CN113800836A - 一种抗裂混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及混凝土领域，具体公开了一种抗裂混凝土及其制备方法，所述抗裂混凝土由包括如下重量份的原料制备而成：胶凝材料100‑200份、水50‑100份、细骨料80‑180份、粗骨料90‑190份、海泡石40‑70份、组合纤维5‑9.5份、聚合物微球0.4‑0.8份和减水剂3‑6份；本申请的抗裂混凝土具有较好的抗裂性能。

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
混凝土是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料；与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌而得。混凝土具有许多优点，如耐久性好、承载力强、原材料来源丰富等等。由于其制备方法简便，故是现代建筑工程中使用最广泛、应用量最大的人工材料。
针对上述中的相关技术，发明人认为，在一些建筑工程中，混凝土建成后常年暴露在室外，暴晒风吹和温差较大等恶劣天气容易造成混凝土由于热胀冷缩和内外湿度差大等原因产生裂缝，对工程质量有较大影响。
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，其由包括如下重量份的原料制备而成：胶凝材料100-200份、水50-100份、细骨料80-180份、粗骨料90-190份、海泡石40-70份、组合纤维5-9.5份、聚合物微球0.4-0.8份和减水剂3-6份。
通过采用上述技术方案，本申请的抗裂混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度均较好，且经28天的养护之后，无裂缝产生。本申请的组合纤维为聚丙烯纤维和碳纤维，聚丙烯纤维加入混凝土或砂浆中可有效的控制混凝土固塑性收缩、干缩、温度变化等因素引起的微裂缝，防止及抑止裂缝的形成及发展；碳纤维除了具有一般碳素材料的特性外，其外形有显著的各向异性柔软，可以提高混凝土的强度与韧性，从而提高混凝土的力学性能；聚合物微球由于其尺寸小，更容易进入到抗裂混凝土内部的微裂纹中，有助于微裂纹的填充，进而有助于提高抗裂混凝土的密实度和抗压性能，从而减小混凝土在受到压力时产生裂纹的几率；海泡石具有遇水变柔软，而一旦干燥就又变硬了的特性，在抗裂混凝土中加入海泡石可提高抗裂混凝土的强度，从而减少裂缝的产生；通过组合纤维、聚合物微球及海泡石之间的协同作用，从而提高了抗裂混凝土的抗裂性能。
优选的，所述抗裂混凝土由包括如下重量份的原料制备而成：胶凝材料140-160份、水60-80份、细骨料120-160份、粗骨料140-180份、海泡石55-65份、组合纤维6.5-8份、聚合物微球0.45-0.65份和减水剂4-5份。
通过采用上述技术方案，本申请通过优化抗裂混凝土的各原料用量，可以使所制备的抗裂混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度均较好，且经28天的养护之后，无裂缝产生。
优选的，所述组合纤维由聚丙烯纤维和碳纤维制得，其添加的重量份如下：聚丙烯纤维4-10份、碳纤维3-6份。
通过采用上述技术方案，通过聚丙烯纤维和碳纤维按一定比例进行复配得到组合纤维，使用组合纤维制得的抗裂混凝土比单独使用聚丙烯纤维或单独使用碳纤维所制得的抗裂混凝土，其抗压强度和劈裂抗拉强度均较好，且无裂缝产生，说明此组合纤维能可有效提高抗裂混凝土的抗裂性能。
优选的，所述聚丙烯纤维平均长度为15-17mm，所述碳纤维平均长度为14-16mm。
通过采用上述技术方案，本申请通过限制聚丙烯纤维的长度和碳纤维的长度，使制得的抗裂混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度均较好，且无裂缝产生，聚丙烯纤维和碳纤维的长度在此范围内取值时，混凝土的抗裂性能无明显区别。
优选的，所述聚合物微球为聚苯乙烯微球或聚丙烯酸钠微球。
通过采用上述技术方案，采用聚苯乙烯微球和聚丙烯酸钠微球均可以提高抗裂混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度，且制得的抗裂混凝土经28天养护过后无裂缝产生。
优选的，所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂或萘系高效减水剂。
通过采用上述技术方案，采用聚羧酸系高性能减水剂和萘系高效减水剂均可以提高抗裂混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度，且制得的抗裂混凝土经28天养护过后无裂缝产生。
优选的，所述胶凝材料由水泥、粉煤灰和硅灰制得，其添加的重量份如下：水泥20-60份、粉煤灰5-15份、硅灰2.5-6.5份。
通过采用上述技术方案，通过水泥、粉煤灰和硅灰按一定比例进行复配得到胶凝材料，当水泥、粉煤灰和硅灰的重量份在此范围内取值时，所制得的抗裂混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度较好。
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，其包括如下步骤：
1)将凝胶材料和水混合均匀，得到第一混合物；
2)将细骨料、粗骨料和海泡石加入到第一混合物中混合均匀，得到第二混合物；
3)将组合纤维、聚合物微球和减水剂加入到第二混合物中混合均匀，得到抗裂混凝土。
通过采用上述技术方案，将抗裂混凝土原料按一定顺序混合均匀，使组合纤维和聚合物微球均匀分散在原料中，从而使制备的抗裂混凝土具有较好的抗裂性能。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用胶凝材料、水、细骨料、粗骨料、海泡石、组合纤维、聚合物微球、减水剂共混得到抗裂混凝土，使抗裂混凝土的抗裂性能得到提高。本申请的组合纤维为聚丙烯纤维和碳纤维，聚丙烯纤维加入混凝土或砂浆中可有效的控制混凝土固塑性收缩、干缩、温度变化等因素引起的微裂缝，防止及抑止裂缝的形成及发展；碳纤维除了具有一般碳素材料的特性外，其外形有显著的各向异性柔软，可以提高混凝土的强度与韧性，从而提高混凝土的力学性能；聚合物微球由于其尺寸小，更容易进入到抗裂混凝土内部的微裂纹中，有助于微裂纹的填充，进而有助于提高抗裂混凝土的密实度和抗压性能，从而减小混凝土在受到压力时产生裂纹的几率；海泡石具有遇水变柔软，而一旦干燥就又变硬了的特性，在抗裂混凝土中加入海泡石可提高抗裂混凝土的强度，从而减少裂缝的产生；通过组合纤维、聚合物微球及海泡石之间的协同作用，从而提高了抗裂混凝土的抗裂性能。
2、本申请中优选采用聚丙烯纤维和碳纤维按一定比例进行复配得到组合纤维，使用组合纤维制得的抗裂混凝土比单独使用聚丙烯纤维或单独使用碳纤维所制得的抗裂混凝土，其抗压强度和劈裂抗拉强度均较好，且无裂缝产生，说明此组合纤维能可有效提高抗裂混凝土的抗裂性能。
3、本申请制得的抗裂混凝土进行抗压强度测试，抗压强度最大可达56.1MPa；对制得的抗裂混凝土进行劈裂抗拉强度测试，劈裂抗拉强度最大可达5.52Mpa；并且所制得的抗裂混凝土均无裂缝产生。
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。
原料
胶凝材料：水泥，生产厂家为郑州盾泥建材有限公司；粉煤灰，生产厂家为河北蔚然建材科技有限公司；硅灰，生产厂家为山东坦领建筑材料有限公司；
海泡石：钻井泥浆用海泡石，生产厂家为河北恒光矿产品有限公司；
组合纤维：聚丙烯纤维，生产厂家为济宁三石生物科技有限公司；碳纤维，生产厂家为北京中冶众博建材有限公司；
聚合物微球：聚苯乙烯微球，平均粒径为100nm，生产厂家为西安齐岳生物科技有限公司；聚丙烯酸钠微球，平均粒径为300nm，生产厂家为广州艾偲尼建材科技有限公司；
减水剂：聚羧酸系高性能减水剂，pH值为8.92，生产厂家为山东博克化学股份有限公司；萘系高效减水剂，pH值为9.79，生产厂家为济南千奇化工有限公司。
制备例
制备例1-3
制备例1-3的一种组合纤维，其各原料及各原料用量如表1所示，其制备步骤如下：
按照表1中用量称量各原料，然后将各原料搅拌均匀，即得组合纤维。
表1制备例1-3的组合纤维各原料及各原料用量(kg)
制备例1 制备例2 制备例3
聚丙烯纤维 4 7 10
碳纤维 6 4.5 3
制备例4-6
制备例4-6的一种胶凝材料，其各原料及各原料用量如表2所示，其制备步骤如下：按照表2中用量称量各原料，然后将各原料搅拌均匀，即得胶凝材料。
表2制备例4-6的胶凝材料各原料及各原料用量(kg)
制备例4 制备例5 制备例6
水泥 20 40 60
粉煤灰 15 10 5
硅灰 2.5 4.5 6.5
实施例
实施例1-4
实施例1-4的一种抗裂混凝土，其各原料及各原料用量如表2所示，其制备步骤如下：
1)将凝胶材料和水混合均匀，得到第一混合物；
2)将细骨料、粗骨料和海泡石加入到第一混合物中混合均匀，得到第二混合物；
3)将组合纤维、聚合物微球和减水剂加入到第二混合物中混合均匀，得到抗裂混凝土。其中，组合纤维来自制备例1，凝胶材料来自制备例4，细骨料为河砂，粗骨料为碎石，海泡石为钻井泥浆用海泡石，聚丙烯纤维平均长度为15mm，碳纤维平均长度为14mm，聚合物微球为聚苯乙烯微球，减水剂为聚羧酸系高性能减水剂。
表3实施例1-4的各原料及各原料用量(kg)
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
胶凝材料 100 140 160 200
水 100 80 60 50
细骨料 140 140 140 140
粗骨料 150 150 150 150
海泡石 70 65 55 40
组合纤维 6.5 6.5 6.5 6.5
聚合物微球 0.65 0.65 0.65 0.65
减水剂 3 4 5 6
实施例5
一种抗裂混凝土，与实施例3的不同之处在于，其添加的组合纤维来自制备例2，其余步骤与实施例3均相同。
实施例6
一种抗裂混凝土，与实施例3的不同之处在于，其添加的组合纤维来自制备例3，其余步骤与实施例3均相同。
实施例7
一种抗裂混凝土，与实施例5的不同之处在于，其添加的胶凝材料来自制备例5，其余步骤与实施例5均相同。
实施例8
一种抗裂混凝土，与实施例5的不同之处在于，其添加的胶凝材料来自制备例6，其余步骤与实施例5均相同。
实施例9
一种抗裂混凝土，与实施例7的不同之处在于，其添加的组合纤维的量为5kg，其余步骤与实施例7均相同。
实施例10
一种抗裂混凝土，与实施例7的不同之处在于，其添加的组合纤维的量为8kg，其余步骤与实施例7均相同。
实施例11
一种抗裂混凝土，与实施例7的不同之处在于，其添加的组合纤维的量为9.5kg，其余步骤与实施例7均相同。
实施例12
一种抗裂混凝土，与实施例10的不同之处在于，其添加的聚丙烯纤维平均长度为16mm，其余步骤与实施例10均相同。
实施例13
一种抗裂混凝土，与实施例10的不同之处在于，其添加的聚丙烯纤维平均长度为17mm，其余步骤与实施例10均相同。
实施例14
一种抗裂混凝土，与实施例12的不同之处在于，其添加的碳纤维平均长度为15mm，其余步骤与实施例12均相同。
实施例15
一种抗裂混凝土，与实施例12的不同之处在于，其添加的碳纤维平均长度为16mm，其余步骤与实施例12均相同。
实施例16
一种抗裂混凝土，与实施例14的不同之处在于，其添加的聚合物微球为聚丙烯酸钠微球，其余步骤与实施例14均相同。
实施例17
一种抗裂混凝土，与实施例14的不同之处在于，其添加的聚合物微球的量为0.4kg，其余步骤与实施例14均相同。
实施例18
一种抗裂混凝土，与实施例14的不同之处在于，其添加的聚合物微球的量为0.45kg，其余步骤与实施例14均相同。
实施例19
一种抗裂混凝土，与实施例14的不同之处在于，其添加的聚合物微球的量为0.8kg，其余步骤与实施例14均相同。
实施例20
一种抗裂混凝土，与实施例14的不同之处在于，其添加的减水剂为萘系高效减水剂，其余步骤与实施例14均相同。
对比例
对比例1
一种抗裂混凝土，与实施例14的不同之处在于，其组合纤维添加量为0，其余步骤部实施例12均相同。
对比例2
一种抗裂混凝土，与实施例14的不同之处在于，其组合纤维中聚丙烯纤维添加量为0，其余步骤部实施例7均相同。
对比例3
一种抗裂混凝土，与实施例14的不同之处在于，其组合纤维中碳纤维添加量为0，其余步骤部实施例14均相同。
对比例4
一种抗裂混凝土，与实施例14的不同之处在于，其聚合物微球添加量为0，其余步骤部实施例14均相同。
对比例5
一种抗裂混凝土，与实施例14的不同之处在于，其海泡石添加量为0，其余步骤部实施例14均相同。
性能检测试验
检测方法/试验方法
按照实施例1-20和对比例1-5制备的抗裂混凝土制备方法制备抗裂混凝土，然后按照如下检测方法对其进行检测，其检测结果如表4所示。
抗压强度：按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法》进行测试。
劈裂抗压强度：按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法》进行测试。
裂缝有无及裂缝长度观察：对制得的抗裂混凝土作为测试样品，养护28天后，观察每组样品表面是否有裂缝产生，并记录裂缝的长度。
表4实施例1-20和对比例1-5的检测结果
Figure BDA0003286410210000081
从表4的数据可以看出，本申请制备的抗裂混凝土在养护28天后均无裂缝产生，通过加入组合纤维、聚合物微球和海泡石有效改善了混凝土的抗裂性能。
结合实施例3和实施例5-6的检测数据可以看出，制备例2的组合纤维配比比较优，制备的抗裂混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度均较好，且无裂缝产生。从实施例5和实施例7-8的检测数据可以看出，制备例5的胶凝材料配比比较优，制备的抗裂混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度均较好，且无裂缝产生。
结合实施例7、实施例9-11和对比例1的检测数据可以看出，将组合纤维添加到抗裂混凝土中，有助于力高抗裂混凝土的抗裂性，当添加的组合纤维添加量为6.5kg时，所制得的抗裂混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度较好，且无裂缝产生。
结合实施例10和实施例12、实施例13的检测数据可以看出，当添加的聚丙烯纤维平均长度为16mm时，所制得的抗裂混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度较好，且无裂缝产生。从实施例12和实施例14、实施例15的检测数据可以看出，当添加的碳纤维平均长度为15mm时，所制得的抗裂混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度较好，且无裂缝产生。并结合对比例2和对比例3的检测数据可以看出，聚丙烯纤维和碳纤维均能提高抗裂混凝土的抗裂性，且这两者起协同作用。
结合实施例14和对比例4的检测数据可以看出，将聚合物微球添加到抗裂混凝土中，有助于力高抗裂混凝土的抗裂性。结合实施例16-19对的检测数据可以看出，当添加的聚合物微球添加量为0.65kg时，所制得的抗裂混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度较好，且无裂缝产生。
结合实施例14和实施例20的检测数据可以看出，采用聚羧酸系高性能减水剂所制得的抗裂混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度较好。从实施例14和对比例5的检测数据可以看出，将海泡石添加到抗裂混凝土中，有助于提高抗裂混凝土抗裂性。
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)

1.一种抗裂混凝土，其特征在于，其由包括如下重量份的原料制备而成：胶凝材料100-200份、水50-100份、细骨料80-180份、粗骨料90-190份、海泡石40-70份、组合纤维5-9.5份、聚合物微球0.4-0.8份和减水剂3-6份。
2.根据权利要求1所述的一种抗裂混凝土，其特征在于：所述抗裂混凝土由包括如下重量份的原料制备而成：胶凝材料140-160份、水60-80份、细骨料120-160份、粗骨料140-180份、海泡石55-65份、组合纤维6.5-8份、聚合物微球0.45-0.65份和减水剂4-5份。
3.根据权利要求1所述的一种抗裂混凝土，其特征在于：所述组合纤维由聚丙烯纤维和碳纤维制得，其添加的重量份如下：聚丙烯纤维4-10份、碳纤维3-6份。
4.根据权利要求3所述的一种抗裂混凝土，其特征在于：所述聚丙烯纤维平均长度为15-17mm，所述碳纤维平均长度为14-16mm。
5.根据权利要求1所述的一种抗裂混凝土，其特征在于：所述聚合物微球为聚苯乙烯微球或聚丙烯酸钠微球。
6.根据权利要求1所述的一种抗裂混凝土，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂或萘系高效减水剂。
7.根据权利要求1所述的一种抗裂混凝土，其特征在于：所述胶凝材料由水泥、粉煤灰和硅灰制得，其添加的重量份如下：水泥20-60份、粉煤灰5-15份、硅灰2.5-6.5份。
8.一种权利要求1-7任一所述的一种抗裂混凝土的制备方法，其特征在于：其包括如下步骤：
1）将凝胶材料和水混合均匀，得到第一混合物；
2）将细骨料、粗骨料和海泡石加入到第一混合物中混合均匀，得到第二混合物；
3）将组合纤维、聚合物微球和减水剂加入到第二混合物中混合均匀，得到抗裂混凝土。
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