CN115259801B - 一种超高性能混凝土预混料及其制备方法 - Google Patents

一种超高性能混凝土预混料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115259801B
CN115259801B CN202210976372.2A CN202210976372A CN115259801B CN 115259801 B CN115259801 B CN 115259801B CN 202210976372 A CN202210976372 A CN 202210976372A CN 115259801 B CN115259801 B CN 115259801B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fibers
nitrate solution
premix
modified
basalt
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.)
Active
Application number
CN202210976372.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115259801A (zh
Inventor
王向严
王卫
王姣
朱冬梅
蒋紫勇
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.)
Suqian Xingyou Concrete Co ltd
Original Assignee
Suqian Xingyou Concrete 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 Suqian Xingyou Concrete Co ltd filed Critical Suqian Xingyou Concrete Co ltd
Priority to CN202210976372.2A priority Critical patent/CN115259801B/zh
Publication of CN115259801A publication Critical patent/CN115259801A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115259801B publication Critical patent/CN115259801B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • 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
    • C04B28/02—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 containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04—Portland 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
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/38—Fibrous materials; Whiskers
    • C04B14/46—Rock wool ; Ceramic or silicate fibres
    • C04B14/4643—Silicates other than zircon
    • 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
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/38—Fibrous materials; Whiskers
    • C04B14/48—Metal
    • 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
    • C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/02—Treatment
    • C04B20/023—Chemical treatment
    • 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
    • C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/10—Coating or impregnating
    • C04B20/1018—Coating or impregnating with organic materials
    • C04B20/1029—Macromolecular compounds
    • C04B20/1033—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • 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
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/34—Non-shrinking or non-cracking materials
    • C04B2111/343—Crack resistant materials
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Abstract

本发明公开了一种超高性能混凝土预混料及其制备方法，以硅酸盐水泥、石英砂、聚羧酸减水剂、纳米晶核材料、改性钢纤维、改性玄武岩纤维和消泡剂为原料，混合均匀，即得。该预混料运输方便，使用方法简单，边搅拌边向预混料中加入水，持续搅拌，即得超高性能混凝土，具有优异的抗拉强度和抗裂强度，大大拓宽了超高性能混凝土的应用范围。

Description

一种超高性能混凝土预混料及其制备方法
技术领域
本发明属于混凝土制备技术领域，具体涉及一种超高性能混凝土预混料及其制备方法。
背景技术
超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete，简称UHPC)是一种新型水泥基复合材料，其内部缺陷空隙远小于普通混凝土，具有超高的耐久性、超好的力学性能以及优异的耐腐蚀性和耐久性，可减小结构尺寸，减轻结构自重，节约空间，降低能耗，降低结构维修费和重建费。UHPC被广泛用于钢混组合梁桥面板、超高层建筑、混凝土结构改造和薄层加固等领域。
目前常用的UHPC虽然自身的性能有大的提升，但是具有以下问题：
1、胶凝材料用量大(水泥用量高达800～1000kg/m3)，水胶比低，增大了水化热，易产生收缩问题；
2、需要掺入硅灰等超细掺合料，故UHPC的早期收缩较大，导致构件早期应力集中，从而在后期容易产生裂缝，还会导致一些轻薄构件下弯曲变形；
3、制备UHPC所需原料包含水泥、硅灰、石英砂、石英粉、钢纤维和超塑化剂等，生产成本是普通混凝土的数倍；
4、UHPC的粘性大，不利于超高性能混凝土的浇筑；
5、UHPC与钢筋、旧混凝土或沥青层等之间的粘结性差，导致出现开裂、滑移或者空鼓等问题，直接影响结构的抗疲劳性能、粘结力、抗折强度和安全稳定性，大大限制了UHPC的使用范围；
6、UHPC的抗压强度超过150MPa，但是其抗拉强度仅有10～20MPa，抗裂强度不超过10MPa，因此UHPC不能承受较大的拉应力，在实际工程应用中，当UHPC的厚度较大时，其在抗拉、抗裂性能方面的局限性会大大限制其应用。
专利CN110627429B公开了一种浮石基轻质自密实超高性能混凝土，基于修正后的Andreasen-Andersen堆积模型对浮石基UHPC复合体系基体配合比进行优化设计，将粉磨后的浮石颗粒进行一定程度的预湿处理，并按一定体积分数取代河砂配制UHPC复合水泥基材料，使各组分颗粒间达到紧密堆积状态，基体获得高密实度。该专利技术所得混凝土的抗拉强度、抗裂强度等指标仍不理想。
专利申请CN111470823A公开了一种超高性能混凝土的复合胶凝材料体系，其包括水泥、活性矿物外加剂、化学激发剂，其中所述活性矿物外加剂包括粉煤灰、矿粉、硅灰和纳米氧化铝，所述化学激发剂为硫酸钠。该专利技术利用特定氧化钙与氧化硅的比例，使胶凝材料发挥出良好的化学密实作用，通过化学激发剂(硫酸钠)可以增强胶凝材料的水化反应，更好地发挥胶凝材料的化学密实作用。该专利技术所得混凝土的抗拉强度和抗裂强度等指标也不理想。
显然，抗拉强度和抗裂强度已经成为限制超高性能混凝土发展的两个关键性指标，仍有很大的进步空间。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种超高性能混凝土预混料及其制备方法，其具有优异的抗拉强度和抗裂强度，大大拓宽了其应用范围。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种超高性能混凝土预混料的制备方法，具体步骤如下：
(1)将聚羧酸减水剂、聚丙烯酸、聚乙二醇400加入水中，搅拌分散均匀，接着调节pH＝10～11，同时匀速缓慢滴加硝酸钙溶液、硅酸钠溶液和硝酸铝溶液，在此过程中控制pH不变，滴加完毕后继续搅拌5～6h，离心，干燥，得到纳米晶核材料；
(2)将硼泥、淀粉、聚丙烯酰胺和水混合均匀，制成浆料，接着将钢纤维加入浆料中，超声波振荡处理，过滤取沉淀，静置陈化，得到改性钢纤维；将玄武岩纤维经表面腐蚀处理得到预处理玄武岩纤维，接着利用聚丙烯酸酯乳液浸渍处理，得到改性玄武岩纤维；
(3)将硅酸盐水泥、石英砂、聚羧酸减水剂、纳米晶核材料、改性钢纤维、改性玄武岩纤维和消泡剂混合均匀，即得所述的预混料。
优选的，步骤(1)中，聚羧酸减水剂、聚丙烯酸、聚乙二醇400、水、硝酸钙溶液、硅酸钠溶液、硝酸铝溶液的质量比为10：0.15～0.2：0.1～0.15：120～130：20～30：20～30：20～30，其中，聚羧酸减水剂的相对分子量为50000～60000，聚丙烯酸的相对分子量为10000～12000，硝酸钙溶液、硅酸钠溶液、硝酸铝溶液的浓度分别为1.5～2.5mol/L、1.5～2.5mol/L、0.08～0.1mol/L。
优选的，步骤(1)中，硝酸钙溶液、硅酸钠溶液和硝酸铝溶液的滴加时间均为30～40min。
优选的，步骤(2)中，硼泥、淀粉、聚丙烯酰胺、水、钢纤维的质量比为20～30：15～20：4～6：50～60：20～30。
优选的，步骤(2)中，钢纤维的长度为35～45mm，玄武岩纤维的长度为6～8mm。
优选的，步骤(2)中，超声波振荡处理的工艺条件为：300～500W超声波振荡30～40min。
优选的，步骤(2)中，静置陈化时间为18～20h。
优选的，步骤(2)中，以重量份计，表面腐蚀处理的具体方法如下：将8～10份二苯胺磺酸钠、6～8份质量浓度98％浓硫酸、4～6份苯酚、2～3份硬脂酸甲酯、12～15份水混合均匀，配制成腐蚀液，接着将5～6份玄武岩纤维完全浸没于腐蚀液中，60～70℃搅拌处理30～40min，过滤，洗涤，即得预处理玄武岩纤维。
优选的，步骤(2)中，浸渍处理的具体方法为：将预处理玄武岩纤维完全浸没于其3～4倍重量的聚丙烯酸酯乳液中，300～400W超声波振荡处理50～60min，过滤，干燥即可。
优选的，步骤(2)中，聚丙烯酸酯乳液的固含量为45～50wt％。
优选的，步骤(3)中，硅酸盐水泥、石英砂、聚羧酸减水剂、纳米晶核材料、改性钢纤维、改性玄武岩纤维和消泡剂的质量比为100：120～130：1.5～2.5：13～15：20～30：50～60：0.3～0.5。
优选的，步骤(3)中，所述石英砂包括20～40目粗砂、60～80目中砂和100～120目细砂，三者的质量比为2：3：1。
优选的，步骤(3)中，所述消泡剂为聚醚消泡剂。
利用上述制备方法得到的一种超高性能混凝土预混料。
上述一种超高性能混凝土预混料的使用方法，边搅拌边向预混料中加入其0.5～0.6倍重量的水，搅拌5～7min，即得超高性能混凝土。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明以硅酸盐水泥、石英砂、聚羧酸减水剂、纳米晶核材料、改性钢纤维、改性玄武岩纤维和消泡剂为原料，混合均匀，得到一种超高性能混凝土预混料。该预混料运输方便，使用方法简单，边搅拌边向预混料中加入水，持续搅拌，即得超高性能混凝土，具有优异的抗拉强度和抗裂强度，大大拓宽了超高性能混凝土的应用范围。
1、本发明的技术关键之一在于纳米晶核材料，其制备方法如下：将聚羧酸减水剂、聚丙烯酸、聚乙二醇400加入水中，搅拌分散均匀，接着调节pH＝10～11，同时匀速缓慢滴加硝酸钙溶液、硅酸钠溶液和硝酸铝溶液，在此过程中控制pH不变，滴加完毕后继续搅拌5～6h，离心，干燥即得。
一方面，纳米晶核材料可以促进超高性能混凝土拌合物的流动性，有利于混凝土性能改善；另一方面，纳米晶核材料表面已经吸附聚羧酸减水剂，不会再吸附其他的聚羧酸减水剂，不会影响混凝土拌合；最重要的是，纳米晶核材料为早期水化提供晶核，加速水化，并填充于孔隙之间，使得混凝土更为密实，有利于混凝土性能的改善。
2、本发明的技术关键之二在于改性钢纤维和改性玄武岩纤维，其中，改性钢纤维的制备方法如下：将硼泥、淀粉、聚丙烯酰胺和水混合均匀，制成浆料，接着将钢纤维加入浆料中，超声波振荡处理，过滤取沉淀，静置陈化，即得。
改性玄武岩纤维的制备方法如下：将玄武岩纤维经表面腐蚀处理得到预处理玄武岩纤维，接着利用聚丙烯酸酯乳液浸渍处理，即得。
改性钢纤维和改性玄武岩纤维的长度不同，两者配合使用，有助于混凝土抗拉强度和抗裂强度的改善。改性钢纤维表面的聚丙烯酰胺、改性玄武岩纤维表面的聚丙烯酸酯在后续水化过程中，构建三维网状结构，更加致密化，有助于减少裂纹的形成，提高产品的抗拉性能和抗裂性能。
3、纳米晶核材料、改性钢纤维、改性玄武岩纤维协同作用，起到填充作用，提高了产品的抗拉能力和抗裂性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
如无特殊说明外，本发明中所有商品均通过市场渠道购买。
实施例1
一种超高性能混凝土预混料的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将10kg聚羧酸减水剂、0.15kg聚丙烯酸、0.1kg聚乙二醇400加入120kg水中，搅拌分散均匀，接着调节pH＝10，同时匀速缓慢滴加20kg 1.5mol/L硝酸钙溶液、20kg1.5mol/L硅酸钠溶液和20kg 0.08mol/L硝酸铝溶液，在此过程中控制pH不变，滴加完毕后继续搅拌5h，离心，干燥，得到纳米晶核材料；
(2)再将20kg硼泥、15kg淀粉、4kg聚丙烯酰胺和50kg水混合均匀，制成浆料，接着将20kg长度35mm的钢纤维加入浆料中，300W超声波振荡30min，过滤取沉淀，静置陈化18h，得到改性钢纤维；将长度6mm的玄武岩纤维经表面腐蚀处理得到预处理玄武岩纤维，接着利用聚丙烯酸酯乳液浸渍处理，得到改性玄武岩纤维；
(3)然后将100kg硅酸盐水泥、120kg石英砂、1.5kg聚羧酸减水剂、13kg纳米晶核材料、20kg改性钢纤维、50kg改性玄武岩纤维和0.3kg聚醚消泡剂混合均匀，即得所述的预混料。
其中，步骤(1)中，聚羧酸减水剂的相对分子量为50000，聚丙烯酸的相对分子量为10000；硝酸钙溶液、硅酸钠溶液和硝酸铝溶液的滴加时间均为30min。
步骤(2)中，表面腐蚀处理的具体方法如下：将80kg二苯胺磺酸钠、60kg质量浓度98％浓硫酸、40kg苯酚、20kg硬脂酸甲酯、120kg水混合均匀，配制成腐蚀液，接着将50kg玄武岩纤维完全浸没于腐蚀液中，60℃搅拌处理30min，过滤，洗涤，即得预处理玄武岩纤维。
步骤(2)中，浸渍处理的具体方法为：将预处理玄武岩纤维完全浸没于其3倍重量的聚丙烯酸酯乳液中，300W超声波振荡处理50min，过滤，干燥即可。聚丙烯酸酯乳液的固含量为45wt％。
步骤(3)中，所述石英砂包括20目粗砂、60目中砂和100目细砂，三者的质量比为2：3：1。
实施例2
一种超高性能混凝土预混料的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将10kg聚羧酸减水剂、0.2kg聚丙烯酸、0.15kg聚乙二醇400加入130kg水中，搅拌分散均匀，接着调节pH＝11，同时匀速缓慢滴加30kg 2.5mol/L硝酸钙溶液、30kg2.5mol/L硅酸钠溶液和30kg 0.1mol/L硝酸铝溶液，在此过程中控制pH不变，滴加完毕后继续搅拌6h，离心，干燥，得到纳米晶核材料；
(2)再将30kg硼泥、20kg淀粉、6kg聚丙烯酰胺和60kg水混合均匀，制成浆料，接着将30kg长度45mm的钢纤维加入浆料中，500W超声波振荡40min，过滤取沉淀，静置陈化20h，得到改性钢纤维；将长度8mm的玄武岩纤维经表面腐蚀处理得到预处理玄武岩纤维，接着利用聚丙烯酸酯乳液浸渍处理，得到改性玄武岩纤维；
(3)然后将100kg硅酸盐水泥、130kg石英砂、2.5kg聚羧酸减水剂、15kg纳米晶核材料、30kg改性钢纤维、60kg改性玄武岩纤维和0.5kg聚醚消泡剂混合均匀，即得所述的预混料。
其中，步骤(1)中，聚羧酸减水剂的相对分子量为60000，聚丙烯酸的相对分子量为12000；硝酸钙溶液、硅酸钠溶液和硝酸铝溶液的滴加时间均为40min。
步骤(2)中，表面腐蚀处理的具体方法如下：将100kg二苯胺磺酸钠、80kg质量浓度98％浓硫酸、60kg苯酚、30kg硬脂酸甲酯、150kg水混合均匀，配制成腐蚀液，接着将60kg玄武岩纤维完全浸没于腐蚀液中，70℃搅拌处理40min，过滤，洗涤，即得预处理玄武岩纤维。
步骤(2)中，浸渍处理的具体方法为：将预处理玄武岩纤维完全浸没于其4倍重量的聚丙烯酸酯乳液中，400W超声波振荡处理60min，过滤，干燥即可。聚丙烯酸酯乳液的固含量为50wt％。
步骤(3)中，所述石英砂包括40目粗砂、80目中砂和120目细砂，三者的质量比为2：3：1。
实施例3
一种超高性能混凝土预混料的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将10kg聚羧酸减水剂、0.15kg聚丙烯酸、0.15kg聚乙二醇400加入120kg水中，搅拌分散均匀，接着调节pH＝11，同时匀速缓慢滴加20kg 2.5mol/L硝酸钙溶液、20kg2.5mol/L硅酸钠溶液和20kg 0.1mol/L硝酸铝溶液，在此过程中控制pH不变，滴加完毕后继续搅拌5h，离心，干燥，得到纳米晶核材料；
(2)再将30kg硼泥、15kg淀粉、6kg聚丙烯酰胺和50kg水混合均匀，制成浆料，接着将30kg长度35mm的钢纤维加入浆料中，500W超声波振荡30min，过滤取沉淀，静置陈化20h，得到改性钢纤维；将长度6mm的玄武岩纤维经表面腐蚀处理得到预处理玄武岩纤维，接着利用聚丙烯酸酯乳液浸渍处理，得到改性玄武岩纤维；
(3)然后将100kg硅酸盐水泥、130kg石英砂、1.5kg聚羧酸减水剂、15kg纳米晶核材料、20kg改性钢纤维、60kg改性玄武岩纤维和0.3kg聚醚消泡剂混合均匀，即得所述的预混料。
其中，步骤(1)中，聚羧酸减水剂的相对分子量为60000，聚丙烯酸的相对分子量为10000；硝酸钙溶液、硅酸钠溶液和硝酸铝溶液的滴加时间均为40min。
步骤(2)中，表面腐蚀处理的具体方法如下：将80kg二苯胺磺酸钠、80kg质量浓度98％浓硫酸、40kg苯酚、30kg硬脂酸甲酯、120kg水混合均匀，配制成腐蚀液，接着将60kg玄武岩纤维完全浸没于腐蚀液中，60℃搅拌处理40min，过滤，洗涤，即得预处理玄武岩纤维。
步骤(2)中，浸渍处理的具体方法为：将预处理玄武岩纤维完全浸没于其3倍重量的聚丙烯酸酯乳液中，400W超声波振荡处理50min，过滤，干燥即可。聚丙烯酸酯乳液的固含量为50wt％。
步骤(3)中，所述石英砂包括20目粗砂、80目中砂和100目细砂，三者的质量比为2：3：1。
实施例4
一种超高性能混凝土预混料的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将10kg聚羧酸减水剂、0.2kg聚丙烯酸、0.1kg聚乙二醇400加入130kg水中，搅拌分散均匀，接着调节pH＝10，同时匀速缓慢滴加30kg 1.5mol/L硝酸钙溶液、30kg1.5mol/L硅酸钠溶液和30kg 0.08mol/L硝酸铝溶液，在此过程中控制pH不变，滴加完毕后继续搅拌6h，离心，干燥，得到纳米晶核材料；
(2)再将20kg硼泥、20kg淀粉、4kg聚丙烯酰胺和60kg水混合均匀，制成浆料，接着将20kg长度45mm的钢纤维加入浆料中，300W超声波振荡40min，过滤取沉淀，静置陈化18h，得到改性钢纤维；将长度8mm的玄武岩纤维经表面腐蚀处理得到预处理玄武岩纤维，接着利用聚丙烯酸酯乳液浸渍处理，得到改性玄武岩纤维；
(3)然后将100kg硅酸盐水泥、120kg石英砂、2.5kg聚羧酸减水剂、13kg纳米晶核材料、30kg改性钢纤维、50kg改性玄武岩纤维和0.5kg聚醚消泡剂混合均匀，即得所述的预混料。
其中，步骤(1)中，聚羧酸减水剂的相对分子量为50000，聚丙烯酸的相对分子量为12000；硝酸钙溶液、硅酸钠溶液和硝酸铝溶液的滴加时间均为30min。
步骤(2)中，表面腐蚀处理的具体方法如下：将100kg二苯胺磺酸钠、60kg质量浓度98％浓硫酸、60kg苯酚、20kg硬脂酸甲酯、150kg水混合均匀，配制成腐蚀液，接着将50kg玄武岩纤维完全浸没于腐蚀液中，70℃搅拌处理30min，过滤，洗涤，即得预处理玄武岩纤维。
步骤(2)中，浸渍处理的具体方法为：将预处理玄武岩纤维完全浸没于其4倍重量的聚丙烯酸酯乳液中，300W超声波振荡处理60min，过滤，干燥即可。聚丙烯酸酯乳液的固含量为45wt％。
步骤(3)中，所述石英砂包括40目粗砂、60目中砂和120目细砂，三者的质量比为2：3：1。
实施例5
一种超高性能混凝土预混料的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将10kg聚羧酸减水剂、0.18kg聚丙烯酸、0.12kg聚乙二醇400加入125kg水中，搅拌分散均匀，接着调节pH＝10，同时匀速缓慢滴加25kg 2mol/L硝酸钙溶液、25kg2mol/L硅酸钠溶液和25kg 0.09mol/L硝酸铝溶液，在此过程中控制pH不变，滴加完毕后继续搅拌5.5h，离心，干燥，得到纳米晶核材料；
(2)再将25kg硼泥、18kg淀粉、5kg聚丙烯酰胺和55kg水混合均匀，制成浆料，接着将25kg长度40mm的钢纤维加入浆料中，400W超声波振荡35min，过滤取沉淀，静置陈化19h，得到改性钢纤维；将长度7mm的玄武岩纤维经表面腐蚀处理得到预处理玄武岩纤维，接着利用聚丙烯酸酯乳液浸渍处理，得到改性玄武岩纤维；
(3)然后将100kg硅酸盐水泥、125kg石英砂、2kg聚羧酸减水剂、14kg纳米晶核材料、25kg改性钢纤维、55kg改性玄武岩纤维和0.4kg聚醚消泡剂混合均匀，即得所述的预混料。
其中，步骤(1)中，聚羧酸减水剂的相对分子量为60000，聚丙烯酸的相对分子量为12000；硝酸钙溶液、硅酸钠溶液和硝酸铝溶液的滴加时间均为35min。
步骤(2)中，表面腐蚀处理的具体方法如下：将90kg二苯胺磺酸钠、70kg质量浓度98％浓硫酸、50kg苯酚、25kg硬脂酸甲酯、135kg水混合均匀，配制成腐蚀液，接着将55kg玄武岩纤维完全浸没于腐蚀液中，65℃搅拌处理35min，过滤，洗涤，即得预处理玄武岩纤维。
步骤(2)中，浸渍处理的具体方法为：将预处理玄武岩纤维完全浸没于其3.5倍重量的聚丙烯酸酯乳液中，400W超声波振荡处理55min，过滤，干燥即可。聚丙烯酸酯乳液的固含量为48wt％。
步骤(3)中，所述石英砂包括30目粗砂、70目中砂和110目细砂，三者的质量比为2：3：1。
对比例1
一种混凝土预混料的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将20kg硼泥、15kg淀粉、4kg聚丙烯酰胺和50kg水混合均匀，制成浆料，接着将20kg长度35mm的钢纤维加入浆料中，300W超声波振荡30min，过滤取沉淀，静置陈化18h，得到改性钢纤维；将长度6mm的玄武岩纤维经表面腐蚀处理得到预处理玄武岩纤维，接着利用聚丙烯酸酯乳液浸渍处理，得到改性玄武岩纤维；
(2)然后将100kg硅酸盐水泥、120kg石英砂、1.5kg聚羧酸减水剂、20kg改性钢纤维、50kg改性玄武岩纤维和0.3kg聚醚消泡剂混合均匀，即得所述的预混料。
其中，步骤(1)中，表面腐蚀处理的具体方法如下：将80kg二苯胺磺酸钠、60kg质量浓度98％浓硫酸、40kg苯酚、20kg硬脂酸甲酯、120kg水混合均匀，配制成腐蚀液，接着将50kg玄武岩纤维完全浸没于腐蚀液中，60℃搅拌处理30min，过滤，洗涤，即得预处理玄武岩纤维。
步骤(1)中，浸渍处理的具体方法为：将预处理玄武岩纤维完全浸没于其3倍重量的聚丙烯酸酯乳液中，300W超声波振荡处理50min，过滤，干燥即可。聚丙烯酸酯乳液的固含量为45wt％。
步骤(2)中，所述石英砂包括20目粗砂、60目中砂和100目细砂，三者的质量比为2：3：1。
对比例2
一种混凝土预混料的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将10kg聚羧酸减水剂、0.15kg聚丙烯酸、0.1kg聚乙二醇400加入120kg水中，搅拌分散均匀，接着调节pH＝10，同时匀速缓慢滴加20kg 1.5mol/L硝酸钙溶液、20kg1.5mol/L硅酸钠溶液和20kg 0.08mol/L硝酸铝溶液，在此过程中控制pH不变，滴加完毕后继续搅拌5h，离心，干燥，得到纳米晶核材料；
(2)然后将100kg硅酸盐水泥、120kg石英砂、1.5kg聚羧酸减水剂、13kg纳米晶核材料、20kg长度35mm的钢纤维、50kg长度6mm的玄武岩纤维和0.3kg聚醚消泡剂混合均匀，即得所述的预混料。
其中，步骤(1)中，聚羧酸减水剂的相对分子量为50000，聚丙烯酸的相对分子量为10000；硝酸钙溶液、硅酸钠溶液和硝酸铝溶液的滴加时间均为30min。
步骤(2)中，所述石英砂包括20目粗砂、60目中砂和100目细砂，三者的质量比为2：3：1。
对比例3
一种混凝土预混料的制备方法，具体步骤如下：
(1)先将10kg聚羧酸减水剂、0.15kg聚丙烯酸、0.1kg聚乙二醇400加入120kg水中，搅拌分散均匀，接着调节pH＝10，同时匀速缓慢滴加20kg 1.5mol/L硝酸钙溶液、20kg1.5mol/L硅酸钠溶液和20kg 0.08mol/L硝酸铝溶液，在此过程中控制pH不变，滴加完毕后继续搅拌5h，离心，干燥，得到纳米晶核材料；
(2)再将20kg硼泥、15kg淀粉、4kg聚丙烯酰胺和50kg水混合均匀，制成浆料，接着将20kg长度35mm的钢纤维加入浆料中，300W超声波振荡30min，过滤取沉淀，静置陈化18h，得到改性钢纤维；
(3)然后将100kg硅酸盐水泥、120kg石英砂、1.5kg聚羧酸减水剂、13kg纳米晶核材料、20kg改性钢纤维和0.3kg聚醚消泡剂混合均匀，即得所述的预混料。
其中，步骤(1)中，聚羧酸减水剂的相对分子量为50000，聚丙烯酸的相对分子量为10000；硝酸钙溶液、硅酸钠溶液和硝酸铝溶液的滴加时间均为30min。
步骤(3)中，所述石英砂包括20目粗砂、60目中砂和100目细砂，三者的质量比为2：3：1。
分别将实施例1～5和对比例1～3所得预混料制备成混凝土，具体方法为：边搅拌边向1kg预混料中加入0.55kg水，搅拌6min，标准养护(温度20℃，湿度＞95％)28天。
参考GB/T50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》对混凝土的抗压强度、抗拉强度、抗裂强度进行测试；试样尺寸为100mm×100mm×400mm。
测试结果见表1。
表1.混凝土性能测试结果
抗压强度(MPa) 抗裂强度(MPa) 抗拉强度(MPa)
实施例1 177.3 16.92 23.76
实施例2 177.7 16.94 23.81
实施例3 178.6 17.13 24.59
实施例4 178.2 17.09 24.55
实施例5 180.9 18.27 25.38
对比例1 136.2 11.33 18.13
对比例2 157.4 13.87 20.01
对比例3 148.1 12.42 19.05
由表1可知，实施例1～5所得预混料制成的混凝土经标准养护后具有优异的抗压强度、抗裂强度和抗拉强度。
对比例1略去纳米晶核材料，对比例2用钢纤维、玄武岩纤维替换改性钢纤维、改性玄武岩纤维，对比例3略去改性玄武岩纤维，所得预混料制成的混凝土各项强度明显变差，特别是抗裂强度和抗拉强度，说明纳米晶核材料和改性钢纤维、改性玄武岩纤维的引入协同作用改善混凝土的力学性能。
本发明通过上述实施例来说明本发明的技术构思，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品个别原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (8)

1.一种超高性能混凝土预混料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)将聚羧酸减水剂、聚丙烯酸、聚乙二醇400加入水中，搅拌分散均匀，接着调节pH＝10～11，同时匀速缓慢滴加硝酸钙溶液、硅酸钠溶液和硝酸铝溶液，在此过程中控制pH不变，滴加完毕后继续搅拌5～6h，离心，干燥，得到纳米晶核材料；
(2)将硼泥、淀粉、聚丙烯酰胺和水混合均匀，制成浆料，接着将钢纤维加入浆料中，超声波振荡处理，过滤取沉淀，静置陈化，得到改性钢纤维；将玄武岩纤维经表面腐蚀处理得到预处理玄武岩纤维，接着利用聚丙烯酸酯乳液浸渍处理，得到改性玄武岩纤维；
(3)将硅酸盐水泥、石英砂、聚羧酸减水剂、纳米晶核材料、改性钢纤维、改性玄武岩纤维和消泡剂混合均匀，即得所述的预混料；
其中，步骤(2)中，以重量份计，表面腐蚀处理的具体方法如下：将8～10份二苯胺磺酸钠、6～8份质量浓度98％浓硫酸、4～6份苯酚、2～3份硬脂酸甲酯、12～15份水混合均匀，配制成腐蚀液，接着将5～6份玄武岩纤维完全浸没于腐蚀液中，60～70℃搅拌处理30～40min，过滤，洗涤，即得预处理玄武岩纤维；
其中，步骤(2)中，浸渍处理的具体方法为：将预处理玄武岩纤维完全浸没于其3～4倍重量的聚丙烯酸酯乳液中，300～400W超声波振荡处理50～60min，过滤，干燥即可。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，聚羧酸减水剂、聚丙烯酸、聚乙二醇400、水、硝酸钙溶液、硅酸钠溶液、硝酸铝溶液的质量比为10：0.15～0.2：0.1～0.15：120～130：20～30：20～30：20～30，其中，聚羧酸减水剂的相对分子量为50000～60000，聚丙烯酸的相对分子量为10000～12000，硝酸钙溶液、硅酸钠溶液、硝酸铝溶液的浓度分别为1.5～2.5mol/L、1.5～2.5mol/L、0.08～0.1mol/L。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，硝酸钙溶液、硅酸钠溶液和硝酸铝溶液的滴加时间均为30～40min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，硼泥、淀粉、聚丙烯酰胺、水、钢纤维的质量比为20～30：15～20：4～6：50～60：20～30。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，钢纤维的长度为35～45mm，玄武岩纤维的长度为6～8mm。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，超声波振荡处理的工艺条件为：300～500W超声波振荡30～40min。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，硅酸盐水泥、石英砂、聚羧酸减水剂、纳米晶核材料、改性钢纤维、改性玄武岩纤维和消泡剂的质量比为100：120～130：1.5～2.5：13～15：20～30：50～60：0.3～0.5。
8.利用权利要求1～7中任一项所述制备方法得到的一种超高性能混凝土预混料。
CN202210976372.2A 2022-08-15 2022-08-15 一种超高性能混凝土预混料及其制备方法 Active CN115259801B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210976372.2A CN115259801B (zh) 2022-08-15 2022-08-15 一种超高性能混凝土预混料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210976372.2A CN115259801B (zh) 2022-08-15 2022-08-15 一种超高性能混凝土预混料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115259801A CN115259801A (zh) 2022-11-01
CN115259801B true CN115259801B (zh) 2023-06-20

Family

ID=83750096

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210976372.2A Active CN115259801B (zh) 2022-08-15 2022-08-15 一种超高性能混凝土预混料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115259801B (zh)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101751479B1 (ko) * 2016-08-08 2017-06-27 한국건설기술연구원 초고성능 섬유보강 콘크리트 및 그 제조방법
CN107098657B (zh) * 2017-06-07 2019-06-04 南京理工大学 用纳米材料增强的功能梯度水泥基复合材料及其制备方法
CN111470794B (zh) * 2020-03-05 2021-05-28 武汉理工大学 一种水化铝硅酸钙纳米晶核早强剂及其制备方法
KR102392035B1 (ko) * 2020-04-03 2022-04-27 고려대학교 산학협력단 마이크로 유리 분말과 결정질 SiO2 분말을 혼입한 초고성능 섬유보강 시멘트 복합체
CN113024211B (zh) * 2020-09-23 2023-07-25 西安建筑科技大学 高韧高粘结性c150强度超高强纤维混凝土及制备方法
US20220135482A1 (en) * 2020-11-04 2022-05-05 The Catholic University Of America High performance hybrid fly ash/calcium aluminate cementitious compositions for mortars and concretes
CN113060999A (zh) * 2021-04-21 2021-07-02 郑州航空工业管理学院 一种超高强钢纤维混凝土的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115259801A (zh) 2022-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109336492B (zh) 一种高抗渗混凝土
CN110357539B (zh) 一种高强耐热混凝土及其制备方法
CN113354369B (zh) 一种高强再生混凝土及其制备方法
CN113321467A (zh) 一种内养护低收缩轻骨料超高性能混凝土及其制备方法
CN111253130A (zh) 一种高强耐热自修复混凝土及其制备方法
CN114014613A (zh) 一种耐盐腐蚀混凝土及其制备方法
CN115259801B (zh) 一种超高性能混凝土预混料及其制备方法
CN111320439A (zh) 一种可再生预制构件用混凝土及其制备方法
CN115304311A (zh) 一种超高性能混凝土及其制备方法
CN114956733A (zh) 一种高强度抗侵蚀海工混凝土及其制备方法
CN112777983A (zh) 一种混凝土快速修补材料及其制备方法
CN112479610A (zh) 一种低热耐腐蚀硅酸盐水泥及其制备方法
CN114524647B (zh) 一种c70高强度树脂混凝土及其制备方法、应用
CN115368091B (zh) 受弯构件快速加固用早强超高性能水泥基材料及制备方法
CN115159906B (zh) 一种固废基胶凝材料制备轻质墙板的方法
CN117923861A (zh) 一种高强度混凝土及其制备方法
CN111454035B (zh) 一种早强耐腐蚀c80轻质高强混凝土及其制备方法
CN115594470B (zh) 一种取代模具中树脂的水泥基材料及其制备方法
CN107117841B (zh) 一种活性纤维质硫铝酸盐水泥砂浆增强剂及其制备方法
CN112830759B (zh) 一种适用于油井固井的孔隙疏水的氯氧镁水泥体系的制备方法
CN114368941A (zh) 一种预制拼装式高延性水泥基复合地板及其制备方法
CN117865565A (zh) 由纳米氧化锆-氯纶-高硅氧玻璃纤维复合增强的水泥基材料及其制备方法
CN113292308A (zh) 一种具有高抗性的混凝土加工工艺
CN115368067A (zh) 一种地聚物基防裂型砂浆及其制备方法和应用
CN113387643A (zh) 高韧性混凝土及其制备方法

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant