CN112608122B - 用于复合衬砌结构的微膨胀性环氧乳液改性自密实混凝土 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于复合衬砌结构的微膨胀性环氧乳液改性自密实混凝土。以重量份计，该自密实混凝土的原料组成包括：水泥100份，硅粉0‑10份，粉煤灰0‑20份，环氧树脂5‑20份，乳化剂0.1‑1份，固化剂5‑15份，减水剂0.1‑3份，膨胀剂1‑5份，增强剂1‑4份，水5‑20份，细骨料200‑400份，粗骨料100‑200份；以及，以该自密实混凝土其他原料的总体积计，还含有钢纤维0‑2％/m3。该自密实混凝土具有良好的线膨胀率，其形成的复合衬砌结构长期使用无收缩，能够保证其紧密接触，同时提高自密实混凝土的流动性、抗拉强度、抗渗能力，达到缓凝、保塑的施工以及衬砌结构的承载能力要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于复合衬砌结构的微膨胀性环氧乳液改性自密实混凝土，属于混凝土制备技术领域。
背景技术
珠江三角洲水资源配置工程拥有84.9km的盾构隧洞，占总线路全长的75％。为优化衬砌结构设计，盾构隧洞拟采用新型的复合衬砌的结构型式，将钢内衬与管片相结合，并在钢内衬和管片之间浇筑高性能自密实混凝土(SCC)，形成复合受力的整体衬砌结构，以提高衬砌结构的整体承载性能，如图1所示。
在实际进行复合衬砌浇筑时，由于不同材料界面的影响，导致自密实混凝土与管片之间存在界面过渡区，无法紧密贴合，同时普通自密实混凝土在养护阶段会出现较大的干缩现象，后浇筑的自密实混凝土(SCC)层在界面出容易出现缝隙，严重过危害复合衬砌结构的安全。具体表现为：
在运行期，由于输水隧道内壁需要承受较高的水压力，由于水压力经过内衬圆钢管传递到自密实混凝土，进一步转换为SCC层的拉力，这就要求自密实混凝土拥有较高的抗拉性能。
另外，如果地下水压透过SCC层施加到了钢内衬的外壁上，如果这时候钢-SCC界面由于SCC收缩出现较大的缝隙的话，钢内衬则会在外水压下屈曲失稳，严重威胁复合衬砌结构的安全。
再者，普通自密实混凝土应用于水工隧洞衬砌后存在以下缺陷：凝固周期长、抗拉强度低、抗渗能力较弱、钢-混凝土间无法紧密贴合、线型膨胀不能满足要求等。因此，微膨胀性环氧乳液改性自密实混凝土能较好地运用在珠江三角洲水资源配置工程中的输水隧洞复合衬砌结构。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种微膨胀性环氧乳液改性自密实混凝土材料及其制备方法，该改性自密实混凝土材料用于复合衬砌结构能够带来良好的性能。
为达到上述目的，本发明提供了一种用于复合衬砌结构的微膨胀性环氧乳液改性自密实混凝土，以重量份计，该自密实混凝土的原料组成包括：
水泥100份，硅粉0-10份，粉煤灰0-20份，环氧树脂5-20份，乳化剂0.1-1份，固化剂5-15份，减水剂0.1-3份，膨胀剂1-5份，增强剂1-4份，水5-20份，细骨料200-400份，粗骨料100-200份；
以该自密实混凝土其他原料的总体积计，该自密实混凝土的原料还含有钢纤维0-2v％/m3。
根据本发明的具体实施方案，优选地，以重量份计，上述自密实混凝土的原料组成包括：
水泥100份，硅粉2-6份，粉煤灰5-15份，环氧乳液5-12份，乳化剂0.3-0.6份，固化剂5-10份，减水剂1-2份，膨胀剂2-4份，增强剂2-3份，水10-15份，细骨料250-350份，粗骨料150-250份。
根据本发明的具体实施方案，优选地，以重量份计，上述自密实混凝土的原料组成包括：
水泥100份，硅粉5份，粉煤灰10份，环氧乳液10份，乳化剂0.3份，固化剂5份，减水剂1份，膨胀剂3份，增强剂2份，水12份，细骨料300份，粗骨料150份；或者，
水泥100份，硅粉5份，环氧乳液10份，乳化剂0.3份，固化剂5份，减水剂1份，膨胀剂3份，增强剂2份，水12份，细骨料300份，粗骨料150份，并且，以该自密实混凝土其他原料的总体积计，该自密实混凝土的原料还含有钢纤维1％。
本发明的自密实混凝土中添加的粉煤灰、硅粉掺料除了取代一部分水泥、减小收缩的作用外，还可以更好地填充混凝土内部的孔隙，提高自密实混凝土的密实度和耐久性、增加钢-混凝土间的密实度，提高复合衬砌结构的承载能力。
根据本发明的具体实施方案，优选地，所述水泥选自硅酸盐水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥和快硬硫铝酸盐水泥等中的一种或两种以上的组合。
根据本发明的具体实施方案，优选地，所述环氧树脂为选自环氧树脂E-44和/或环氧树脂E-51等。本发明通过掺入环氧乳液，减少了减水剂的用量，在一定程度上提高了自密实混凝土的流动性，并达到缓凝、保塑的施工要求，同时，环氧乳液能够形成连续的聚合物膜结构，还能够有效地增强结构的抗拉强度和抗渗能力。
根据本发明的具体实施方案，优选地，所述乳化剂选自聚氧乙烯芳基醚、聚氧乙烯烷基酯和聚乙二醇改性环氧树脂共聚物等中的一种或两种以上的组合。
根据本发明的具体实施方案，优选地，所述固化剂选自聚酰胺、酰胺基多胺和多胺-环氧加成物等中的一种或两种以上的组合。
根据本发明的具体实施方案，优选地，所述减水剂选自三聚氰胺减水剂、聚羧酸减水剂、木质素磺酸盐减水剂和β-甲基萘磺酸盐减水剂等中的一种或两种以上的组合，优选聚羧酸减水剂。
根据本发明的具体实施方案，优选地，所述膨胀剂为氧化钙和/或硫铝酸钙。本发明通过加入膨胀剂，能够保证环氧乳液改性自密实混凝土的微膨胀，保证两个界面的紧密接触而不至于有足以产生危险的缝隙。当将本发明的自密实混凝土用于复合衬砌结构中时，混凝土的微膨胀和环氧乳液固化形成的连续网状膜结构，能够使内衬钢管的产生向内的压力，而自身获得压应力，当这种膨胀性能受到约束时，即引起应力重分布或内力重分布，从而产生预应力，提高复合衬砌结构的承载能力。通过膨胀能够补偿自密实混凝土的干缩，减免裂缝的产生与发展，这也有助于提高衬砌自密实高混凝土的承载能力。
根据本发明的具体实施方案，优选地，本发明所采用的增强剂包括渗透结晶材料；或者，以重量份计，本发明所采用的增强剂包括：三乙醇胺1-5份、硅酸钠25-35份、十二烷基磺酸钠0.01-0.05份、十二烷基苯磺酸钠0.01-0.05份、去离子水48-62份。上述渗透结晶材料可以为CN106904928A(申请号为201710111284.5，发明名称为一种反应速度可控的水性渗透结晶型防水材料及其制备方法和应用，将该专利申请的全文引入这里作为本发明的一部分)中公开的反应速度可控的水性渗透结晶型防水材料。本发明通过添加增强剂，并采用含有该增强剂的自密实混凝土制备复合衬砌结构能够带来以下优点：(1)相较于在界面处喷涂增强剂的方式，本发明的技术方案能够增强非界面附近的混凝土的力学性能、抗渗性能，也就是除了提升界面性能，更能够使新浇筑的部分混凝土的性能得到整体提升；(2)相较于在界面处喷涂增强剂的方式，本发明的技术方案极大的简化了施工步骤、节省了人力物力、提高了施工效率；(3)相较于在界面处喷涂增强剂的方式，本发明的技术方案中增强剂的使用量更少，可以进一步降低成本；(4)相较于在界面处喷涂增强剂的方式，本发明的技术方案可以避免喷涂不均以及由此导致的界面性能缺陷。
根据本发明的具体实施方案，优选地，所述钢纤维的L＝10mm-20mm，L/d＝55-65；其中，L为长度、d为直径。
根据本发明的具体实施方案，优选地，所述细骨料为粒径0.075-4.75mm的机制砂、天然石英砂或人工石英砂颗粒。
根据本发明的具体实施方案，优选地，所述粗骨料为粒径5-20mm的碎石。
本发明还提供了上述用于复合衬砌结构的微膨胀性环氧乳液改性自密实混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述自密实混凝土的原料分成三组，第一组为硅粉、水泥、粉煤灰、细骨料、粗骨料，第二组为环氧树脂、乳化剂、固化剂，第三组为水、膨胀剂、增强剂和减水剂；
(2)对第一组的原料进行混合搅拌，至完全混合均匀，得到混合物；
(3)将第二组的原料，在高速剪切作用下，环氧树脂与乳化剂均匀混合，然后缓慢加入水，形成均匀稳定的环氧乳液后，再加入固化剂充分混合，得到混合物；
(4)将第三组的原料和步骤(3)中得到的混合物先混合均匀，然后将混合后的物料加入到步骤(2)中得到的混合物中，搅拌90-180s，即得到所述自密实混凝土。
当含有钢纤维时，钢纤维在自密实混凝土形成后，在1分钟左右的时间内均匀添加到新拌自密实混凝土中添加。
本发明通过引入膨胀剂，使自密实混凝土能够获得良好的微膨胀性能，能够减少界面的孔隙，有效地提高复合衬砌结构的钢和SCC这两种材料之间的界面粘结力；同时掺入了环氧乳液，使得到的自密实微膨胀混凝土的工作性能、抗拉强度、抗渗性能要求得到了保证，解决了传统自密实混凝土在复合衬砌结构中存在的凝固周期长、抗拉强度低、抗渗能力较弱、钢-混凝土间无法紧密贴合、线型膨胀不能满足要求等缺点。
本发明的微膨胀性环氧乳液改性自密实混凝土具有良好的线膨胀率，其形成的复合衬砌结构长期使用无收缩，能够保证其紧密接触，同时提高自密实混凝土的流动性、抗拉强度、抗渗能力，达到缓凝、保塑的施工以及衬砌结构的承载能力要求，并且，该环氧乳液改性自密实混凝土综合成本造价低，材料来源广泛，节约建筑材料及能源消耗。
附图说明
图1为输水隧洞复合衬砌结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种用于复合衬砌结构的微膨胀性环氧乳液改性自密实混凝土，以重量份计，该自密实混凝土的原料组成包括：
水泥100份，硅粉5份，粉煤灰10份，环氧乳液10份，乳化剂0.3份，固化剂5份，减水剂1份，膨胀剂3份，增强剂2份，水12份，细骨料300份，粗骨料150份；
其中，水泥为P.O 42.5普通硅酸盐水泥；
硅粉的粒径为1.5μm；
粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；
环氧乳液为环氧树脂E-44；
乳化剂为聚氧乙烯芳基醚；
固化剂为聚酰胺；
减水剂为聚羧酸减水剂；
膨胀剂为氧化钙；
增强剂包括三乙醇胺3份、硅酸钠30份、十二烷基磺酸钠0.03份、十二烷基苯磺酸钠0.03份、去离子水50份，以重量份计；
细骨料为机制砂，粒径为0.075mm-0.45mm；
粗骨料为碎石，粒径为0.5mm-20mm。
该自密实混凝土通过以下步骤制备：
(1)将自密实混凝土的原料分成三组，第一组为水泥、硅粉、粉煤灰、细骨料、粗骨料，第二组为环氧树脂、乳化剂、固化剂，第三组为水、膨胀剂、增强剂和减水剂；
(2)对第一组的原料送入混凝土搅拌机进行混合搅拌，至完全混合均匀，得到混合物；
(3)将第二组的原料，在高速剪切作用下，环氧树脂与乳化剂均匀混合，然后缓慢加入水，形成均匀稳定的环氧乳液后，再加入固化剂充分混合，得到混合物；
(4)将第三组的原料和步骤(3)中得到的混合物先混合均匀，然后将混合后的物料加入到步骤(2)中得到的混合物中，搅拌90-180s，即得到所述自密实混凝土。
性能测试：
抗压、抗折强度、界面抗剪强度测试参照标准GB/T 50081-2016《普通混凝土力学性能测试标准》；抗渗性能测试参照标准GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》；工作性测试参照标准JGJT283-2012《自密实混凝土应用技术规程》；采用坍落度筒检测自密实混凝土的扩展度，所使用的坍落度筒的底部内径200mm、顶部内径100mm、高度300mm、壁筒厚度1.6mm。自密实性通过V形漏斗测定流出时间(t)，混凝土微膨胀率采用收缩膨胀率测定仪进行测试。
实施例2
本实施例提供了一种用于复合衬砌结构的微膨胀性环氧乳液改性自密实混凝土，以重量份计，该自密实混凝土的原料组成包括：
水泥100份，硅粉5份，钢纤维1％(体积)，环氧乳液10份，乳化剂0.3份，固化剂5份，减水剂1份，膨胀剂3份，增强剂2份，水12份，细骨料300份，粗骨料150份。
其中，水泥为P.O 42.5普通硅酸盐水泥；
硅粉的粒径为1.5μm；
钢纤维为不带弯钩的钢纤维，L＝13mm，L/d＝60，抗拉强度为2850MPa；
环氧乳液为环氧树脂E-44；
乳化剂为聚氧乙烯芳基醚；
固化剂为聚酰胺；
减水剂为聚羧酸减水剂；
膨胀剂为氧化钙；
增强剂包括三乙醇胺3份、硅酸钠30份、十二烷基磺酸钠0.03份、十二烷基苯磺酸钠0.03份、去离子水50份，以重量份计；
细骨料为机制砂，粒径为0.075mm-0.45mm；
粗骨料为碎石，粒径为5mm-20mm。
该自密实混凝土的制备过程中参考实施例1，其中，钢纤维在自密实混凝土形成后，在1分钟内均匀添加到新拌自密实混凝土中添加。
性能测试：
抗压、抗折强度、界面抗剪强度测试参照标准GB/T 50081-2016《普通混凝土力学性能测试标准》；抗渗性能测试参照标准GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》；工作性测试参照标准JGJT283-2012《自密实混凝土应用技术规程》；采用坍落度筒检测自密实混凝土的扩展度，所使用的坍落度筒的底部内径200mm、顶部内径100mm、高度300mm、壁筒厚度1.6mm。自密实性通过V形漏斗测定流出时间(t)，混凝土微膨胀率采用收缩膨胀率测定仪进行测试。
实施例3
本实施例提供了一种用于复合衬砌结构的微膨胀性环氧乳液改性自密实混凝土，以重量份计，该自密实混凝土的原料组成包括：
水泥100份，硅粉5份，粉煤灰10份，环氧乳液10份，乳化剂0.3份，固化剂5份，减水剂1份，膨胀剂3份，增强剂2份，水12份，细骨料300份，粗骨料150份；
其中，水泥为P.P 42.5火山灰水泥；
硅粉的粒径为1.5μm；
粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；
环氧乳液为环氧树脂E-51；
乳化剂为聚氧乙烯烷基酯；
固化剂为酰胺基多胺；
减水剂为三聚氰胺减水剂；
膨胀剂为硫铝酸钙；
增强剂包括三乙醇胺3份、硅酸钠30份、十二烷基磺酸钠0.03份、十二烷基苯磺酸钠0.03份、去离子水50份，以重量份计；
细骨料为人工石英砂，粒径为0.075mm-0.45mm；
粗骨料为碎石，粒径为0.5mm-20mm。
该自密实混凝土通过以下步骤制备：
(1)将自密实混凝土的原料分成三组，第一组为水泥、硅粉、粉煤灰、细骨料、粗骨料，第二组为环氧树脂、乳化剂、固化剂，第三组为水、膨胀剂、增强剂和减水剂；
(2)对第一组的原料送入混凝土搅拌机进行混合搅拌，至完全混合均匀，得到混合物；
(3)将第二组的原料，在高速剪切作用下，环氧树脂与乳化剂均匀混合，然后缓慢加入水，形成均匀稳定的环氧乳液后，再加入固化剂充分混合，得到混合物；
(4)将第三组的原料和步骤(3)中得到的混合物先混合均匀，然后将混合后的物料加入到步骤(2)中得到的混合物中，搅拌90-180s，即得到所述自密实混凝土。
性能测试：
抗压、抗折强度、界面抗剪强度测试参照标准GB/T 50081-2016《普通混凝土力学性能测试标准》；抗渗性能测试参照标准GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》；工作性测试参照标准JGJT283-2012《自密实混凝土应用技术规程》；采用坍落度筒检测自密实混凝土的扩展度，所使用的坍落度筒的底部内径200mm、顶部内径100mm、高度300mm、壁筒厚度1.6mm。自密实性通过V形漏斗测定流出时间(t)，混凝土微膨胀率采用收缩膨胀率测定仪进行测试。
对比例1
本对比例提供了一种普通自密实混凝土，以重量份计，该自密实混凝土的原料组成包括：
水泥100份，硅粉5份，粉煤灰10份，减水剂1份，水12份，细骨料300份，粗骨料150份。
其中，水泥为P.O 42.5普通硅酸盐水泥；
硅粉的粒径为1.5μm；
粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；
减水剂为聚羧酸减水剂；
细骨料为人工石英砂，粒径为0.075mm-0.45mm；
粗骨料为碎石，粒径为0.5mm-20mm。
该自密实混凝土通过以下步骤制备：
(1)将自密实混凝土的原料分成三组，第一组为水泥、硅粉、粉煤灰、细骨料、粗骨料，第二组为水、减水剂；
(2)对第一组的原料送入混凝土搅拌机进行混合搅拌，至完全混合均匀；
(3)将第二组的原料加入混凝土搅拌机，搅拌90-180s，即得到所述自密实混凝土。
性能测试：
抗压、抗折强度、界面抗剪强度测试参照标准GB/T 50081-2016《普通混凝土力学性能测试标准》；抗渗性能测试参照标准GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》；工作性测试参照标准JGJT283-2012《自密实混凝土应用技术规程》；采用坍落度筒检测自密实混凝土的扩展度，所使用的坍落度筒的底部内径200mm、顶部内径100mm、高度300mm、壁筒厚度1.6mm。自密实性通过V形漏斗测定流出时间(t)，混凝土微膨胀率采用收缩膨胀率测定仪进行测试。
对比例2
本对比例提供了一种自密实混凝土，以重量份计，该自密实混凝土的原料组成包括：
水泥100份，硅粉5份，粉煤灰10份，膨胀剂3份，增强剂2份，减水剂1份，水12份，细骨料300份，粗骨料150份；
其中，水泥为P.P 42.5火山灰水泥；
硅粉的粒径为1.5μm；
粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；
减水剂为三聚氰胺减水剂；
膨胀剂为硫铝酸钙；
增强剂包括三乙醇胺3份、硅酸钠30份、十二烷基磺酸钠0.03份、十二烷基苯磺酸钠0.03份、去离子水50份，以重量份计；
细骨料为机制砂，粒径为0.075mm-0.45mm；
粗骨料为碎石，粒径为0.5mm-20mm。
该自密实混凝土通过以下步骤制备：
(1)将自密实混凝土的原料分成三组，第一组为水泥、硅粉、粉煤灰、细骨料、粗骨料，第二组为水、膨胀剂、增强剂和减水剂；
(2)对第一组的原料送入混凝土搅拌机进行混合搅拌，至完全混合均匀；
(3)将第二组的原料加入到混凝土搅拌机中，搅拌90-180s，即得到所述自密实混凝土。
性能测试：
抗压、抗折强度、界面抗剪强度测试参照标准GB/T 50081-2016《普通混凝土力学性能测试标准》；抗渗性能测试参照标准GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》；工作性测试参照标准JGJT283-2012《自密实混凝土应用技术规程》；采用坍落度筒检测自密实混凝土的扩展度，所使用的坍落度筒的底部内径200mm、顶部内径100mm、高度300mm、壁筒厚度1.6mm。自密实性通过V形漏斗测定流出时间(t)，混凝土微膨胀率采用收缩膨胀率测定仪进行测试。
实施例1-3、对比例1-2的性能测试结果如表1所示。
表1：
由表1的数据可以看出：本发明所提供的用于复合衬砌结构的微膨胀性环氧乳液改性自密实混凝土具有较高的抗拉强度、界面抗剪强度、扩展度、抗渗等级以及适当的膨胀率，非常适合用于复合衬砌结构。
Claims (13)
1.一种用于复合衬砌结构的微膨胀性环氧乳液改性自密实混凝土，以重量份计，该自密实混凝土的原料组成包括：
水泥100份，硅粉0-10份，粉煤灰0-20份，环氧树脂5-20份，乳化剂0.1-1份，固化剂5-15份，减水剂0.1-3份，膨胀剂1-5份，增强剂1-4份，水5-20份，细骨料200-400份，粗骨料100-200份；
其中，所述膨胀剂为氧化钙和/或硫铝酸钙；
以重量份计，所述增强剂包括：三乙醇胺1-5份、硅酸钠25-35份、十二烷基磺酸钠0.01-0.05份、十二烷基苯磺酸钠0.01-0.05份、去离子水48-62份；
以该自密实混凝土其他原料的总体积计，该自密实混凝土的原料还含有钢纤维0-2%/m3。
2.根据权利要求1所述的自密实混凝土，其中，以重量份计，该自密实混凝土的原料组成包括：
水泥100份，硅粉5份，粉煤灰10份，环氧乳液10份，乳化剂0.3份，固化剂5份，减水剂1份，膨胀剂3份，增强剂2份，水12份，细骨料300份，粗骨料150份。
3.根据权利要求1所述的自密实混凝土，其中，以重量份计，该自密实混凝土的原料组成包括：水泥100份，硅粉5份，环氧乳液10份，乳化剂0.3份，固化剂5份，减水剂1份，膨胀剂3份，增强剂2份，水12份，细骨料300份，粗骨料150份，并且，以该自密实混凝土其他原料的总体积计，该自密实混凝土的原料还含有钢纤维1%/m3。
4.根据权利要求1-3任一项所述的自密实混凝土，其中：
所述水泥选自硅酸盐水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥和快硬硫铝酸盐水泥中的一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求1-3任一项所述的自密实混凝土，其中，所述细骨料为粒径0.075-4.75mm的机制砂、天然石英砂或人工石英砂颗粒。
6.根据权利要求1-3任一项所述的自密实混凝土，其中，所述粗骨料为粒径5-20mm的碎石。
7.根据权利要求1-3任一项所述的自密实混凝土，其中，所述乳化剂选自聚氧乙烯芳基醚、聚氧乙烯烷基酯和聚乙二醇改性环氧树脂共聚物中的一种或两种以上的组合。
8.根据权利要求1-3任一项所述的自密实混凝土，其中，所述环氧树脂为选自环氧树脂E-44和/或环氧树脂E-51。
9.根据权利要求1-3任一项所述的自密实混凝土，其中，所述固化剂选自聚酰胺、酰胺基多胺和多胺-环氧加成物中的一种或两种以上的组合。
10.根据权利要求1-3任一项所述的自密实混凝土，其中，所述减水剂选自三聚氰胺减水剂、聚羧酸减水剂、木质素磺酸盐减水剂和β-甲基萘磺酸盐减水剂中的一种或两种以上的组合。
11.根据权利要求10所述的自密实混凝土，其中，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
12.根据权利要求1-3任一项所述的自密实混凝土，其中，所述钢纤维的L=10mm-20mm，L/d=55-65。
13.权利要求1-12任一项所述的用于复合衬砌结构的微膨胀性环氧乳液改性自密实混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述自密实混凝土的原料分成三组，第一组为硅粉、水泥、粉煤灰、细骨料、粗骨料，第二组为环氧树脂、乳化剂、固化剂，第三组为水、膨胀剂、增强剂和减水剂；
(2)对第一组的原料进行混合搅拌，至完全混合均匀，得到混合物；
(3)将第二组的原料，在高速剪切作用下，环氧树脂与乳化剂均匀混合，然后缓慢加入水，形成均匀稳定的环氧乳液后，再加入固化剂充分混合，得到混合物；
(4)将第三组的原料和步骤(3)中得到的混合物先混合均匀，然后将混合后的物料加入到步骤(2)中得到的混合物中，搅拌90-180s，即得到所述自密实混凝土；
当含有钢纤维时，钢纤维在自密实混凝土形成后，在1分钟的时间内均匀添加到自密实混凝土中。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8912255B2 (en) * | 2012-08-02 | 2014-12-16 | St. Marys Cement Inc. (Canada) | Self-consolidating concrete (SCC) mixture having a compressive strength of at least 25 MPa at 28 days of age |
| EP3106446A1 (en) * | 2015-06-18 | 2016-12-21 | Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt EMPA | Self-prestressed reinforced concrete elements |
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| CN109678433B (zh) * | 2019-02-22 | 2021-06-22 | 武汉理工大学 | 超高强自密实微膨胀钢管混凝土及其制备方法 |
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2020
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140105965A (ko) * | 2013-02-25 | 2014-09-03 | 경북대학교 산학협력단 | 자기다짐 콘크리트 복합재료 |
| CN109665767A (zh) * | 2018-11-19 | 2019-04-23 | 青岛崇置混凝土工程有限公司 | 自密实抗冻融混凝土及其制备方法 |
| CN110698127A (zh) * | 2019-10-23 | 2020-01-17 | 中国农业大学 | 一种自密实橡胶混凝土渠道衬砌及其制备方法 |
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