CN115286302A - 一种抗渗混凝土及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及建筑材料领域，具体公开了一种抗渗混凝土及其制备工艺，一种抗渗混凝土，包括以下重量份的原料：水泥250‑300份、粉煤灰50‑60份、矿粉50‑60份、粗骨料700‑800份、细骨料450‑500份、水130‑160份、防开裂剂80‑100份、防渗纤维40‑50份、减水剂10‑20份、环氧树脂乳液20‑30份和聚乙烯醇10‑12份；防开裂剂包括改性麦饭石粉；所述改性麦饭石粉的改性过程包括以下步骤：将麦饭石粉和苯甲酸按质量比为1:(1‑1.2)混合均匀，放置2‑3h后，得到改性麦饭石粉。本申请的混凝土具有抗渗效果好的优点。
Description
技术领域
本申请涉及建筑材料领域，更具体地说，它涉及一种抗渗混凝土及其制备工艺
背景技术
混凝土是最常用的建筑材料之一，它是由胶凝材料，颗粒状集料(也称为骨料)，水，以及必要时加入的外加剂和掺合料按一定比例配制，经均匀搅拌，密实成型，养护硬化而成的一种人工石材，混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因为其使用量越来越大，同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。
混凝土前期硬化时，水泥与水作用产生放热反应,水泥在硬化过程中不断放出热量，水化热会使混凝土的内部温度大大超过外部，从而引起较大的温度应力，使混凝土表面产生裂缝，严重影响混凝土的强度及抗渗性能。混凝土后期使用时，其内部会发生碱骨料反应。混凝土碱骨料反应是指骨料中特定内部成分在一定条件下与混凝土中的水泥、外加剂、掺合剂等中的碱物质进一步发生化学反应，产生碱-硅酸凝胶吸水后会产生较大的体积膨胀，导致混凝土胀裂现象，导致后期混凝土抗渗性能下降。
在湿度较大的环境下，混凝土抗渗性能差，最终使得混凝土耐久性较差，甚至严重的会使混凝土结构崩溃。
发明内容
为了提高混凝土的抗渗性能，从而提高混凝土的耐久性，本申请提供一种抗渗混凝土及其制备工艺。
第一方面，本申请提供一种抗渗混凝土，采用如下的技术方案：
一种抗渗混凝土，包括以下重量份的原料：水泥250-300份、粉煤灰50-60份、矿粉50-60份、粗骨料700-800份、细骨料450-500份、水130-160份、防开裂剂80-100份、防渗纤维40-50份、减水剂10-20份、环氧树脂乳液20-30份和聚乙烯醇10-12份；
防开裂剂包括改性麦饭石粉；
所述改性麦饭石粉的改性过程包括以下步骤：
将麦饭石粉和苯甲酸按质量比为1:(1-1.2)混合均匀，放置2-3h后，得到改性麦饭石粉。
通过采用上述技术方案，在混凝土中掺入粉煤灰和矿灰，由于减少了水泥的用量可以降低水化热。掺用粉煤灰增大混凝土浆体的体积，大量的浆体填充了骨料间的孔隙，包裹并润滑了骨料颗粒，从而使混凝土拌和物具有更好的粘聚性和可塑性；
聚乙烯醇通过自身的表面活性，附着在水泥等固体颗粒表面，填充在不同颗粒之间，从而发挥对水泥微粒和浆体的塑化保水作用；聚乙烯醇自身带有的羟基等官能团与混凝土/砂浆浆体中的阳离子或者配位性化学键发生作用，水泥水化增强体系与该化学过程交叉进行，聚乙烯醇的基团不断交联失水和水泥颗粒不断水化硬化，混凝土/砂浆体系不断增强增韧，防水层强度得到提高；聚乙烯醇在混凝土内聚合，最后形成憎水膜，进一步提高防水性；
随着水化反应的进行，环氧树脂分子之间形成相互连接的网状结构，网状结构与水泥水化产物互相缠绕，增强水泥与组分的粘结力，增强混凝土的抗渗能力；
抗渗纤维分布在混凝土中，并跨越水泥混凝土中存在的微细裂缝，对裂缝产生约束作用，阻止裂缝扩展，提高水泥混凝土的强度；
减水剂能够分散水泥和降低混凝土的水灰比，减少了绝对用水量，使毛细孔变细、减少、且分布均匀，提高了混凝土的密实性；
麦饭石具有双重的吸附性：一方面是因为它以硅酸盐为主，具有很好的吸附性；另一方面由于麦饭石多含高岭石等黏土矿物，是多孔性海绵状特殊结构，有强烈的静电引力，能够增加混凝土的密实性和抗裂性，麦饭石里面吸附了苯甲酸，将改性后的麦饭石粉再加入到混凝土中，由于浓度差异，苯甲酸在麦饭石中逐步缓慢释放，避免苯甲酸过早与混凝土中其他原料反应，由此保留更多的苯甲酸作用于阻止碱骨料反应，由此进一步提高混凝土的抗开裂效果，延长混凝土的耐久性。
优选的，所述防开裂剂还包括沸石粉。
通过采用上述技术方案，沸石粉改善混凝土的工作性，降低并延缓水化放热，减小放置温差裂缝；与水泥水化后产生的氢氧化钙及石膏发生二次反应，填充微小裂缝，提高长期强度，使混凝土的密实性、抗压强度、抗渗性得到提高。
优选的，所述改性麦石粉外包裹有淀粉。
通过采用上述技术方案，减小混凝土拌合时麦饭石孔道里的酸溢出，尽可能使得苯甲酸后期阻止碱骨料反应。
优选的，所述防渗纤维包括聚丙烯纤维。
通过采用上述技术方案，聚丙烯纤维是一种高强聚丙烯束状单丝纤维在混凝土中具有极佳的分散性及与水泥机体的握裹力，提高了混凝土的抗渗性能，聚丙烯纤维具有较高的韧性和强度，在砂浆搅拌中不易打弯成球。
优选的，所述粗骨料采用粒径为5-30mm的碎石，所述细骨料采用粒径为2-4mm的碎石。
通过采用上述技术方案，合适的碎石粒径配比能够有效地混凝土的强度，砂石空隙率愈小，则配制的混凝土密度愈大，混凝土的抗渗能力也愈好。
优选的，所述减水剂为聚羧酸类减水剂。
通过采用上述技术方案，聚羧酸系高效减水剂克服了传统减水剂一些弊端，具有掺量低、保坍性能好、混凝土收缩率低、分子结构上可调性强、高性能化的潜力大、生产过程中不使用甲醛等突出优点。
优选的，所述麦饭石粉的粒径为50-100μm。
通过采用上述技术方案，麦石粉粒径过大，苯甲酸难以从麦石粉释放，麦石粉粒径过小，苯甲酸从麦石粉中流出的速度过快。
第二方面，本申请提供一种抗渗混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：
一种抗渗混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1：将麦饭石粉和苯甲酸按质量比为1:(1:1.2)混合均匀，放置2-3h后，得到防开裂剂；
S2：将水泥250-300份、粉煤灰50-60份、矿粉50-60份、粗骨料700-800份、细骨料450-500份、水130-160份、防开裂剂80-100份、防渗纤维40-50份、减水剂10-20份、环氧树脂乳液20-30份和聚乙烯醇10-12份均匀混合得到抗渗混凝土。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、在混凝土中掺入粉煤灰和矿灰，由于减少了水泥的用量可以降低水化热。掺用粉煤灰增大混凝土浆体的体积，大量的浆体填充了骨料间的孔隙，包裹并润滑了骨料颗粒，从而使混凝土拌和物具有更好的粘聚性和可塑性；聚乙烯醇通过自身的表面活性，附着在水泥等固体颗粒表面，填充在不同颗粒之间，从而发挥对水泥微粒和浆体的塑化保水作用；聚乙烯醇自身带有的羟基等官能团与混凝土/砂浆浆体中的阳离子或者配位性化学键发生作用，水泥水化增强体系与该化学过程交叉进行，聚乙烯醇的基团不断交联失水和水泥颗粒不断水化硬化，混凝土/砂浆体系不断增强增韧，防水层强度得到提高；聚乙烯醇在混凝土内聚合，最后形成憎水膜，进一步提高防水性；随着水化反应的进行，环氧树脂分子之间形成相互连接的网状结构，网状结构与水泥水化产物互相缠绕，增强水泥与组分的粘结力，增强混凝土的抗渗能力；抗渗纤维分布在混凝土中，并跨越水泥混凝土中存在的微细裂缝，对裂缝产生约束作用，阻止裂缝扩展，提高水泥混凝土的强度；减水剂能够分散水泥和降低混凝土的水灰比，减少了绝对用水量，使毛细孔变细、减少、且分布均匀，提高了混凝土的密实性；麦饭石具有双重的吸附性：一方面是因为它以硅酸盐为主，具有很好的吸附性；另一方面由于麦饭石多含高岭石等黏土矿物，是多孔性海绵状特殊结构，有强烈的静电引力，能够增加混凝土的密实性和抗裂性，麦饭石里面吸附了苯甲酸，将改性后的麦饭石粉再加入到混凝土中，苯甲酸在麦饭石中逐步缓慢释放，避免苯甲酸过早与混凝土中其他原料反应，由此保留更多的苯甲酸作用于阻止碱骨料反应，由此进一步提高混凝土的抗开裂效果，延长混凝土的耐久性。
2、沸石粉改善混凝土的工作性，降低并延缓水化放热，减小放置温差裂缝；与水泥水化后产生的氢氧化钙及石膏发生二次反应，填充微小裂缝，提高长期强度，使混凝土的密实性、抗压强度、抗渗性得到提高。
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。
原料：
沸石来自河南清之泓环保科技有限公司，ZSM-5沸石；
矿粉来自灵寿县天寿厂矿产品加工；
聚羧酸类减水剂来自山东龙煤工矿机械有限公司，型号5640；
麦饭石粉来自灵寿县瑞峰矿产品有限公司；
环氧树脂乳液来自巴斯合成新材料(深圳)有限公司，牌号2060；
聚乙烯醇济南启航化工科技有限公司，型号2699。
制备例
制备例1
防开裂剂的制备步骤如下：
S1：将50kg麦饭石粉和50kg苯甲酸混合均匀，放置2h后，得到改性麦饭石粉；
S2:将S1制备的改性麦饭石粉与30kg沸石粉混合，得到防开裂剂。
制备例2
S1：将50kg麦饭石粉和60kg苯甲酸混合均匀，放置2h后，得到改性麦饭石粉；
S2:将S1制备的改性麦饭石粉与30kg沸石粉混合，得到防开裂剂。
制备例3
防开裂剂的制备步骤如下：
S1：将50kg麦饭石粉和60kg苯甲酸混合均匀，放置2h后，再将吸附完苯甲酸的麦饭石粉，放入淀粉中晃动，过滤，得到改性麦饭石粉；
S2:将S1制备的改性麦饭石粉与30kg沸石粉混合，得到防开裂剂。
制备例4
防开裂剂的制备步骤如下：
将50kg麦饭石粉和60kg苯甲酸混合均匀，放置2h后，再将吸附完苯甲酸的麦饭石粉，放入淀粉中晃动，过滤，得到防开裂剂。
制备例5
防开裂剂为30kg沸石粉。
制备例6
防开裂剂的制备步骤如下：
S1：将50kg麦饭石粉和65kg苯甲酸混合均匀，放置2h后，得到改性麦饭石粉；
S2:将S1制备的改性麦饭石粉与30kg沸石粉混合，得到防开裂剂。
制备例7
防开裂剂的制备步骤如下：
S1：将50kg麦饭石粉和45kg苯甲酸混合均匀，放置2h后，得到改性麦饭石粉；
S2:将S1制备的改性麦饭石粉与30kg沸石粉混合，得到防开裂剂。
实施例
实施例1
抗渗混凝土的制备方法，包括以下步骤：将水泥250kg、粉煤灰50kg矿粉50kg、粒径为5-30mm的碎石700kg、粒径为2-4mm的碎石450kg、防开裂剂80kg、聚丙烯纤维40kg、聚羧酸减水剂10kg、水130kg、环氧树脂乳液20kg聚乙烯醇10kg均匀混合得到抗渗混凝土。
其中防开裂剂来自制备例1，麦饭石的粒径为50-100μm。
实施例2
抗渗混凝土的制备方法，包括以下步骤：将水泥280kg、粉煤灰55kg矿粉55kg、粒径为5-30mm的碎石750kg、粒径为2-4mm的碎石470kg、防开裂剂90kg、聚丙烯纤维45kg、聚羧酸减水剂15kg、水145kg、环氧树脂乳液25kg聚乙烯醇11kg均匀混合得到抗渗混凝土。
其中防开裂剂来自制备例1，麦饭石的粒径为50-100μm。
实施例3
抗渗混凝土的制备方法，包括以下步骤：将水泥300kg、粉煤灰60kg矿粉60kg、粒径为5-30mm的碎石800kg、粒径为2-4mm的碎石500kg、水160kg、防开裂剂100kg、聚丙烯纤维50kg、聚羧酸减水剂20kg、环氧树脂乳液30kg聚乙烯醇12kg均匀混合得到抗渗混凝土。
其中防开裂剂来自制备例1，麦饭石的粒径为50-100μm。
实施例4
实施例4与实施例3的不同之处在于，防开裂剂来自制备例2，其余步骤均与实施例3相同；
实施例5
实施例5与实施例4的不同之处在于，防开裂剂来自制备例3，其余步骤均与实施例4相同；
实施例6
实施例6与实施例5的不同之处在于，防开裂剂来自制备例4，其余步骤均与实施例5相同；
实施例7
实施例7与实施例5的不同之处在于，防开裂剂来自制备例5，其余步骤均与实施例5相同；
实施例8
实施例8与实施例5的不同之处在于，麦饭石的粒径为20-50μm，其余步骤均与实施例5相同；
实施例9
实施例9与实施例5的不同之处在于，麦饭石的粒径为100-300μm，其余步骤均与实施例5相同；
实施例10
实施例10与实施例5的不同之处在于，减水剂为木质磺酸盐，其余步骤均与实施例5相同；
对比例
对比例1
对比例1与实施例5的区别在于，未加入防开裂剂，其余步骤均与实施例5相同。
对比例2
对比例2与实施例5的不同之处在于，防开裂剂来自制备例6，其余步骤均与实施例5相同；
对比例3
对比例3与实施例5的不同之处在于，防开裂剂来自制备例7，其余步骤均与实施例5相同；
性能检测试验
检测方法：参照《混凝土物理力学性能试验方法标准GB/T 50081-2019》中记载的分别对混凝土7d、28d的抗压强度和抗渗透性性能测试。实施例1-10以及对比例1-3的实验数据如下所示：
表1实施例1-10以及对比例1-3的抗压强度和抗渗透性性能测试的测试结果
结合实施例1和实施例3以及上表的数据，可以看出，实施例3的混凝土抗压强度和抗渗透性能均优于实施例1-2；
结合实施例3-4以及对比例2-3以及上表的数据可以看出，改性麦饭石粉的制备过程中麦饭石粉与苯甲酸的质量比为1:1或者1:1.2，对混凝土的抗压强度和抗渗透性能影响不大；但是，改性麦饭石粉的制备过程中麦饭石粉与苯甲酸的质量比低于1:1，混凝土的抗压强度和抗渗透性能明显下降，主要由于麦饭石粉内吸附的苯甲酸较少，导致苯甲酸释出的量较少，麦饭石粉与苯甲酸的质量比高于1:1.2，混凝土的抗压强度和抗渗透性能变化较小，主要是由于麦饭石粉吸附苯甲酸饱和；
结合实施例4-5的数据可知，实施例5制备的混凝土的抗压强度和抗渗透性能均优于实施例4，主要是由于淀粉包裹在麦饭石外表，有效地减小混凝土拌合时麦饭石孔道里的苯甲酸溢出；
结合实施例5和实施例6的数据可以看出，实施例6制备的混凝土抗压强度和抗渗透性能均差于实施例5制备的混凝土，主要是由于实施例6中的防开裂剂未加入沸石粉；
结合实施例5和实施例7的数据可以看出，实施例7制备的混凝土抗压强度和抗渗透性能均差于实施例5制备的混凝土，主要是由于实施例7中的防开裂剂未加入改性麦饭石粉；
结合实施例5-7以及对比例1的数据可以看出，防开裂剂能够有效地高混凝土的抗压强度和抗渗性能；
结合实施例5以及实施例8-9的数据可以看出，麦饭石的粒径为50-100μm时，制备的混凝土的抗压强度和抗渗性能较好，主要由于麦石粉粒径过大，苯甲酸难以从麦石粉释放，麦石粉粒径过小，苯甲酸从麦石粉中流出的速度过快，难以阻止碱骨料反应；
结合实施例5和实施例10的数据发现，减水剂为聚羧酸减水剂时，制备的混凝土的抗压强度和抗渗性能较好。
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 (8)
1.一种抗渗混凝土，其特征在于，包括以下重量份的原料：水泥250-300份、粉煤灰50-60份、矿粉50-60份、粗骨料700-800份、细骨料450-500份、水130-160份、防开裂剂80-100份、防渗纤维40-50份、减水剂10-20份、环氧树脂乳液20-30份和聚乙烯醇10-12份；
防开裂剂包括改性麦饭石粉；
所述改性麦饭石粉的改性过程包括以下步骤：
将麦饭石粉和苯甲酸按质量比为1:(1-1.2)混合均匀，放置2-3h后，得到改性麦饭石粉。
2.根据权利要求1所述的一种抗渗混凝土，其特征在于：所述防开裂剂还包括沸石粉。
3.根据权利要求1所述的一种抗渗混凝土，其特征在于：所述改性麦石粉外包裹有淀粉。
4.根据权利要求1所述的一种抗渗混凝土，其特征在于：所述防渗纤维包括聚丙烯纤维。
5.根据权利要求1所述的一种抗渗混凝土，其特征在于：所述粗骨料采用粒径为5-30mm的碎石，所述细骨料采用粒径为2-4mm的碎石。
6.根据权利要求1所述的一种抗渗混凝土，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸类减水剂。
7.根据权利要求1所述的一种抗渗混凝土，其特征在于：所述麦饭石粉的粒径为50-100μm。
8.一种权利要求1-7任一项所述的抗渗混凝土的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将麦饭石粉和苯甲酸按质量比为1:(1-1.2)混合均匀，放置2-3h后，得到防开裂剂；
S2：将水泥250-300份、粉煤灰50-60份、矿粉50-60份、粗骨料700-800份、细骨料450-500份、水130-160份、防开裂剂80-100份、防渗纤维40-50份、减水剂10-20份、环氧树脂乳液20-30份和聚乙烯醇10-12份均匀混合得到抗渗混凝土。
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|---|---|---|---|
| CN202210945460.6A CN115286302A (zh) | 2022-08-08 | 2022-08-08 | 一种抗渗混凝土及其制备工艺 |
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Citations (4)
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2022
- 2022-08-08 CN CN202210945460.6A patent/CN115286302A/zh active Pending
Patent Citations (4)
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| Title |
|---|
| 张巨松主编: "《新型材料科学与技术 无机材料卷 中》", vol. 2, 哈尔滨工业大学出版社, pages: 117 * |
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