CN113372058A - 一种抗裂混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种抗裂混凝土及其制备方法，其技术要点是：包括粗骨料600‑800份；细骨料500‑650份；水泥150‑300份；减水剂0.6‑2份；填料60‑80份；改性木纤维15‑20份；水160‑190份；上述所述改性木纤维是将木纤维通过硅溶胶改性得到；上述60‑80份的所述填料包括如下重量份数的原料制成：多孔空心微球50‑60份；石蜡10‑20份。本申请具有提高混凝土的抗裂性能的优点。

Description

一种抗裂混凝土及其制备方法
技术领域
本申请涉及混凝土技术领域，更具体地说，它涉及一种抗裂混凝土及其制备方法。
背景技术
目前，现代建筑中时常涉及到混凝土施工，普通混凝土由胶凝材料、粗、细骨材和水按适当比例配制，再经硬化而成的人工建材。混凝土的优点是，抗压强度高，取材容易，易成型价格低廉，可与其他材料结合制成各种沉重固件，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。但是混凝土致命弱点为抗拉强度低，易开裂，从而降低混凝土结构的承载能力缩短使用寿命，成为各种灾难事故的隐患。
在申请号为CN201510978889.5的中国发明专利公开了一种抗裂混凝土，包括以下重量配比的组分：骨料30份、混凝土20份、钢纤维20份、抗裂剂10份、聚丙乙烯纤维10份；所述混凝土由普通硅酸盐水泥、高铝水泥和磷酸盐水泥以重量比1：1：1混合而成；所述普通硅酸盐水泥的标号为42.5，混凝土为C50等级的普通混凝土；所述骨料包括碎石，粒径为25mm，所述的碎石的含粉量为5.2%，碎石的细数模度为1.5；所述钢纤维的长度为45毫米。
针对上述中现有技术，发明人认为存在以下缺陷：虽然从整体上提高了混凝土的韧性，但当混凝土的体积较大时，水泥水化热释放比较集中，散热较慢，导致内部升温比较快，当内外温差较大时，会使混凝土容易产生裂缝，影响结构安全。
发明内容
为了提高混凝土的抗裂性能，本申请提供一种抗裂混凝土及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种抗裂混凝土，采用如下的技术方案：
一种抗裂混凝土，包括如下重量份数的原料制成：
粗骨料600-800份；
细骨料500-650份；
水泥150-300份；
减水剂0.6-2份；
填料60-80份；
改性木纤维15-20份；
水160-190份；
上述所述改性木纤维是将木纤维通过硅溶胶改性得到；
上述60-80份的所述填料包括如下重量份数的原料制成：
多孔空心微球50-60份；
石蜡10-20份。
通过采用上述技术方案，由于采用多孔的空心微球作为载体，将石蜡添加到多孔空心微球内，以石蜡作为相变材料，通过石蜡的相变过程来控制混凝土内部的水化热温度，提高混凝土的抗裂性能，并且多孔空心微球分散性好，且具有一定的强度，进而提高混凝土的性能稳定性；通过硅溶胶对木纤维进行改性，使得木纤维的尺寸稳定性得到进一步提高，通过将改性木纤维添加到混凝土内，有效提高混凝土的强度，且改性木纤维分子中的羟基，具有一定的亲水性，可吸附一定的水分，通过在混凝土的凝固过程中，可作为内养护材料，实现对混凝土内部达到内养护的效果，进而达到调节水化热温度的效果，因此，获得强度高，抗裂性能好的效果。
优选的，所述填料的制备包括以下步骤制得：
步骤一：将石蜡进行加热融化；
步骤二：将多孔空心微球加入融化后的石蜡中，进行负压搅拌得到拌合物；
步骤三：将拌合物进行分散成粒，再经冷却、振筛后得到所述填料。
通过采用上述技术方案，通过将石蜡融化后，在负压条件下对多孔空心微球加入石蜡中进行搅拌，进而使得石蜡充分进入到多孔空心微球内，达到良好的填充效果，进而通过多孔空心微球作为载体制备的填料添加到混凝土内，使得石蜡随着多孔空心微球均匀的分散到混凝土内，对混凝土的水化热温度进行调节，进而提高混凝土的性能稳定性。
优选的，所述填料的原料还包括重量份数为0.5-6份的粘结剂、0.1-0.5份的固化剂。
通过采用上述技术方案，通过采用粘结剂以及固化剂，将石蜡填充在多孔空心微球内后，通过将粘结剂覆膜在多孔空心微球表面，再通过在固化剂作用下使得粘结剂在多孔空心微球表面固化，使得多孔空心微球表面包覆一层膜将石蜡包裹在多孔空心微球内，避免在石蜡相变过程中从多孔空心微球内泄漏。
优选的，所述填料的制备包括以下步骤制得：
步骤一：将石蜡进行加热融化；
步骤二：将多孔空心微球加入融化后的石蜡中，进行负压搅拌得到拌合物；
步骤三：将拌合物进行分散成粒，再经冷却、振筛后得到复合产物；
步骤四：将复合产物与粘结剂混合均匀得到第一混合物；
步骤五：将第一混合物与固化剂混合均匀后分散成粒得到填料。
通过采用上述技术方案，采用上述方法制备的填料，使得粘结剂在多孔空心微球表面实现很好的覆膜效果，提高覆膜后的多孔空心微球的综合性能。
优选的，所述粘接剂为液体树脂，优选选自酚醛树脂、环氧树脂中的任意一种，所述固化剂为六亚甲基四胺与硫酸二乙酯中的任意一种。
通过采用上述技术方案，酚醛树脂以及环氧树脂均具有良好的粘结性能，能够很好的粘附在多孔空心微球表面形成覆膜效果，覆膜后可改善多孔空心微球一定的力学性能。
优选的，所述多孔空心微球为多孔二氧化硅空心微球。
通过采用上述技术方案，多孔二氧化硅空心微球其分散性好，稳定性好，以多孔二氧化硅空心微球作为载体制作的填料，添加到混凝土内能够增强混凝土的力学和机械性能。
优选的，其原料还包括重量份数为0.2-0.3份的水化热抑制剂。
通过采用上述技术方案，通过在混凝土内添加一定量的水化热抑制剂，能大幅缓解水泥水化集中放热程度，降低温峰，显著降低混凝土结构的温度开裂风险，进而提高混凝土的抗裂性能。
优选的，所述水化热抑制剂为白糊精与黄糊精中的一种或两种的混合物。
通过采用上述技术方案，在采用水化热抑制剂为白糊精或黄糊精，由于白糊精与黄糊精均具有缓解水泥水化集中放热程度的效果，并且还具有粘结纤维素原料、粘结无机材料的基本性能，进而可进一步提高混凝土原料间的粘结强度，从而提高混凝土的强度。
第二方面，本申请提供一种抗裂混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：
一种抗裂混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将石蜡进行加热融化后，加入多孔空心微球进行负压搅拌得到拌合物；
步骤二：将拌合物进行分散成粒，再经冷却、振筛后得到所述填料；
步骤三：将水泥、粗骨料以及细骨料进行混合均匀后加水进行搅拌得到混合物一；
步骤四：在混合物一中边搅拌边均匀加入步骤二中的填料，之后再加入减水剂与改性木纤维，当有水化热抑制剂时，再加入水化热抑制剂，再搅拌均匀得到抗裂混凝土。
通过采用上述技术方案，将石蜡填充到多孔空心微球内作为填料，石蜡作为相变材料，通过石蜡相变的过程来控制混凝土内部的水化热温度，提高混凝土的抗裂性能，首先通过将水泥、粗骨料以及细骨料进行混合均匀，然后再将填料边搅拌边加入，使得填料混合更加均匀，提高混凝土性能稳定性。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用多孔的空心微球作为载体，通过在多孔的空心微球内加入石蜡作为相变材料，通过石蜡的相变过程来控制混凝土内部的水化热温度，获得了提高混凝土的抗裂性能效果。
2、本申请中优选采用填料的原料还包括粘结剂以及固化剂，由于粘结剂覆膜在多孔空心微球表面，再通过在多孔空心微球表面固化，使得多孔空心微球表面包覆一层膜，避免在石蜡相变过程中从多孔空心微球内泄漏。
3、本申请的方法，通过将水泥、粗骨料以及细骨料进行混合均匀，然后再将填料边搅拌边加入，使得填料混合更加均匀，提高混凝土性能稳定性。
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。
填料的制备例
制备例1
填料的原料及其相应的重量份数如表1，填料的制备包括以下步骤制得：
步骤一：将石蜡进行加热融化；
步骤二：将多孔空心微球加入融化后的石蜡中，进行负压搅拌15min得到拌合物；
步骤三：将拌合物进行分散成粒，再经自然冷却、振筛后得到填料。
本制备例中石蜡采用全精制石蜡，且熔点为49℃；多孔的空心微球采用二氧化硅空心微球，购自安徽鑫磊粉体科技公司型号为xh的填料。
制备例2-3
本制备例与制备例1的不同之处在于，其原料各组分及其相应的重量如表1所示。
表1 制备例1-3中粗集料各原料及其重量（千克）
组分 制备例1 制备例2 制备例3
多孔空心微球 50 55 60
石蜡 20 15 10
制备例4
本制备例与制备例1的不同之处在于，其原料还包括重量份数为0.5kg的粘结剂以及0.1kg的固化剂，填料的制备包括以下步骤制得：
步骤一：将石蜡进行加热融化；
步骤二：将多孔空心微球加入融化后的石蜡中，进行负压搅拌15min得到拌合物；
步骤三：将拌合物进行分散成粒，再经冷却、振筛后得到复合产物；
步骤四：将复合产物与粘结剂混合搅拌均匀得到第一混合物；
步骤五：将第一混合物与固化剂混合搅拌均匀后分散成粒得到填料。
本制备例中粘结剂为酚醛树脂，购自山东豪耀新材料有限公司的水溶性酚醛树脂；固化剂为六亚甲基四胺，购自济南运泽化工有限公司，CAS100-97-0。
制备例5
本制备例与制备例1的不同之处在于，其原料还包括重量份数为2kg的粘结剂以及0.2kg的固化剂，本制备例中固化剂为硫酸二乙酯，购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司的D110630。
制备例6
本制备例与制备例1的不同之处在于，其原料还包括重量份数为3kg的粘结剂以及0.3kg的固化剂，本制备例中粘结剂为环氧树脂，购自西安泽水清远环保科技有限公司的E51型环氧树脂。
制备例7
本制备例与制备例1的不同之处在于，其原料还包括重量份数为6kg的粘结剂以及0.5kg的固化剂，本制备例中粘结剂为环氧树脂，购自西安泽水清远环保科技有限公司的E51型环氧树脂；固化剂为硫酸二乙酯，购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司的D110630。
实施例
实施例1
一种抗裂混凝土，其原料各组分及其相应的重量如表1所示，并通过如下步骤制备获得：
步骤一：将水泥、粗骨料以及细骨料进行混合均匀后加水进行搅拌均匀得到混合物一；
步骤二：在混合物一中边搅拌边均匀加入步骤二中的填料，之后再加入减水剂与改性木纤维，再搅拌均匀得到抗裂混凝土。
改性木纤维是通过将木纤维放入处理罐中抽真空，保持真空度为0.096Mpa，20min后加入硅溶胶（每100g木纤维中加入1500ml的硅溶胶），并保持负压5min 其后解除罐内负压，通过减压过滤得到纤维，在室温下放置15小时后，用乙醇洗并过滤，于103℃烘干至恒重，即得到改性木纤维。
本实施例中粗骨料为粒径为8-12mm的碎石；细骨料为粒径在2-4mm的天然砂；水泥为市售普通硅酸盐水泥；采用制备例1制得的填料，减水剂购自廊坊华京新型建材有限公司的聚羧酸高效减水剂的PM109；木纤维购自文安县聚科科技有限公司的灰色木质纤维；硅溶胶为购自东莞市惠和永晟纳米科技有限公司的SD-10050。
实施例2-3
一种抗裂混凝土，与实施例1的不同之处在于，其原料各组分及其相应的重量份数如表2所示。
表2 实施例1-3中各原料及其重量（千克）
组分 实施例1 实施例2 实施例3
粗骨料 600 700 800
细骨料 650 600 500
水泥 150 200 300
减水剂 0.6 1 2
填料 60 70 80
改性木纤维 20 18 15
水 190 175 160
实施例4
一种抗裂混凝土，与实施例1的不同之处在于，采用制备例2制得的填料。
实施例5
一种抗裂混凝土，与实施例1的不同之处在于，采用制备例3制得的填料。
实施例6
一种抗裂混凝土，与实施例1的不同之处在于，采用制备例4制得的填料。
实施例7
一种抗裂混凝土，与实施例1的不同之处在于，采用制备例5制得的填料。
实施例8
一种抗裂混凝土，与实施例1的不同之处在于，采用制备例6制得的填料。
实施例9
一种抗裂混凝土，与实施例1的不同之处在于，采用制备例7制得的填料。
实施例10
一种抗裂混凝土，与实施例1的不同之处在于，原料中还包括0.1kg水化热抑制剂，水化热抑制剂采用白糊精，白糊精购自山东力昂新材料科技有限公司的LA-7K。
实施例11
一种抗裂混凝土，与实施例10的不同之处在于，原料中包括0.2kg水化热抑制剂。
实施例12
一种抗裂混凝土，与实施例1的不同之处在于，原料中包括0.25kg水化热抑制剂。
实施例13
一种抗裂混凝土，与实施例1的不同之处在于，原料中包括0.3kg水化热抑制剂。
实施例14
一种抗裂混凝土，与实施例1的不同之处在于，原料中包括0.4kg水化热抑制剂。
实施例15
一种抗裂混凝土，与实施例10的不同之处在于，原料中包括0.1kg水化热抑制剂，水化热抑制剂为黄糊精，购自山东力昂新材料科技有限公司的LA-8Q。
实施例16
一种抗裂混凝土，与实施例1的不同之处在于，原料中包括0.1kg水化热抑制剂，水化热抑制剂为黄糊精与白糊精按1:1混合的混合物，黄糊精购自山东力昂新材料科技有限公司的LA-8Q，白糊精购自山东力昂新材料科技有限公司的LA-7K。
对比例
对比例1
一种抗裂混凝土，与实施例1的不同之处在于，原料中不包括填料，并通过如下步骤制备获得：
步骤一：将水泥、粗骨料以及细骨料进行混合均匀后加水进行搅拌均匀得到混合物一；
步骤二：在混合物一中边搅拌边均匀加入减水剂与改性木纤维，搅拌均匀得到抗裂混凝土。
对比例2
一种抗裂混凝土，与实施例1的不同之处在于，原料中不包括改性木纤维，并通过如下步骤制备获得：
步骤一：将水泥、粗骨料以及细骨料进行混合均匀后加水进行搅拌均匀得到混合物一；
步骤二：在混合物一中边搅拌边均匀加入步骤二中的填料，之后再加入减水剂，再搅拌均匀得到抗裂混凝土。
对比例3
一种抗裂混凝土，与实施例1的不同之处在于，原料中不包括填料以及改性木纤维，并通过如下步骤制备获得：
步骤一：将水泥、粗骨料以及细骨料进行混合均匀后加水进行搅拌均匀得到混合物一；
步骤二：在混合物一中边搅拌边均匀加入减水剂，搅拌均匀得到抗裂混凝土。
对比例4
一种抗裂混凝土，与实施例1的不同之处在于，原料中的改性木纤维换成木纤维，并通过如下步骤制备获得：
步骤一：将水泥、粗骨料以及细骨料进行混合均匀后加水进行搅拌均匀得到混合物一；
步骤二：在混合物一中边搅拌边均匀加入减水剂与木纤维，搅拌均匀得到抗裂混凝土。
性能检测试验
对实施例1-16及对比例1-4制备的抗裂混凝土进行制模，检测方法如下：
抗压强度和抗折强度：按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行检测，并观察每组样品表面是否有裂缝产生，并记录裂缝长度。
检测结果如表3所示。
表3实施例1-16、对比例1-4试验检测结果
试样编号 28d抗压强度Mpa 抗折强度Mpa 有无裂缝 裂缝长度cm
实施例1 43.4 8.8 无 0
实施例2 43.2 9 无 0
实施例3 43.1 8.5 无 0
实施例4 42.9 8.7 无 0
实施例5 43.0 8.8 无 0
实施例6 44.6 9.7 无 0
实施例7 44.5 9.5 无 0
实施例8 44.2 9.4 无 0
实施例9 44.8 9.2 无 0
实施例10 43.2 9.1 无 0
实施例11 43.6 9.4 无 0
实施例12 43.5 9 无 0
实施例13 43.2 9.3 无 0
实施例14 43.7 9.2 无 0
实施例15 43.5 9.1 无 0
实施例16 43.8 9.0 无 0
对比例1 39.8 4.6 有 2.5
对比例2 40.2 5.3 有 3.1
对比例3 39.1 3.9 有 2.8
对比例4 42.2 7.5 有 3.3
结合实施例1-5和对比例1并结合表3可以看出，实施例1-5相对于对比例1具有较好的抗压强度以及抗折强度，说明在混凝土内添加制备的上述填料可有效提高混凝土的抗裂性能。
结合实施例1-3和对比例1-3并结合表3可以看出，实施例1-3相对于对比例1-3具有较好的抗压强度以及抗折强度，说明在混凝土内添加制备的上述填料以及改性木纤维具有协同增效的效果，可进一步提高混凝土的抗裂性能。
结合实施例1-5以及实施例6-9并结合表3可以看出，实施例1-5相对于对比例6-9的抗压强度以及抗折强度较好，说明在填料中加入固化剂以及粘结剂，能够提高混凝土的力学性能。
结合实施例1-3以及实施例10-16并结合表3可以看出，实施例10-16 的抗压强度以及抗折强度较佳，且实施例11-13的更佳，说明在混凝土中加入水化热抑制剂亦可改善混凝土的力学性能，当水化热抑制剂的添加量在上述范围内时最佳。
结合实施例1以及对比例4并结合表3可以看出，实施例1的抗压强度以及抗折强度较佳，说明对木纤维改性后添加到混凝土内，亦可改善混凝土的力学性能。
结合实施例1-16以及对比例1-4并结合表3可以看出，实施例1-16制得的抗裂混凝土均无产生裂缝，而对比例1-4中均不同程度出现裂缝，说明在本申请实施例制得的抗裂混凝土的抗裂性能较好。
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)

1.一种抗裂混凝土，其特征在于，由包括如下重量份数的原料制成：
粗骨料600-800份；
细骨料500-650份；
水泥150-300份；
减水剂0.6-2份；
填料60-80份；
改性木纤维15-20份；
水160-190份；
上述所述改性木纤维是将木纤维通过硅溶胶改性得到；
上述60-80份的所述填料包括如下重量份数的原料制成：
多孔空心微球50-60份；
石蜡10-20份。
2.根据权利要求1所述的一种抗裂混凝土，其特征在于：所述填料的制备包括以下步骤制得：
步骤一：将石蜡进行加热融化；
步骤二：将多孔空心微球加入融化后的石蜡中，进行负压搅拌得到拌合物；
步骤三：将拌合物进行分散成粒，再经冷却、振筛后得到所述填料。
3.根据权利要求1所述的一种抗裂混凝土，其特征在于：所述填料的原料还包括重量份数为0.5-6份的粘结剂以及0.1-0.5份的固化剂。
4.根据权利要求3所述的一种抗裂混凝土，其特征在于：所述填料的制备包括以下步骤制得：
步骤一：将石蜡进行加热融化；
步骤二：将多孔空心微球加入融化后的石蜡中，进行负压搅拌得到拌合物；
步骤三：将拌合物进行分散成粒，再经冷却、振筛后得到复合产物；
步骤四：将复合产物与粘结剂混合均匀得到第一混合物；
步骤五：将第一混合物与固化剂混合均匀后分散成粒得到填料。
5.根据权利要求3所述的一种抗裂混凝土，其特征在于：所述粘接剂为液体树脂，优选选自酚醛树脂、环氧树脂中的任意一种，所述固化剂为六亚甲基四胺与硫酸二乙酯中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种抗裂混凝土，其特征在于：所述多孔空心微球为多孔二氧化硅空心微球。
7.根据权利要求1所述的一种抗裂混凝土，其特征在于：其原料还包括重量份数为0.2-0.3份的水化热抑制剂。
8.根据权利要求6所述的一种抗裂混凝土，其特征在于：所述水化热抑制剂为白糊精与黄糊精中的一种或两种的混合物。
9.如权利要求1-8中任意一项所述的一种抗裂混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将石蜡进行加热融化后，加入多孔空心微球进行负压搅拌得到拌合物；
步骤二：将拌合物进行分散成粒，再经冷却、振筛后得到所述填料；
步骤三：将水泥、粗骨料以及细骨料进混合均匀后加水进行搅拌得到混合物一；
步骤四：在混合物一中边搅拌边均匀加入步骤二中的填料，之后再加入减水剂与改性木纤维，当有水化热抑制剂时，再加入水化热抑制剂，再搅拌均匀得到抗裂混凝土。
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