CN116063033A - 一种高强度混凝土 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及混凝土技术领域，具体公开了一种高强度混凝土。一种高强度混凝土，包括按重量比计的水泥120‑140份、碳化混合粗骨料150‑180份、细骨料120‑130份、强化树脂2‑6份、水60‑80份、钢纤维8‑14份和防冻剂10‑15份。本申请的高强度混凝土具有强度高的优点。
Description
技术领域
本申请涉及混凝土技术领域，更具体地说，它涉及一种高强度混凝土。
背景技术
混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。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，因而使其用量越来越大。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。这些特点使其使用范围十分广泛，不仅在各种土木工程中使用，就是造船业，机械工业，海洋的开发，地热工程等，混凝土也是重要的材料。
近年来，在高层建筑结构、大跨度桥梁结构以及某些特种结构中传统混凝土的强度无法达到建筑施工的标准，需要继续开发新型高强度混凝土来满足特种结构对混凝土强度、抗撕裂性能的要求。
发明内容
为了提高混凝土的强度，本申请提供一种高强度混凝土。
本申请提供的一种高强度混凝土采用如下的技术方案：
一种高强度混凝土，包括水泥120-140份、碳化混合粗骨料150-180份、细骨料120-130份、强化树脂2-6份、水60-80份、钢纤维8-14份和防冻剂10-15份。
通过上述技术方案，粗骨料碳化后空隙结构收缩，强度提高，加入碳化混合粗骨料提高混凝土强度，钢纤维提高混凝土抗裂能力，综上所述，通过碳化混合粗骨料与钢纤维配合提高了混凝土强度，也提升混凝土的抗裂性能。
可选的，所述碳化粗骨料的具体制备步骤为：
A1、将粗骨料置于水中浸泡，并加入纳米二氧化硅粉末，粗骨料与纳米二氧化硅粉末重量比为(8-10):1，搅拌使粗骨料与纳米二氧化硅粉末充分混合，静置3-4h，得到混合粗骨料；A2、将混合粗骨料放置于180-210℃碳化炉中加热3-4小时得到碳化混合粗骨料；
A3、将碳化混合粗骨料取出进行粉碎。
通过上述方案，将纳米二氧化硅与粗骨料在水中混合后，纳米二氧化硅填充粗骨料的微孔，混合粗骨料经高温碳化后多孔结构收缩，孔隙率变低，使混合粗骨料结构强度提高，在分散进入混凝土后能承受更大压力，从而提高混凝土整体的强度，使混凝土在长时间内保持稳定。
所述钢纤维选用普钢纤维、不锈钢纤维和铝纤维中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，加入钢纤维后，钢纤维与混凝土基体的界面粘结，从而提高了混凝土的强度和抗裂性能。
可选的，所述钢纤维需要经过退火处理。
通过采用上述技术方案，钢纤维经退火处理后，内部晶粒细化，晶界增多，产生细晶强化效果，提高钢纤维抗拉强度。
可选的，所述强化树脂包括聚丙烯酸钠树脂、三聚氰胺树脂、羧甲基纤维素接枝丙烯酸吸水树脂中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，强化树脂吸水、保水能力强，能减少混凝土中水泥用量。
可选的，所述强化树脂加入混凝土前需要经过聚合处理。
通过采用上述技术方案，对强化树脂进行聚合处理可以提高强化树脂保水能力和吸水能力，使混凝土长期保持稳定的性能。
可选的，所述强化树脂聚合处理的过程为：
B1、在22-26℃下，将纳米分子筛、强化树脂、三羟甲基丙烷与去离子水按重量比1：(8-10)：0.5:(20-25)充分混合，得到混合凝胶；
B2、在混合凝胶中加入硫酸铵，硫酸铵与纳米分子筛的比例为1:(2-3)，水浴加热至55-65℃保温4-6h，并持续搅拌，反应完成后移除多余液体，对凝胶使用1:1配比的无水乙醇与去离子水多次冲洗；
B3、将清洗过后的凝胶干燥后粉碎过筛，即完成对强化树脂的聚合处理。
通过采用上述技术方案，三羟基丙烷作为交联剂，硫酸铵作为引发剂，使纳米分子筛与强化树脂发生聚合反应，纳米分子筛在强化树脂中充当骨架，使强化树脂吸水后结构强度得到加强，提高强化树脂的保水能力，防止混凝土在水化过程中发生自收缩而导致开裂，使混凝土长期保持较高的强度。
可选的，所述细骨料中河砂与机制砂比例为2:(3-9)。
通过采用上述技术方案，机制砂吸水性好，混凝土流动性好，具有更大的比表面积，便于水泥、添加剂的粘接，利于提高混凝土的强度，同时，也保护了有限的天然砂资源。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用碳化混合粗骨料，将纳米二氧化硅与粗骨料在水中混合后，纳米二氧化硅填充粗骨料的微孔，混合粗骨料经高温碳化后多孔结构收缩，孔隙率变低，使混合粗骨料结构强度提高，在分散进入混凝土后能承受更大压力，从而提高混凝土整体的强度，使混凝土在长时间内保持稳定。
2、本申请中优选采用钢纤维，由于钢纤维与混凝土基体的界面粘结，从而提高了混凝土的强度和抗裂性能，获得了提高混凝土强度和抗裂性的效果。
3、本申请中优选采用通过三羟基丙烷作为交联剂，硫酸铵作为引发剂，使纳米分子筛与强化树脂发生聚合反应，纳米分子筛在强化树脂中充当骨架，使强化树脂吸水后结构强度得到加强，提高强化树脂的保水能力，防止混凝土在水化过程中发生自收缩而导致开裂，使混凝土长期保持较高的强度。
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。
碳化混合粗骨料的制备例
制备例1
A1、将1600g粗骨料置于水中浸泡，并加入200g纳米二氧化硅粉末，搅拌使粗骨料与纳米二氧化硅粉末充分混合，静置3h，得到混合粗骨料；
A2、将混合粗骨料放置于200℃碳化炉中加热3小时得到碳化混合粗骨料；
A3、将碳化混合粗骨料取出进行粉碎。
制备例2
A1、将1600g粗骨料放置于200℃碳化炉中加热3小时得到碳化混合粗骨料；
A2、将碳化粗骨料取出进行粉碎。
制备例3
A1、将1600g粗骨料置于水中浸泡，并加入200g纳米碳酸钙粉末，搅拌使粗骨料与纳米碳酸钙粉末充分混合，静置3h，得到混合粗骨料；
A2、将混合粗骨料放置于200℃碳化炉中加热3小时得到碳化混合粗骨料；
A3、将碳化混合粗骨料取出进行粉碎。
强化树脂聚合处理的制备例
制备例4
B1、在室温25℃下，将100g纳米分子筛、800g聚丙烯酸钠树脂、50g三羟甲基丙烷与2000g去离子水充分混合，得到混合凝胶；
B2、在混合凝胶中加入33g硫酸铵，水浴加热至60℃保温6h，并持续搅拌，反应完成后移除多余液体，对凝胶使用1:1配比的无水乙醇与去离子水三次冲洗；
B3、将清洗过后的凝胶干燥后粉碎过筛，即完成对强化树脂的聚合处理。
制备例5
B1、在室温25℃下，将100g天然沸石粉末、800g三聚氰胺树脂、50g三羟甲基丙烷与2000g去离子水充分混合，得到混合凝胶；
B2、在混合凝胶中加入33g硫酸铵，水浴加热至60℃保温6h，并持续搅拌，反应完成后移除多余液体，对凝胶使用1:1配比的无水乙醇与去离子水三次冲洗；
B3、将清洗过后的凝胶干燥后粉碎过筛，即完成对强化树脂的聚合处理。
制备例6
B1、在室温25℃下，将100g纳米分子筛、800g羧甲基纤维素接枝丙烯酸吸水树脂充分混合，得到混合强化树脂；
实施例
实施例1
一种高强度混凝土包括水泥1200g、碳化混合粗骨料1500g、细骨料1200g、强化树脂20g、水600g、不锈钢纤维80g和防冻剂100g。
将上述组分充分混合后得到高强度混凝土,放入模具中干燥硬化后得到混凝土块。
其中，碳化混合粗骨料选用制备例1制得的碳化混合粗骨料，强化树脂选用制备例4制得的聚丙烯酸钠树脂。
实施例2
一种高强度混凝土包括水泥1400g、碳化混合粗骨料1800g、细骨料1300g、强化树脂60g、水800g、不锈钢纤维140g和防冻剂150g。
将上述组分充分混合后得到高强度混凝土,放入模具中干燥硬化后得到混凝土块。
其中，碳化混合粗骨料选用制备例1制得的碳化混合粗骨料，强化树脂选用制备例4制得的聚丙烯酸钠树脂。
实施例3
一种高强度混凝土包括水泥1300g、碳化混合粗骨料1700g、细骨料1100g、强化树脂40g、水700g、不锈钢纤维100g和防冻剂130g。
将上述组分充分混合后得到高强度混凝土,放入模具中干燥硬化后得到混凝土块。
其中，碳化混合粗骨料选用制备例1制得的碳化混合粗骨料，强化树脂选用制备例4制得的聚丙烯酸钠树脂。
实施例4
一种高强度混凝土包括水泥1300g、碳化粗骨料1700g、细骨料1100g、强化树脂40g、水700g、不锈钢纤维100g和防冻剂130g。
将上述组分充分混合后得到高强度混凝土,放入模具中干燥硬化后得到混凝土块。
其中，碳化粗骨料选用制备例2制得的碳化粗骨料，强化树脂选用制备例4制得的聚丙烯酸钠树脂。
实施例5
一种高强度混凝土包括水泥1300g、碳化混合粗骨料1700g、细骨料1100g、强化树脂40g、水700g、不锈钢纤维100g和防冻剂130g。
将上述组分充分混合后得到高强度混凝土,放入模具中干燥硬化后得到混凝土块。
其中，碳化混合粗骨料选用制备例3制得的碳化粗骨料，强化树脂选用制备例4制得的聚丙烯酸钠树脂。
实施例6
一种高强度混凝土包括水泥1300g、碳化混合粗骨料1700g、细骨料1100g、强化树脂40g、水700g、不锈钢纤维100g和防冻剂130g。
将上述组分充分混合后得到高强度混凝土,放入模具中干燥硬化后得到混凝土块。
碳化混合粗骨料选用制备例2制得的碳化混合粗骨料，强化树脂选用制备例5制得的三聚氰胺树脂。
实施例7
一种高强度混凝土包括水泥1300g、碳化混合粗骨料1700g、细骨料1100g、强化树脂40g、水700g、不锈钢纤维100g和防冻剂130g。
将上述组分充分混合后得到高强度混凝土,放入模具中干燥硬化后得到混凝土块。
其中，碳化粗骨料选用制备例2制得的碳化粗骨料，强化树脂选用制备例6制得的羧甲基纤维素接枝丙烯酸吸水树脂。
表1实施例1-7配方表
对比例
对比例1
一种高强度混凝土包括水泥1300g、碳化混合粗骨料1700g、细骨料1100g、强化树脂40g、水700g和防冻剂130g。
将上述组分充分混合后得到高强度混凝土,放入模具中干燥硬化后得到混凝土块。
其中，碳化混合粗骨料由制备例1制得，强化树脂选用制备例4制得的聚丙烯酸钠树脂。
对比例2
一种高强度混凝土包括水泥1300g、碳化混合粗骨料1700g、细骨料1100g、聚丙烯酸钠树脂40g、水700g、不锈钢纤维100g和防冻剂130g。
将上述组分充分混合后得到高强度混凝土,放入模具中干燥硬化后得到混凝土块。
其中，碳化混合粗骨料由制备例1制得。
对比例3
一种高强度混凝土包括水泥1300g、粗骨料1700g、细骨料1100g、强化树脂40g、水700g、不锈钢纤维100g和防冻剂130g。
将上述组分充分混合后得到高强度混凝土,放入模具中干燥硬化后得到混凝土块。
其中，强化树脂选用制备例4制得的聚丙烯酸钠树脂。
表2对比例1-3配方表
性能检测试验
检测方法
按《混凝土强度检验评定标准》(GB/T 50107—2010)的标准，测定实施例1-7及对比例1-3，测试结果如下：
表3 28d混凝土立方性能测试
结合实施例3和对比例1并结合表3可以看出，实施例3的抗压强度高于对比例1，提高幅度仅有2％，但实施例3的抗拉强度远高于对比例1，提高幅度为35％，由此可见钢纤维对混凝土的抗压强度影响不大，对混凝土的抗拉强度有明显提升。
结合实施例3和对比例2并结合表3可以看出，实施例3的抗压强度高于对比例2，提高幅度有4％，实施例3的抗拉强度高于对比例2，提高幅度为5％，由此可见经聚合处理的强化树脂对混凝土的抗压强度和抗拉强度均有小幅提升；实施例3在150℃下强化树脂保水率与对比例2相比高出37％，可见经聚合处理后强化树脂的保水能力得到大幅提升。
结合实施例3和对比例3并结合表3可以看出，实施例3的抗压强度远高于对比例3，提高幅度有25％，但实施例3的抗拉强度略高于对比例3，提高幅度为8％，由此可见碳化混合粗骨料对混凝土的抗压强度提升很大，对混凝土的抗拉强度有提升不明显。
结合实施例3-5并结合表3可以看出，纳米二氧化硅粉末对碳化粗骨料具有加强作用，提高了混凝土的抗压强度。
结合实施例3与实施例6-7并结合表3可以看出，使用纳米分子筛对强化树脂聚合处理后保水性更好。
结合实施例1-7并结合表3可以看出，实施例3为本申请最优方案。
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)
1.一种高强度混凝土，其特征在于，包括水泥120-140份、碳化混合粗骨料150-180份、细骨料120-130份、强化树脂2-6份、水60-80份、钢纤维8-14份和防冻剂10-15份。
2.根据权利要求1所述的一种高强度混凝土，其特征在于：所述碳化混合粗骨料的具体制备步骤为：
A1、将粗骨料置于水中浸泡，并加入纳米二氧化硅粉末，粗骨料与纳米二氧化硅粉末重量比为（8-10）:1，搅拌使粗骨料与纳米二氧化硅粉末充分混合，静置3-4h，得到混合粗骨料；
A2、将混合粗骨料放置于180-210℃碳化炉中加热3-4小时得到碳化混合粗骨料；
A3、将碳化混合粗骨料取出进行粉碎。
3.根据权利要求1所述的一种高强度混凝土，其特征在于：所述钢纤维选用普钢纤维、不锈钢纤维和铝纤维中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的一种高强度混凝土，其特征在于：所述钢纤维需要经过退火处理。
5.根据权利要求1所述的一种高强度混凝土，其特征在于：所述强化树脂包括聚丙烯酸钠树脂、三聚氰胺树脂、羧甲基纤维素接枝丙烯酸吸水树脂中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的一种高强度混凝土，其特征在于：所述强化树脂加入混凝土前需要经过处理。
7.根据权利要求6所述的一种高强度混凝土，其特征在于：所述强化树脂聚合处理的过程为：
B1、在22-26℃下，将纳米分子筛、强化树脂、三羟甲基丙烷与去离子水按重量比1：（8-10）：0.5:（20-25）充分混合，得到混合凝胶；
B2、在混合凝胶中加入硫酸铵，硫酸铵与纳米分子筛的比例为1:（2-3），水浴加热至55-65℃保温4-6h，并持续搅拌，反应完成后移除多余液体，对凝胶使用1:1配比的无水乙醇与去离子水多次冲洗；
B3、将清洗过后的凝胶干燥后粉碎过筛，即完成对强化树脂的聚合处理。
8.根据权利要求1所述的一种高强度混凝土，其特征在于：所述细骨料中河砂与机制砂比例为2:（3-9）。
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| CN202310007919.2A CN116063033A (zh) | 2023-01-04 | 2023-01-04 | 一种高强度混凝土 |
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2023
- 2023-01-04 CN CN202310007919.2A patent/CN116063033A/zh active Pending
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