CN113896452A - 一种提高混凝土抗碳化能力的外加剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种提高混凝土抗碳化能力的外加剂及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113896452A
CN113896452A CN202111239953.XA CN202111239953A CN113896452A CN 113896452 A CN113896452 A CN 113896452A CN 202111239953 A CN202111239953 A CN 202111239953A CN 113896452 A CN113896452 A CN 113896452A
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
concrete
admixture
silica fume
carbonization
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111239953.XA
Other languages
English (en)
Inventor
刘志军
于建新
彭卫星
赵晓辉
吕廷建
王清祥
魏得恩
张丽娜
韦永博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CCCC Fourth Highway Engineering Co Ltd
Original Assignee
CCCC Fourth Highway Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CCCC Fourth Highway Engineering Co Ltd filed Critical CCCC Fourth Highway Engineering Co Ltd
Priority to CN202111239953.XA priority Critical patent/CN113896452A/zh
Publication of CN113896452A publication Critical patent/CN113896452A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/0028—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
    • C04B40/0039—Premixtures of ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/60—Agents for protection against chemical, physical or biological attack
    • C04B2103/65—Water proofers or repellants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

本发明提供了一种提高混凝土抗碳化能力的外加剂及其制备方法和应用，属于混凝土技术领域。本发明提供的外加剂，按质量份数计，包括以下组分：矿物质精细粉8～12份，硅灰3～5份，偏高岭土10～15份，甲基硅酸盐3～5份，膨胀剂2～3份，超塑化剂5～8份和自愈型膨胀纤维抗裂防水剂6～12份。实施例的结果显示，本发明提供的外加剂可以使混凝土内部的孔隙率降低50％以上，有效的减少毛细孔及大孔的数量；制备的混凝土3天可提高70％的强度，7天达到原来28天的强度，28天可使强度提高20％左右；混凝土碳化前和碳化后能谱分析看出，即使经过碳化，混凝土中碳含量较低，说明外加剂具有很好的抗碳化能力。

Description

一种提高混凝土抗碳化能力的外加剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，尤其涉及一种提高混凝土抗碳化能力的外加剂及其制备方法和应用。
背景技术
中国工程院院士唐明述先生曾指出：提高现有建筑物混凝土的服役寿命，就是建筑领域最大的节能减排措施。可见，提高混凝土的耐久性已经成为混凝土技术发展的必然要求。混凝土建筑物在长期的使用过程中，不可避免地要和外界环境接触，容易受到大气中各种腐蚀性介质的侵蚀，其中CO2作为一种酸性气体，对混凝土的侵蚀作用容易导致混凝土发生中性化(碳化)，进而引发钢筋锈蚀、收缩开裂，甚至凝胶结构解体等一系列问题。
碱激发混凝土是近年来新发展起来的一类新型无机非金属材料，是碱激活材料中最具前途的一类。这类材料多以天然铝硅酸盐矿物或工业固体废物为主要原料，与其他矿物掺合料以及适量的碱硅酸盐溶液充分混合后，在常温或蒸压条件下养护成型，是一类由铝硅酸盐胶凝成分粘结的材料。与传统水泥混凝土相比，碱激发混凝土在性能与功能上，具有高强(抗压强度可达70MPa)、耐高温(耐火度＞1000℃)、耐酸碱盐腐蚀、渗透率低等优点；在生产工艺上，不需要高温煅烧或烧结，聚合反应在常温就可以完成。同时碱激发混凝土能耗低，几乎无污染。最重要的是碱激发混凝土可以循环利用，所以碱激发混凝土是一种环保型绿色建筑材料，在不久的将来大有取代水泥混凝土作为主要建筑材料的趋势。
然而，随着人们对碱激发混凝土研究的不断深入，科学家们发现碱激发混凝土也存在明显不足。碱激发混凝土虽然由强碱激发而成，但碱激发混凝土在聚合反应过程中不仅需要消耗大量的OH-，而且生成的聚合产物中也没有可参与抵抗碳化的物质，导致碱激发混凝土的抗碳化能力严重不足。由于空气中含有一定浓度的CO2(0.03％)，CO2通过扩散作用能够进入碱激发混凝土内部，溶解在孔隙溶液中并形成H2CO3。H2CO3释放出的H+与孔隙溶液中的OH-反应，导致孔隙溶液pH的下降。pH的降低导致混凝土内钢筋保护膜的破坏，加速钢筋的锈蚀，造成承载力的下降，严重影响碱激发混凝土的耐久性，限制了碱激发混凝土在工程中的应用。
因此，如何提高混凝土抗碳化能力，进而提高混凝土力学性能成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高混凝土抗碳化能力的外加剂及其制备方法和应用，本发明提供的外加剂制备的混凝土的致密性好，抗碳化能力优异且强度高。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种提高混凝土抗碳化能力的外加剂，按质量份数计，包括以下组分：矿物质精细粉8～12份，硅灰3～5份，偏高岭土10～15份，甲基硅酸盐3～5份，膨胀剂2～3份，超塑化剂5～8份和自愈型膨胀纤维抗裂防水剂6～12份。
优选地，按质量份数计，所述外加剂包括以下组分：矿物质精细粉10份，硅灰3份，偏高岭土15份，甲基硅酸盐3份，膨胀剂3份，超塑化剂6份和自愈型膨胀纤维抗裂防水剂9份。
优选地，所述硅灰中二氧化硅的质量百分含量≥90％。
优选地，所述硅灰的粒度为800～1000目。
优选地，所述膨胀剂为U型膨胀剂。
优选地，所述矿物质精细粉的粒度为250目或325目。
优选地，所述甲基硅酸盐为甲基硅酸钠和/或甲基硅酸钾。
优选地，所述超塑化剂为磺化三聚氰胺甲醛缩合物。
本发明提供了上述技术方案所述外加剂的制备方法，包括以下步骤：
将矿物质精细粉、硅灰、偏高岭土、甲基硅酸盐、膨胀剂、超塑化剂和自愈型膨胀纤维抗裂防水剂混合后，依次进行粗磨、细磨和精磨，得到外加剂。
本发明提供了上述技术方案所述外加剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的外加剂在混凝土中的应用，按重量份数计，每100份混凝土中加入8～10份所述外加剂。
本发明提供了一种提高混凝土抗碳化能力的外加剂，按质量份数计，包括以下组分：矿物质精细粉8～12份，硅灰3～5份，偏高岭土10～15份，甲基硅酸盐3～5份，膨胀剂2～3份，超塑化剂5～8份和自愈型膨胀纤维抗裂防水剂6～12份。本发明中加入的矿物质精细粉能和碳酸根离子发生反应，在低温(<10℃)条件下容易发生碳硅酸钙型破坏，从而减弱水泥基材料的抗碳酸盐腐蚀性，配合偏高岭土可减轻弱碳酸盐的腐蚀作用；偏高岭土与水泥水化反应生成的Ca(OH)2进行二次水化反应，生成水化硅酸钙的凝胶，水化硅酸钙的凝胶一方面填充和改善界面薄弱部位，改善了混凝土内部的缺陷，另一方面与矿物质精细粉在一起，增加矿物质精细粉与基体之间黏结性能，并且随着水化硅酸钙的凝胶生成量增加，填充效应和黏结性能越强，进而提高混凝土的强度，同时提高了碱激发混凝土内抗碳化物质的含量，显著提升了碱激发混凝土的抗碳化能力，延缓了碱激发混凝土内钢筋的锈蚀速率，确保碱激发混凝土具有良好的耐久性；通过控制矿物质精细粉的掺量能够提高混凝土的后期碳化性能，同时与偏高岭土和二氧化硅起到协同作用，可以使得混凝土的抗碳化性能越来越高；膨胀剂可以起到补偿收缩的作用；超塑化剂能产生具有很好的和易性、高流动性、保水性和粘聚性，可以提高外加剂和混凝土的相容性，同时降低混凝土的坍落度，提高混凝土的强度；自愈型膨胀纤维抗裂防水剂可以与水泥中的水化发生化学反应，填充混凝土内部毛细空隙，减小混凝土透水性，使混凝土更密实，控制混凝土的裂缝。实施例的结果显示，本发明提供的外加剂可以使混凝土内部的孔隙率降低50％以上，有效的减少毛细孔及大孔的数量；制备的混凝土3天可提高70％的强度，7天达到原来28天的强度，28天可使强度提高20％左右；混凝土碳化前和碳化后能谱分析看出，即使经过碳化，混凝土中碳含量较低，说明外加剂具有很好的抗碳化能力。
附图说明
图1为应用例1～9制备的混凝土的塌落度；
图2为应用例1～9制备的混凝土养护7d后的抗压强度；
图3为应用例1～9制备的混凝土养护7d后的抗拉强度；
图4为应用例3～5制备的混凝土养护7d后受压过程中的应力-应变曲线；
图5为应用例3、6和8制备的混凝土养护7d后受压过程中的应力-应变曲线；
图6为应用例3、6和8制备的混凝土养护7d后受拉过程中的应力-应变曲线；
图7为应用例3～5制备的混凝土养护7d后受拉过程中的应力-应变曲线；
图8为应用例1～9制备的混凝土养护7d后的弹性模量；
图9为应用例1制备的混凝土养护7d后压缩状态下的破坏形态；
图10为应用例8制备的混凝土养护7d后压缩状态下的破坏形态；
图11为应用例1制备的混凝土养护7d后拉伸状态下的破坏形态；
图12为应用例8制备的混凝土养护7d后压缩状态下的拉伸形态；
图13为应用例1制备的混凝土碳化前SEM-能谱分析图；
图14为应用例1制备的混凝土碳化后SEM-能谱分析图。
具体实施方式
本发明提供了一种提高混凝土抗碳化能力的外加剂，按质量份数计，包括以下组分：矿物质精细粉8～12份，硅灰3～5份，偏高岭土10～15份，甲基硅酸盐3～5份，膨胀剂2～3份，超塑化剂5～8份和自愈型膨胀纤维抗裂防水剂6～12份。
按质量份数计，本发明提供的外加剂包括矿物质精细粉8～12份，优选为9～11份，更优选为10份。在本发明中，所述矿物质精细粉的粒度优选为250目或325目，更优选为325目。本发明通过加入矿物质精细粉能和碳酸根离子发生反应，在低温(<10℃)条件下容易发生碳硅酸钙型破坏，从而减弱水泥基材料的抗碳酸盐腐蚀性，配合偏高岭土可减轻弱碳酸盐的腐蚀作用。
在本发明中，所述矿物质精细粉的材质优选包括钾长石、奥长石、石英、磷灰石、磁铁矿、钛铁矿、黄铁矿和榍石中的至少一种。本发明采用上述材质的矿物质精细粉，能够进一步提高矿物质精细粉的抗碳化能力。
在本发明中，所述矿物质精细粉的制备方法优选包括以下步骤：
(1)将矿石经颚式破碎机破碎后，得到矿石颗粒；
(2)将所述步骤(1)得到的矿石颗粒由提升机将其送至储料斗，再经振动给料机将其均匀定量连续地送入欧版磨粉机主机磨室内进行研磨，得到矿石粉；
(3)将所述步骤(2)得到的矿石粉进行选粉机分级，符合细度的矿山石粉随气流经管道进入新型隔离式旋风集粉器内，进行分离收集，收集的矿石粉成品经出料口并由输送装置送入石粉仓，以备使用；不合格的矿石粉经被选粉机分离后被甩向筒壁，沿筒壁落下后重新回到欧版磨粉机主机磨室内进行研磨。
在本发明中，所述矿物质精细粉的制备优选在负压状态下运行，使得粉尘不外溢从而保证现场清洁。
按矿物质精细粉的质量份数为8～12份计，本发明提供的外加剂包括硅灰3～5份，优选为4份。在本发明中，所述硅灰中二氧化硅的质量百分含量优选≥90％，更优选≥95％；所述硅灰的筛余物(4.5μm)优选≤0.5％；所述硅灰的粒度优选为800～1000目。在本发明中，所述硅灰优选为泰贝利建材生产的硅灰。本发明通过加入硅灰，能够与偏高岭土和矿物质精细粉起到协同作用，提高混凝土的抗碳化性能。
按矿物质精细粉的质量份数为8～12份计，本发明提供的外加剂包括偏高岭土10～15份，优选为11～14份，更优选为12～13份。在本发明中，所述偏高岭土优选为德国巴斯夫公司生产的偏高岭土。在本发明中，偏高岭土与水泥水化反应生成的Ca(OH)2进行二次水化反应，生成水化硅酸钙的凝胶，水化硅酸钙的凝胶一方面填充和改善RAC界面薄弱部位，改善了混凝土内部的缺陷，另一方面与矿物质精细粉在一起，增加矿物质精细粉与基体之间黏结性能，并且随着水化硅酸钙的凝胶生成量增加，填充效应和黏结性能越强，进而提高混凝土的强度，同时提高了碱激发混凝土内抗碳化物质的含量，显著提升了碱激发混凝土的抗碳化能力，延缓了碱激发混凝土内钢筋的锈蚀速率，确保碱激发混凝土具有良好的耐久性。
按矿物质精细粉的质量份数为8～12份计，本发明提供的外加剂包括甲基硅酸盐3～5份，优选为4份。在本发明中，所述甲基硅酸盐优选为甲基硅酸钠和/或甲基硅酸钾，更优选为甲基硅酸钠。本发明通过加入甲基硅酸盐，可以提高混凝土的防水性能。
按矿物质精细粉的质量份数为8～12份计，本发明提供的外加剂包括膨胀剂2～3份。在本发明中，所述膨胀剂优选为U型膨胀剂，更优选为潍坊市普鑫建材有限公司生产的U型膨胀剂。本发明通过加入膨胀剂可以起到补偿收缩的作用，进而提高混凝土的强度。
按矿物质精细粉的质量份数为8～12份计，本发明提供的外加剂包括超塑化剂5～8份，优选为6～7份。在本发明中，所述超塑化剂优选为磺化三聚氰胺甲醛缩合物。在本发明中，所述超塑化剂优选为高性能超塑化剂。在本发明中，超塑化剂能产生具有很好的和易性、高流动性、保水性和粘聚性，可以提高外加剂和混凝土的相容性，同时降低混凝土的坍落度，提高混凝土的强度。
按矿物质精细粉的质量份数为8～12份计，本发明提供的外加剂包括自愈型膨胀纤维抗裂防水剂6～12份，优选为8～10份，更优选为9份。在本发明中，所述自愈型膨胀纤维抗裂防水剂优选产自山东百汇特材料科技有限公司，更优选为山东百汇特材料科技有限公司生产的SLK-1。在本发明中，自愈型膨胀纤维抗裂防水剂可以与水泥中的水化发生化学反应，填充混凝土内部毛细空隙，减小混凝土透水性，使混凝土更密实，控制混凝土的裂缝。
本发明提供的外加剂可以降低混凝土内部的孔隙率，有效的减少毛细孔及大孔的数量，使混凝土更加致密，同时提高混凝土的强度和抗碳化能力。
本发明提供了上述技术方案所述外加剂的制备方法，包括以下步骤：
将矿物质精细粉、硅灰、偏高岭土、甲基硅酸盐、膨胀剂、超塑化剂和自愈型膨胀纤维抗裂防水剂混合后，依次进行粗磨、细磨和精磨，得到外加剂。
本发明对所述混合的方式没有特殊的限定，能够使各组分混合均匀即可。
本发明对所述粗磨、细磨和精磨的工艺没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的工艺即可。
本发明的制备方法简单，适于工业大规模生产。
本发明提供了上述技术方案所述外加剂或本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的外加剂在混凝土中的应用，按重量份数计，每100份混凝土中加入8～10份所述外加剂。
在本发明中，所述混凝土优选为碱激发混凝土。本发明对所述混凝土的具体组成没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的混凝土即可。本发明通过将外加剂加入到碱激发混凝土中，可以与水泥水化反应生成的Ca(OH)2进行二次水化反应，进而提高碱激发混凝土的力学性能和抗碳化性能。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种提高混凝土抗碳化能力的外加剂，按质量份数计，由以下组分组成：矿物质精细粉8～12份，硅灰3份，偏高岭土15份，甲基硅酸盐3份，膨胀剂3份，超塑化剂6份和自愈型膨胀纤维抗裂防水剂9份；
所述矿物质精细粉由石英制备而成，所述矿物质精细粉的粒度为325目；所述硅灰中二氧化硅的质量百分含量≥90％，所述硅灰的粒度为800～1000目，所述硅灰为泰贝利建材生产的硅灰；所述偏高岭土为德国巴斯夫公司生产的偏高岭土；所述甲基硅酸盐为甲基硅酸钠；所述膨胀剂为潍坊市普鑫建材有限公司生产的U型膨胀剂；所述超塑化剂为磺化三聚氰胺甲醛缩合物；所述自愈型膨胀纤维抗裂防水剂为山东百汇特材料科技有限公司生产的SLK-1；
所述外加剂的制备方法，由以下步骤组成：
将矿物质精细粉、硅灰、偏高岭土、甲基硅酸盐、膨胀剂、超塑化剂和自愈型膨胀纤维抗裂防水剂混合后，依次进行粗磨、细磨和精磨，得到外加剂。
实施例2
将偏高岭土的质量份数改为10份，其他条件和实施例1相同。
对比例1
将硅灰的质量份数改为0份，偏高岭土的质量份数改为0份，其他条件和实施例1相同。
对比例2
将硅灰的质量份数改为2份，偏高岭土的质量份数改为0份，其他条件和实施例1相同。
对比例3
将偏高岭土的质量份数改为0份，其他条件和实施例1相同。
对比例4
将硅灰的质量份数改为0份，偏高岭土的质量份数改为10份，其他条件和实施例1相同。
对比例5
将硅灰的质量份数改为2份，偏高岭土的质量份数改为10份，其他条件和实施例1相同。
对比例6
将硅灰的质量份数改为0份，其他条件和实施例1相同。
对比例7
将硅灰的质量份数改为2份，其他条件和实施例1相同。
应用例1～2
将实施例1～2制备的外加剂添加到混凝土中，按质量份数计，100份混凝土中加入8份所述外加剂；
所述混凝土中水泥和粉煤灰的质量比为7：3，水灰比为0.32，砂率为0.38，减水剂的质量百分比为1.2％。
应用例3～9
将对比例1～7制备的外加剂添加到混凝土中，按质量份数计，100份混凝土中加入8份所述外加剂。
图1为应用例1～9制备的混凝土的塌落度，图1中，纵坐标为混凝土的塌落度，横坐标为外加剂中硅灰(SF)的质量份数。由图1可以看出，当SF掺量一定时，混凝土的塌落度随MK掺量的增加而降低；当MK掺量为0和10时，混凝土的塌落度随SF掺量的增加而降低；当MK掺量为15时，混凝土的塌落度随SF掺量的增加开始变化不明显，在SF掺量3时明显降低。
图2为应用例1～9制备的混凝土养护7d后的抗压强度，图2中，纵坐标为混凝土的抗压强度，单位为MPa，横坐标为外加剂中偏高岭土(MK)的质量份数，另一个变量为外加剂中硅灰(SF)的质量份数。从图1可以看出，当偏高岭土的质量保持不变时，随着外加剂中硅灰含量的增加，混凝土的抗压强度逐渐增长，且增长幅度逐渐降低，当硅灰的质量保持不变时，随着外加剂中偏高岭土含量的增加，混凝土的抗压强度逐渐增长，且增长幅度逐渐降低，说明偏高岭土和硅灰的加入可以提高混凝土的抗压强度，且提升幅度会随着偏高岭土和硅灰用量的增加逐渐降低。
图3为应用例1～9制备的混凝土养护7d后的抗拉强度，图3中，纵坐标为混凝土的抗拉强度，单位为MPa，横坐标为外加剂中偏高岭土(MK)的质量份数，另一个变量为外加剂中硅灰(SF)的质量份数。从图3可以看出，当偏高岭土的质量保持不变时，随着外加剂中硅灰含量的增加，混凝土的抗拉强度逐渐增长，当硅灰的质量保持不变时，随着外加剂中偏高岭土含量的增加，混凝土的抗拉强度逐渐增长，且增长幅度逐渐降低；同时，硅灰的含量越低，混凝土的抗拉强度增长幅度越快，硅灰的含量越高，混凝土的抗拉强度增长幅度越慢，说明硅灰的加入会抑制混凝土抗拉强度的提高。
图4为应用例3～5制备的混凝土养护7d后受压过程中的应力-应变曲线，图5为应用例3、6和8制备的混凝土养护7d后受压过程中的应力-应变曲线。由图4和图5可以看出，当SF掺量为0时，混凝土的受压变形模量随MK掺量的增加而提高，但是掺加MK后，混凝土的残余强度变化不明显，说明MK混凝土与普通混凝土都发生脆性破坏；当MK掺量为0时，混凝土的受压变形模量随SF掺量的增加基本维持不变，而残余强度随SF掺量的增加而提升。
图6为应用例3、6和8制备的混凝土养护7d后受拉过程中的应力-应变曲线，图7为应用例3～5制备的混凝土养护7d后受拉过程中的应力-应变曲线。由图6和图7可以看出，混凝土的弹性模量分别随MK和SF掺量的增加而提高，当SF的掺量为0时，混凝土在劈裂抗拉试验中多表现为突然断裂的脆性破坏；混凝土受拉破坏后的残余强度随SF掺量的增加而增加，甚至当MK掺量为0，SF掺量为3时，在数值上残余强度高于抗拉强度。
由图4～7可以看出，掺加MK可以明显提高混凝土的受压变形模量和弹性模量，掺加SF对弹性模量和受压变形模量的影响不显著；掺加SF可以使混凝土在裂缝发展阶段具有更高的残余强度，避免脆性的突然破坏。
图8为应用例1～9制备的混凝土养护7d后的弹性模量，图8中，纵坐标为弹性模量，单位为GPa。由图8可以看出，在不考虑SF含量的情况下，随着MK掺量的增加，弹性模量显著增大，如MK15-SF0的弹性模量比MK0-SF0提高了73％，MK0-SF3比MK0-SF0提升了31％，MK15-SF3和MK15-SF0的模量接近，因此可以看出，MK对混凝土早期弹性模量的提升起主导作用。
图9为应用例1制备的混凝土养护7d后压缩状态下的破坏形态，图10为应用例8制备的混凝土养护7d后压缩状态下的破坏形态。由图9和图10的对比可以看出，当SF掺量为0时，表现为混凝土受压破坏的传统模式；而当SF掺量为3时，混凝土的破坏模式则在钢纤维的分布处发生了明显的改变，混凝土的断裂面与SF的分布方向呈现90°，结果表明，SF的掺加改变了混凝土中主要拉力的方向，在MK-SF混凝土中，SF在受压过程中可以控制裂缝的方向，从而改变最终破坏形态。
图11为应用例1制备的混凝土养护7d后拉伸状态下的破坏形态，图12为应用例8制备的混凝土养护7d后压缩状态下的拉伸形态。由图11和图12的对比可以看出，当SF掺量为0时，混凝土沿主要受力方向的连续主裂纹突然发生脆性破坏；而当SF掺量为3时，混凝土的破坏除了沿主要受力方向之外还会沿与钢纤维分布垂直的方向进行，但试样在破坏后并不会发生突然的断裂，在混凝土失效后，由混凝土中的钢纤维继续提供约束，防止试样的突然断裂，这与图6中残余强度的分析相符。
图13为应用例1制备的混凝土碳化前SEM-能谱分析图，图14为应用例1制备的混凝土碳化后SEM-能谱分析图。由图13和图14可以看出，即使经过碳化，混凝土中碳含量较低，说明外加剂具有很好的抗碳化能力。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种提高混凝土抗碳化能力的外加剂，按质量份数计，包括以下组分：矿物质精细粉8～12份，硅灰3～5份，偏高岭土10～15份，甲基硅酸盐3～5份，膨胀剂2～3份，超塑化剂5～8份和自愈型膨胀纤维抗裂防水剂6～12份。
2.根据权利要求1所述的外加剂，其特征在于，按质量份数计，包括以下组分：矿物质精细粉10份，硅灰3份，偏高岭土15份，甲基硅酸盐3份，膨胀剂3份，超塑化剂6份和自愈型膨胀纤维抗裂防水剂9份。
3.根据权利要求1所述的外加剂，其特征在于，所述硅灰中二氧化硅的质量百分含量≥90％。
4.根据权利要求1或3所述的外加剂，其特征在于，所述硅灰的粒度为800～1000目。
5.根据权利要求1所述的外加剂，其特征在于，所述膨胀剂为U型膨胀剂。
6.根据权利要求1所述的外加剂，其特征在于，所述矿物质精细粉的粒度为250目或325目。
7.根据权利要求1所述的外加剂，其特征在于，所述甲基硅酸盐为甲基硅酸钠和/或甲基硅酸钾。
8.根据权利要求1所述的外加剂，其特征在于，所述超塑化剂为磺化三聚氰胺甲醛缩合物。
9.权利要求1～8任意一项所述外加剂的制备方法，包括以下步骤：
将矿物质精细粉、硅灰、偏高岭土、甲基硅酸盐、膨胀剂、超塑化剂和自愈型膨胀纤维抗裂防水剂混合后，依次进行粗磨、细磨和精磨，得到外加剂。
10.权利要求1～8任意一项所述外加剂或权利要求9所述制备方法制备得到的外加剂在混凝土中的应用，其特征在于，按重量份数计，每100份混凝土中加入8～10份所述外加剂。
CN202111239953.XA 2021-10-25 2021-10-25 一种提高混凝土抗碳化能力的外加剂及其制备方法和应用 Pending CN113896452A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111239953.XA CN113896452A (zh) 2021-10-25 2021-10-25 一种提高混凝土抗碳化能力的外加剂及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111239953.XA CN113896452A (zh) 2021-10-25 2021-10-25 一种提高混凝土抗碳化能力的外加剂及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113896452A true CN113896452A (zh) 2022-01-07

Family

ID=79026736

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111239953.XA Pending CN113896452A (zh) 2021-10-25 2021-10-25 一种提高混凝土抗碳化能力的外加剂及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113896452A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115124273A (zh) * 2022-07-12 2022-09-30 山东汉博昱洲新材料有限公司 一种碳化内养护剂及其制备方法和应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102515608A (zh) * 2011-12-19 2012-06-27 武汉理工大学 一种改性偏高岭土基混凝土抗渗阻裂剂
CN108529980A (zh) * 2018-05-17 2018-09-14 中建西部建设西南有限公司 一种混凝土用高抗渗阻抗剂及混凝土
CN109437811A (zh) * 2018-11-20 2019-03-08 安徽理工大学 一种增强碱激发混凝土抗碳化能力的方法
CN110498630A (zh) * 2019-08-01 2019-11-26 中路高科(北京)公路技术有限公司 一种混凝土复合外加剂及其制备方法和混凝土
CN112266218A (zh) * 2020-11-06 2021-01-26 北京众和聚源混凝土有限公司 一种高强混凝土及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102515608A (zh) * 2011-12-19 2012-06-27 武汉理工大学 一种改性偏高岭土基混凝土抗渗阻裂剂
CN108529980A (zh) * 2018-05-17 2018-09-14 中建西部建设西南有限公司 一种混凝土用高抗渗阻抗剂及混凝土
CN109437811A (zh) * 2018-11-20 2019-03-08 安徽理工大学 一种增强碱激发混凝土抗碳化能力的方法
CN110498630A (zh) * 2019-08-01 2019-11-26 中路高科(北京)公路技术有限公司 一种混凝土复合外加剂及其制备方法和混凝土
CN112266218A (zh) * 2020-11-06 2021-01-26 北京众和聚源混凝土有限公司 一种高强混凝土及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115124273A (zh) * 2022-07-12 2022-09-30 山东汉博昱洲新材料有限公司 一种碳化内养护剂及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110790552B (zh) 一种废弃砖再生超高韧性混合料及其制备方法和应用
Elzeadani et al. Preparation and properties of rubberised geopolymer concrete: A review
CN110395963B (zh) 一种建筑垃圾再生混凝土
CN113831152B (zh) 一种全固废高强透水地聚合物混凝土及其制备方法
Junru et al. Behavior of combined fly ash/GBFS-based geopolymer concrete after exposed to elevated temperature
CN110590294A (zh) 一种良好耐久性的再生粉体混凝土及制备方法
CN101891425A (zh) 一种活性粉末混凝土及其制备方法
CN109020405B (zh) 一种具有优异抗渗性的高性能混凝土及其制备方法
He et al. Compressive strengths of concrete containing rice husk ash without processing
Jeyasehar et al. Strength and durability studies on fly ash based geopolymer bricks
CN115043628B (zh) 一种废弃砖粉超高性能混凝土及其制备方法和应用
CN111620662A (zh) 一种掺改性沸石的混凝土
CN113045273A (zh) 高强度聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料及其制备方法和应用
Moulya et al. Experimental investigation of effect of recycled coarse aggregate properties on the mechanical and durability characteristics of geopolymer concrete
Wu et al. Micro-properties and mechanical behavior of high-ductility engineered geopolymer composites (EGC) with recycled concrete and paste powder as green precursor
CN113896452A (zh) 一种提高混凝土抗碳化能力的外加剂及其制备方法和应用
CN114014594A (zh) 一种全固废超高性能地聚合物混凝土及其制备方法
CN112028534B (zh) 一种早强型减水剂、生产工艺及其应用
Gholampour et al. Concrete containing recycled concrete coarse aggregate and crushed glass sand: Mitigating the effect of alkali–silica reaction
CN108516741B (zh) 一种钢渣砂-秸秆灰复掺砂浆及其制备方法
CN116283100A (zh) 一种采用纳米SiO2改性地聚物混凝土断裂性能的混凝土配合比及制备方法
Wang et al. Influence of recycled concrete fines content on the dynamic mechanical properties of coal mine roadway support mortar
CN115490448A (zh) 一种降低超高性能混凝土、高强混凝土和高强砂浆自收缩的方法
Lyu et al. The influence of recycled aggregate on the properties of geopolymeric recycled concrete: A comprehensive review
Hakim A Study on The Mechanical Properties of Concrete Containing Fly Ash as Partial Cement Replacement-A Critical Review

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination