CN112341060A - 一种高强度抗裂混凝土及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本申请涉及混凝土领域，具体公开了一种高强度抗裂混凝土及其制备工艺。高强度抗裂混凝土包括：水、水泥、再生粗骨料、再生细骨料、粉煤灰、外加剂；外加剂包括：聚羧酸高效减水剂4.85~8份；五溴乙基苯0.8~1.6份；二乙烯三胺五甲叉膦酸钠0.5~1.3份。其制备方法为：步骤1，将再生细骨料、水泥、粉煤灰和外加剂一起搅拌获得第一备料；步骤2，将水加入第一备料中搅拌，获得第二备料；步骤3，将再生粗骨料加入第二备料中搅拌，获得高强度抗裂混凝土。本申请的高强度抗裂混凝土可用于基建中，其具有优异的抗裂强度和抗压强度的优点；另外，本申请的制备方法具有使混凝土抗裂强度和抗压强度更好的优点。

Description

一种高强度抗裂混凝土及其制备工艺

技术领域

本申请涉及混凝土领域，更具体地说，它涉及一种高强度抗裂混凝土及其制备工艺。

背景技术

随着社会的进步与发展，混凝土材料扮演着重要的角色，随着使用量的迅速增长目前已经成为全球使用最为广泛的基建材料，混凝土在给我们生活带来变化的同时也产生了一系列问题，在制备混凝土时要消耗大量的天然材料：砂石、水以及其他自然资源，对环境造成了很大的破坏，而且现在新旧建筑更新换代速度变快，旧的建筑垃圾大量涌现，因此，如何将旧的建筑垃圾再次利用，不仅节约了资源，更是对环境的一种保护。

随着对建筑垃圾的进一步研究，再生混凝土逐渐进入人们的生活，再生混凝土是指将废弃的混凝土块经过破碎、清洗、分级后，按一定比例与级配混合，部分或全部代替砂石等天然集料，再加入水泥、水等配而成的新混凝土，再生混凝土按集料的组合形式可以有以下几种情况：集料全部为再生集料；粗集料为再生集料、细集料为天然砂；粗集料为天然碎石或卵石、细集料为再生集料；再生集料替代部分粗集料或细集料，废弃混凝土的再利用一方面节约天然资源，据不完全统计，使用废弃混凝土作再生骨料，可节约60％左右的天然石子和石灰石，节约黏土约40％，铁粉30％，同时减少二氧化碳排放量约30％，另一方面减少堆放的废弃混凝土的场地，保护生态环境，对混凝土材料的可持续发展作出了贡献。

但再生集料与天然集料相比由于孔隙率大，而且在破碎过程中内部往往会产生大量的裂纹，使得再生混凝土更容易开裂，而且再生骨料自身的强度不高，这些因素给再生混凝土的抗裂性能和抗压性能带来了新问题，严重制约了再生集料在工程上的广泛应用。

近年来在再生混凝土方面的研究越来越多，由于再生混凝土的孔隙较多，使得砂浆之间存在较为薄弱的粘结区，从而使得再生混凝土不能较好地粘结在一起，目前的相关技术通过调节再生集料的取代率、加入水玻璃、粘结树脂等提高砂浆之间的粘结性来提高抗压强度和抗裂强度，但还不能全部使用再生集料制备成强度合格的再生混凝土，因此，还有改善的空间。

发明内容

为了获得全部使用再生集料制备成再生混凝土，并且抗裂能力和抗压强度较强，本申请提供一种高强度抗裂混凝土及其制备工艺。

第一方面，本申请提供的一种高强度抗裂混凝土，采用如下的技术方案：

一种高强度抗裂混凝土，包括以下质量份数的组分：

水100～130份；

水泥160～200份；

再生粗骨料150～180份；

再生细骨料320～360份；

粉煤灰25～40份；

外加剂6.15～13.35份；

所述外加剂包括以下质量份数的组分：

聚羧酸高效减水剂4.85～8份；

五溴乙基苯0.8～1.6份；

二乙烯三胺五甲叉膦酸钠0.5～1.3份；

所述再生粗骨料的粒径10～20mm，所述再生细骨料的粒径小于5mm。

优选的，所述外加剂的质量份数进一步为：

聚羧酸高效减水剂6～7份；

五溴乙基苯1.2～1.3份；

二乙烯三胺五甲叉膦酸钠0.8～0.9份。

通过采用上述技术方案，由于采用五溴乙基苯和二乙烯三胺五甲叉膦酸钠，两者以特定比例配合，使得再生混凝土的孔隙被填充，切断毛细管道的连通，使混凝土内部的孔隙率变小，使得砂浆之间的粘结区变得均匀且厚度增大，使得再生混凝土能够更充分粘结，使得再生混凝土的孔隙被填充的同时增加了混凝土之间的粘结性，从而使得混凝土的抗裂和抗压强度大幅度提高。

优选的，所述外加剂还包括以下质量份数的组分：

粘合剂0.4～1.2份。

优选的，所述粘合剂包括以下质量份数的组分：

甲基四氢苯二甲酸二缩水甘油酯0.3～0.9份；

己二酸二缩水甘油酯0.1～0.3份。

通过采用上述技术方案，由于采用甲基四氢苯二甲酸二缩水甘油酯和己二酸二缩水甘油酯以特定比例复配，提高了混凝土的早期强度，增强了再生混凝土的和易性和粘稠度、增强水泥的表面活性，转化水泥基的分散性，从而在不改变水泥的基本性能的前提下保持砂浆包裹在再生骨料表面的稳定性，并能均衡地附在再生骨料表面，增强了再生混凝土的粘结性，从而提高了再生混凝土的抗裂强度。

优选的，所述外加剂还包括以下质量份数的组分：

密实剂0.2～0.5份。

通过采用上述技术方案，由于采用密实剂，密实剂显著提高抗渗性和减少收缩、防止开裂，能有效阻止水分子渗透，显著提高混凝土强度，混凝土密实剂易融于水，搅拌后在混凝土中均匀分布，与水泥水化析出物发生化学反应，生成结晶体和凝胶体，减小了混凝土的体积收缩，提高了混凝土的抗裂性和抗压性。

优选的，所述外加剂还包括以下质量份数的组分：

羟甲基木质磺酸钠0.25～0.7份。

通过采用上述技术方案，由于采用羟甲基木质磺酸钠，羟甲基木质磺酸钠和五溴乙基苯和二乙烯三胺五甲叉膦酸钠，三者以特定比例配合，使得再生混凝土的孔隙被进一步填充，使混凝土内部的孔隙率更小，使得砂浆之间的粘结区变得均匀且厚度进一步增大，使得再生混凝土能够更充分粘结，使得再生混凝土的孔隙被填充的同时混凝土之间的粘结性更大，从而使得混凝土的抗裂和抗压强度进一步提高。

优选的，所述外加剂的制备包括以下步骤：

将聚羧酸高效减水剂、五溴乙基苯与二乙烯三胺五甲叉膦酸钠一起搅拌，搅拌速度200～400转/分钟，搅拌15～20分钟，获得外加剂。

优选的，将甲基四氢苯二甲酸二缩水甘油酯、己二酸二缩水甘油、密实剂、羟甲基木质磺酸钠与聚羧酸高效减水剂一起搅拌。

通过采用上述技术方案，由于将不同组分的添加剂充分搅拌得到体系均匀稳定的外加剂，使得不同的添加剂能够稳定地与再生混凝土配合，从而更有利于保持再生混凝土的力学强度。

第二方面，本申请提供一种高强度抗裂混凝土的制备工艺，采用如下的技术方案：

一种高强度抗裂混凝土，包括以下步骤：

步骤1)，将再生细骨料、水泥、粉煤灰和外加剂一起搅拌，转速20～26转/分钟，搅拌30～50s，获得第一备料；

步骤2)，将水加入第一备料中搅拌，转速25～30转/分钟，搅拌40～60s，获得第二备料；

步骤3)，将再生粗骨料加入第二备料中搅拌，转速15～20转/分钟，搅拌50～80s，获得高强度抗裂混凝土。

通过采用上述技术方案，由于采用步骤1)至步骤3)中的搅拌速度和搅拌时间，使得水泥颗粒分散较好，使得再生混凝土各组分的均匀度提高，减少了宏观和微观的缺陷，使得混凝土的抗压强度和抗裂强度得以保持并有一定的提高。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、本申请采用溴乙基苯和二乙烯三胺五甲叉膦酸钠，两者以特定比例配合，使得再生混凝土的孔隙被填充，切断毛细管道的连通，使混凝土内部的孔隙率变小，使得砂浆之间的粘结区变得均匀且厚度增大，使得再生混凝土能够更充分粘结，使得再生混凝土的孔隙被填充的同时增加了混凝土之间的粘结性，从而使得混凝土的抗裂和抗压强度大幅度提高。

2、本申请优先采用羟甲基木质磺酸钠，羟甲基木质磺酸钠和五溴乙基苯和二乙烯三胺五甲叉膦酸钠，三者以特定比例配合，使得再生混凝土的孔隙被填充的同时混凝土之间的粘结性更大，从而使得混凝土的抗裂和抗压强度进一步提高。

3、本申请的制备工艺采用步骤1)至步骤3)中的搅拌速度和搅拌时间，使得水泥颗粒分散较好，使得再生混凝土各组分的均匀度提高，减少了宏观和微观的缺陷，使得混凝土的抗压强度和抗裂强度得以保持并有一定的提高。

4、本申请优先采用将不同组分的添加剂充分搅拌得到体系均匀稳定的外加剂，提高不同的性能，产生不同的效果之间不相互影响，从而更有利于保持再生混凝土的力学强度。

具体实施方式

表1是实施例和比较例中所用的原料来源信息。

以下结合制备例、实施例和对比例对本申请作进一步详细说明。

制备例1-5

本制备例公开了一种外加剂，包括表2的质量份数的组分制备，单位：Kg。

表2

外加剂的制备方法为：将聚羧酸高效减水剂、五溴乙基苯、二乙烯三胺五甲叉膦酸钠一起加入搅拌釜中，搅拌速度300转/分钟，搅拌17分钟，获得外加剂。

制备例6

与制备例4区别仅在于：

外加剂的制备方法中：搅拌速度200转/分钟，搅拌15分钟。

制备例7

与制备例4区别仅在于：

外加剂的制备方法中：搅拌速400转/分钟，搅拌20分钟。

制备例8-10

与制备例4区别仅在于：

外加剂中还包括羟甲基木质磺酸钠0.25Kg、0.5Kg、0.7Kg。

外加剂的制备方法为：

在外加剂的制备步骤中将羟甲基木质磺酸钠与聚羧酸高效减水剂一起加入搅拌釜中。

制备例11-13

与制备例4区别仅在于：

外加剂还包括粘合剂。

粘合剂为甲基四氢苯二甲酸二缩水甘油酯和己二酸二缩水甘油酯的复配。

甲基四氢苯二甲酸二缩水甘油酯0.3Kg、0.6Kg、0.9Kg。

己二酸二缩水甘油酯0.1Kg、0.2Kg、0.3Kg。

外加剂的制备方法为：

在制备步骤中将甲基四氢苯二甲酸二缩水甘油酯和己二酸二缩水甘油酯与聚羧酸高效减水剂一起加入搅拌釜中。

制备例14-16

与制备例4区别仅在于：

外加剂还包括密实剂。

密实剂为硬脂酸钠和硅酮的复配。

硬脂酸钠0.12Kg、0.21kg、0.3Kg。

硅酮0.08Kg、0.14Kg、0.2Kg。

外加剂的制备方法为：

在制备步骤中将硬脂酸钠、硅酮与聚羧酸高效减水剂一起加入搅拌釜中。

制备例17-19

与制备例4区别仅在于：

外加剂包括：羟甲基木质磺酸钠、甲基四氢苯二甲酸二缩水甘油酯、己二酸二缩水甘油酯、硬脂酸钠、硅酮。

外加剂中各组分的质量份数见表3。

表3

外加剂的制备方法为：

在制备步骤中将羟甲基木质磺酸钠、甲基四氢苯二甲酸二缩水甘油酯、己二酸二缩水甘油酯、硬脂酸钠、硅酮与聚羧酸高效减水剂一起加入搅拌釜中。

对比例1

与制备例4区别仅在于：

外加剂的制备方法中，不加入五溴乙基苯和二乙烯三胺五甲叉膦酸钠。

对比例2

与制备例4区别仅在于：

外加剂的制备方法中，不加入五溴乙基苯。

对比例3

与制备例4区别仅在于：

外加剂的制备方法中，不加入二乙烯三胺五甲叉膦酸钠。

对比例4

与制备例9区别仅在于：

外加剂的制备方法中，不加入羟甲基木质磺酸钠。

实施例1-23

本实施例公开一种高抗裂强度混凝土，制备方法包括以下步骤：

步骤1)，将再生细骨料340Kg、水泥180Kg、粉煤灰30Kg和外加剂一起加入强制搅拌机中搅拌，转速23转/分钟，搅拌40s，获得第一备料，实施例1-23分别依次采用制备例1-19和对比例1-4所制得的外加剂；

步骤2)，将水110Kg加入装有第一备料的强制搅拌机中搅拌，转速27s，搅拌50s，获得第二备料；

步骤3)，将再生粗骨料165Kg加入装有第二备料的强制搅拌机中搅拌，转速17转/分钟，搅拌65s，获得高强度抗裂混凝土。

实施例24

与实施例4的区别仅在于：

步骤1)中转速20转/分钟，搅拌30s。

步骤2)中转速25转/分钟，搅拌40s。

步骤3)中转速15转/分钟，搅拌50s。

实施例25

与实施例4的区别仅在于：

步骤1)中转速26转/分钟，搅拌50s。

步骤2)中转速30转/分钟，搅拌60s。

步骤3)中转速20转/分钟，搅拌80s。

实施例26

与实施例4相比区别仅在于：

水100Kg、水泥160Kg、再生粗骨料150Kg、再生细骨料320Kg、粉煤灰25Kg。

实施例27

与实施例4相比区别仅在于：

水130Kg、水泥200Kg、再生粗骨料180Kg、再生细骨料360Kg、粉煤灰40Kg。

实验1

抗压强度测试

根据GB/T 50081-2010《普通混凝土力学性能实验方法标准》，取各实施例1-27制备的高强度抗裂混凝土，做成100mm×100mm×200mm的立方体非标准试件81块，每组3个，养护28d后，用压力试验机进行测试，结果用平均值表示，详细检测数据见表4所示。

实验2

劈裂抗拉强度测试

根据GB/T 50081-2010《普通混凝土力学性能实验方法标准》，取各实施例和比较例制备的陶粒混凝土，做成100mm×100mm×200mm的立方体非标准试件81块，每组3个，养护28d后，用压力试验机进行测试，结果用平均值表示，详细检测数据见表4所示。

表4

通过表4中实施例21、实施例22、实施例23、实施例24与实施例20相比，抗压强度和劈裂抗拉强度均无明显变化，说明加入的五溴乙基苯、二乙烯三胺五甲叉膦酸钠、羟甲基木质磺酸钠对再生混凝土的抗压能力和抗裂性能均无负面影响。

通过表4中实施例4与实施例21、实施例22相比，抗拉强度和劈裂抗拉强度大幅度提高，说明五溴乙基苯和二乙烯三胺五甲叉膦酸钠以特定比例配合，使得再生混凝土的孔隙被填充，切断毛细管道的连通，使混凝土内部的孔隙率变小，使得砂浆之间的粘结区变得均匀，使得再生混凝土能够更充分粘结，使得再生混凝土的孔隙被填充的同时增加了混凝土之间的粘结性，从而使得混凝土的抗裂和抗压强度大幅度提高。

通过表4中实施例9与实施例23相比，抗压强度和劈裂抗拉强度进一步升高，说明加入羟甲基木质磺酸钠，羟甲基木质磺酸钠与五溴乙基苯、二乙烯三胺五甲叉膦酸钠三者相互配合，使得再生混凝土的孔隙被进一步填充，使混凝土内部的孔隙率更小，使得砂浆之间的粘结区变得均匀且厚度进一步增大，使得再生混凝土能够更充分粘结，使得再生混凝土的孔隙被填充的同时混凝土之间的粘结性更大，从而使得混凝土的抗裂和抗压强度进一步提高。

通过表4中实施例12与实施例4相比，劈裂抗拉强度变大，说明加入甲基四氢苯二甲酸二缩水甘油酯、己二酸二缩水甘油酯，两者复配形成的粘合剂，在不改变水泥的基本性能的前提下保持砂浆包裹在再生骨料表面的稳定性，并能均衡地附在再生骨料表面，增强了再生混凝土的粘结性，从而提高了再生混凝土的抗裂强度。

通过表4中实施例15与实施例4相比，抗压强度和劈裂抗拉强度均升高，说明加入硬脂酸钠和硅酮复配形成的密实剂，与水泥水化析出物发生化学反应，生成结晶体和凝胶体，减小了混凝土的体积收缩，提高了抗渗性和减少收缩、防止开裂，能有效阻止水分子渗透，从而提高了再生混凝土的抗裂性和抗压性。

通过表4中实施例18与实施例4相比，抗压强度和劈裂抗拉强度进一步升高，说明加入不同的添加剂，各组分之间相互配合，使得再生混凝土获得添加剂自身带来的效果后还使得抗压强度和抗裂性能进一步升高。

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 (9)

1.一种高强度抗裂混凝土，其特征在于：包括以下质量份数的组分：

水100~130份；

水泥160~200份；

再生粗骨料150~180份；

再生细骨料320~360份；

粉煤灰25~40份；

外加剂6.15~13.4份；

所述外加剂包括以下质量份数的组分：

聚羧酸高效减水剂4.85~8份；

五溴乙基苯0.8~1.6份；

二乙烯三胺五甲叉膦酸钠0.5~1.3份；

所述再生粗骨料的粒径10~20mm，所述再生细骨料的粒径小于5mm。

2.根据权利要求1所述的高强度抗裂混凝土，其特征在于：所述外加剂的质量份数进一步为：

聚羧酸高效减水剂6~7份；

五溴乙基苯1.2~1.3份；

二乙烯三胺五甲叉膦酸钠0.8~0.9份。

3.根据权利要求1所述的高强度抗裂混凝土，其特征在于：所述外加剂还包括以下质量份数的组分：

粘合剂0.4~1.2份。

4.根据权利要求3所述的高强度抗裂混凝土，其特征在于：所述粘合剂包括以下质量份数的组分：

甲基四氢苯二甲酸二缩水甘油酯0.3~0.9份；

己二酸二缩水甘油酯0.1~0.3份。

5.根据权利要求1所述的高强度抗裂混凝土，其特征在于：所述外加剂还包括以下质量份数的组分：

密实剂0.2~0.5份。

6.根据权利要求1所述的高强度抗裂混凝土，其特征在于：所述外加剂还包括以下质量份数的组分：

羟甲基木质磺酸钠0.25~0.7份。

7.根据权利要求1所述的高强度抗裂混凝土，其特征在于：所述外加剂的制备包括以下步骤：

将聚羧酸高效减水剂、五溴乙基苯与二乙烯三胺五甲叉膦酸钠一起搅拌，搅拌速度200~400转/分钟，搅拌15~20分钟，获得外加剂。

8.根据权利要求7所述的高强度抗裂混凝土，其特征在于：将0.3~0.9份甲基四氢苯二甲酸二缩水甘油酯、0.1~0.3份己二酸二缩水甘油、0.2~0.5份密实剂、0.25~0.7份羟甲基木质磺酸钠与聚羧酸高效减水剂一起搅拌。

9.一种高强度抗裂混凝土的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1），将再生细骨料、水泥、粉煤灰和外加剂一起搅拌，转速20~26转/分钟，搅拌30~50s，获得第一备料；

步骤2），将水加入第一备料中搅拌，转速25~30转/分钟，搅拌40~60s，获得第二备料；

步骤3），将再生粗骨料加入第二备料中搅拌，转速15~20转/分钟，搅拌50~80s，获得高强度抗裂混凝土。