CN115231893A - 补偿收缩自密实膨胀混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及混凝土生产的领域，具体公开了一种补偿收缩自密实膨胀混凝土及其制备方法。补偿收缩自密实膨胀混凝土包括由包含以下原料制备而成：硅酸盐水泥、磷酸镁水泥、铝酸盐水泥、粉煤灰、粗骨料、改性细骨料、复合膨胀剂、纤维混合物、水和复合修复剂；其制备方法由包括以下步骤加工而成：S1，制备混合物料A；S2，制备混合物料B；S3，向混合物料B中投入聚羧酸减水剂和水混合搅拌均匀后，投入剩余纤维混合物混合搅拌均匀制得混凝土浆料；S4，将混凝土浆料注入模具，震荡除泡，压制成型，脱模，密闭养护，制得成品。本申请的产品具有减少混凝土在冻结井筒施工过程发生开裂的可能性优点。

Description

补偿收缩自密实膨胀混凝土及其制备方法

技术领域

本申请涉及混凝土生产的领域，更具体地说，它涉及一种补偿收缩自密实膨胀混凝土及其制备方法。

背景技术

混凝土是一种由水泥、砂、石等制成且具有优良可塑性和耐久性的复合材料，其广泛运用于住房、工厂、道路桥梁和井筒等不同工程建筑中。

但是混凝土在水化硬化过程中，常常伴随着提及的收缩和形变，当收缩产生的拉应力超过其抗拉强度时，混凝土会发生开裂情况，故为了缓解这一现状，生产者会于混凝土体系中加入一定如UEA和ZY这类膨胀剂，使得混凝土在硬化过程中发生微膨胀，从而有利于抵消混凝土的大部分收缩，减轻混凝土开裂现象。

但是在冻结井筒施工过程中，由于井壁混凝土的热胀冷缩受到冻结壁限制而产生温度应力，单纯加入如UEA和ZY这类膨胀剂的混凝土，仅能改善混凝土自身水化硬化过程中的收缩和形变，但混凝土还是会受温度应力影响而易发生温度裂纹。

发明内容

为了减少混凝土在冻结井筒施工过程发生开裂的可能性，本申请提供一种补偿收缩自密实膨胀混凝土及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种补偿收缩自密实膨胀混凝土及其制备方法，采用如下的技术方案：

一种补偿收缩自密实膨胀混凝土，由包含以下重量份的原料制备而成：80-100份的硅酸盐水泥、5-10份的磷酸镁水泥、1-2份的铝酸盐水泥、14-16份的粉煤灰、310-390份的粗骨料、190-235份的改性细骨料、7-16份的复合膨胀剂、4-10份的纤维混合物、30-55份的水和4-10份的复合修复剂；所述复合修复剂包括改性高吸水性树脂和水泥基渗透结晶防水材料，所述改性高吸水性树脂和所述水泥基渗透结晶防水材料的质量比为28-32:10。

通过采用上述技术方案，本申请中所添加的铝酸盐水泥和磷酸镁水泥于混凝土体系中起填充作用，铝酸盐水泥和磷酸镁水泥不断生成水化产物，水化产物可填充于硅酸盐水泥的孔隙中，增强产品整体的密实度。本申请中采用粉煤灰降低水泥水化热，来改善了混凝土的收缩性能，且磷酸镁水泥水化形成的水化产物增多的同时会向外生长，进而包裹粉煤灰，促使磷酸镁水泥水化产物和粉煤灰相互结合形成一个整体，且铝酸盐水泥水化生成的水合铝钙氧化物胶体和磷酸镁水泥水化产物反应形成交联网状结构，进而进一步提高了产品内部结构的稳定性，从而有利于减少产品受温度影响而发生开裂的可能性。此外，水泥基渗透结晶防水材料是一种化学膨胀类物质，其中的活性物质以水作为载体在水泥基材料中渗透，与水泥水化产物反应生成不溶于水的晶体物质，填充量毛细孔道的同时进一步填塞了微细缝隙，从而提高水泥基材料的致密性，且水泥基渗透结晶防水材料的活性功能组分在水泥基材料干燥时不会发生反应，但当水泥基材料发生开裂且有水渗入时，活性组分激活形成新的结晶物质填充修复裂缝，在裂缝愈合的同时可改善水泥基材料力学性能和耐久性能。且改性高吸水性树脂可以保留大量的水分有利于水泥不断水化生成氢氧化钙，促进水泥基渗透结晶防水材料中碳酸根离子及空气中二氧化碳的传输后，与水化生成的氢氧化钙反应生成酸钙，进而进一步填充修复裂缝。故改性高吸水性树脂和水泥基渗透结晶防水材料两者相辅相成，具有更好的修复效果，可以促进水泥颗粒的水化和碳酸钙的生成，从而进一步降低混凝土受温度变化而发生开裂的概率，减少混凝土在冻结井筒施工过程发生开裂的可能性。

优选的，所述改性高吸水性树脂由包含以下重量份的原料制备而成：7-8份的丙烯酸、1.4-1.6份的羟甲基纤维素钠、0.3-0.5份的高岭土、0.2-0.25份地过硫酸钾、0.03-0.04份的N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、3.2-3.6份的对苯乙烯磺酸钠、1.6-4份的丙烯酸酰胺和28-32份的水。

通过采用上述技术方案，由于本申请中通过丙烯酰胺、丙烯酸和高岭土等制得改性高吸水性树脂，丙烯酰胺可以降低电荷密度，进而提高改性高吸水性树脂的吸水效率，且丙烯酸和丙烯酰胺共聚后形成非离子型基团，提高了改性高吸水性树脂的耐碱性。高岭土表面的羟基和丙烯酸的羧基发生酯化反应，有利于改性高吸水性树脂内部形成交联网络结构，增加了本申请的空间位阻，进而提高了本申请的力学性能，且高岭土还可以增加改性高吸水性树脂的毛细孔隙，改善产品的吸水性和保水性，从而缓解砂浆的自收缩性，进而提高本申请的抗裂性能。

优选的，所述改性高吸水性树脂包括活性炭，所述改性高吸水性树脂由包含以下步骤加工而成：

S11，于27-30℃，向丙烯酸中加入活性炭中以100-150rpm转速混合搅拌10-15min，离心分离处理后的丙烯酸，于27-30℃，向离心得到的丙烯酸中，向丙烯酸中依次加入计量的水混合搅拌均匀后，调节中和度为75-85％后，加入计量的丙烯酸酰胺，待丙烯酸酰胺混合搅拌均匀后加入制得混合液A；

S12，于55-60℃且氮气氛围下，向混合液A中加入羟甲基纤维素钠和对苯乙烯磺酸钠，以100-120rpm转速混合搅拌30-40min后制得混合液B；

S13，于40-72℃，向混合液B中加入过硫酸钾、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和高岭土后，烘干，研磨至120-150目后制得改性高吸水性树脂。

通过采用上述技术方案，本申请中通过添加活性炭，从而去除了丙烯酸中的阻聚剂，有利于后高岭土、丙烯酸酰胺等物质与丙烯酸间的反应。由于丙烯酸的活性较大，当中和度过小时，丙烯酸含量大于丙烯酸钠时，丙烯酸会因自交联，从而降低改性高吸水性树脂的吸水性能，当中和度过大时，树脂中的交联度过低，且羧酸钠增多，提高了改性高吸水树脂的渗透压，故申请中通过控制反应中和度，进而综合改善本申请中高吸水性树脂的吸水性和整体结构的稳定性。

优选的，所述改性高吸水性树脂包括0.7-0.9份的碳酸氢钠，所述步骤S13具体为：于40-45℃，向混合液B中加入过硫酸钾、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和高岭土后，升温至68-72℃，以150-180rpm转速搅拌160-180min后，加入碳酸氢钠，继续以200-250rpm转速混合搅拌40-50min后，于115-125℃烘干25-30min后，研磨至120-150目后制得改性高吸水性树脂。

通过采用上述技术方案，碳酸氢钠在潮湿空气和热空气下会分解产生气体和碳酸钠，其分解产生的气体有利于产品的毛细作用和水分散作用，且通过调节碳酸氢钠的用量，减少了大量的羧基与过量碳酸氢钠发生中和反应对产品交联度的影响。本申请中水泥水化生成的氢氧化钙释放出钙离子，钙离子与碳酸氢钠分解得到的二氧化碳反应形成碳酸钙沉淀，有助于裂缝的闭合，从而进一步降低混凝土受温度和湿度变化而发生开裂的概率，减少混凝土在冻结井筒施工过程发生开裂的可能性。

优选的，所述改性细骨料由包括以下物质加工而成：细骨料和浓度为0.6-0.9％的单宁酸溶液，所述改性细骨料的制备具体为：以1.2-1.5Kg/L的固液比将细骨料浸泡于单宁酸溶液中9-12h，通过去离子水冲洗9-11次后，于65-75℃中烘干处理3-5h，后制得改性细骨料。

通过采用上述技术方案，单宁酸钙可填充混凝土孔隙，增强了骨料的密实度，进而综合提高了本申请的抗压强度和整体结构稳定性。且改性细骨料中多余的单宁酸可延缓水泥的水化作用，并且苯羟基还与水泥浆中的三价铁离子、铝离子等金属离子配合络合，形成单宁酸金属网格结构，进一步提高产品的密实程度，进而提高本申请长期结构的稳定性和力学性能。

优选的，还包括2-5份的纳米二氧化硅，所述纳米二氧化硅和所述水泥基渗透结晶防水材料的质量比为8-9:10。

通过采用上述技术方案，大比表面积的纳米二氧化硅可以促进水泥水化反应，可通过物理填充混凝土的微孔隙，从而降低混凝土的孔隙率，提高混凝土的密实性。且纳米二氧化硅和水泥基渗透结晶防水材料间存在复合效果，水泥基渗透结晶防水材料对混凝土早期强度有一定的削弱作用，但提高了混凝土的后期强度；纳米二氧化硅可以提高混凝土早期强度的抗压强度，但纳米二氧化硅的用量过多时反而对混凝土的抗压强度存在负面作用，故本申请中通过水泥基渗透结晶防水材料和纳米二氧化硅复配，综合改善本申请在养护时间下的抗压强度。

优选的，包括2-2.5份的聚羧酸减水剂，所述复合膨胀剂包括钙矾石型膨胀剂和HCSA高性能混凝土膨胀剂。

通过采用上述技术方案，本申请中所用聚羧酸减水剂和复合膨胀剂间存在协同作用，一方面延长了早期膨胀效应持续时间，综合降低了产品的收缩应力，降低混凝土内孔中溶液的表面张力，从而降低了混凝土的收缩。此外，聚羧酸减水剂对于水泥中的离子存在吸附作用，可以加快水泥水化反应，进而综合改善了本申请产品结构的稳定性。由于钙矾石型膨胀易形成相互搭接的三维网状结构，对混凝土早期的膨胀效应进行限定，补偿干燥收缩并降低开裂风险；且本申请中通过对复合膨胀剂整体用量进行限定，从而促使膨胀剂中掺入量可与产品早期自身的膨胀效应响度抵消，减少初凝阶段集体内生成钙矾石，从而综合改善了本申请的力学性能和抗渗性。此外，本申请所用掺HCSA膨胀剂促使水泥基材料水化产物中会有更多氢氧化钙产生，同时促使水化反应时会产生更大的膨胀应力，从而改善本申请的裂缝自修复能力，进一步降低混凝土受温度变化而发生开裂的概率，减少混凝土在冻结井筒施工过程发生开裂的可能性。

优选的，所述纤维混合物包括0.8-1.8份的聚丙烯纤维、1.0-1.4份纤维素纤维、2.0-3.0份的玄武岩纤维和1.0-1.5份的聚乙烯醇纤维；所述聚乙烯醇纤维与所述玄武岩纤维的质量比为10:17-19；所述玄武岩纤维的直径16-19μm且长度12-18mm；所述聚乙烯醇纤维的直径为38-40μm且长度为17-20mm；所述聚丙烯纤维的长度5-6mm；所述纤维素纤维的长度2-3mm、抗拉强度为800-1000MPa且弹性模量为8-10GPa。

通过采用上述技术方案，由于聚丙烯纤维的化学性质稳定，故采用聚丙烯纤维可以对混凝土其加固作用，通过减少界面力来减少产品的形变，且由于聚丙烯纤维在水泥间的粘结力和摩擦力增大，进而减缓了裂缝的生成，改善了混凝土整体结构的稳定性。聚丙烯纤维对钙矾石型膨胀剂存在约束作用，一方面降低了钙矾石型膨胀剂在膨胀阶段的有效膨胀量，使基体结构密实，另一方面降低了干燥过程呈中水分散失量，促使产品内部维持相对高的湿度。此外，聚丙烯纤维在混凝土自由膨胀阶段，由于约束效应产生了对混凝土收缩应力的反向力，以此抵消部分混凝土的收缩应力，降低收缩应变，降低了本申请因温度变化而发生开裂的可能性，聚丙烯纤维和膨胀剂间的配合，可以促使形成更多细长针状钙矾石生成且分布形成三维网状骨架，改善了本申请的力学性能。此外，本申请采用高强高弹模、具有空腔结构和良好的亲水性的纤维素纤维，为粉煤灰等凝胶材料的水化提供水分，起到内养护作用，促使凝胶材料充分水化反应，提高了混凝土的密实度，从而减少了混凝土收缩裂缝的产生、改善混凝土的力学性能以及耐久性。且聚乙烯醇纤维对水有一定的吸附作用，减少了凝胶材料内部水分的蒸发，从而减小了再生混凝土由于温度过高导致干燥收缩形成裂缝的可能性。

第二方面，本申请提供一种补偿收缩自密实膨胀混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：

一种补偿收缩自密实膨胀混凝土的制备方法，由包括以下步骤加工而成：

S1，将全部的粗骨料、全部的改性细骨料和纤维混合物总质量的20-30％以100-120rpm的转速混合搅拌20-30min得到混合物料A；

S2，将纳米二氧化硅分为3-4批等质量的硅粉，继续向混合物料A加入全部的复合修复剂、全部的硅酸盐水泥、全部的粉煤灰、全部的复合膨胀剂后以130-140rpm的转速混合搅拌5-10min后，依次加入磷酸镁水泥和铝酸盐水泥以150-160rpm的转速混合搅拌5-10min，投入一批硅粉以100-120rpm的转速混合搅拌5-8min后，重复投入一批硅粉后混合搅拌5-8min直至全部的纳米二氧化硅全部投入完成后，再混合搅拌5min，制备得到混合物料B；

S3，向混合物料B中投入全部的聚羧酸减水剂和水混合搅拌均匀后，投入剩余纤维混合物以160-170rpm的转速混合搅拌50-60min，制得混凝土浆料；

S4，将步骤S3中制备的混凝土浆料注入模具，震荡除泡，压制成型，脱模，于湿度≥95％且温度为23±2℃环境中密闭养护，制得成品。

通过采用上述技术方案，本申请中将纤维混合物分为两批，分别于步骤S1和步骤S3中添加，进而提高了纤维混合物与其他材料间分散的均匀性，均匀分散的纤维可以吸收一定的能量，避免混凝土内部出现应力集中，且对裂缝的开展起到一定的约束作用，从而大大提高了本申请中混凝土的韧性。此外，在粗骨料和改性细骨料的搅拌摩擦剪切作用下以及胶凝材料的碱激发作用下，从而有利于纤维混合物分散均匀，且本申请中分为等质量的3-4批添加纳米二氧化硅，从而综合提高了纳米二氧化硅的分散性，进而综合改善产品中各物质分散的均匀性，减少混凝土在冻结井筒施工过程发生开裂的可能性。申请的制备方法较为简单，可实施性难度较低，便于进行工业化生产，且本申请通过密闭氧化，从而由于利于提高产品的质量。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、本申请中采用水泥基渗透结晶防水材料和改性高吸水树脂复配后制得复合修复剂，使得本申请产品通过化学膨胀类物质和物理膨胀类物质，从而对裂缝进行修补，进而减少混凝土在冻结井筒施工过程发生开裂的可能性效果。

2、本申请的方法较为简单，可实施性难度较低，便于进行工业化生产。

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。

制备例

制备例1

改性细骨料的制备具体为：准备浓度为0.8％的单宁酸溶液，以1.4Kg/L的固液比将细骨料(含泥量小于等于3.0％；泥块含量小于等于1.0％；细骨料的粒径为0.15-4.75mm)浸泡于浓度为0.8％的单宁酸溶液中改性处理10h后，通过去离子水冲洗10次后，于70℃的鼓风机中烘干处理4h，后制得改性细骨料。

制备例2

改性高吸水性树脂的制备具体包括以下步骤：

S11，于28℃，向丙烯酸中加入活性炭中以115rpm转速混合搅拌13min，通过离心机离心分离处理后的丙烯酸，于28℃，向离心得到的8g的丙烯酸中依次加入30g的水混合搅拌均匀后，继续加入质量分数为20-25％的氢氧化钠溶液直至中和度为80％后，加入2.5g的丙烯酸酰胺，待丙烯酸酰胺混合搅拌均匀后加入制得混合液A；

S12，于57℃且氮气氛围下，向混合液A中加入1.5g份羟甲基纤维素钠和3.4g的对苯乙烯磺酸钠，以110rpm转速混合搅拌35min后制得混合液B；

S13，于42℃，向混合液B中加入0.22g地过硫酸钾、0.03g的N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和高岭土后，升温至70℃，以160rpm转速搅拌170min后，加入0.8g的碳酸氢钠，继续以220rpm转速混合搅拌35min后，于120℃烘干26min后，研磨至130目后制得改性高吸水性树脂。

制备例3

本制备例与制备例2的不同之处就在于，本制备例在步骤S12中未加入羟甲基纤维素钠。

制备例4

本制备例与制备例2的不同之处就在于，本制备例在步骤S12中未加入对苯乙烯磺酸钠。

制备例5

本制备例与制备例2的不同之处就在于，本制备例在步骤S12中未加入丙烯酸酰胺。

制备例6

本制备例与制备例2的不同之处就在于，本制备例在步骤S12中未加入丙烯酸酰胺和高岭土。

制备例7

本制备例与制备例2的不同之处就在于，本制备例在步骤S12中未加入高岭土。

制备例8

本制备例与制备例2的不同之处就在于，本制备例的步骤S11具体为于28℃，向8g的丙烯酸中加入30g的水混合搅拌均匀后，继续加入质量分数为20-25％的氢氧化钠溶液直至中和度为80％后，加入2.5g的丙烯酸酰胺，待丙烯酸酰胺混合搅拌均匀后加入制得混合液A。

制备例9

本制备例与制备例2的不同之处就在于，本制备例在步骤S11中加入质量分数为20-25％的氢氧化钠溶液直至中和度为70％。

制备例10

本制备例与制备例2的不同之处就在于，本制备例在步骤S11中加入质量分数为20-25％的氢氧化钠溶液直至中和度为90％。

制备例11

本制备例与制备例2的不同之处就在于，本制备例的步骤S13具体为：于42℃，向混合液B中加入0.22g地过硫酸钾、0.03g的N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和高岭土后，升温至70℃，以160rpm转速搅拌170min后，继续以220rpm转速混合搅拌35min后，于120℃烘干26min后，研磨至130目后制得改性高吸水性树脂。

实施例

实施例1

一种补偿收缩自密实膨胀混凝土，由包括以下步骤加工而成：

S1，将依次将345kg的粗骨料、205kg的制备例1中制得的改性细骨料和纤维混合物总质量的25％投入至搅拌釜中，以110rpm的转速混合搅拌25min得到混合物料A；

其中粗骨料的压碎指数3.7％、含泥量小于等于1.0％、泥块含量小于等于0.5％；且粗骨料的级配组成为0.075mm筛孔通过率为5％，1.18mm筛孔通过率为13％，3mm筛孔通过率为25％，5.5mm筛孔通过率为85％，11mm筛孔通过率100％；

其中纤维混合物总质量为6.0kg，且纤维混合物由1.1kg的聚丙烯纤维(长度6mm、直径0.015mm)、1.2kg纤维素纤维(长度2-3mm、直径12-20μm；抗拉强度为900MPa；弹性模量为9GPa)、2.4kg的玄武岩纤维(直径17μm、长度14mm、抗拉强度3250MPa、弹性模量106GPa、延伸率3.5％)和1.3kg的聚乙烯醇纤维(直径39μm、长度18mm、抗拉强度1800MPa、弹性模量35.0GPa、延伸率8％)混合而成；其中聚乙烯醇纤维与所述玄武岩纤维的质量比为24:13；

S2，将纳米二氧化硅分为3批等质量的硅粉(即每批硅粉的适量为1kg)，继续向混合物料A加入6.5kg的复合修复剂、80kg的硅酸盐水泥、15kg的粉煤灰(Ⅰ级粉煤灰)、12kg的复合膨胀剂后以135rpm的转速混合搅拌8min后，依次加入6kg的磷酸镁水泥和1.5kg的铝酸盐水泥以155rpm的转速混合搅拌8min后，投入一批硅粉以110rpm的转速混合搅拌7min后，重复投入一批硅粉后混合搅拌7min直至全部的纳米二氧化硅全部投入完成后，再混合搅拌5min，制备得到混合物料B；

其中6.5kg的复合修复剂由制备例2中制得的改性高吸水性树脂与水泥基渗透结晶防水材料按质量比为30:10混合搅拌均匀后制得；

其中12kg的复合膨胀剂由钙矾石型膨胀剂和HCSA高性能混凝土膨胀剂混合而成，且钙矾石型膨胀剂和HCSA高性能混凝土膨胀剂的质量比为9:1；

其中纳米二氧化硅与水泥基渗透结晶防水材料的质量比为8.5:10，即纳米二氧化硅的总质量为4.14kg；

S3，向混合物料B中投入2.3kg的聚羧酸减水剂(减水率为19％、含气量4.2％、泌水率比30％)和30kg的水混合搅拌均匀后，投入剩余纤维混合物以165rpm的转速混合搅拌55min，制得混凝土浆料；

S4，将步骤S3中制备的混凝土浆料注入模具，震荡除泡，压制成型，脱模，于湿度95％且温度为23℃环境中密闭养护，制得成品。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例的复合修复剂中，改性高吸水性树脂和水泥基渗透结晶防水材料的质量比为28:10。

实施例3

本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例的复合修复剂中，改性高吸水性树脂和水泥基渗透结晶防水材料的质量比为32:10。

实施例4

本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例用等质量制备例3中制得的改性高吸水性树脂代替制备例2中制得的改性高吸水性树脂。

实施例5

本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例用等质量制备例4中制得的改性高吸水性树脂代替制备例2中制得的改性高吸水性树脂。

实施例6

本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例用等质量制备例5中制得的改性高吸水性树脂代替制备例2中制得的改性高吸水性树脂。

实施例7

本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例用等质量制备例6中制得的改性高吸水性树脂代替制备例2中制得的改性高吸水性树脂。

实施例8

本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例用等质量制备例7中制得的改性高吸水性树脂代替制备例2中制得的改性高吸水性树脂。

实施例9

本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例用等质量制备例8中制得的改性高吸水性树脂代替制备例2中制得的改性高吸水性树脂。

实施例10

本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例用等质量制备例9中制得的改性高吸水性树脂代替制备例2中制得的改性高吸水性树脂。

实施例11

本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例用等质量制备例10中制得的改性高吸水性树脂代替制备例2中制得的改性高吸水性树脂。

实施例12

本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例用等质量制备例11中制得的改性高吸水性树脂代替制备例2中制得的改性高吸水性树脂。

实施例13

本实施例与实施例1的不同之处在于，本申请实施例中所用纳米二氧化硅与水泥基渗透结晶防水材料的质量比为8:10。

实施例14

本实施例与实施例1的不同之处在于，本申请实施例中所用纳米二氧化硅与水泥基渗透结晶防水材料的质量比为9:10。

实施例15

本实施例与实施例1的不同之处在于，本申请实施例中所用纳米二氧化硅与水泥基渗透结晶防水材料的质量比为10:10。

实施例16

本实施例与实施例1的不同之处在于，本申请实施例中所用纳米二氧化硅与水泥基渗透结晶防水材料的质量比为6:10。

实施例17

本实施例与实施例1的不同之处在于，本申请实施例在步骤S2中未加入纳米二氧化硅。

实施例18

本实施例与实施例1的不同之处在于，本申请实施例在步骤S3中未加入聚羧酸减水剂。

实施例19

本实施例与实施例1的不同之处在于，本申请实施例在步骤S3中所用复合膨胀剂均为HCSA高性能混凝土膨胀剂。

实施例20

本实施例与实施例1的不同之处在于，本申请实施例的纤维混合物总质量为6.0kg，且本申请实施例中纤维混合物均聚丙烯纤维。

实施例21

本实施例与实施例1的不同之处在于，本申请实施例的纤维混合物总质量为6.0kg，且本申请实施例中纤维混合物均纤维素纤维。

实施例22

本实施例与实施例1的不同之处在于，本申请实施例的纤维混合物由1.1kg的聚丙烯纤维(长度6mm、直径0.015mm)、1.2kg纤维素纤维(长度2-3mm、直径12-20μm；抗拉强度为900MPa；弹性模量为9GPa)、2.0kg的玄武岩纤维(直径17μm、长度14mm、抗拉强度3250MPa、弹性模量106GPa、延伸率3.5％)和1.3kg的聚乙烯醇纤维(直径39μm、长度18mm、抗拉强度1800MPa、弹性模量35.0GPa、延伸率8％)混合而成。

实施例23

本实施例与实施例1的不同之处在于，本申请实施例的纤维混合物由1.1kg的聚丙烯纤维(长度6mm、直径0.015mm)、1.2kg纤维素纤维(长度2-3mm、直径12-20μm；抗拉强度为900MPa；弹性模量为9GPa)、2.7kg的玄武岩纤维(直径17μm、长度14mm、抗拉强度3250MPa、弹性模量106GPa、延伸率3.5％)和1.3kg的聚乙烯醇纤维(直径39μm、长度18mm、抗拉强度1800MPa、弹性模量35.0GPa、延伸率8％)混合而成。

实施例24

本实施例与实施例1的不同之处在于，本申请实施例用等质量的细骨料(含泥量小于等于3.0％；泥块含量小于等于1.0％；细骨料的粒径为0.15-4.75mm)代替实施例1中所用制备例1制得的改性细骨料。

实施例25

本实施例与实施例1的不同之处在于，本申请实施例中的补偿收缩自密实膨胀混凝土，由包括以下步骤加工而成：

S1，将345kg的粗骨料、205kg的制备例1中制得的改性细骨料以110rpm的转速混合搅拌25min得到混合物料A；

S2，向混合物料A加入6.5kg的复合修复剂、80kg的硅酸盐水泥、15kg的粉煤灰(Ⅰ级粉煤灰)、12kg的复合膨胀剂、6kg的磷酸镁水泥和1.5kg的铝酸盐水泥后以140rpm的转速混合搅拌16min后，投入全部的纳米二氧化硅以110rpm的转速混合搅拌21min后，再混合搅拌5min，制备得到混合物料B；

其中粗骨料的压碎指数3.7％、含泥量小于等于1.0％、泥块含量小于等于0.5％；且粗骨料的级配组成为0.075mm筛孔通过率为5％，1.18mm筛孔通过率为13％，3mm筛孔通过率为25％，5.5mm筛孔通过率为85％，11mm筛孔通过率100％；

其中纤维混合物总质量为6.0kg，且纤维混合物由1.1kg的聚丙烯纤维(长度6mm、直径0.015mm)、1.2kg纤维素纤维(长度2-3mm、直径12-20μm；抗拉强度为900MPa；弹性模量为9GPa)、2.4kg的玄武岩纤维(直径17μm、长度14mm、抗拉强度3250MPa、弹性模量106GPa、延伸率3.5％)和1.3kg的聚乙烯醇纤维(直径39μm、长度18mm、抗拉强度1800MPa、弹性模量35.0GPa、延伸率8％)混合而成；其中聚乙烯醇纤维与所述玄武岩纤维的质量比为24:13；

其中6.5kg的复合修复剂由制备例2中制得的改性高吸水性树脂与水泥基渗透结晶防水材料按质量比为30:10混合搅拌均匀后制得；

其中12kg的复合膨胀剂由钙矾石型膨胀剂和HCSA高性能混凝土膨胀剂混合而成，且钙矾石型膨胀剂和HCSA高性能混凝土膨胀剂的质量比为9:1；

其中纳米二氧化硅与水泥基渗透结晶防水材料的质量比为8.5:10，即纳米二氧化硅的总质量为4.14kg；

S3，向混合物料B中投入2.3kg的聚羧酸减水剂(减水率为19％、含气量4.2％、泌水率比30％)和30kg的水混合搅拌均匀后，投入全部的纤维混合物以165rpm的转速混合搅拌55min，制得混凝土浆料；

S4，将步骤S3中制备的混凝土浆料注入模具，震荡除泡，压制成型，脱模，于湿度95％且温度为23℃环境中密闭养护，制得成品。

对比例

对比例1

本对比例与实施例1的不同之处在于，本对比例中用等质量的高分子吸水性树脂(外观：白色粉粒、粒度：30-60目、容积密度为0.6-0.9(g/cm³)、吸生理盐水量：20-70(ml/g)、吸水速率为60S、保水率为85％、pH值6-7、挥发物含量≤10％)代替制备例2中制得的改性高吸水性树脂。

对比例2

本对比例与实施例1的不同之处在于，本对比例中复合修复剂全部为水泥基渗透结晶防水材料。

对比例3

本对比例与实施例1的不同之处在于，本对比例中复合修复剂全部为制备例2中制得的改性高吸水性树脂。

对比例4

本对比例与实施例1的不同之处在于，本对比例的复合修复剂中，改性高吸水性树脂和水泥基渗透结晶防水材料的质量比为20:10。

对比例5

本对比例与实施例1的不同之处在于，本对比例的复合修复剂中，改性高吸水性树脂和水泥基渗透结晶防水材料的质量比为40:10。

对比例6

本对比例与实施例1的不同之处在于，本对比例中用等质量的硅酸盐水泥代替了实施例1中所用的磷酸镁水泥。

对比例7

本对比例与实施例1的不同之处在于，本对比例中用等质量的硅酸盐水泥代替了实施例1中所用的铝酸盐水泥。

对比例8

本对比例与实施例1的不同之处在于，本对比例中用等质量的硅酸盐水泥代替了实施例1中所用的铝酸盐水泥，且本对比例中用等质量的硅酸盐水泥代替了实施例1中所用的磷酸镁水泥。

性能检测试验

检测方法/试验方法

1、抗压强度测试：按标准GB/T 50081-2016《普通混凝土力学性能试验方法标准》，将实施例1-25和对比例1-8中制得的产品制成标准试块后，测定不同标准试块氧化3d、7d和28d的抗压强度。

2、抗渗等级测试：按标准JGJ/T 193《混凝土耐久性检验评定标准》，测定施例1-25和对比例1-X制得的产品的抗渗等级。

3、抗冻性能：按标准JGJ/T 193《混凝土耐久性检验评定标准》，测定实施例1-25和对比例1-8制得的产品的抗冻等级。

表1实施例1-25和对比例1-8的检测结果汇总表

结合实施例1-12和对比例1-5并结合表1可以看出，采用羟甲基纤维素钠、对苯乙烯磺酸钠、丙烯酸、丙烯酸酰胺、活性炭和高岭土制备得到改性高吸水性树脂，从而综合改善了本申请在3d、7d和28d时的抗压强度以及产品的抗渗性能和抗冻性能，且制备改性高吸水性树脂过程中，步骤S11的中的中和度会影响产品的综合性能，且当限定步骤S11的中和度为80％时，产品的综合性能最优。且在本申请中高吸水性树脂和水泥基渗透结晶防水材料间的质量比为30:10时，产品的综合性最优。

结合实施例1和实施例13-17并结合表1可以看出，本申请中通过限定纳米二氧化硅和水泥基渗透结晶防水材料间的得质量比为8.5:10时产品的综合性能。

结合实施例1和对比例6-8并结合表1可以看出，磷酸镁水泥、粉煤灰和铝酸盐水泥间存在配合效果，当产品同时采用，磷酸镁水泥、粉煤灰和铝酸盐水泥时，产品的综合性能最优。

结合实施例1和实施例18-19并结合表1可以看出，结合实施例1和实施例2-3并结合表1可以看出，减水剂的添加可以综合改善本申请的抗压强度，且将钙矾石型膨胀剂和HCSA高性能混凝土膨胀剂混合后制得复合膨胀剂，可以综合改善产品在3d、7d和28d时的抗压强度以及产品的抗渗性能和抗冻性能。

结合实施例1和实施例20-25并结合表1可以看出，将聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、纤维素纤维和玄武岩纤维混合制得混合物，可以综合改善产品在3d、7d和28d时的抗压强度及产品的抗渗性能和抗冻性能。

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)

1.一种补偿收缩自密实膨胀混凝土，其特征在于，由包含以下重量份的原料制备而成：80-100份的硅酸盐水泥、5-10份的磷酸镁水泥、1-2份的铝酸盐水泥、14-16份的粉煤灰、310-390份的粗骨料、190-235份的改性细骨料、7-16份的复合膨胀剂、4-10份的纤维混合物、30-55份的水和4-10份的复合修复剂；所述复合修复剂包括改性高吸水性树脂和水泥基渗透结晶防水材料，所述改性高吸水性树脂和所述水泥基渗透结晶防水材料的质量比为28-32:10。

2.根据权利要求1所述的补偿收缩自密实膨胀混凝土，其特征在于，所述改性高吸水性树脂由包含以下重量份的原料制备而成：7-8份的丙烯酸、1.4-1.6份的羟甲基纤维素钠、0.3-0.5份的高岭土、0.2-0.25份地过硫酸钾、0.03-0.04份的N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、3.2-3.6份的对苯乙烯磺酸钠、1.6-4份的丙烯酸酰胺和28-32份的水。

3.根据权利要求2所述的补偿收缩自密实膨胀混凝土，其特征在于，所述改性高吸水性树脂包括活性炭，所述改性高吸水性树脂由包含以下步骤加工而成：

S11，于27-30℃，向丙烯酸中加入活性炭中以100-150rpm转速混合搅拌10-15min，离心分离处理后的丙烯酸，于27-30℃，向离心得到的丙烯酸中，向丙烯酸中依次加入计量的水混合搅拌均匀后，调节中和度为75-85%后，加入计量的丙烯酸酰胺，待丙烯酸酰胺混合搅拌均匀后加入制得混合液A；

S12，于55-60℃且氮气氛围下，向混合液A中加入羟甲基纤维素钠和对苯乙烯磺酸钠，以100-120rpm转速混合搅拌30-40min后制得混合液B；

S13，于40-72℃，向混合液B中加入过硫酸钾、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和高岭土后，烘干，研磨至120-150目后制得改性高吸水性树脂。

4.根据权利要求3所述的补偿收缩自密实膨胀混凝土，其特征在于，所述改性高吸水性树脂包括0.7-0.9份的碳酸氢钠，所述步骤S13具体为：于40-45℃，向混合液B中加入过硫酸钾、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺和高岭土后，升温至68-72℃，以150-180rpm转速搅拌160-180min后，加入碳酸氢钠，继续以200-250rpm转速混合搅拌40-50min后，于115-125℃烘干25-30min后，研磨至120-150目后制得改性高吸水性树脂。

5.根据权利要求1所述的补偿收缩自密实膨胀混凝土，其特征在于，所述改性细骨料由包括以下物质加工而成：细骨料和浓度为0.6-0.9%的单宁酸溶液，所述改性细骨料的制备具体为：以1.2-1.5Kg/L的固液比将细骨料浸泡于单宁酸溶液中9-12h，通过去离子水冲洗9-11次后，于65-75℃中烘干处理3-5h，后制得改性细骨料。

6.根据权利要求1所述的补偿收缩自密实膨胀混凝土，其特征在于，还包括2-5份的纳米二氧化硅，所述纳米二氧化硅和所述水泥基渗透结晶防水材料的质量比为8-9:10。

7.根据权利要求6所述的补偿收缩自密实膨胀混凝土，其特征在于，包括2-2.5份的聚羧酸减水剂，所述复合膨胀剂包括钙矾石型膨胀剂和HCSA高性能混凝土膨胀剂。

8.根据权利要求6所述的补偿收缩自密实膨胀混凝土，其特征在于，所述纤维混合物包括0.8-1.8份的聚丙烯纤维、1.0-1.4份纤维素纤维、2.0-3.0份的玄武岩纤维和1.0-1.5份的聚乙烯醇纤维；所述聚乙烯醇纤维与所述玄武岩纤维的质量比为10:17-19；所述玄武岩纤维的直径16-19μm且长度12-18mm；所述聚乙烯醇纤维的直径为38-40μm且长度为17-20mm；所述聚丙烯纤维的长度5-6mm；所述纤维素纤维的长度2-3mm、抗拉强度为800-1000MPa且弹性模量为8-10GPa。

9.权利要求6-8任一所述的补偿收缩自密实膨胀混凝土的制备方法，其特征在于，由包括以下步骤加工而成：

S1，将全部的粗骨料、全部的改性细骨料和纤维混合物总质量的20-30%以100-120rpm的转速混合搅拌20-30min得到混合物料A；

S2，将纳米二氧化硅分为3-4批等质量的硅粉，继续向混合物料A加入全部的复合修复剂、全部的硅酸盐水泥、全部的粉煤灰、全部的复合膨胀剂后以130-140rpm的转速混合搅拌5-10min后，依次加入磷酸镁水泥和铝酸盐水泥以150-160rpm的转速混合搅拌5-10min，投入一批硅粉以100-120rpm的转速混合搅拌5-8min后，重复投入一批硅粉后混合搅拌5-8min直至全部的纳米二氧化硅全部投入完成后，再混合搅拌5min，制备得到混合物料B；

S3，向混合物料B中投入全部的聚羧酸减水剂和水混合搅拌均匀后，投入剩余纤维混合物以160-170rpm的转速混合搅拌50-60min，制得混凝土浆料；

S4，将步骤S3中制备的混凝土浆料注入模具，震荡除泡，压制成型，脱模，于湿度≥95%且温度为23±2℃环境中密闭养护，制得成品。