CN114516743B - 一种c100多树脂复合混凝土预制件及其生产工艺 - Google Patents

一种c100多树脂复合混凝土预制件及其生产工艺 Download PDF

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Abstract

本申请涉及超高强度混凝土技术领域，具体公开了一种C100多树脂复合混凝土预制件及其生产工艺。一种C100多树脂复合混凝土预制件，主要由如下重量份数的原料制成：水泥450‑500份、粗骨料500‑600份、细骨料1100‑1200份、粉煤灰80‑100份、硅灰50‑70份、树脂60‑80份、氧化镁5‑10份、稻壳灰20‑30份、聚丙烯纤维5‑10份、硫酸盐0.2‑0.5份、减水剂10‑15份、水140‑160份。本申请的C100多树脂复合混凝土预制件可用于轨道交通、国防工程、水利设施等工程，其具有流动性好、可现场规模化应用的优点。

Description

一种C100多树脂复合混凝土预制件及其生产工艺
技术领域
本申请涉及超高强混凝土技术领域，更具体地说，它涉及一种C100多树脂复合混凝土预制件及其生产工艺。
背景技术
随着科学技术的飞速发展，传统的混凝土科学也不断取得进步，其中超高性能混凝土被认为是近年来最具创新力的新型复合水泥基材料，具有超高的力学性能和较佳的耐久性能，这些优异的性能主要源于最紧密堆积理论而形成的紧密堆积体系。在实际工程中，这些超高性能混凝土被广泛应用于超高建筑、轨道交通、混凝土预制构件、国防工程等工程领域，为社会的发展作出巨大贡献。
申请公告号为CN107324729A的中国专利公开了一种C100强度等级的高性能纤维混凝土及其制备方法，所述混凝土的质量份组成如下：水泥400-430份、水120-130份、河砂710-730份、碎石1000-1030份、粉煤灰90-115份、稻壳灰50-80份、减水剂8-9份、激发剂12-13份、纤维素纤维1.1-1.8份、羧基丁苯聚合物31-33份、羟基改性碳纳米管分散液17-19份、消泡剂2.1-2.3份，制备的混凝土具有较高的韧性和优异的耐久性能。
针对上述的混凝土，发明人认为在低水胶比的条件下，加入大量的粉煤灰、稻壳灰等活性掺合料后会造成混凝土的粘度升高，分散性和流动性降低，导致制得的混凝土和混凝土预制件力学性能变差。
发明内容
为了降低超高性能混凝土的粘度，提升混凝土的分散、流动性能和预制件的力学性能，本申请提供一种C100多树脂复合混凝土预制件及其生产工艺。
第一方面，本申请提供一种C100多树脂复合混凝土预制件，采用如下的技术方案：一种C100多树脂复合混凝土预制件，主要由如下重量份数的原料制成：水泥450-500份、粗骨料500-600份、细骨料1100-1200份、粉煤灰80-100份、硅灰50-70份、树脂60-80份、氧化镁5-10份、稻壳灰20-30份、聚丙烯纤维5-10份、硫酸盐0.2-0.5份、减水剂10-15份、水140-160份。
通过采用上述技术方案，以较小的水灰比再加上较多的粉煤灰、硅灰、稻壳灰等活性细掺合料，形成较佳的紧密堆积体系，大大提升了混凝土的力学性能。同时，较低的水灰比和较多的活性掺合料使得混凝土的粘度增大，流动性下降很多，在施工或制作混凝土预制件时不容易分散均匀，通过加入硫酸盐和氧化镁后，能够在混凝土内起到很好的滚珠效应和吸附效应，增加混凝土内颗粒物料之间的水膜层厚度。同时也提升颗粒物料表面的水分吸附力，降低颗粒物料之间的摩擦力和粘聚力，大大提升了混凝土的流动性，提高混凝土在施工和预制件制作时的高流态性，混凝土的各向同性更好。
优选的，所述硫酸盐为硫酸钠、硫酸锰、硫酸镍中的至少一种。
通过采用上述技术方案，优化和调整硫酸盐的种类，改善颗粒物料之间的界面状态，提升混凝土的静置流动性。
优选的，所述硫酸盐由硫酸钠、硫酸锰、硫酸镍按摩尔比(5-7):(2-2.7):(1.2-1.8)组成。
通过采用上述技术方案，试验和调整硫酸盐的组成配比，进一步提升混凝土颗粒物料界面的吸附性，降低颗粒物料表面包裹水需求量，进而提升混凝土整体的流动性。
优选的，所述细骨料的含泥量小于1.15％。
通过采用上述技术方案，选用含泥量较低的细骨料作为原料，提升混凝土体系的堆积密度，并且减少对水的吸附量，使得更多的水分包覆在颗粒物料的表面，提高混凝土体系的流动性。
优选的，所述原料中还包括(0.5-0.9)重量份数的月桂醇磷酸酯。
通过采用上述技术方案，混凝土体系中加入月桂醇磷酸酯后，降低颗粒物料之间的界面张力，显著改善混凝土的和易性，进一步降低混凝土的粘度。
优选的，所述原料中还包括有(15-22)重量份数的降粘剂，所述降粘剂由羟乙基脲、脂肪酸缩水甘油酯按摩尔比(18-25):(7-15)组成。
进一步优选的，所述脂肪酸缩水甘油酯为C10叔碳酸缩水甘油酯、新癸酸缩水甘油酯、正丁基缩水甘油酯中的至少一种。
通过采用上述技术方案，降粘剂均匀分散在混凝土体系中，羟乙基脲和脂肪酸缩水甘油酯中的亲水基团与颗粒物料表面的水膜进行结合，同时也与颗粒物料之间通过氢键、范德华力和电荷作用进行结合形成界面包合物，提升颗粒物料之间的润滑性，进一步降低颗粒物料之间的摩擦力，降低混凝土的整体粘度，获得较佳的高流动性能。
第二方面，本申请提供一种C100多树脂复合混凝土预制件的生产工艺，采用如下的技术方案：
一种C100多树脂复合混凝土预制件的生产工艺，包括如下步骤：
S1：将配方量的粗骨料、细骨料、粉煤灰、硅灰、氧化镁、稻壳灰、聚丙烯纤维混合均匀制得中间料；
S2：将水泥、硫酸盐、减水剂、树脂、水加入中间料中混合均匀制得浇筑料；
S3：将浇筑料注入模具内后养护成型即得。
通过采用上述技术方案，先将粗骨料、细骨料与活性掺合料混合均匀，形成很好的填充和堆积的中间料，然后将水泥和其他外加物料与中间料进行混合，在颗粒物料之间形成均匀的水膜包裹，大大提升了混凝土体系的流动性。
优选的，所述养护成型包括升温阶段、喷洒阶段、保温阶段、降温阶段和标准养护阶段，所述升温阶段的升温速度为10-15℃/h。
通过采用上述技术方案，采用多梯度温度养护条件，并在养护阶段进行喷洒，保持充足的水分，降低混凝土固化过程中的自收缩，提升混凝土的力学性能。
优选的，所述降温阶段是先以2-5℃/h的降温速度降温至40℃，再以6-8℃/h降温速度降温至20℃。
通过采用上述技术方案，采用梯度降温的方式，进一步降低混凝土的微裂隙数量，提升混凝土的韧性和强度。
优选的，所述步骤S2中将水泥、硫酸盐、减水剂、树脂、水加入中间料中混合均匀制得浇筑料还包括加入月桂醇磷酸酯的步骤。
通过采用上述技术方案，加入月桂醇磷酸酯后，进一步降低混凝土颗粒物料之间的摩擦力，提升混凝土的流动性。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用硫酸盐、氧化镁在混凝土颗粒原料界面处形成水膜包覆体系，通过滚珠效应和吸附效应大大提升了混凝土的流动性。
2、本申请中优选采用降粘剂，辅助硫酸盐和氧化镁进一步降低混凝土的粘度，流动性能更佳。
3、采用本申请的生产工艺制得的C100多树脂复合混凝土预制件具有较好的力学性能。
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。
本申请实施例及对比例的原料除特殊说明以外均为普通市售。
实施例
实施例1
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件，由如下重量的原料制成：水泥450kg、粗骨料500kg、细骨料1100kg、粉煤灰80kg、硅灰50kg、树脂60kg、氧化镁5kg、稻壳灰20kg、聚丙烯纤维5kg、硫酸盐0.2kg、减水剂10kg、水140kg。
其中，水泥为普通硅酸盐水泥，标号52.5。粗骨料为石子，连续级配为8-12mm。细骨料为河砂，含泥量1.2％。粉煤灰为一级粉煤灰。树脂为环氧树脂860。聚丙烯纤维的平均长度为10mm。硫酸盐为硫酸锌。减水剂为高效聚羧酸减水剂，减水率25％。
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件的生产工艺，包括如下的步骤：
S1：将配方量的粗骨料、细骨料、粉煤灰、硅灰、氧化镁、稻壳灰、聚丙烯纤维在混合机内搅拌均匀，使各物料充分混合均匀后制得中间料；
S2：将水泥、硫酸盐、减水剂、树脂加入中间料后，先以200rpm的搅拌速度混合5min，然后再加入水以300rpm的搅拌速度混合3min后混合均匀制得浇筑料；
S3：根据需求设置模具的规格，然后将浇筑料注入模具内，定型后在20±5℃的温度条件下养护，期间进行喷洒淋水，养护28d后即得。
实施例2
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件，由如下重量的原料制成：水泥500kg、粗骨料600kg、细骨料1200kg、粉煤灰100kg、硅灰70kg、树脂80kg、氧化镁10kg、稻壳灰30kg、聚丙烯纤维10kg、硫酸盐0.5kg、减水剂15kg、水160kg。
其中，水泥为普通硅酸盐水泥，标号52.5。粗骨料为石子，连续级配为8-12mm。细骨料为河砂，含泥量1.2％。粉煤灰为一级粉煤灰。树脂为环氧树脂E51。聚丙烯纤维的平均长度为10mm。硫酸盐为硫酸锌。减水剂为高效聚羧酸减水剂，减水率25％。
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件的生产工艺，包括如下的步骤：
S1：将配方量的粗骨料、细骨料、粉煤灰、硅灰、氧化镁、稻壳灰、聚丙烯纤维在混合机内搅拌均匀，使各物料充分混合均匀后制得中间料；
S2：将水泥、硫酸盐、减水剂、树脂加入中间料后，先以200rpm的搅拌速度混合5min，然后再加入水以300rpm的搅拌速度混合3min后混合均匀制得浇筑料；
S3：根据需求设置模具的规格，然后将浇筑料注入模具内，定型后在20±5℃的温度条件下养护，期间进行喷洒淋水，养护28d后即得。
实施例3
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件，由如下重量的原料制成：水泥475kg、粗骨料530kg、细骨料1120kg、粉煤灰90kg、硅灰60kg、树脂70kg、氧化镁7kg、稻壳灰30kg、聚丙烯纤维10kg、硫酸盐0.35kg、减水剂15kg、水160kg。
其中，水泥为普通硅酸盐水泥，标号52.5。粗骨料为石子，连续级配为8-12mm。细骨料为河砂，含泥量1.2％。粉煤灰为一级粉煤灰。树脂为环氧树脂860。聚丙烯纤维的平均长度为10mm。硫酸盐为硫酸锌。减水剂为高效聚羧酸减水剂，减水率25％。
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件的生产工艺，包括如下的步骤：
S1：将配方量的粗骨料、细骨料、粉煤灰、硅灰、氧化镁、稻壳灰、聚丙烯纤维在混合机内搅拌均匀，使各物料充分混合均匀后制得中间料；
S2：将水泥、硫酸盐、减水剂、树脂加入中间料后，先以200rpm的搅拌速度混合5min，然后再加入水以300rpm的搅拌速度混合3min后混合均匀制得浇筑料；
S3：根据需求设置模具的规格，然后将浇筑料注入模具内，定型后在20±5℃的温度条件下养护，期间进行喷洒淋水，养护28d后即得。
实施例4
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件与实施例3的不同之处在于：原料中硫酸盐为硫酸钠，其余的与实施例3中相同。
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件的生产工艺与实施例3相同。
实施例5
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件与实施例3的不同之处在于：原料中硫酸盐为硫酸镍，其余的与实施例3中相同。
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件的生产工艺与实施例3相同。
实施例6
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件与实施例3的不同之处在于：原料中硫酸盐由硫酸锰、硫酸镍按摩尔比2:1组成，其余的与实施例3中相同。
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件的生产工艺与实施例3相同。
实施例7
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件与实施例3的不同之处在于：原料中硫酸盐由硫酸钠、硫酸镍按摩尔比2:1组成，其余的与实施例3中相同。
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件的生产工艺与实施例3相同。
实施例8
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件与实施例3的不同之处在于：原料中硫酸盐由硫酸钠、硫酸锰、硫酸镍按摩尔比5:2:1.2组成，其余的与实施例3中相同。
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件的生产工艺与实施例3相同。
实施例9
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件与实施例3的不同之处在于：原料中硫酸盐由硫酸钠、硫酸锰、硫酸镍按摩尔比7:2.7:1.8组成，其余的与实施例3中相同。
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件的生产工艺与实施例3相同。
实施例10
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件与实施例8的不同之处在于：原料中细骨料为河砂，含泥量为0.8％，其余的与实施例8中相同。
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件的生产工艺与实施例8相同。
实施例11
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件与实施例10的不同之处在于：原料中还包括有0.5kg的月桂醇磷酸酯，其余的与实施例10中相同。
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件的生产工艺与实施例10相同。
实施例12
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件与实施例10的不同之处在于：原料中还包括有0.9kg的月桂醇磷酸酯，其余的与实施例10中相同。
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件的生产工艺与实施例10相同。
实施例13
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件与实施例12的不同之处在于：原料中还包括有15kg的降粘剂，降粘剂由羟乙基脲、脂肪酸缩水甘油酯按摩尔比18:7组成，其余的与实施例12中相同。
其中，脂肪酸缩水甘油酯为C10叔碳酸缩水甘油酯。
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件的生产工艺与实施例12相同。
实施例14
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件与实施例12的不同之处在于：原料中还包括有22kg的降粘剂，降粘剂由羟乙基脲、脂肪酸缩水甘油酯按摩尔比18:7组成，其余的与实施例12中相同。
其中，脂肪酸缩水甘油酯为新癸酸缩水甘油酯。
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件的生产工艺与实施例12相同。
实施例15
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件与实施例12的不同之处在于：原料中还包括有20kg的降粘剂，降粘剂由羟乙基脲、脂肪酸缩水甘油酯按摩尔比23:12组成，其余的与实施例12中相同。
其中，脂肪酸缩水甘油酯为正丁基缩水甘油酯。
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件的生产工艺与实施例12相同。
实施例16
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件与实施例12的不同之处在于：原料中还包括有20kg的降粘剂，降粘剂由羟乙基脲、脂肪酸缩水甘油酯按摩尔比23:12组成，其余的与实施例12中相同。
其中，脂肪酸缩水甘油酯由C10叔碳酸缩水甘油酯、新癸酸缩水甘油酯按摩尔比2.5:1组成。
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件的生产工艺与实施例12相同。
实施例17
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件与实施例12的不同之处在于：C100多树脂复合混凝土预制件的生产工艺中，步骤S3中，养护成型包括升温阶段、喷洒阶段、保温阶段和降温阶段，升温阶段的最高温度为65℃，喷洒阶段保持环境相对湿度为90％，保温阶段的温度为45℃，降温阶段的最低温度为20℃，升温阶段的升温速度为10℃/h，接着在标准养护条件下养护至28d后即得，其余的与实施例12中相同。
实施例18
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件与实施例12的不同之处在于：C100多树脂复合混凝土预制件的生产工艺中，步骤S3中，养护成型包括升温阶段、喷洒阶段、保温阶段和降温阶段，升温阶段的最高温度为70℃，喷洒阶段保持环境相对湿度为90％，保温阶段的温度为55℃，降温阶段的最低温度为20℃，升温阶段的升温速度为15℃/h，降温阶段是先以2℃/h的降温速度降温至40℃，再以6℃/h降温速度降温至20℃，接着在标准养护条件下养护至28d后即得，其余的与实施例12中相同。
实施例19
本实施例的C100多树脂复合混凝土预制件与实施例12的不同之处在于：C100多树脂复合混凝土预制件的生产工艺中，步骤S3中，养护成型包括升温阶段、喷洒阶段、保温阶段和降温阶段，升温阶段的最高温度为70℃，喷洒阶段保持环境相对湿度为90％，保温阶段的温度为55℃，降温阶段的最低温度为20℃，升温阶段的升温速度为15℃/h，降温阶段是先以5℃/h的降温速度降温至40℃，再以8℃/h降温速度降温至20℃，接着在标准养护条件下养护至28d后即得，其余的与实施例12中相同。
对比例
对比例1
本对比例的C100多树脂复合混凝土预制件，由如下重量的原料制成：水泥500kg、粗骨料600kg、细骨料1200kg、粉煤灰100kg、硅灰70kg、树脂80kg、氧化镁10.5kg、稻壳灰30kg、聚丙烯纤维10kg、减水剂15kg、水160kg。
其中，水泥为普通硅酸盐水泥，标号52.5。粗骨料为石子，连续级配为8-12mm。细骨料为河砂，含泥量1.2％。粉煤灰为一级粉煤灰。树脂为环氧树脂E51。聚丙烯纤维的平均长度为10mm。硫酸盐为硫酸锌。减水剂为高效聚羧酸减水剂，减水率25％。
本对比例的C100多树脂复合混凝土预制件的生产工艺与实施例1相同。
对比例2
本对比例的C100多树脂复合混凝土预制件与实施例3的不同之处在于：原料中硫酸盐由硫酸钠、硫酸锰、硫酸镍按摩尔比3:5:1组成，其余的与实施例3中相同。
本对比例的C100多树脂复合混凝土预制件的生产工艺与实施例3相同。
对比例3
本对比例的C100多树脂复合混凝土预制件与实施例8的不同之处在于：原料细骨料为河砂，含泥量2.5％，其余的与实施例8中相同。
本对比例的C100多树脂复合混凝土预制件的生产工艺与实施例8相同。
对比例4
本对比例的C100多树脂复合混凝土预制件与实施例12的不同之处在于：原料中还包括有20kg的羟乙基脲，其余的与实施例12中相同。
本对比例的C100多树脂复合混凝土预制件的生产工艺与实施例12相同。
对比例5
本对比例的C100多树脂复合混凝土预制件与实施例12的不同之处在于：原料中还包括有20kg的脂肪酸缩水甘油酯，其余的与实施例12中相同。
其中，脂肪酸缩水甘油酯为C10叔碳酸缩水甘油酯。
本对比例的C100多树脂复合混凝土预制件的生产工艺与实施例12相同。
对比例6
本对比例的C100多树脂复合混凝土预制件与实施例12的不同之处在于：原料中还包括有20kg的降粘剂，降粘剂由羟乙基脲、脂肪酸缩水甘油酯按摩尔比15:6组成，其余的与实施例12中相同。
其中，脂肪酸缩水甘油酯由C10叔碳酸缩水甘油酯、新癸酸缩水甘油酯按摩尔比2.5:1组成。
本对比例的C100多树脂复合混凝土预制件的生产工艺与实施例12相同。
性能检测试验
检测方法
取实施例1-19以及对比例1-6的C100多树脂复合混凝土和预制件按标准T/CECS846-2021《超高性能混凝土试验方法标准》测试力学性能和流动性能，测试结果如表1所示。
表1实施例1-19以及对比例1-6的C100多树脂复合混凝土预制件性能测试数据
Figure BDA0003522032270000091
Figure BDA0003522032270000101
分析实施例1-3、以及对比例1并结合表1可以看出，优化和调整原料的组成配比，加入硫酸盐和氧化镁后对混凝土的流动性提升巨大，相较于对比例1,3h的坍落度提升了16.1％。
分析实施例4-9、对比例2并结合表1可以看出，试验和调整硫酸盐的组成配比，进一步降低混凝土的粘度，流动性更好。
分析实施例10、11-12、对比例3并结合表1可以看出，含泥量对混凝土的和易性和流动性影响较大，实施例10相较于对比例3的3h坍落度提升了19.5％。
分析实施例13-16、对比例4-6并结合表1可以看出，通过加入降粘剂，并且调整和试验脂肪酸缩水甘油酯的组成配比，提升颗粒原料之间的流动性。
分析实施例17-19并结合表1可以看出，通过升温、保温、降温并结合合适的升温降温速度，进一步增强了混凝土预制件的力学性能，实施例19的28d抗压强度相较于实施例12的28d抗压强度提升了6.6％。
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 (3)

1.一种C100多树脂复合混凝土预制件，其特征在于，由如下重量份数的原料制成：水泥450-500份、粗骨料500-600份、细骨料1100-1200份、粉煤灰80-100份、硅灰50-70份、树脂60-80份、氧化镁5-10份、稻壳灰20-30份、聚丙烯纤维5-10份、硫酸盐0.2-0.5份、减水剂10-15份、月桂醇磷酸酯0.5-0.9份、降粘剂15-22份、水140-160份；所述硫酸盐由硫酸钠、硫酸锰、硫酸镍按摩尔比(5-7):(2-2.7):(1.2-1.8)组成；所述降粘剂由羟乙基脲、脂肪酸缩水甘油酯按摩尔比(18-25):(7-15)组成。
2.根据权利要求1所述的一种C100多树脂复合混凝土预制件，其特征在于，所述细骨料的含泥量小于1.15%。
3.一种如权利要求1-2任一所述的C100多树脂复合混凝土预制件的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将配方量的粗骨料、细骨料、粉煤灰、硅灰、氧化镁、稻壳灰、聚丙烯纤维混合均匀制得中间料；
S2：将水泥、硫酸盐、减水剂、树脂、水加入中间料中混合均匀制得浇筑料；
S3：将浇筑料注入模具内后养护成型即得；
所述养护成型包括升温阶段、喷洒阶段、保温阶段、降温阶段和标准养护阶段，所述升温阶段的升温速度为10-15℃/h；
所述降温阶段是先以2-5℃/h的降温速度降温至40℃，再以6-8℃/h降温速度降温至20℃；
所述步骤S2中将水泥、硫酸盐、减水剂、树脂、水加入中间料中混合均匀制得浇筑料还包括加入月桂醇磷酸酯的步骤。
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