CN114315294B - 一种地下工程低强度韧性防水混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的地下工程低强度韧性防水混凝土及其制备方法属于建筑材料领域，本发明采用由膨润土、粉煤灰和玄武岩纤维组成的附加组分来替代合成纤维，由于膨润土可降低抗压强度且能产生膨胀，保证混凝土致密，粉煤灰具有活性，充填缝隙，玄武岩纤维使其韧性大幅度提高，玄武岩的主要成份是二氧化硅，与主凝胶材料的成分类似，二者相容性较好，混合时很容易分散，且均布于混凝土内部，可约束微裂缝的扩展。而且玄武岩纤维能够降解，对保护环境有利。由于添加了石灰，所制得的混凝土抗压强度低且抗压强度增长缓慢，而且具有很好的韧性，在水、土压力的作用下产生大变形而不开裂，能与周围土体和刚度较大的荤桩协调变形，保证密贴。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体为一种地下工程低强度韧性防水混凝土及其制备方法。
背景技术
地下水控制是指为保证地下工程正常施工，控制和减少对工程环境影响，而采取的排水、降水、隔水或回灌等工程措施的统称。水与土体相互作用，可以使土体的强度和稳定性降低。地下工程不可避免地会遇到富水地层，明挖施工中易出现基坑塌方、坑底突涌等工程事故；隧道施工中会出现突水、坍塌、冒落等事故。这些事故直接影响到地面、周边环境的安全，甚至导致工程无法进行和人员伤亡事故，造成巨大的经济损失，因此在施工前必须对地下水进行控制。
地下水控制方法包括降水方法、隔水帷幕方法和回灌。我国乃至世界水资源紧缺，地下水的抽排受到一定限制，以北京地区为例，自2008年3月1日起，所有新开工的工程限制进行施工降水，建设工程将从降水向止水转型，优先考虑隔水帷幕是一种趋势。隔水帷幕是指隔离、阻断或减少地下水从地下结构侧壁或底部进入开挖施工作业面的连续隔水体。嵌入式隔水帷幕是指利用高压旋喷桩、水泥土搅拌桩、混凝土素桩等嵌入不连续支护结构中间共同形成帷幕体。目前该类型隔水帷幕存在如下问题：
1)混凝土素桩与荤桩变形不协调而产生漏水现象；
2)混凝土素桩的抗压强度随时间而增长，造成后期钻切困难且在钻切时易出现碎裂，从而出现水流通道。
3)混凝土素桩在受力后易于开裂，虽然添加了合成纤维，如聚丙烯纤维、聚酯和聚丙烯腈纤维等，但此类合成纤维不易扩散难以增强韧性，且不能降解从而污染环境。
4)混凝土素桩的混凝土泌水率较高，水分在上浮过程中易在混凝土内产生通道从而降低了桩体抗渗透能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种地下工程低强度韧性防水混凝土及其制备方法，以解决上述技术问题。
为此，本发明提供一种地下工程低强度韧性防水混凝土，由下述用量的原料组成：主凝胶材料100～150kg/m3、附加组分70～100kg/m3、骨料1200～1800kg/m3、外加剂10～20kg/m3，其中水灰比为4：1～2：1，附加组分包括膨润土、粉煤灰和玄武岩纤维，膨润土与粉煤灰、玄武岩纤维的用量比例为1:(0.5～1.0):(0.03～0.05)，外加剂包括水玻璃和氯化钙，其中水玻璃和氯化钙的用量之比为1：1～1：1.2。
优选地，所述主凝胶材料包括水泥和石灰，水泥和石灰的质量比为1：1～1：0.5。加入石灰一方面可降低混凝土强度，另一方面可使混凝土的强度增长缓慢。
优选地，所述膨润土为钠基膨润土钠基膨润土膨胀倍数高且胶质价高，可使混凝土更加致密，其中蒙脱石的含量为70～90％，蒙脱石含量高能增加其分散性，可使膨润土均匀扩散在混凝土中；粉煤灰的粒径为100～500μm，能充填在细小缝隙中，避免出现水的通道；玄武岩纤维为单丝纤维，纤维长度为9mm、12mm、18mm，单丝纤维易于扩散，太长虽然对抗裂有利但不易扩撒。
优选地，所述骨料由废弃的混凝土块破碎后经筛选、分级混合制成，其中粗骨料的粒径为5～30mm，细骨料的粒径为0.1～5mm。
优选地，粗骨料和细骨料的用量之比为1：0.9～1：1.1，该用量比能使骨料达到最佳级配，保证粗骨料之间的间隙能被有效充填。
优选地，混凝土在28天的抗压强度在1～6MPa之间，渗透系数小于1×10-6cm/s。
优选地，混凝土的弹性模量为500～1000MPa，极限应变大于0.6％。
另外，本发明还提供了上述地下工程低强度韧性防水混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、确定用量：在确定水灰比的基础上，按重量确定主凝胶材料、附加组分、骨料及外加剂的用量；
步骤二、制作骨料：在工厂或施工现场采用破碎机破碎废弃混凝土块，采用振动筛将破碎的混凝土块分拣，得到指定粒径的骨料；
步骤三、实验室配制：按照需要配制样品3-6个，进行抗压强度、弹性模量、极限应变、渗透系数的测试，满足要求后出具配比；
步骤四、按实验室配比混合材料，材料用量偏差±2％，将附加组分、主凝胶材料、骨料加入水中并搅拌均匀；
步骤五、将外加剂均匀混合，出现絮状物后加入步骤四所得混合物中，继续搅拌均匀；
步骤六、出料的同时留样，作为质量检测的样品。
优选地，步骤四中先将附加组分投入搅拌机中，加入部分水并搅拌，然后加入剩余水、主凝胶材料、细骨料继续搅拌；最后加入粗骨料继续搅拌均匀。该操作可使附加组分得到二次搅拌，并可使细骨料充分地被主凝胶材料、附加组分裹住，充填于粗骨料之间。
优选地，步骤五中先将水玻璃加入外加剂桶中，然后加入氯化钙，二者混合后搅拌均匀，出现絮状物后立即倒入步骤四所得的混合物中。水玻璃与氯化钙产生化学反应产生絮状物，该絮状物不溶于水；絮状物产生后，倒入混凝土中并搅拌均匀，可使絮状物充分地将各种原因产生的微细裂缝、微小孔隙充填上，保证混凝土的密实。
与现有技术相比，本发明的特点和有益效果为：
(1)本发明采用由膨润土、粉煤灰和玄武岩纤维组成的附加组分来替代合成纤维，由于膨润土可降低抗压强度且能产生膨胀，保证混凝土致密，粉煤灰具有活性，充填缝隙，玄武岩纤维使其韧性大幅度提高，玄武岩的主要成份是二氧化硅，与主凝胶材料的成分类似，二者相容性较好，混合时很容易分散，且均布于混凝土内部，可约束微裂缝的扩展。而且玄武岩纤维能够降解，对保护环境有利。由于添加了石灰，所制得的混凝土抗压强度低且抗压强度增长缓慢，而且具有很好的韧性，在水、土压力的作用下产生大变形而不开裂，能与周围土体和刚度较大的荤桩协调变形，保证密贴。
(2)混凝土在凝固时会产生收缩，从而产生微小裂缝，水玻璃与氯化钙发生化学反应形成絮状物质可充填在微小裂缝里，使得混凝土的泌水率为0，几乎不产生游离水分，避免了水分运动而产生的通道，降低了混凝土的孔隙率，提高了混凝土的抗渗能力。混凝土凝固后受力发生变形，变形过大仍然会产生裂缝，玄武岩纤维拉着混凝土防止开裂；膨润土主要是降低强度、产生膨胀，粉煤灰一方面降低强度另一方面充填细微孔洞。这几样材料共同作用、补偿一些缺陷。
(3)本发明提供的混凝土是废弃物的综合利用，如废弃的混凝土块、粉煤灰等，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物，因此造价低，还兼有绿色、环保、节约资源等优势。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步说明。
在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
本发明提供一种地下工程低强度韧性防水混凝土，该混凝土由下述用量的原料组成：主凝胶材料100～150kg/m3、附加组分70～100kg/m3、骨料1200～1800kg/m3、外加剂10～20kg/m3，其中水灰比为4：1～2：1，主凝胶材料包括水泥和石灰，二者比例为1：1～1：0.5，附加组分包括膨润土、粉煤灰和玄武岩纤维，膨润土与粉煤灰、玄武岩纤维的用量比例为1:(0.5～1.0):(0.03～0.05)，外加剂包括水玻璃和氯化钙，其中水玻璃和氯化钙的用量之比为1：1～1：1.2。
所述膨润土为钠基膨润土或者钙基膨润土，更加优选为钠基膨润土。因为钠基膨润土膨胀倍数高且胶质价高，可使混凝土更加致密。其中蒙脱石的含量为70～90％；粉煤灰的粒径为100～500μm；玄武岩纤维为单丝纤维，纤维长度为9mm、12mm或18mm。所述骨料由废弃的混凝土块破碎后经筛选、分级混合制成，其中粗骨料的粒径为5～30mm，细骨料的粒径为0.1～5mm。粗骨料和细骨料的用量之比为1：0.9～1：1.1。
该防水混凝土在28天的抗压强度1～6MPa之间，渗透系数小于1×10-6cm/s，随着龄期的增加，混凝土强度增长缓慢。混凝土的弹性模量为500～1000MPa，极限应变大于0.6％。
上述地下工程低强度韧性防水混凝土的制备方法包括以下步骤：
步骤一、确定用量：在确定水灰比的基础上，按重量确定主凝胶材料、附加组分、骨料和外加剂的用量。
步骤二、制作骨料：在工厂或施工现场采用破碎机破碎废弃混凝土块，采用振动筛将破碎的混凝土块分拣，得到指定粒径的骨料。
步骤三、实验室配制：按照需要配制样品3-6个，进行抗压强度、弹性模量、极限应变、渗透系数的测试，满足要求后出具配比。
步骤四、按实验室配比混合材料，材料用量偏差±2％，将附加组分、主凝胶材料、骨料加入水中并搅拌均匀。具体地，先将附加组分投入搅拌机中，加入部分水并搅拌，然后加入剩余水、主凝胶材料、细骨料继续搅拌；最后加入粗骨料继续搅拌均匀。
步骤五、将外加剂均匀混合，出现絮状物后加入步骤四所得混合物中，继续搅拌均匀。具体地，水玻璃先倒入外加剂桶里，然后加入氯化钙，二者混合后搅拌均匀，出现絮状物后立即倒入步骤四所得混合物中。
步骤六、出料的同时留样，作为质量检测的样品。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1
1)确定水灰比为4：1
2)材料准备
(1)主凝胶材料、膨润土、粉煤灰、玄武岩纤维等原材料验收符合质量要求；骨料在工厂或施工现场采用破碎机破碎废弃混凝土块，采用振动筛将破碎的混凝土块分拣，粗骨料颗粒大小为5～30mm，可以为圆形、棱角等任意形状；细骨料大小为0.1～5mm。
(2)在确定水灰比的基础上按重量确定主凝胶材料、附加组分、骨料、外加剂的用量，主凝胶材料用量为100kg/m3，其中水泥和石灰的用量比为1：1，即水泥50kg/m3，石灰50kg/m3，附加组分用量为76.5kg/m3。膨润土、粉煤灰和玄武岩纤维的用量之比为1:0.5:0.03，即膨润土为50kg/m3，粉煤灰为25kg/m3，玄武岩纤维1.5kg/m3。粗骨料用量为800kg/m3，细骨料用量为720kg/m3，外加剂包括水玻璃和氯化钙，其中水玻璃的用量为5kg/m3，氯化钙的用量为5kg/m3。
3)实验室配制
按照需要配制样品3-6个，进行抗压强度、弹性模量、极限应变、渗透系数的测试，满足要求后出具配比。
4)现场配制：按实验室配比混合材料，搅拌均匀，材料用量偏差±2％。
(1)先将先将膨润土、粉煤灰、玄武岩纤维投入搅拌机里，加入20％的水搅拌1分钟左右，然后加入剩余水、水泥、石灰、细骨料搅拌2分钟左右。
(2)加入粗骨料，搅拌1分钟左右。
(3)将硅酸钠按照5％的体积比配制成水玻璃，将氯化钙按照5％的体积比配制成氯化钙水溶液，将水玻璃加入外加剂桶中，然后加入氯化钙水溶液，二者混合后搅拌均匀，出现絮状物后立即倒入混凝土配料桶中，搅拌1分钟左右。
(4)出料的同时留样品，3个/m3，作为质量验收的样品。
实施例2
1)确定水灰比为3：1
2)材料准备
(1)主凝胶材料、膨润土、粉煤灰、玄武岩纤维等原材料验收符合质量要求；骨料在工厂或施工现场采用破碎机破碎废弃混凝土块，采用振动筛将破碎的混凝土块分拣，粗骨料颗粒大小为5～30mm，可以为圆形、棱角等任意形状；细骨料大小为0.1～5mm。
(2)在确定水灰比的基础上按重量确定主凝胶材料、附加组分、骨料、外加剂的用量，凝胶材料用量为140kg/m3，其中水泥和石灰的用量比为1：0.75，即水泥80kg/m3，石灰60kg/m3，附加组分用量为85.3kg/m3，膨润土、粉煤灰和玄武岩纤维的用量之比为1:0.6:0.04，即膨润土为52kg/m3，粉煤灰为31.2kg/m3，玄武岩纤维2.08kg/m3，粗骨料用量为740kg/m3，细骨料用量为740kg/m3，外加剂包括水玻璃和氯化钙，其中水玻璃的用量为6.5kg/m3，氯化钙的用量为6.8kg/m3。
3)实验室配制
按照需要配制样品3-6个，进行抗压强度、弹性模量、极限应变、渗透系数的测试，满足要求后出具配比。
4)现场配制：按实验室配比混合材料，搅拌均匀，材料用量偏差±2％。
(1)先将先将膨润土、粉煤灰、玄武岩纤维投入搅拌机里，加入20％的水搅拌1分钟左右，然后加入剩余水、水泥、石灰、细骨料搅拌2分钟左右。
(2)加入粗骨料，搅拌1分钟左右。
(3)将硅酸钠按照6％的体积比配成水玻璃，将氯化钙按照6.6％的体积比配制成氯化钙水溶液，将水玻璃加入外加剂桶中，然后加入氯化钙水溶液，二者混合后搅拌均匀，出现絮状物后立即倒入混凝土配料桶中，搅拌1分钟左右。
(4)出料的同时留样品，3个/m3，作为质量验收的样品。
实施例3
1)确定水灰比为2：1
2)材料准备
(1)主凝胶材料、膨润土、粉煤灰、玄武岩纤维等原材料验收符合质量要求；骨料在工厂或施工现场采用破碎机破碎废弃混凝土块，采用振动筛将破碎的混凝土块分拣，粗骨料颗粒大小为5～30mm，可以为圆形、棱角等任意形状；细骨料大小为0.1～5mm。
(2)在确定水灰比的基础上按重量确定主凝胶材料、附加组分、骨料、外加剂的用量，主凝胶材料用量为120kg/m3，其中水泥和石灰的用量比为1：0.5，即水泥80kg/m3，石灰40kg/m3，附加组分用量为102.5kg/m3。膨润土、粉煤灰和玄武岩纤维的用量之比为1:1:0.05，即膨润土为50kg/m3，粉煤灰为50kg/m3，玄武岩纤维2.5kg/m3。粗骨料用量为780kg/m3，细骨料用量为858kg/m3，外加剂包括水玻璃和氯化钙，其中水玻璃的用量为9.5kg/m3，氯化钙的用量为10.5kg/m3。
3)实验室配制
按照需要配制样品3-6个，进行抗压强度、弹性模量、极限应变、渗透系数的测试，满足要求后出具配比。
4)现场配制：按实验室配比混合材料，搅拌均匀，材料用量偏差±2％。
(1)先将先将膨润土、粉煤灰、玄武岩纤维投入搅拌机里，加入20％的水搅拌1分钟左右，然后加入剩余水、水泥、石灰、细骨料搅拌2分钟左右。
(2)加入粗骨料，搅拌1分钟左右。
(3)将硅酸钠按照8％的体积比配制成水玻璃，将氯化钙按照9.6％的体积比配制成氯化钙水溶液，将水玻璃加入外加剂桶中，然后加入氯化钙水溶液，二者混合后搅拌均匀，出现絮状物后立即倒入混凝土配料桶中，搅拌1分钟左右。
(4)出料的同时留样品，3个/m3，作为质量验收的样品。
参照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GBT50080-2016、《水工塑性混凝土试验规程》DL/T5303-2013、《水工混凝土试验规程》SL/T352-2020、《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2016，本发明对各实施例和对比例的性能进行测试，测试结果如表1、表2所示。
表1.各实施例的混凝土的性能测试结果
实施例1的试验结果符合预期要求，强度低、弹性模量低、渗透系数低，14d、28d、56d的抗压强度分别为2.5MPa、4.1MPa和4.6MPa，从28d到56d强度仅仅增加了12％，增长缓慢；此外，试块在达到破坏前未观察到裂缝，混凝土且能产生大应变而不开裂。
实施例2也符合要求，与实施例1相比，水灰比减小、主凝胶材料用量大导致抗压强度增加，但同时由于附加组分也增加了，致使抗压强度增加的幅度不大，约增加了24％。由于附加组分中的玄武岩纤维增加了约29％、外加剂增加了约20％，使得极限应变增加了15％、渗透系数降低了35％。
实施例3也符合要求，与实施例1相比，水灰比减小、主凝胶材料用量大导致抗压强度增加，但同时由于附加组分也增加了，致使抗压强度增加的幅度不大，约增加了11％；附加组分的增加，同时使得极限应变、渗透系数降低，特别是玄武岩纤维增加了约40％、外加剂增加了与43％，使得极限应变增加了23％、渗透系数降低了约49％。
实施例3与实施例2相比，水灰比减小，但主凝胶材料用量减少、附加组分用量增加而导致抗压强度降低。同时，附加组分的增加使得极限应变、渗透系数降低，特别是玄武岩纤维增加了约17％、外加剂增加了约22％，使得极限应变增加了10％、渗透系数降低了约23％。
对比例1
在该对比例中，不包含水玻璃和氯化钙，其余与实施例1相同。
对比例2
在该对比例中，膨润土与粉煤灰、玄武岩纤维的用量比例为1:20：2，其余与实施例1相同。
表2.实施例1与对比例1、对比例2的混凝土的性能测试结果对比
从测试数据来看，对比例1中除了渗透系数不满足要求外，其余参数均满足，但弹性模量略有变化。可能是外加剂对抗压强度产生了微小影响；说明外加剂仅对混凝土的渗透性有改善，几乎不影响混凝土的其他性能。
对比例2中，膨润土与粉煤灰、玄武岩纤维用量分别为3.3kg/m3，66kg/m3，6.6kg/m3。测试数据表明：抗压强度、弹性模量降低，极限应变和渗透系数增加幅度较大，混凝土无法满足要求。膨润土具有一定的膨胀性，在水化过程中一方面膨胀将混凝土骨料挤密，另一方面产生一些微小孔洞、裂缝等，可使粉煤灰充填；膨润土大量的减少，使惰性的粉煤灰难以充分发挥充填作用。玄武岩添加量至关重要，添加量增加使其难以搅拌均匀，易成团簇状，混凝土空隙增加，形成的混凝土不致密、不均匀，并易出现流水通道，抗渗性能大幅度降低。
以上各实施例仅用于对本发明进行解释说明，并不构成对权利要求范围的限定，本领域技术人员根据本发明说明书内容可以想到的其他替代手段，均应在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (7)
1. 一种地下工程低强度韧性防水混凝土，其特征在于，由下述用量的原料组成：主凝胶材料100~150kg/m3、附加组分70~100kg/m3、骨料1200~1800kg/m3、外加剂10~20kg/m3，其中水灰比为4：1~2：1，附加组分由膨润土、粉煤灰和玄武岩纤维混合而成，膨润土与粉煤灰、玄武岩纤维的用量比例为1 :（0.5～1.0）:（0.03～0.05），外加剂由水玻璃和氯化钙混合而成，其中水玻璃和氯化钙的用量之比为1：1~1：1.2；
所述主凝胶材料由水泥和石灰混合而成，其中水泥和石灰的质量比为1：1~1：0.5；
混凝土在28天的抗压强度为1~6MPa，渗透系数小于1×10-6cm/s；
所述膨润土为钠基膨润土，其中蒙脱石的含量为70~90%；粉煤灰的粒径为100~500μm；玄武岩纤维为单丝纤维，纤维长度为9mm、12mm或18mm。
2.根据权利要求1所述的地下工程低强度韧性防水混凝土，其特征在于：所述骨料由废弃的混凝土块破碎后经筛选、分级混合制成，其中粗骨料的粒径为5~30mm，细骨料的粒径为0.1~5mm。
3.根据权利要求2所述的地下工程低强度韧性防水混凝土，其特征在于：粗骨料和细骨料的用量之比为1：0.9~1：1.1。
4.根据权利要求1~3任意一项所述的地下工程低强度韧性防水混凝土，其特征在于：混凝土的弹性模量为500~1000MPa，极限应变大于0.6%。
5.一种如权利要求1~3任意一项所述的地下工程低强度韧性防水混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、确定用量：在确定水灰比的基础上，按重量确定主凝胶材料、附加组分、骨料和外加剂的用量；
步骤二、制作骨料：在工厂或施工现场采用破碎机破碎废弃混凝土块，采用振动筛将破碎的混凝土块分拣，得到指定粒径的骨料；
步骤三、实验室配制：按照需要配制样品3-6个，进行抗压强度、弹性模量、极限应变、渗透系数的测试，满足要求后出具配比；
步骤四、按实验室配比混合材料，材料用量偏差±2%，将附加组分、主凝胶材料、骨料加入水中并搅拌均匀；
步骤五、将外加剂均匀混合，出现絮状物后加入步骤四所得混合物中，继续搅拌均匀；
步骤六、出料的同时留样，作为质量检测的样品。
6.根据权利要求5所述的地下工程低强度韧性防水混凝土的制备方法，其特征在于：步骤四中先将附加组分投入搅拌机中，加入部分水并搅拌，然后加入剩余水、主凝胶材料、细骨料继续搅拌；最后加入粗骨料继续搅拌均匀。
7.根据权利要求5所述的地下工程低强度韧性防水混凝土的制备方法，其特征在于：步骤五中先将水玻璃加入外加剂桶中，然后加入氯化钙，二者混合后搅拌均匀，出现絮状物后立即倒入步骤四所得的混合物中。
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Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN115304327B (zh) * | 2022-08-10 | 2023-04-07 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 | 尾矿坝防渗墙塑性混凝土及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0328152A (ja) * | 1989-06-26 | 1991-02-06 | Osaka Cement Co Ltd | 有機繊維補強透水性コンクリート組成物 |
| CN105198339A (zh) * | 2015-10-28 | 2015-12-30 | 上海罗洋新材料科技有限公司 | 超高性能水泥基复合材料 |
| CN109608147A (zh) * | 2018-11-27 | 2019-04-12 | 温州市久丰建设有限公司 | 一种防水混凝土及地面防水施工方法 |
| CN112062526A (zh) * | 2020-09-09 | 2020-12-11 | 中建四局建设发展有限公司 | 一种低强度低透水混凝土及其制备方法 |
| CN113461380A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-10-01 | 中船第九设计研究院工程有限公司 | 一种垂直防污屏障用塑性混凝土 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4963212B2 (ja) * | 2006-10-26 | 2012-06-27 | 電気化学工業株式会社 | セメント混和材及びセメント組成物 |
| CN106830846A (zh) * | 2017-03-09 | 2017-06-13 | 太原理工大学 | 玄武岩纤维再生保温混凝土及其制备方法 |
| US20180282213A1 (en) * | 2017-03-31 | 2018-10-04 | Bastian Solutions, Llc | Fiber reinforced composite core formulation |
| CN107010896A (zh) * | 2017-04-20 | 2017-08-04 | 福州大学 | 一种掺加短切玄武岩纤维和再生粗骨料的再生混凝土 |
| CN108178584A (zh) * | 2018-02-05 | 2018-06-19 | 上海良延环保科技发展有限公司 | 一种再生环保混凝土 |
| CN108328994A (zh) * | 2018-03-29 | 2018-07-27 | 吉林重通成飞新材料股份公司 | 一种抗裂混凝土及其制作方法 |
| CN109020384A (zh) * | 2018-08-30 | 2018-12-18 | 长安大学 | 一种减缩抗裂路面水泥混凝土及其制备方法 |
| CN109265100A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-01-25 | 北京市政建设集团有限责任公司 | 一种超疏水注浆材料及其制备方法 |
| CN109293317A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-02-01 | 武汉城开新兴建材有限责任公司 | 一种高强度自密实混凝土及其制备方法 |
| CN109809775A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-05-28 | 湖北合力久盛混凝土有限公司 | 一种自密实自防水混凝土 |
| CN110104997A (zh) * | 2019-04-26 | 2019-08-09 | 四川衡鼎建材有限公司 | 一种再生混凝土及其生产工艺 |
| CN110776287A (zh) * | 2019-10-09 | 2020-02-11 | 合肥工业大学 | 一种纤维自密实混凝土及其制作方法 |
| CN110577389B (zh) * | 2019-10-21 | 2021-11-02 | 福建泉州市宝质混凝土有限公司 | 一种高强度纤维混凝土及其制备方法 |
| CN110642559B (zh) * | 2019-10-25 | 2022-02-11 | 湖北工业大学 | 粉煤灰地质聚合物泡沫混凝土及制备方法 |
| CN111439977A (zh) * | 2020-04-03 | 2020-07-24 | 沈阳理工大学 | 一种抗冲击玄武岩纤维增强混凝土及其制备方法 |
-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0328152A (ja) * | 1989-06-26 | 1991-02-06 | Osaka Cement Co Ltd | 有機繊維補強透水性コンクリート組成物 |
| CN105198339A (zh) * | 2015-10-28 | 2015-12-30 | 上海罗洋新材料科技有限公司 | 超高性能水泥基复合材料 |
| CN109608147A (zh) * | 2018-11-27 | 2019-04-12 | 温州市久丰建设有限公司 | 一种防水混凝土及地面防水施工方法 |
| CN112062526A (zh) * | 2020-09-09 | 2020-12-11 | 中建四局建设发展有限公司 | 一种低强度低透水混凝土及其制备方法 |
| CN113461380A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-10-01 | 中船第九设计研究院工程有限公司 | 一种垂直防污屏障用塑性混凝土 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 水胶比对高性能混凝土抗冻、抗侵蚀性能影响研究;刘向楠等;《四川建筑科学研究》;20170625;第43卷(第3期);全文 * |
| 石灰石粉对低熟料混凝土强度和耐久性能的影响研究;宋少民等;《混凝土》;20211027(第10期);全文 * |
| 透水混凝土在海绵城市建设中的应用;张昀等;《建筑技术》;20210815;第52卷(第8期);全文 * |
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