解开露出溶于淀粉球后，淀粉球才开始溶解、水解等过程并释放丙烯酸，由此使得更多的丙烯酸作用于阻止碱骨料反应，由此进一步提高混凝土的抗开裂效果，延长混凝土的耐久性。
可选的，所述丙烯酸与淀粉的混合造粒方式为喷雾造粒。
通过采用上述技术方案，喷雾造粒具有造粒速度快，获取的淀粉球中丙烯酸与淀粉混合更为均匀，成品质量好，对混凝土抗开裂性能提升更好。
可选的，所述防开裂助剂的粒径为3-5mm。
通过采用上述技术方案，防开裂助剂的粒径为3-5mm时，防开裂助剂的空隙率较小，此时，混凝土材料的抗渗透性能较好。
第二方面，本申请提供一种抗开裂混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：
一种抗开裂混凝土的制备方法，包括如下步骤，
S1：将水泥、水和骨料放在小型混凝土搅拌机搅拌得到初期混合物；
S2：将防开裂助剂与初期混合物混合均匀后得到混凝土。
通过采用上述技术方案，甲酸钙由于本身存在一定的硬度，包裹在淀粉球外，可以减少搅拌机机械搅拌打散淀粉的可能性，从而提高淀粉内的丙烯酸不会过早的泄漏出来，甲酸钙对淀粉球起到一定的保护作用，还可以对混凝土早期强度加强，最终得到一种抗开裂混凝土。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用防开裂助剂，由于防开裂助剂中的丙烯酸降低水泥和粉煤灰中的碱含量，有效抑制碱骨料反应的发生，获得了提高混凝土抗开裂的效果；
2、本申请中优选采用淀粉，由于淀粉和丙烯酸进行充分混合使得淀粉包裹丙烯酸，由于淀粉在水中水解需要一段时间，所以可以将淀粉和丙烯酸混合之后加入到混凝土中，使丙烯酸在淀粉在水中溶解后在发挥丙烯酸的作用，从而减低混凝土内部的含碱量，获得了提高混凝土的强度的效果；
3、本申请的方法，通过向将淀粉和丙烯酸反应得到淀粉球，再将过量的甲酸钙和淀粉球混合得到防开裂助剂，因此获得了具有抗开裂效果的混凝土。
具体实施方式
原料来源：
水泥为萍乡众大高新材料有限责任公司的定制市售产品；
骨料为上海宣鹏建材科技有限公司的定制市售产品；
粉煤灰为灵寿县顺磊矿产品加工厂的定制市售产品；
丙烯酸为济南泽顺化工科技有限公司的定制市售产品；
直链淀粉为上海源叶生物科技有限公司的定制市售产品；
甲酸钙为郑州鑫科化工产品有限公司的定制市售产品。
实施例1
一种抗开裂混凝土，由以下质量份数的原料通过搅拌混合得到，
水泥34kg，
骨料26kg，
水55kg，
粉煤灰13kg，
防开裂助剂，其中防开裂助剂包括直链淀粉20kg、甲酸钙30kg和丙烯酸13kg，防开裂助剂粒径为4mm。
其中防开裂助剂的制备步骤如下，
W1:将直链淀粉与丙烯酸、水混合后进行喷雾造粒，20min得到淀粉球：
W2:将甲酸钙与水混合得到糊状物喷挂在淀粉球外，干燥以后得到防开裂助剂。
一种抗开裂混凝土及其制备方法，包括如下步骤：
W1：将水泥、水和骨料放在额定容积为60L的小型混凝土搅拌机搅拌30分钟得到初期混合物；
W2：将防开裂助剂与初期混合物混合均匀20min后得到混凝土。
根据上述制备工艺进行一种抗开裂混凝土的生产，改变原料的用量另做实施例2-5，共得到实施例1-5的混凝土，实施例1-5具体用量情况如下表一所示。
表一，实施例1-5具体原料用量。
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 水泥/kg | 34 | 33 | 32 | 35 | 36 |
| 骨料/kg | 26 | 25 | 24 | 27 | 28 |
| 水/kg | 55 | 52 | 50 | 58 | 60 |
| 粉煤灰/kg | 13 | 12 | 10 | 14 | 15 |
| 丙烯酸/kg | 13 | 11 | 10 | 14 | 15 |
| 直链淀粉/kg | 20 | 22 | 23 | 24 | 25 |
| 甲酸钙/kg | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 |
对实施例1-5所得到的混凝土进行测试。
1.参照《混凝土物理力学性能试验方法标准GB/T 50081-2019》中记载的分别对混凝土7d、28d的抗压强度和抗渗透性性能测试。
2.对混凝土同时进行耐久性抗开裂性能检测。将45cm*45cm*45cm的混凝土试样块(固化7天后)，放置于相对湿度为90％、环境温度为25℃，进行养护，每12天检测试样块表面是否开裂产生裂纹。
测试结果如下，表二实施例1-5的抗压强度和抗渗透性性能测试的测试结果。
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 7d抗压强度(Mpa) | 31.1 | 30.2 | 30.5 | 30.4 | 30.2 |
| 28d抗压强度(Mpa) | 35.6 | 34.2 | 33.2 | 33.9 | 33.8 |
| 渗水系数(mm/s) | 3.1 | 4.1 | 5.3 | 3.9 | 5.4 |
表三，实施例1-5的抗开裂性能检测。
| 第12天 | 第24天 | 第36天 | 第72天 | 第148天 | 第256天 | |
| 实施例1 | 无裂纹 | 无裂纹 | 无裂纹 | 无裂纹 | 无裂纹 | 无裂纹 |
| 实施例2 | 无裂纹 | 无裂纹 | 无裂纹 | 无裂纹 | 无裂纹 | 无裂纹 |
| 实施例3 | 无裂纹 | 无裂纹 | 无裂纹 | 无裂纹 | 无裂纹 | 无裂纹 |
| 实施例4 | 无裂纹 | 无裂纹 | 无裂纹 | 无裂纹 | 无裂纹 | 无裂纹 |
| 实施例5 | 无裂纹 | 无裂纹 | 无裂纹 | 无裂纹 | 无裂纹 | 无裂纹 |
由上表可知，实施例1的耐腐蚀强度和渗水系数均优于实施例2-5，故本申请中加入水泥34kg，骨料26kg，水55kg，粉煤灰13kg，丙烯酸13kg，可以得到高强度和抗渗透性能更好的混凝土。
对比例1
一种抗开裂混凝土，基于实施例1的基础上，未向混凝土原料中加入丙烯酸。
对比例2
一种抗开裂混凝土，基于实施例1的基础上，未向混凝土原料中加入淀粉。
对比例3
一种抗开裂混凝土，基于实施例1的基础上，未向混凝土原料中加入早强剂。
实施例6
一种抗开裂混凝土，基于实施例1的基础上，淀粉选用支链淀粉，且支链淀粉的用量与实施例1中直链淀粉用量相同。
实施例7
一种抗开裂混凝土，基于实施例1的基础上，早强剂选用三乙醇胺，且三乙醇胺的用量与实施例1中甲酸钙的用量相同。
实施例8
一种抗开裂混凝土，基于实施例1的基础上，早强剂选用尿素，且尿素的用量与实施例1中甲酸钙的用量相同。
根据上述制备工艺进行一种抗开裂混凝土的生产，改变原料的用量另做对比例1-3和实施例6-8，共得到对比例1-3和实施例6-8的混凝土，对比例1-3和实施例6-8具体用量情况如下表四所示。
表四，对比例1-3和实施例6-8具体用量情况如下。
| 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | |
| 水泥/kg | 34 | 34 | 34 | 34 | 34 | 34 |
| 骨料/kg | 26 | 26 | 26 | 26 | 26 | 26 |
| 水/kg | 55 | 55 | 55 | 55 | 55 | 55 |
| 粉煤灰/kg | 13 | 13 | 13 | 13 | 13 | 13 |
| 丙烯酸/kg | 0 | 13 | 13 | 13 | 13 | 13 |
| 直链淀粉/kg | 20 | 0 | 20 | 0 | 20 | 20 |
| 甲酸钙/kg | 30 | 30 | 0 | 30 | 0 | 0 |
对对比例1-3和实施例6-8所得的混凝土抗压强度、抗渗透性能测试和抗开裂性能检测，测试结果如表五和表六所示。
表五，对比例1-3和实施例6-8的抗压强度和抗渗透性能测试结果。
表六，对比例1-3和实施例6-8的抗开裂性能检测性能测试。
| 第12天 | 第24天 | 第36天 | 第72天 | 第148天 | 第256天 | |
| 对比例1 | 无裂纹 | 无裂纹 | 有裂纹 | 有裂缝 | 明显开裂 | 明显开裂 |
| 对比例2 | 无裂纹 | 有裂纹 | 有裂缝 | 明显开裂 | 明显开裂 | 明显开裂 |
| 对比例3 | 无裂纹 | 无裂纹 | 无裂纹 | 有裂纹 | 有裂缝 | 明显开裂 |
| 实施例6 | 无裂纹 | 无裂纹 | 无裂纹 | 无裂纹 | 有裂纹 | 有裂缝 |
| 实施例7 | 无裂纹 | 无裂纹 | 无裂纹 | 无裂纹 | 有裂纹 | 有裂缝 |
| 实施例8 | 无裂纹 | 无裂纹 | 无裂纹 | 无裂纹 | 有裂纹 | 有裂缝 |
由上表可知，实施例1-5的混凝土抗压强度和抗渗透性能均优于对比例1-3和实施例6-8。由实施例1和对比例1可知，当混凝土原料中未加入丙烯酸时，混凝土在28d时的抗压强度和渗水系数均较低，7d时的抗压强度影响不大，所以加入丙烯酸可以提高混凝土28d之后的抗压强度，从而提高混凝土的渗水系数。
由实施例1和对比例2可知，当混凝土原料中未加入淀粉时，混凝土7d的抗压强度和28d的抗压强度差距不大，可得出结论丙烯酸并没有有效的抑制碱骨料反应的发生，所以加入淀粉可以避免丙烯酸很快与混凝土原料反应，后期不能抑制碱骨料反应的发生，加入淀粉可以有效的延长丙烯酸在水中的时间，提高混凝土28天以后的强度。
由实施例1和对比例3可知，当混凝土原料中未加入早强剂时，混凝土7d和28d的抗压强度均不是很好，所以早强剂不光可以提高7d时得抗压强度，而且可以为后期打下基础，从而提高28d的抗压强度，所以早强剂可以提高混凝土的强度不可缺少的原料。
由实施例1和实施例6可知，当混凝土原料中加入支链淀粉时，由于支链淀粉在水中的溶解性较大，所以支链淀粉在水中溶解速度较快，对丙烯酸的包裹时间较短，所以加入直链淀粉后28d的抗压强度和抗渗透性可以明显增强。
由实施例1和实施例7-8可知，当混凝土原料中加入的早强剂为三乙醇胺或尿素，起到的效果均没有甲酸钙的效果好，所以加入甲酸钙不仅可以提高混凝土抗压强度还可以提高混凝土抗渗水性能。
由表六可知，未加入淀粉时，混凝土在第24天时出现裂痕，出现裂纹时间最早，但是未加入早强剂对混凝土的抗开裂性能影响较小，大概在148天时会有裂纹，所以由表六可以看出加入早强剂和淀粉均可以提高混凝土的抗开裂性能。
实施例9
一种抗开裂混凝土，基于实施例1的基础上，防开裂助剂的粒径为3mm。
实施例10
一种抗开裂混凝土，基于实施例1的基础上，防开裂助剂的粒径为5mm。
根据上述制备工艺进行一种抗开裂混凝土的生产，改变原料的用量另做实施例9-10，共得到实施例9-10的混凝土，实施例9-10具体用量情况如下表七所示。
表七，实施例9-10具体用量情况如下，
| 实施例9 | 实施例10 | |
| 水泥/kg | 34 | 34 |
| 骨料/kg | 26 | 26 |
| 水/kg | 55 | 55 |
| 粉煤灰/kg | 13 | 13 |
| 丙烯酸/kg | 13 | 13 |
| 直链淀粉/kg | 20 | 20 |
| 甲酸钙/kg | 30 | 30 |
对实施例9-10所得的混凝土抗压强度和抗渗透性能测试，测试结果如表八所示。
表八，实施例9-10的测试结果，
| 实施例9 | 实施例10 | |
| 7d抗压强度(Mpa) | 20.3 | 28.5 |
| 28d抗压强度(Mpa) | 25.1 | 31.2 |
| 渗水系数(mm/s) | 3 | 8.9 |
实施例9在第148天的时候出现裂痕，实施例10在第108天出现裂痕，可知当防开裂助剂粒径为3mm时的抗开裂性能大于防开裂助剂粒径为5mm时的抗开裂性能，所以只有防开裂助剂粒径为4mm时混凝土的抗开裂性能较好。
由实施例1和实施例9可知，当防开裂助剂粒径较小时，虽然混凝土抗渗水性能较好，但是混凝土的抗压强度较低，由实施例1和实施例10可知，当防开裂助剂粒径较大时，虽然抗压强度有所增高，不过抗渗透性较低，所以当防开裂助剂粒径为4mm时，混凝土的抗压强度和抗渗透性能均提高。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，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，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (4)
1.一种抗开裂混凝土，其特征在于：包括以下质量份数的原料通过搅拌混合得到：
水泥32-36份，
骨料24-28份，
水50-60份，
粉煤灰10-15份，
防开裂助剂，所述防开裂助剂包括丙烯酸10-15份，
所述混凝土原料还包括淀粉20-25份，所述淀粉与丙烯酸预混合挤出造粒后得到淀粉球后使用，
所述防开裂助剂还包括早强剂30-50份，
所述早强剂为甲酸钙，所述甲酸钙为包裹在淀粉球外的壳体。
2.根据权利要求1所述的一种抗开裂混凝土，其特征在于：所述淀粉为直链淀粉。
3.根据权利要求1所述的一种抗开裂混凝土，其特征在于：所述丙烯酸与淀粉的混合造粒方式为喷雾造粒。
4.根据权利要求1所述的一种抗开裂混凝土，其特征在于：所述防开裂助剂的粒径为3-5mm。
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| CN202011327207.1A CN112341059B (zh) | 2020-11-24 | 2020-11-24 | 一种抗开裂混凝土及其制备方法 |
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