CN115583822A - 一种用于河道的轻质防水混凝土砌块及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种用于河道的轻质防水混凝土砌块及其制备方法，该砌块由以下重量份的组分制备而成：水泥260～300份、碎石50～100份、陶粒毛球1000～1100份、粉煤灰30～50份、纳米偏高岭土25～40份、苯丙乳液13～15份、有机硅纳米防水剂5～10份、硫酸钙晶须10～15份、CONSOLID444 5～10份、纳米氧化铝颗粒3～5份、硅基纳米杂化材料3.7～8.3份、氧化石墨烯毛球0.4～1份、高性能减水剂6～10份、水120～160份。本发明所得的轻质防水混凝土砌块具有质量轻、耐久性佳、防水性能好、抗压强度和抗拉强度高的特点。

Description

一种用于河道的轻质防水混凝土砌块及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种用于河道的轻质防水混凝土砌块及其制备方法。
背景技术
混凝土为以水泥为胶凝材料，砂、石为集料，与水、外加剂按照一定的比例配合，经过搅拌而得到建筑材料，具有易成型、能耗低、价格便宜等优点，被广泛的应用在建筑上面，对人类的社会发展起着十分重要的作用。
近年来，随着混凝土行业的不断发展，混凝土也被应用在了河道护岸工程施工的技术领域，例如河道两侧的混凝土护坡砖，目前，市售的混凝土护坡砖普遍存在防水性能差、易断裂、强度低、耐久性差等缺陷。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种用于河道的轻质防水混凝土砌块及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种用于河道的轻质防水混凝土砌块，由以下重量份的组分制备而成：
水泥 260～300份、碎石 50～100份、陶粒毛球 1000～1100份、粉煤灰30～50份、纳米偏高岭土25～40份、苯丙乳液13～15份、有机硅纳米防水剂 5～10份、硫酸钙晶须10～15份、CONSOLID444 5～10份、纳米氧化铝颗粒3～5份、硅基纳米杂化材料3.7～8.3份、氧化石墨烯毛球 0.4～1份、高性能减水剂 6～10份、水120～160份。
优选地，由以下重量份的组分制备而成：
水泥 260份、碎石 50份、陶粒毛球 1000份、粉煤灰30份、纳米偏高岭土25份、苯丙乳液13份、有机硅纳米防水剂 5份、硫酸钙晶须10份、CONSOLID444 5份、纳米氧化铝颗粒3份、硅基纳米杂化材料3.7份、氧化石墨烯毛球 0.4份、高性能减水剂 6份、水 120 份。
优选地，由以下重量份的组分制备而成：
水泥300份、碎石 100份、陶粒毛球1100份、粉煤灰50份、纳米偏高岭土40份、苯丙乳液15份、有机硅纳米防水剂10份、硫酸钙晶须15份、CONSOLID444 10份、纳米氧化铝颗粒5份、硅基纳米杂化材料8.3份、氧化石墨烯毛球 1份、高性能减水剂 10份、水160份。
优选地，由以下重量份的组分制备而成：
水泥280份、碎石 75份、陶粒毛球 1050份、粉煤灰40份、纳米偏高岭土32.5份、苯丙乳液14份、有机硅纳米防水剂 7.5份、硫酸钙晶须12.5份、CONSOLID444 7.5份、纳米氧化铝颗粒 4 份、硅基纳米杂化材料 6 份、氧化石墨烯毛球0.7份、高性能减水剂 8 份、水140份。
优选地，陶粒毛球由陶粒及通过纳米玉米淀粉附着在陶粒表面的聚乙烯纤维，聚乙烯纤维的附着率为50%左右，与陶粒的质量比为1:10。
优选地，氧化石墨烯毛球由氧化石墨烯气凝胶颗粒及粘附在氧化石墨烯气凝胶表面的聚乙烯纤维，聚乙烯纤维的附着率为30%左右，与氧化石墨烯气凝胶烯颗粒的质量比为1:15。
优选地，硅基纳米杂化材料为SiO2/PMHS。
优选地，高性能减水剂采用减水率大于等于35%的聚羧酸高性能减水剂。
本发明还公开了上述一种用于河道的轻质防水混凝土砌块的制备方法，包括如下步骤：
S1、将陶粒毛球、氧化石墨烯毛球、硫酸钙晶须、有机硅纳米防水剂、CONSOLID444、纳米氧化铝颗粒、硅基纳米杂化材料分别分散与适量水中，形成悬混液；
S2、将水泥、碎石、粉煤灰、纳米偏高岭土、苯丙乳液、高性能减水剂和剩余的水在150r/min下搅拌混合20min，得到混合物；
S3、搅拌状态下，向混合物中加入所有的悬混液，200r/min下搅拌混合30min后，送入匀化仓内匀化，浇筑在模具内，置于相对湿度为 80～95%、压力为0.6MPa、温度为 0℃～40℃的环境下，变温养护7～9d，脱模，得成品。
进一步地，所述步骤S3中，首先在相对湿度为 95%、压力为0.6MPa、温度为40℃的环境下，养护12 h，降温至 20℃，养护 5.5～6.5d，降温至0℃，养护 1～2d。
上述方案中，陶粒毛球和氧化石墨烯毛球的添加，可以形成一个一个独立的加强簇，通过水泥浆体包裹硫酸钙晶须形成空间骨架结构,将这些加强簇连接起来，可以有效阻止了混凝土内部微裂纹的扩展，从而提高混凝土的抗弯拉强度；
有机硅纳米防水剂和CONSOLID444的引入，可以强化所得混凝土的防水性能，而硅基纳米杂化材料SiO2/PMHS的引入，可以显著增大水泥基材料的表面粗糙度,使得杂化材料在降低固体表面能和构造微纳结构双重作用下稳固水泥基材料表面的憎水能力。
而纳米氧化铝、苯丙乳液、纳米偏高岭土的掺入，可以填充其微孔和微裂缝，细化结构的致密性，提升混凝土的抗压强度。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
以下实施例中的部分材料：
水泥：42.5硅酸盐水泥，28天抗压强度49.7MPa，28天抗折强度7.8MPa。
碎石： 5～20mm连续级配的碎石。
粉煤灰：I级粉煤灰。
聚丙烯纤维：纤维长度12mm左右，直径20～45μm，截面形状为Y形，燃点为590℃，密度0.91 g·cm3，断裂伸长度10～15%，拉伸强度500～680 MPa，弹性模量7～9 GPa，吸湿率<0.1%。
高性能减水剂：SIKA聚羧酸减水剂，减水率35％。
陶粒：规格为5～15mm， 筒压强度为1.5～4.5 MPa。
硅基纳米杂化材料：SiO2/PMHS（采用正硅酸乙酯作为纳米SiO2的前驱体,聚甲基氢硅氧烷(PMHS)作为纳米SiO2表面修饰用硅烷,通过溶胶-凝胶法制得）。
陶粒毛球的制备：在陶粒表面，以纳米玉米淀粉为粘合剂，喷涂聚乙烯纤维，聚乙烯纤维的附着率为50%左右，与陶粒的质量比为1:10。
氧化石墨烯毛球的制备：在氧化石墨烯气凝胶颗粒表面喷涂聚乙烯纤维，聚乙烯纤维的附着率为30%左右，与氧化石墨烯气凝胶烯颗粒的质量比为1:15。
实施例1
一种用于河道的轻质防水混凝土砌块，由以下重量份的组分制备而成：
水泥 260份、碎石 50份、陶粒毛球 1000份、粉煤灰30份、纳米偏高岭土25份、苯丙乳液13份、有机硅纳米防水剂 5份、硫酸钙晶须10份、CONSOLID444 5份、纳米氧化铝颗粒3份、硅基纳米杂化材料3.7份、氧化石墨烯毛球 0.4份、高性能减水剂 6份、水 120 份。
实施例2
一种用于河道的轻质防水混凝土砌块，由以下重量份的组分制备而成：
水泥300份、碎石 100份、陶粒毛球1100份、粉煤灰50份、纳米偏高岭土40份、苯丙乳液15份、有机硅纳米防水剂10份、硫酸钙晶须15份、CONSOLID444 10份、纳米氧化铝颗粒5份、硅基纳米杂化材料8.3份、氧化石墨烯毛球 1份、高性能减水剂 10份、水160份。
实施例3
一种用于河道的轻质防水混凝土砌块，由以下重量份的组分制备而成：
水泥280份、碎石 75份、陶粒毛球 1050份、粉煤灰40份、纳米偏高岭土32.5份、苯丙乳液14份、有机硅纳米防水剂 7.5份、硫酸钙晶须12.5份、CONSOLID444 7.5份、纳米氧化铝颗粒 4 份、硅基纳米杂化材料 6 份、氧化石墨烯毛球0.7份、高性能减水剂 8 份、水140份。
制备方法：
S1、将陶粒毛球、氧化石墨烯毛球、硫酸钙晶须、有机硅纳米防水剂、CONSOLID444、纳米氧化铝颗粒、硅基纳米杂化材料分别分散与适量水中，形成悬混液；
S2、将水泥、碎石、粉煤灰、纳米偏高岭土、苯丙乳液、高性能减水剂和剩余的水在150r/min下搅拌混合20min，得到混合物；
S3、搅拌状态下，向混合物中加入所有的悬混液，200r/min下搅拌混合30min后，送入匀化仓内匀化，浇筑在模具内，首先在相对湿度为 95%、压力为0.6MPa、温度为40℃的环境下，养护12 h，降温至 20℃，养护 6d，降温至0℃，养护 1d。
性能测试：
测试实施例1、实施例2、实施例3所得的轻质防水混凝土砌块的抗压强度、抗渗压力、劈裂抗拉强度以及在施加压力为45MPa情况下，观察每组样品表面是否有裂缝产生，并记录裂缝的长度，其中，抗压强度、抗渗压力、按照GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法》进行测试，测试结果如表1所示。
表1
Figure 897542DEST_PATH_IMAGE001
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种用于河道的轻质防水混凝土砌块，其特征在于：由以下重量份的组分制备而成：
水泥 260～300份、碎石 50～100份、陶粒毛球 1000～1100份、粉煤灰30～50份、纳米偏高岭土25～40份、苯丙乳液13～15份、有机硅纳米防水剂 5～10份、硫酸钙晶须10～15份、CONSOLID444 5～10份、纳米氧化铝颗粒3～5份、硅基纳米杂化材料3.7～8.3份、氧化石墨烯毛球 0.4～1份、高性能减水剂 6～10份、水120～160份。
2.如权利要求1所述的一种用于河道的轻质防水混凝土砌块，其特征在于：由以下重量份的组分制备而成：
水泥 260份、碎石 50份、陶粒毛球 1000份、粉煤灰30份、纳米偏高岭土25份、苯丙乳液13份、有机硅纳米防水剂 5份、硫酸钙晶须10份、CONSOLID444 5份、纳米氧化铝颗粒3份、硅基纳米杂化材料3.7份、氧化石墨烯毛球 0.4份、高性能减水剂 6份、水 120 份。
3.如权利要求1所述的一种用于河道的轻质防水混凝土砌块，其特征在于：由以下重量份的组分制备而成：
水泥300份、碎石 100份、陶粒毛球1100份、粉煤灰50份、纳米偏高岭土40份、苯丙乳液15份、有机硅纳米防水剂10份、硫酸钙晶须15份、CONSOLID444 10份、纳米氧化铝颗粒5份、硅基纳米杂化材料8.3份、氧化石墨烯毛球 1份、高性能减水剂 10份、水160份。
4.如权利要求1所述的一种用于河道的轻质防水混凝土砌块，其特征在于：由以下重量份的组分制备而成：
水泥280份、碎石 75份、陶粒毛球 1050份、粉煤灰40份、纳米偏高岭土32.5份、苯丙乳液14份、有机硅纳米防水剂 7.5份、硫酸钙晶须12.5份、CONSOLID444 7.5份、纳米氧化铝颗粒 4 份、硅基纳米杂化材料 6 份、氧化石墨烯毛球0.7份、高性能减水剂 8 份、水140份。
5.如权利要求1～4任一项所述的一种用于河道的轻质防水混凝土砌块，其特征在于：陶粒毛球由陶粒及通过纳米玉米淀粉附着在陶粒表面的聚乙烯纤维，聚乙烯纤维的附着率为50%左右，与陶粒的质量比为1:10。
6.如权利要求1～4任一项所述的一种用于河道的轻质防水混凝土砌块，其特征在于：氧化石墨烯毛球由氧化石墨烯气凝胶颗粒及粘附在氧化石墨烯气凝胶表面的聚乙烯纤维，聚乙烯纤维的附着率为30%左右，与氧化石墨烯气凝胶烯颗粒的质量比为1:15。
7.如权利要求1～4任一项所述的一种用于河道的轻质防水混凝土砌块，其特征在于：硅基纳米杂化材料为SiO2/PMHS。
8.如权利要求1～4任一项所述的一种用于河道的轻质防水混凝土砌块，其特征在于：高性能减水剂采用减水率大于等于35%的聚羧酸高性能减水剂。
9.如权利要求1～4任一项所述的一种用于河道的轻质防水混凝土砌块的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、将陶粒毛球、氧化石墨烯毛球、硫酸钙晶须、有机硅纳米防水剂、CONSOLID444、纳米氧化铝颗粒、硅基纳米杂化材料分别分散与适量水中，形成悬混液；
S2、将水泥、碎石、粉煤灰、纳米偏高岭土、苯丙乳液、高性能减水剂和剩余的水在150r/min下搅拌混合20min，得到混合物；
S3、搅拌状态下，向混合物中加入所有的悬混液，200r/min下搅拌混合30min后，送入匀化仓内匀化，浇筑在模具内，置于相对湿度为 80～95%、压力为0.6MPa、温度为 0℃～40℃的环境下，变温养护7～9d，脱模，得成品。
10.如权利要求9所述的一种用于河道的轻质防水混凝土砌块的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，首先在相对湿度为 95%、压力为0.6MPa、温度为40℃的环境下，养护12h，降温至 20℃，养护 5.5～6.5d，降温至0℃，养护 1～2d。
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