CN113307581B - 一种防开裂型c80混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及建筑材料领域，具体公开了一种防开裂型C80混凝土及其制备方法。防开裂型C80混凝土包括：水泥、矿粉、中砂、碎石、水、粉煤灰、聚羧酸减水剂、蔗糖酯、聚丙烯酰胺和苯甲酸。制备方法为：先将水泥、矿粉、粉煤灰、聚羧酸减水剂和水混合均匀，获得水泥浆液；然后将中砂、碎石、蔗糖酯、聚丙烯酰胺、苯甲酸加入水泥浆液中混合均匀，获得混凝土拌合料。本申请有提升C80混凝土的抗开裂性能的优点。

Description

一种防开裂型C80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，尤其是涉及一种防开裂型C80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。C80混凝土作为高强度混凝土常用于结构物底部以及地下室等部位，具有很强的抗压能力。

现有的C80混凝土在制备过程和使用过程中容易出现开裂的问题，混凝土的凝结硬化时，内部的游离水由表及里逐渐蒸发，导致混凝土由表及里逐渐产生干燥收缩，当收缩产生的拉应力大于混凝土构件的抗拉强度极限时，便产生混凝土开裂，如何使混凝土减少开裂是人们目前广泛开展研究的重要课题。

发明内容

为了提升C80混凝土的抗开裂性能，本申请提供一种防开裂型C80混凝土及其制备方法。

第一方面，本申请提供的一种防开裂型C80混凝土采用如下的技术方案：

一种防开裂型C80混凝土，由混凝土拌合料制备而成，所述混凝土拌合料包括以下重量份数的组分：

水泥360-400份；

矿粉110-130份；

中砂700-740份；

碎石970-990份；

水138-158份；

粉煤灰60-80份；

聚羧酸减水剂8.5-10.5份；

蔗糖酯3～5份；

聚丙烯酰胺1.5～2.5份；

苯甲酸0.54～0.74份。

优选的，所述混凝土拌合料包括以下重量份数的组分：

水泥370-390份；

矿粉115-125份；

中砂710-730份；

碎石975-985份；

水143-153份；

粉煤灰65-75份；

聚羧酸减水剂9-10份；

蔗糖酯3.5～4.5份；

聚丙烯酰胺1.7～2.3份；

苯甲酸0.59～0.69份。

通过采用上述技术方案，可能因为聚丙烯酰胺、蔗糖酯和苯甲酸三者共同作用，构成了某种交织网状结构，该交织网状结构类似一层不透水的薄膜，阻止了混凝土内部水分向外迁移，使得水泥、粉煤灰等胶凝材料可以充分水化，增强混凝土内部致密性，从而提高混凝土强度和抗渗性；该交织网状结构可以减缓混凝土内部水分流失速度，提升混凝土保水性能，对混凝土的干燥开裂起到了一定的减缓作用；且该交织网状结构内部连接紧密，有利于增强混凝土内部的粘结力，从而提升混凝土的抗开裂性能。

优选的，所述混凝土拌合料还包括有重量份数为0.2～0.4份的聚乙烯蜡。

通过采用上述技术方案，聚乙烯蜡具有十分优异的外部润滑作用和较强的内部润滑作用，聚乙烯蜡有利于将聚丙烯酰胺、蔗糖酯和苯甲酸三者加入水泥浆液后形成的交织网状结构在混凝土拌合料中均匀分散，从而增加交织网状结构对混凝土胶料的包覆范围，提高了交织网状结构的保水性能。

优选的，所述混凝土拌合料还包括有重量份数为2～3份的云母粉。

通过采用上述技术方案，云母粉颗粒具有一定的粘性，在拌合料内可吸附在交织网状结构层表面，从而在交织网状结构表面又形成了一层阻隔层，混凝土中水分穿透交织网状结构的穿透时间延长，进一步提升了交织网状结构的保水性能，从而减缓了混凝土的开裂。此外，云母粉本身的硬度和机械强度很大，具有良好的韧性，云母粉形成的阻隔层也具有一定的强度和韧性，一定程度上提升了混凝土的抗压强度和抗开裂性能。

优选的，所述云母粉目数为1250目。

通过采用上述技术方案，超细云母粉具有较高的表面活性，更易吸附在交织网状结构层表面，形成的阻隔层结构更紧密，从而有利于提升交织网状结构层的保水性能，从而提升减缓混凝土开裂的效果。

第二方面，本申请提供一种防开裂型C80混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：

一种防开裂型C80混凝土的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)，将水泥、矿粉、粉煤灰、聚羧酸减水剂和水混合，搅拌均匀，获得水泥浆液；

步骤2)，将中砂、碎石、蔗糖酯、聚丙烯酰胺、苯甲酸加入水泥浆液中混合，搅拌均匀，获得混凝土拌合料。

通过采用上述技术方案，蔗糖酯、聚丙烯酰胺、苯甲酸在步骤2中加入，三者相互作用可能形成的不透水的交织网状结构层不会对步骤1中水泥等与水分子的结合产生阻碍，步骤2中交织网状结构层包覆在水泥、砂石和水分子外，降低拌合料中水分流失，水泥、粉煤灰等材料可充分水化，由拌合料制备的混凝土可以具有良好的性能。

优选的，所述步骤2中，将中砂、碎石、蔗糖酯、聚丙烯酰胺、苯甲酸加入水泥浆液中搅拌均匀后，再投入0.2～0.4份聚乙烯蜡，继续搅拌均匀，获得混凝土拌合料。

通过采用上述技术方案，先将蔗糖酯、聚丙烯酰胺、苯甲酸三者经过搅拌，共同作用下生成交织网状结构后，此时再加入聚乙烯蜡，聚乙烯蜡可将交织网状结构随搅拌过程均匀分散在拌合料中，扩大交织网状结构层的包覆面积，进一步增加交织网状结构层的保水效果，减缓混凝土开裂。

优选的，所述步骤2中，将中砂、碎石、蔗糖酯、聚丙烯酰胺、苯甲酸加入水泥浆液中搅拌均匀后，再投入2～3份云母粉，继续搅拌均匀，获得混凝土拌合料。

通过采用上述技术方案，蔗糖酯、聚丙烯酰胺、苯甲酸三者搅拌均匀生成交织网状结构后，再加入云母粉继续搅拌，云母粉在搅拌过程中吸附在交织网状结构层表面，形成阻隔层，进一步提升交织网状结构层的保水性能，还有利于提升由拌合料制得的混凝土的强度和韧性。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、蔗糖酯、聚丙烯酰胺、苯甲酸共同作用，在拌合料中形成了交织网状结构，该结构类似一层不透水薄膜，减缓了混凝土内部水分向外迁移，减少了混凝土内部水分流失，对混凝土的开裂起到了一定的减缓作用；该交织网状结构内部的结合力较强，结构内部连接紧密，有利于增强混凝土结构的韧性，从而提升混凝土的抗开裂性能；并且水分不易通过交织网状结构流失，水泥、粉煤灰等胶凝材料可以充分水化，从而提高混凝土强度和抗渗性；

2、本申请中添加了云母粉，云母粉可吸附在蔗糖酯、聚丙烯酰胺、苯甲酸三者生成的交织网状结构层表面，形成阻隔层，阻隔层内部结构连接紧密，强度较高，不仅增强了交织网状结构层的保水性能，还有利于提升混凝土的韧性和抗压强度。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

以下实施例及对比例中所用原料的来源信息详见表1。

表1

实施例

实施例1-5

一种防开裂型C80混凝土，由混凝土拌合料制备而成，防开裂型C80混凝土的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)，将P·O52.5级水泥、S95矿粉、一级粉煤灰、聚羧酸减水剂和水混合倒入搅拌机中，在常温下、转速为50r/min的条件下搅拌5分钟，获得水泥浆液；

步骤2)，将中砂、5-20mm碎石、蔗糖酯、聚丙烯酰胺、苯甲酸加入水泥浆液中，在常温下、转速为70r/min的条件下搅拌10分钟，获得混凝土拌合料。

实施例1-5的各原料组分用量(单位：kg)详见表2。

表2

实施例6-8

一种防开裂型C80混凝土的制备方法，与实施例5的不同之处在于，步骤2中，将中砂、5-20mm碎石、蔗糖酯、聚丙烯酰胺、苯甲酸加入水泥浆液中，在常温下、转速为70r/min的条件下搅拌5分钟，再投入聚乙烯蜡，继续搅拌5分钟后获得混凝土拌合料，聚乙烯蜡的投入量参照表3。

表3

项目	实施例6	实施例7	实施例8
				投入量(kg)	0.2	0.3	0.4

实施例9-11

一种防开裂型C80混凝土的制备方法，与实施例5的不同之处在于，步骤2中，将中砂、5-20mm碎石、蔗糖酯、聚丙烯酰胺、苯甲酸加入水泥浆液中，在常温下、转速为70r/min的条件下搅拌5分钟，再投入1250目云母粉，继续搅拌5分钟后获得混凝土拌合料，1250目云母粉的投入量参照表4。

表4

项目	实施例9	实施例10	实施例11
				投入量(kg)	2	2.5	3

实施例12

一种防开裂型C80混凝土的制备方法，与实施例11的不同之处在于，云母粉为200目云母粉。

实施例13

一种防开裂型C80混凝土的制备方法，与实施例7的不同之处在于，步骤2中，将720kg中砂、980kg5-20mm碎石、4kg蔗糖酯、2kg聚丙烯酰胺、0.64kg苯甲酸加入水泥浆液中，在常温下、转速为70r/min的条件下搅拌5分钟，再投入0.3kg聚乙烯蜡和3kg的1250目云母粉，继续搅拌5分钟后获得混凝土拌合料。

对比例

对比例1

一种防开裂型C80混凝土的制备方法，与实施例1的不同之处在于，蔗糖酯的投入量为0.64kg、聚丙烯酰胺的投入量为3kg、苯甲酸的投入量为1.4kg。

对比例2

一种防开裂型C80混凝土的制备方法，与实施例2的不同之处在于，蔗糖酯的投入量为0.5kg、聚丙烯酰胺的投入量为0.5kg、苯甲酸的投入量为7.24kg。

对比例3

一种防开裂型C80混凝土的制备方法，与实施例5的不同之处在于，蔗糖酯的投入量为1kg、聚丙烯酰胺的投入量为4kg、苯甲酸的投入量为1.64kg。

对比例4

一种防开裂型C80混凝土的制备方法，与实施例5的不同之处在于，将蔗糖酯替换为等量的5-20mm碎石。

对比例5

一种防开裂型C80混凝土的制备方法，与实施例5的不同之处在于，将聚丙烯酰胺替换为等量的5-20mm碎石。

对比例6

一种防开裂型C80混凝土的制备方法，与实施例5的不同之处在于，将苯甲酸替换为等量的5-20mm碎石。

对比例7

一种防开裂型C80混凝土的制备方法，与实施例5的不同之处在于，将蔗糖酯和聚丙烯酰胺替换为等量的5-20mm碎石。

对比例8

一种防开裂型C80混凝土的制备方法，与实施例5的不同之处在于，将蔗糖酯和苯甲酸替换为等量的5-20mm碎石。

对比例9

一种防开裂型C80混凝土的制备方法，与实施例5的不同之处在于，将聚丙烯酰胺和苯甲酸替换为等量的5-20mm碎石。

对比例10

一种防开裂型C80混凝土的制备方法，与实施例5的不同之处在于，将蔗糖酯、聚丙烯酰胺和苯甲酸均替换为等量的5-20mm碎石。

性能检测试验

1、抗压强度检测：根据GB/T50081-2016《普通混凝土力学性能试验方法标准》中抗压强度试验方法，对实施例1-13、对比例1-10静置养护28天后得到的C80混凝土进行检测，将所得的C80混凝土制成100mm×100mm×100mm的立方体试件，通过材料试验机对试件进行挤压直至破坏，记录相关数据进行抗压强度的计算。抗压强度直接反应混凝土的抗压强度性能，抗压强度越大，混凝土抗压强度性能越好。

2、劈裂抗拉强度试验：根据GB/T50081-2016《普通混凝土力学性能试验方法标准》中劈裂抗拉强度试验方法，对实施例1-13、对比例1-10静置养护28天后得到的C80混凝土进行检测，将所得的C80混凝土制成100mm×100mm×100mm的立方体试件，通过材料试验机对试件进行挤压直至破坏，记录相关数据进行劈裂抗拉强度的计算。劈裂抗拉强度反应混凝土的抗开裂性能，劈裂抗拉强度越大，混凝土内部粘结力越强，抗开裂性能越好。

3、压力泌水率检测：根据GBT50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》中压力泌水试验方法，对实施例1-13、对比例1-10所得到的混凝土拌合物进行检测，将混凝土试样分两层装入压力泌水仪，插捣密实，进行试验，记录数据，计算压力泌水率结果。压力泌水率是反应混凝土保水率的一个重要指标，压力泌水率越小，混凝土水分流失越少，说明混凝土保水性能越好，减缓混凝土开裂的效果更好。

4、抗水渗透高度检测：根据GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中抗水渗透试验方法，对实施例1-13、对比例1-10静置养护28天后得到的C80混凝土进行检测，将所得的C80混凝土制成上口内部直径175mm、下口内部直径185mm和高度150mm的圆台体试件，用混凝土抗渗仪进行试验，记录抗水渗透高度数据。抗水渗透高度则反映了混凝土的抗渗性能，抗水渗透高度越高，渗入混凝土中的水量越多，混凝土的抗渗性能越差。

实验1-4的具体检测数据详见表5-11。

表5

根据表5中实施例1-5的检测数据可得，实施例1-5所制得混凝土抗压强度均达到了C80混凝土抗压强度的标准。在制备方法不变的条件下，在实施例5配方中各组分含量取中间值时抗压强度和劈裂抗拉强度数值最大、压力泌水率和抗水渗透高度数值最小，说明实施例5制得的C80混凝土的抗压强度、抗裂性能、保水性能以及抗渗性能均优于实施例1-4。

表6

根据表6中对比例1-3和实施例1、2、5的数据对比可得，对比例1-3的抗压强度和劈裂抗拉强度数值均低于实施例1、2、5的数值，对比例1-3的压力泌水率和抗水渗透高度数值均高于实施例1、2、5的数值，说明当蔗糖酯、聚丙烯酰胺和苯甲酸在混凝土体系中超过3-5份，1.5-2.5份，0.54-0.74份时，三者之间共同作用可能产生的交织网状结构的数量减少、性能降低，使制得的混凝土的抗压强度、抗开裂性能、保水性和抗渗性都有所下降；且对比例1、3的数值相近，对比例2中蔗糖酯和聚丙烯酰胺的含量较少而苯甲酸含量较多时，对比例2中的数值与对比例1、3的数值差异明显，说明三者中蔗糖酯和聚丙烯酰胺起重要作用。

表7

根据表7中对比例4-6、对比例7-9和对比例10的数据对比可得，对比例10的抗压强度和劈裂抗拉强度数值最小、压力泌水率和抗水渗透高度数值最大，说明配方中不添加蔗糖酯、聚丙烯酰胺和苯甲酸三者时得到的混凝土性能较差，混凝土的抗压强度低于标准值；对比例4-6的抗压强度和劈裂抗拉强度数值比对比例7-9的数值略高，对比例4-6的压力泌水率和抗水渗透高度数值比对比例7-9的数值略低，说明配方中添加三者中的两种比只添加一种时对混凝土性能的提升效果要好。

根据表7中的检测数据对比可得，实施例5的抗压强度和劈裂抗拉强度数值明显比对比例4-10的数值高，说明实施例5制得的混凝土抗压强度和抗开裂性能较好；实施例5的压力泌水率和抗水渗透高度数值比对比例4-10的数值低，说明实施例5制得的混凝土保水性以及抗渗性能有明显提升。

聚丙烯酰胺、蔗糖酯和苯甲酸三者以特定的比例添加入拌合料中共同作用，明显改善了混凝土的保水性和抗渗性能，对混凝土的开裂起到了一定的减缓作用；另一方面也较好地提升了混凝土的抗开裂性能和抗压强度。

表8

根据表8中实施例5与实施例6-8的检测数据对比可得，由实施例6-8所制得的混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度均高于实施例5的数值、压力泌水率和抗水渗透高度数值均低于实施例5的数值，说明配方中添加聚乙烯蜡有利于提升混凝土的各项性能；实施例6-8的抗压强度和劈裂抗拉强度随聚乙烯蜡含量增加呈现先增长后降低的趋势，实施例6-8的压力泌水率和抗水渗透高度随聚乙烯蜡含量增加呈现先降低后增长的趋势，说明聚乙烯蜡含量过多反而降低混凝土的各项性能，实施例7中聚乙烯蜡含量取中间值时，制得的混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度最大，压力泌水率和抗水渗透高度最小，说明配方中加入0.3kg聚乙烯蜡时制得的混凝土抗压强度、抗裂性能、保水性和抗渗性能较好。

表9

根据表9中实施例5与实施例9-11的检测数据对比可得，实施例9-11的抗压强度和劈裂抗拉强度随1250目云母粉含量的增加而逐渐增加且高于实施例5的数值，说明添加1250目云母粉有利于提升混凝土的抗压强度和抗开裂性能；实施例9-11的压力泌水率和抗水渗透高度随1250目云母粉含量的增加而逐渐降低且低于实施例5的数值，说明添加1250目云母粉有利于提升混凝土的保水性和抗渗性能。

表10

根据表10中实施例11与实施例12的检测数据对比可得，当实施例12采用200目的云母粉时，实施例12的抗压强度和劈裂抗拉强度均低于实施例11的数值，实施例12制得的混凝土的抗压强度性能和抗裂性能减弱；实施例12的压力泌水率数值较实施例11的数值高，实施例12制得的混凝土的保水性能较差，水分流失快，易开裂；实施例12的抗水渗透高度数值较实施例11的数值高，实施例12制得的混凝土的抗渗性能较差，不利于混凝土的长久耐用。当云母粉的粒径增大后，一定程度上降低了混凝土的抗压强度、抗开裂性能、保水性和抗渗性能。

表11

根据表11中实施例7与实施例13的检测数据对比可得，实施例13的抗压强度和劈裂抗拉强度数值高于实施例7的数值，说明混凝土的抗压强度性能和抗裂强度性能得到提升，实施例13的压力泌水率和抗水渗透高度数值低于实施例7的数值，说明混凝土的保水性能和抗渗性能好。

当聚乙烯蜡与云母粉共同添加到拌合料中时，两者作用效果叠加，能够进一步提升混凝土的抗压强度和抗开裂性能，使得到的混凝土的抗压强度性能、抗裂性能、保水性和抗渗性能都比较突出。

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 (8)

1.一种防开裂型C80混凝土，其特征在于，由混凝土拌合料制备而成，所述混凝土拌合料包括以下重量份数的组分：

水泥360-400份；

矿粉110-130份；

中砂700-740份；

碎石970-990份；

水138-158份；

粉煤灰 60-80份；

聚羧酸减水剂8.5-10.5份；

蔗糖酯3～5份；

聚丙烯酰胺1.5～2.5份；

苯甲酸0.54～0.74份。

2.根据权利要求1所述的一种防开裂型C80混凝土，其特征在于：所述混凝土拌合料包括以下重量份数的组分：

水泥370-390份；

矿粉115-125份；

中砂710-730份；

碎石975-985份；

水143-153份；

粉煤灰 65-75份；

聚羧酸减水剂9-10份；

蔗糖酯3.5～4.5份；

聚丙烯酰胺1.7～2.3份；

苯甲酸0.59～0.69份。

3.根据权利要求1或2所述的一种防开裂型C80混凝土，其特征在于：所述混凝土拌合料还包括有重量份数为0.2～0.4份的聚乙烯蜡。

4.根据权利要求1或2所述的一种防开裂型C80混凝土，其特征在于：所述混凝土拌合料还包括有重量份数为2～3份的云母粉。

5.根据权利要求4所述的一种防开裂型C80混凝土，其特征在于：所述云母粉目数为1250目。

6.一种权利要求1或2所述的防开裂型C80混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1），将水泥、矿粉、粉煤灰、聚羧酸减水剂和水混合，搅拌均匀，获得水泥浆液；

步骤2），将中砂、碎石、蔗糖酯、聚丙烯酰胺、苯甲酸加入水泥浆液中混合，搅拌均匀，获得混凝土拌合料。

7.根据权利要求6所述的一种防开裂型C80混凝土，其特征在于：所述步骤2中，将中砂、碎石、蔗糖酯、聚丙烯酰胺、苯甲酸加入水泥浆液中搅拌均匀后，再投入0.2～0.4重量份聚乙烯蜡，继续搅拌均匀，获得混凝土拌合料。

8.根据权利要求6所述的一种防开裂型C80混凝土，其特征在于：所述步骤2中，将中砂、碎石、蔗糖酯、聚丙烯酰胺、苯甲酸加入水泥浆液中搅拌均匀后，再投入2～3重量份云母粉，继续搅拌均匀，获得混凝土拌合料。