CN116003045A - 一种高强度抗渗混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高强度抗渗混凝土及其制备方法，包括以下原料：水泥、矿渣粉、砂、碎石、水、改性外加剂和膨胀剂；所述改性外加剂由纳米二氧化硅、纳米石墨炔、椰壳粉、木质素磺酸钠按质量比5‑8：10‑12：1‑2：3.4‑4.5制得。采用本发明方法制备混凝土，能够同时提升混凝土的抗渗性以及强度。其中，本发明采用一定比例的纳米二氧化硅、纳米石墨炔、椰壳粉、木质素磺酸钠复配改性外加剂，形成更佳的空间网络结构，更利于提升混凝土抗渗性以及强度。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，特别涉及一种高强度抗渗混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。随着科技发展，混凝土工程逐渐增加，对混凝土的需求也越来越多。随着对工程质量要求越来高，对混凝土的要求也更高。因此，提高混凝土抗渗性以及混凝土强度具有重大的意义。故急需改进混凝土配方，提高混凝土抗渗性以及强度。
发明内容
鉴于此，本发明提出一种混凝土配方及其制备方法，同时提高抗渗性和强度，更好满足混凝土工程的需求。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种高强度抗渗混凝土，包括以下原料：水泥、矿渣粉、砂、碎石、水、改性外加剂和膨胀剂；所述改性外加剂由纳米二氧化硅、纳米石墨炔、椰壳粉、木质素磺酸钠制得。
进一步的，所述改性外加剂由纳米二氧化硅、纳米石墨炔、椰壳粉、木质素磺酸钠按质量比5-8：10-12：1-2：3.4-4.5制得。
进一步的，所述椰壳粉的粒径为10-20nm。
进一步的，所述膨胀剂为硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂。
进一步的，按重量份计，水泥320-380份、粉煤灰0-35份、矿渣粉100-120份、砂650-690份、碎石1030-1040份、水145-165份、外加剂16-18份、膨胀剂55-60份。
进一步的，所述水泥为PO42.5水泥，所述粉煤灰为II级粉煤灰，所述矿渣粉为S95级矿渣粉，所述砂为II区中砂，所述碎石为1-3mm粒级碎石。
进一步的，按重量份计，PO42.5水泥320-380份、粉煤灰0-40份、S95级矿渣粉100-120份、II区中砂650-690份、1-3mm粒级碎石1030-1040份、水145-165份、外加剂16-18份、膨胀剂55-60份。
进一步的，按重量份计，PO42.5水泥380份、粉煤灰0份、S95级矿渣粉120份、II区中砂655份、1-3mm粒级碎石1040份、水145份、外加剂18份、膨胀剂60份。
一种高强度抗渗混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)取纳米二氧化硅、纳米石墨炔、椰壳粉、木质素磺酸钠按质量比5-8：10-12：1-2：3.4-4.5混合，球磨后，得到改性外加剂；
(2)按重量配合比，将PO42.5水泥320-380份、粉煤灰0-40份、S95级矿渣粉100-120份、II区中砂650-690份、1-3mm粒级碎石1030-1040份混合，再加入改性外加剂16-18份和膨胀剂55-60份，在搅拌状态下加入水145-165份，养护后得到目标混凝土。
进一步的，所述球磨以120-150r/min的速度球磨2-3min，再以60-80r/min的速度球磨5-8min；所述搅拌以900-1100r/min的搅拌20-30min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
采用本发明方法制备混凝土，能够同时提升混凝土的抗渗性以及强度，得到高强度抗渗混凝土，更好应用于混凝土工程。其中，本发明采用一定比例的纳米二氧化硅、纳米石墨炔、椰壳粉、木质素磺酸钠复配改性外加剂，形成更佳的空间网络结构，更利于提升混凝土抗渗性以及强度。而且，结合硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂，更利于空间结构形成，进一步提高混凝土性能。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，对本发明做进一步的说明。
本发明实施例所用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
本发明实施例所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
本发明使用硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂，化学成分如下：
| <![CDATA[SO<sub>3</sub>]]> | <![CDATA[SiO<sub>2</sub>]]> | <![CDATA[Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]]> | <![CDATA[Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]]> | CaO | MgO | f-CaO |
| 19.7 | 2.0 | 1.2 | 4.4 | 68.6 | 1.7 | 47.7 |
实施例1-2-高强度抗渗混凝土的制备
本配合比所用材料：水泥：PO42.5水泥；粉煤灰：II级粉煤灰；矿渣粉：S95级矿渣粉；砂：II区中砂，碎石：1-3mm粒级碎石，膨胀剂：硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂。
| 水泥 | 粉煤灰 | 矿渣粉 | 砂 | 碎石 | 水 | 改性外加剂 | 膨胀剂 | |
| 实施例1 | 320 | 35 | 105 | 684 | 1030 | 161 | 16.6 | 55 |
| 实施例2 | 380 | 0 | 120 | 655 | 1040 | 145 | 18 | 60 |
(1)取纳米二氧化硅、纳米石墨炔、10-20nm椰壳粉、木质素磺酸钠按质量比7：11：1.8：4.2混合，130r/min的速度球磨2min，再以70r/min的速度球磨8min，球磨后，得到改性外加剂；
(2)按重量配合比，将PO42.5水泥、粉煤灰(实施例2省略)、S95级矿渣粉、II区中砂、1-3mm粒级碎石混合，再加入改性外加剂和膨胀剂，以1000r/min搅拌状态下加入水，搅拌均匀，养护28天，得到目标混凝土。
将上述实施例1-2得到混凝土分别按照国家标准测试抗渗性、强度，其中混凝土抗渗性参照GB/T/50082-2009标准进行抗水渗透试验检测，抗渗等级参照JGJ/T193标准进行分级，混凝土强度检测参照GB/T 50107-2010标准检测。结果如下表1：
表1.实施例1-2所制备混凝土的抗渗性和强度
| 抗渗等级 | 强度(MPa) | |
| 实施例1 | >P12 | 82.6 |
| 实施例2 | >P12 | 89.5 |
上述结果表明，实施例1-2所制备的混凝土不但抗渗性良好，而且混凝土强度高。本发明采用复配的纳米二氧化硅、纳米石墨炔、椰壳粉、木质素磺酸钠作为改性外加剂，显著提高混凝土抗渗性以及混凝土强度。
实施例3
与实施例2区别在于，改性外加剂配比不同：
(1)取纳米二氧化硅、纳米石墨炔、10-20nm椰壳粉、木质素磺酸钠按质量比5：12：1：4.5混合，130r/min的速度球磨2min，再以70r/min的速度球磨8min，球磨后，得到改性外加剂。
(2)参照实施例2配合比以及制备方法，将PO42.5水泥、S95级矿渣粉、II区中砂、1-3mm粒级碎石混合，再加入步骤(1)改性外加剂和膨胀剂，以1000r/min搅拌状态下加入水，搅拌均匀，养护28天，得到目标混凝土。
实施例4
与实施例2区别在于，改性外加剂配比不同：
(1)取纳米二氧化硅、纳米石墨炔、10-20nm椰壳粉、木质素磺酸钠按质量比8：10：2：3.4混合，130r/min的速度球磨2min，再以70r/min的速度球磨8min，球磨后，得到改性外加剂。
(2)参照实施例2配合比以及制备方法，将PO42.5水泥、S95级矿渣粉、II区中砂、1-3mm粒级碎石混合，再加入步骤(1)改性外加剂和膨胀剂，以1000r/min搅拌状态下加入水，搅拌均匀，养护28天，得到目标混凝土。
实施例5
与实施例2区别在于，改性外加剂制备工艺不同：
(1)取纳米二氧化硅、纳米石墨炔、10-20nm椰壳粉、木质素磺酸钠按质量比8：10：2：3.4混合，120r/min的速度球磨3min，再以60r/min的速度球磨8min，球磨后，得到改性外加剂。
(2)参照实施例2配合比以及制备方法，将PO42.5水泥、S95级矿渣粉、II区中砂、1-3mm粒级碎石混合，再加入步骤(1)改性外加剂和膨胀剂，以1000r/min搅拌状态下加入水，搅拌均匀，养护28天，得到目标混凝土。
实施例6
与实施例2区别在于，改性外加剂制备工艺不同：
(1)取纳米二氧化硅、纳米石墨炔、10-20nm椰壳粉、木质素磺酸钠按质量比8：10：2：3.4混合，150r/min的速度球磨2min，再以80r/min的速度球磨5min，球磨后，得到改性外加剂。
(2)参照实施例2配合比以及制备方法，将PO42.5水泥、S95级矿渣粉、II区中砂、1-3mm粒级碎石混合，再加入步骤(1)改性外加剂和膨胀剂，以1000r/min搅拌状态下加入水，搅拌均匀，养护28天，得到目标混凝土。
实施例7
与实施例2区别在于，改性外加剂配比不同：
(1)取纳米二氧化硅、纳米石墨炔、10-20nm椰壳粉、木质素磺酸钠按质量比11：1.8：4.2：7混合，130r/min的速度球磨2min，再以70r/min的速度球磨8min，球磨后，得到改性外加剂。
(2)参照实施例2配合比以及制备方法，将PO42.5水泥、S95级矿渣粉、II区中砂、1-3mm粒级碎石混合，再加入步骤(1)改性外加剂和膨胀剂，以1000r/min搅拌状态下加入水，搅拌均匀，养护28天，得到目标混凝土。
将上述实施例3-7得到混凝土分别按照国家标准测试抗渗性、强度，其中混凝土抗渗性参照GB/T/50082-2009标准进行抗水渗透试验检测，抗渗等级参照JGJ/T193标准进行分级，混凝土强度检测参照GB/T 50107-2010标准检测。结果如下表2：
表2.实施例3-7所制备混凝土的抗渗性和强度
| 抗渗等级 | 强度(MPa) | |
| 实施例3 | >P12 | 88.5 |
| 实施例4 | >P12 | 88.7 |
| 实施例5 | >P12 | 88.3 |
| 实施例6 | >P12 | 89.2 |
| 实施例7 | P10 | 77.2 |
结果表明，实施例3-7所制备混凝土的抗渗性均良好，而且混凝土强度高。其中，与实施例2相比，实施例7的抗渗性以及强度有所下降。
对比例1
与实施例2区别在于，改性外加剂组分不同：
(1)取纳米二氧化硅、木炭粉、榆皮木粉、木质素磺酸钠按质量比1：1：1：1混合，130r/min的速度球磨2min，再以70r/min的速度球磨8min，球磨后，得到改性外加剂。
(2)参照实施例2配合比以及制备方法，将PO42.5水泥、S95级矿渣粉、II区中砂、1-3mm粒级碎石混合，再加入步骤(1)改性外加剂和膨胀剂，以1000r/min搅拌状态下加入水，搅拌均匀，养护28天，得到目标混凝土。
将上述对比例1所制备混凝土分别分别按照国家标准测试抗渗性、强度，其中混凝土抗渗性参照GB/T/50082-2009标准进行抗水渗透试验检测，抗渗等级参照JGJ/T193标准进行分级，混凝土强度检测参照GB/T 50107-2010标准检测。结果如下表3：
表3.对比例所制备混凝土的抗渗性和强度
| 抗渗等级 | 强度(MPa) | |
| 对比例1 | P6 | 60.2 |
结果表明，与实施例1相比，对比例1的抗渗性以及强度均明显下降。本发明采用一定比例的纳米二氧化硅、纳米石墨炔、椰壳粉、木质素磺酸钠复配制备的改性外加剂，促进混凝土形成更佳的空间网络结构，更利于提升混凝土抗渗性以及混凝土强度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高强度抗渗混凝土，其特征在于，包括以下原料：水泥、矿渣粉、砂、碎石、水、改性外加剂和膨胀剂；所述改性外加剂由纳米二氧化硅、纳米石墨炔、椰壳粉、木质素磺酸钠制得。
2.根据权利要求1所述的高强度抗渗混凝土，其特征在于，所述改性外加剂由纳米二氧化硅、纳米石墨炔、椰壳粉、木质素磺酸钠按质量比5-8：10-12：1-2：3.4-4.5制得。
3.根据权利要求1所述的高强度抗渗混凝土，其特征在于，所述椰壳粉的粒径为10-20nm。
4.根据权利要求1所述的高强度抗渗混凝土，其特征在于，所述膨胀剂为硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂。
5.根据权利要求1-4任一项所述的高强度抗渗混凝土，其特征在于，按重量份计，水泥320-380份、粉煤灰0-35份、矿渣粉100-120份、砂650-690份、碎石1030-1040份、水145-165份、外加剂16-18份、膨胀剂55-60份。
6.根据权利要求1所述的高强度抗渗混凝土，其特征在于，所述水泥为PO42.5水泥，所述粉煤灰为II级粉煤灰，所述矿渣粉为S95级矿渣粉，所述砂为II区中砂，所述碎石为1-3mm粒级碎石。
7.根据权利要求6所述的高强度抗渗混凝土，其特征在于，按重量份计，PO42.5水泥320-380份、粉煤灰0-40份、S95级矿渣粉100-120份、II区中砂650-690份、1-3mm粒级碎石1030-1040份、水145-165份、外加剂16-18份、膨胀剂55-60份。
8.根据权利要求7所述的高强度抗渗混凝土，其特征在于，按重量份计，PO42.5水泥380份、粉煤灰0份、S95级矿渣粉120份、II区中砂655份、1-3mm粒级碎石1040份、水145份、外加剂18份、膨胀剂60份。
9.一种高强度抗渗混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取纳米二氧化硅、纳米石墨炔、椰壳粉、木质素磺酸钠按质量比5-8：10-12：1-2：3.4-4.5混合，球磨后，得到改性外加剂；
(2)按重量配合比，将PO42.5水泥320-380份、粉煤灰0-40份、S95级矿渣粉100-120份、II区中砂650-690份、1-3mm粒级碎石1030-1040份混合，再加入改性外加剂16-18份和膨胀剂55-60份，在搅拌状态下加入水145-165份，养护后得到目标混凝土。
10.根据权利要求9所述的高强度抗渗混凝土的制备方法，其特征在于，所述球磨以120-150r/min的速度球磨2-3min，再以60-80r/min的速度球磨5-8min；所述搅拌以900-1100r/min进行搅拌。
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