CN116143477B - 一种高孔隙率骨料在混凝土中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于混凝土材料技术领域，公开了一种高孔隙率骨料在混凝土中的应用。本发明所述高孔隙率骨料包含珊瑚石粗骨料、改性珊瑚砂细骨料和增强剂，以及适量的水，其中，所述改性珊瑚砂细骨料是环氧树脂改性珊瑚砂细骨料，所述增强剂中包含聚乙烯醇纤维、石灰石粉、纳米粉体和正硅酸乙酯。将该高孔隙率骨料与水泥、粉煤灰、水、缓凝剂和减水剂用在混凝土制备中，一方面解决了珊瑚骨料孔隙率高，传统珊瑚骨料孔隙改善方法包裹性差、骨料与水泥浆体粘结力弱的问题，提高了混凝土的机械性能，增大了珊瑚混凝土的应用范围，一方面制备的混凝土孔隙率仍然较高，具备水自养护的特性，可免洒淡水养护，保持了珊瑚骨料孔隙率高的优势。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土材料技术领域，具体是涉及一种高孔隙率骨料在混凝土中的应用。
背景技术
海洋中的大多数岛礁属于珊瑚岛礁，建筑材料匮乏，且距离陆地较远，若采用普通混凝土，不仅存在运输困难、成本高等问题，还在很大程度上制约了岛礁的开发和建设。而珊瑚岛礁上盛产珊瑚，珊瑚质轻、多孔、孔隙率大，吸水性强，属于天然轻骨料。作为混凝土骨料，珊瑚石骨料既不同于其他材质的碎石粗骨料，也完全不同于陶粒、浮石等轻骨料；多孔的特质使其具有较高的吸水率，表面粗糙使得其与水泥石之间摩擦力较大。国外的研究中，珊瑚石骨料混凝土曾应用于太平洋岛礁的机场、公路和建筑物上，有些至今仍在使用，故珊瑚石骨料可以浇筑常规混凝土建筑物。
通过对珊瑚混凝土的一系列力学和化学研究表明，珊瑚混凝土能够达到土建工程中对强度的要求，具有较好的化学稳定性，使用珊瑚混凝土不仅节约资金，且对加快海岛工程建设开发，意义深远。然而，因珊瑚骨料表面粗糙多孔，吸水率高，以其为材料制备混凝土的所需水量和水泥量较大，常常表现出工作性差、强度低、抗渗性、抗冻性差等缺点，尤其是直接采用大块珊瑚礁作为粗骨料、珊瑚砂作为细骨料配制珊瑚礁混凝土，普遍存在均质性差、强度低的问题，限制了珊瑚礁骨料在岛礁海港工程中的推广应用。
针对上述缺陷，目前针对珊瑚混凝土的研究改进主要集中在提高其力学性能和耐久性能方面。具体地，针对珊瑚骨料多孔性、吸水率高、强度低等问题，主要是采用更多的水泥石包裹，封堵孔隙，以便得到较好的施工性能，然而，水泥浆包裹法不能完全浸入珊瑚骨料内部孔隙，降低吸水率效果不显著。专利申请CN110981255A将多孔珊瑚骨料破碎后，浸泡在增强剂A料中，利用超声振荡或真空泵排出孔隙中的气体，将珊瑚骨料取出并在烘箱中烘干，之后浸泡在增强剂B料中，取出烘干，反复此过程多次，之后用增强剂C料与水混合后包裹珊瑚骨料，得到增强珊瑚骨料，所得珊瑚骨料处理成本低，无毒无害，能够填充和封堵珊瑚骨料的深长孔和弯曲孔，显著降低吸水率，增加珊瑚骨料的密实度和强度，然而工序复杂。专利申请CN112456856A公开了一种多孔骨料改性增强剂，包含微珠粉、纳米二氧化硅、超细石灰石粉、可再分散乳胶粉、羟丙基甲基纤维素，可以有效改善珊瑚礁混凝土的和易性、降低混凝土的泌水率，提高混凝土的强度和耐久性，然而，所得硬化混凝土28d的抗压强度也仅有50Mpa，性能提升有限。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种高孔隙率骨料在混凝土中的应用，所述高孔隙率骨料包含珊瑚石粗骨料、改性珊瑚砂细骨料和增强剂，将该高孔隙率骨料与水泥、粉煤灰、水、缓凝剂和减水剂用在混凝土制备中，一方面解决了珊瑚骨料孔隙率高，传统珊瑚骨料孔隙改善方法包裹性差、骨料与水泥浆体粘结力弱的问题，提高了混凝土的机械性能，增大了珊瑚混凝土的应用范围，一方面制备的混凝土孔隙率仍然较高，具备水自养护的特性，可免洒淡水养护，保持了珊瑚骨料孔隙率高的优势。
为达到本发明的目的，本发明所述高孔隙率骨料包含珊瑚石粗骨料、改性珊瑚砂细骨料和增强剂，其中，所述增强剂中包含聚乙烯醇纤维、石灰石粉、纳米粉体和正硅酸乙酯。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述高孔隙率骨料中按重量份数计包含珊瑚石粗骨料60-70份，改性珊瑚砂细骨料40-50份，增强剂3-5份。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述高孔隙率骨料中还包含适量的水。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述改性珊瑚砂细骨料的制备方法为：在水溶性氟硅改性丙烯酸树脂溶液中先加入珊瑚砂细骨料，搅拌混合均匀，再先后加入聚丙烯纤维、石灰石粉搅拌混合均匀，于70-85℃干燥1-2h，即得。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述水溶性氟硅改性丙烯酸树脂、珊瑚砂细骨料、聚丙烯纤维和石灰石的质量比为2-3：10-15：1-2：2-3。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述纳米粉体为羧基化碳纳米管和氨基修饰的纳米二氧化硅中的一种或两种；优选地，在本发明的一些实施例中，所述纳米粉体为羧基化碳纳米管和氨基修饰的纳米二氧化硅，且二者的质量比为1：2-4。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述增强剂中聚乙烯醇纤维、石灰石粉、纳米粉体和正硅酸乙酯的质量比为2：2-4：2-5：1-2。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述高孔隙率骨料的制备过程中先将珊瑚石粗骨料与增强剂、适量的水搅拌混合均匀，再加入改性珊瑚砂细骨料搅拌混合均匀。
另一方面，本发明还提供了一种前述高孔隙率骨料在混凝土中的应用，所述混凝土包含前述高孔隙率骨料、水泥、粉煤灰、水、缓凝剂和减水剂。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述混凝土中按重量份数计包含高孔隙率骨料10-14份、水泥28-33份、粉煤灰7-11份、水19-25份(包含前述与珊瑚石粗骨料、增强剂搅拌用水)、缓凝剂0.1-0.3份和减水剂0.2-0.4份。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述水泥为普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥中的一种或多种。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述减水剂为聚羧酸减水剂、萘系减水剂、脂肪族减水剂、三聚氰胺减水剂、氨基磺酸盐减水剂中的至少一种。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述缓凝剂选自柠檬酸、柠檬酸钠、羧乙基纤维素、葡萄糖酸、焦磷酸钠、水杨酸、酒石酸中的至少一种。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述混凝土采用常规裹浆法制备即可。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
(1)本发明中珊瑚砂细骨料表面粗糙多孔，内部分布有大量的层状结构与笼状结构，因而具有较大的比表面积，在水溶性氟硅改性丙烯酸树脂中先后加入珊瑚砂细骨料、聚丙烯纤维，有利于使其他材料粘附于珊瑚砂细骨料表面，聚丙烯纤维的加入形成稳固结构，分散了所得混凝土的定向应力，有利于减少裂缝，提高了混凝的韧性、强度。
(2)本发明中的正硅酸乙酯可以在水的作用下逐渐水解产生的纳米二氧化硅，一方面可以吸收水分，弱化珊瑚骨料多孔泌水的缺陷，另一方面，水解产生的纳米二氧化硅可以进一步地填充骨料中存在的孔隙，提高其抗裂性能、抗压强度，再一方面，水解会产生硅酸盐，吸附水泥水化产生的钙离子，形成雪硅钙石胶，减少了游离氢氧化钙的含量，提高了混凝土的强度和密度。
(3)本发明中聚乙烯醇纤维、羧基化碳纳米管和氨基修饰的纳米二氧化硅富含羟基、羧基、氨基等官能团，一方面可提高增强剂各组分的分散性，使其在珊瑚骨料巨大的比表面积和孔隙中分散较均匀，本身也具备提高混凝土强度的性能，又一方面又可能发生交联作用，有助于减少裂纹，进一步的提高混凝土的抗裂性能和抗压强度。
(4)本发明中在珊瑚砂细骨料和粗骨料中都加入了石灰石粉，有助于改善各组分混合时混凝土的流动性能，降低泌水率，提高高孔隙率的珊瑚骨料混凝土的性能。
(5)本发明中加入缓凝剂可延长水泥的水化硬化时间，使新拌混凝土能在较长时间内保持塑性，调节新拌混凝土的凝结时间，有利于骨料与混凝土中水泥等其他成分更好的结合，提高混凝土的强度。
(6)珊瑚骨料疏松多孔，强度较低，本发明一方面解决了珊瑚骨料孔隙率高，传统珊瑚骨料孔隙改善方法包裹性差、骨料与水泥浆体粘结力弱的问题，提高了混凝土的机械性能，增大了珊瑚混凝土的应用范围，一方面制备的混凝土孔隙率仍然较高，一般为20％左右，当水泥浆体孔隙中水分含量因水泥水化及水分扩散而明显降低时，珊瑚骨料孔隙中储存的水分可及时释放进行补充，具备水自养护的特性，可免洒淡水养护，保持了珊瑚骨料孔隙率高的优势。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解，以下描述仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。
本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显只指单数形式。
此外，下面所描述的术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对相同的实施例或示例。而且，本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明具体实施方式中所述混凝土采用常规裹浆法制备，只要是采用裹浆法，制备方法对其性能的影响几乎可忽略不计。
本发明所述高孔隙率珊瑚骨料混凝土的原材料主要包括水泥、珊瑚砂细骨料、珊瑚石粗骨料，对以上三种材料进行试验测试，确定其性能。
1.珊瑚石粗骨料性能确定
根据《轻集料及其试验方法》(GB/T17431.2-2010)对珊瑚石粗骨料进行测试试验，共选取7种不同尺寸珊瑚碎石进行试验，见表1，测试结果见表2。
表1珊瑚石颗粒级配表
表2珊瑚石性能测试结果
2.珊瑚砂细骨料性能确定
根据《轻集料及其试验方法》(GB/T17431.2-2010)对珊瑚砂进行测试试验，测试结果见表3。
表3珊瑚砂石性能测试结果
3.水泥性能确定
本发明具体实施方式中采用的水泥为市售标称42.5N/mm2普通硅酸盐水泥，根据《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)中的技术要求，对水泥进行了检验，测试结果见表4。
表4水泥性能测试结果
实施例1
一种包含高孔隙率骨料的混凝土，按重量份数计，包含珊瑚石粗骨料60份、改性珊瑚砂细骨料40份、增强剂3份、普通硅酸盐水泥280份、粉煤灰70份、水190份、柠檬酸1份和聚羧酸减水剂2份。
其中，所述增强剂中包含聚乙烯醇纤维、石灰石粉、纳米粉体和正硅酸乙酯，所述聚乙烯醇纤维、石灰石粉、纳米粉体和正硅酸乙酯的质量比为2：2：2：1；所述纳米粉体为羧基化碳纳米管和氨基修饰的纳米二氧化硅，二者的质量比为1：2。
所述改性珊瑚砂细骨料的制备方法为：在水溶性氟硅改性丙烯酸树脂溶液中先加入珊瑚砂细骨料，搅拌混合均匀，再先后加入聚丙烯纤维、石灰石粉搅拌混合均匀，于80℃干燥1h，即得；其中，所述水溶性氟硅改性丙烯酸树脂、珊瑚砂细骨料、聚丙烯纤维和石灰石的质量比为2：10：1：2。
所述混凝土采用常规裹浆法制备，其中，先制备高孔隙率骨料，高孔隙率骨料的制备过程中先将珊瑚石粗骨料与增强剂搅拌混合均匀，再加入改性珊瑚砂细骨料搅拌混合均匀。
实施例2
一种包含高孔隙率骨料的混凝土，按重量份数计，包含珊瑚石粗骨料70份、改性珊瑚砂细骨料50份、增强剂5份、普通硅酸盐水泥330份、粉煤灰110份、水250份、柠檬酸3份和聚羧酸减水剂4份。
其中，所述增强剂中包含聚乙烯醇纤维、石灰石粉、纳米粉体和正硅酸乙酯，所述聚乙烯醇纤维、石灰石粉、纳米粉体和正硅酸乙酯的质量比为2：4：5：2；所述纳米粉体为羧基化碳纳米管和氨基修饰的纳米二氧化硅，二者的质量比为1：4。
所述改性珊瑚砂细骨料的制备方法为：在水溶性氟硅改性丙烯酸树脂溶液中先加入珊瑚砂细骨料，搅拌混合均匀，再先后加入聚丙烯纤维、石灰石粉搅拌混合均匀，于85℃干燥1h，即得；其中，所述水溶性氟硅改性丙烯酸树脂、珊瑚砂细骨料、聚丙烯纤维和石灰石的质量比为3：15：2：3。
所述混凝土采用常规裹浆法制备，其中，先制备高孔隙率骨料，高孔隙率骨料的制备过程中先将珊瑚石粗骨料与增强剂搅拌混合均匀，再加入改性珊瑚砂细骨料搅拌混合均匀。
实施例3
一种包含高孔隙率骨料的混凝土，按重量份数计，包含珊瑚石粗骨料65份、改性珊瑚砂细骨料45份、增强剂4份、普通硅酸盐水泥300份、粉煤灰90份、水220份、柠檬酸2份和聚羧酸减水剂3份。
其中，所述增强剂中包含聚乙烯醇纤维、石灰石粉、纳米粉体和正硅酸乙酯，所述聚乙烯醇纤维、石灰石粉、纳米粉体和正硅酸乙酯的质量比为2：3：4：1；所述纳米粉体为羧基化碳纳米管和氨基修饰的纳米二氧化硅，二者的质量比为1：3。
所述改性珊瑚砂细骨料的制备方法为：在水溶性氟硅改性丙烯酸树脂溶液中先加入珊瑚砂细骨料，搅拌混合均匀，再先后加入聚丙烯纤维、石灰石粉搅拌混合均匀，于75℃干燥2h，即得；其中，所述水溶性氟硅改性丙烯酸树脂、珊瑚砂细骨料、聚丙烯纤维和石灰石的质量比为3：13：2：3。
所述混凝土采用常规裹浆法制备，其中，先制备高孔隙率骨料，高孔隙率骨料的制备过程中先将珊瑚石粗骨料与增强剂搅拌混合均匀，再加入改性珊瑚砂细骨料搅拌混合均匀。
对比例1
一种包含高孔隙率骨料的混凝土，按重量份数计，包含珊瑚石粗骨料65份、改性珊瑚砂细骨料45份、增强剂4份、普通硅酸盐水泥300份、粉煤灰90份、水220份、柠檬酸2份和聚羧酸减水剂3份。
其中，所述增强剂中包含聚乙烯醇纤维、石灰石粉、纳米二氧化硅和正硅酸乙酯，所述聚乙烯醇纤维、石灰石粉、纳米二氧化硅和正硅酸乙酯的质量比为2：3：4：1。
所述改性珊瑚砂细骨料的制备方法为：在水溶性氟硅改性丙烯酸树脂溶液中先加入珊瑚砂细骨料，搅拌混合均匀，再先后加入聚丙烯纤维、石灰石粉搅拌混合均匀，于75℃干燥2h，即得；其中，所述水溶性氟硅改性丙烯酸树脂、珊瑚砂细骨料、聚丙烯纤维和石灰石的质量比为3：13：2：3。
所述混凝土采用常规裹浆法制备，其中，先制备高孔隙率骨料，高孔隙率骨料的制备过程中先将珊瑚石粗骨料与增强剂搅拌混合均匀，再加入改性珊瑚砂细骨料搅拌混合均匀。
对比例2
一种包含高孔隙率骨料的混凝土，按重量份数计，包含珊瑚石粗骨料60-70份，改性珊瑚砂细骨料45份，增强剂4份，普通硅酸盐水泥300份、粉煤灰90份、水220份、柠檬酸2份和聚羧酸减水剂3份。
其中，所述增强剂中包含石灰石粉、氨基修饰的纳米二氧化硅和正硅酸乙酯，所述石灰石粉、氨基修饰的纳米二氧化硅和正硅酸乙酯的质量比为3：4：1。
所述改性珊瑚砂细骨料的制备方法为：在水溶性氟硅改性丙烯酸树脂溶液中先加入珊瑚砂细骨料，搅拌混合均匀，再先后加入聚丙烯纤维、石灰石粉搅拌混合均匀，于75℃干燥2h，即得；其中，所述水溶性氟硅改性丙烯酸树脂、珊瑚砂细骨料、聚丙烯纤维和石灰石的质量比为3：13：2：3。
所述混凝土采用常规裹浆法制备，其中，先制备高孔隙率骨料，高孔隙率骨料的制备过程中先将珊瑚石粗骨料与增强剂搅拌混合均匀，再加入改性珊瑚砂细骨料搅拌混合均匀。
对比例3
一种包含高孔隙率骨料的混凝土，按重量份数计，包含珊瑚石粗骨料60-70份，珊瑚砂细骨料45份，增强剂4份，聚丙烯纤维6份，普通硅酸盐水泥300份、粉煤灰90份、水220份、柠檬酸2份和聚羧酸减水剂3份。
其中，所述增强剂中包含聚乙烯醇纤维、石灰石粉、纳米粉体和正硅酸乙酯，所述聚乙烯醇纤维、石灰石粉、纳米粉体和正硅酸乙酯的质量比为2：3：4：1；所述纳米粉体为羧基化碳纳米管和氨基修饰的纳米二氧化硅，二者的质量比为1：3。
所述混凝土采用常规裹浆法制备，其中，先制备高孔隙率骨料，高孔隙率骨料的制备过程中先将珊瑚石粗骨料与增强剂搅拌混合均匀，再加入改性珊瑚砂细骨料搅拌混合均匀。
对比例4
一种包含高孔隙率骨料的混凝土，按重量份数计，包含珊瑚石粗骨料60-70份、改性珊瑚砂细骨料45份、增强剂4份、普通硅酸盐水泥300份、粉煤灰90份、水220份、柠檬酸2份和聚羧酸减水剂3份。
其中，所述增强剂中包含聚乙烯醇纤维、石灰石粉、纳米粉体和正硅酸乙酯，所述聚乙烯醇纤维、石灰石粉、纳米粉体和正硅酸乙酯的质量比为2：3：4：1；所述纳米粉体为羧基化碳纳米管和氨基修饰的纳米二氧化硅，二者的质量比为1：3。
所述改性珊瑚砂细骨料的制备方法为：在水溶性氟硅改性丙烯酸树脂溶液中先加入珊瑚砂细骨料，搅拌混合均匀；其中，所述水溶性氟硅改性丙烯酸树脂、珊瑚砂细骨料的质量比为3：13。
所述混凝土采用常规裹浆法制备，其中，先制备高孔隙率骨料，高孔隙率骨料的制备过程中先将珊瑚石粗骨料与增强剂搅拌混合均匀，再加入改性珊瑚砂细骨料搅拌混合均匀。
对比例5
一种包含高孔隙率骨料的混凝土，按重量份数计，包含珊瑚石粗骨料60-70份，改性珊瑚砂细骨料45份，增强剂4份，普通硅酸盐水泥300份、粉煤灰90份、水220份、柠檬酸2份和聚羧酸减水剂3份。
其中，所述增强剂中包含聚乙烯醇纤维、石灰石粉和纳米粉体，所述聚乙烯醇纤维、石灰石粉和纳米粉体的质量比为2：3：4；所述纳米粉体为羧基化碳纳米管和氨基修饰的纳米二氧化硅，二者的质量比为1：3。
所述改性珊瑚砂细骨料的制备方法为：在水溶性氟硅改性丙烯酸树脂溶液中先加入珊瑚砂细骨料，搅拌混合均匀，再先后加入聚丙烯纤维、石灰石粉搅拌混合均匀，于75℃干燥2h，即得；其中，所述水溶性氟硅改性丙烯酸树脂、珊瑚砂细骨料、聚丙烯纤维和石灰石的质量比为3：13：2：3。
所述混凝土采用常规裹浆法制备，其中，先制备高孔隙率骨料，高孔隙率骨料的制备过程中先将珊瑚石粗骨料与增强剂搅拌混合均匀，再加入改性珊瑚砂细骨料搅拌混合均匀。
效果实施例
本发明珊瑚石骨料混凝土物理性能测试主要包括立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、弹性模量、抗弯强度、早期抗裂性能、收缩徐变性能，以此判断其是否能达到同级别混凝土的性能要求。
其中，根据GB/T 50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》对具体实施方式中所得混凝土进行抗压强度测试，具体地，将各实施例和对比例制备的混凝土材料制成标准立方体混凝土试块(100mm×100mm×100mm)，在标准条件下养护28d，然后在常温常压下使用型号为YES-3000数显压力试验机进行抗压强度测试，测试夹速率0.4MPa/s，测试混凝土试块的抗压强度，每个实施例和对比例平行测试5组，取其平均值为测试结果，具体见表5。
根据GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》对具体实施方式中所得混凝土进行早期抗裂性能测试，具体地，将各实施例和对比例制备的混凝土材料制成标准试块(800mm×600mm×100mm)，在混凝土浇注24h后，按照每个实施例和对比例平行测试5组，测量单位面积的裂缝数目以及单位面积上的总开裂面积，取平均值为测试结果，具体见表5。
表5高孔隙率珊瑚骨料混凝土性能测试结果
上述实验结果表明，本发明通过使用含聚乙烯醇纤维、羧基化碳纳米管和氨基修饰的纳米二氧化硅的增强剂对珊瑚石粗骨料进行增强，在水溶性氟硅改性丙烯酸树脂中先后加入珊瑚砂细骨料、聚丙烯纤维得到改性珊瑚砂细骨料，极大的提高了混凝土的抗裂性能和抗压强度，且混凝土的无泌水现象，整体性能良好。具体地：
(1)珊瑚砂细骨料表面粗多孔，内部分布有大量的层状结构与笼状结构，具有较大的比表面积，在水溶性氟硅改性丙烯酸树脂中先后加入珊瑚砂细骨料、聚丙烯纤维，有利于使其他材料粘附于珊瑚砂细骨料表面，聚丙烯纤维的加入形成稳固结构，分散了所得混凝土的定向应力，有利于减少裂缝，提高了混凝的韧性、强度。
(2)正硅酸乙酯可以在水的作用下逐渐水解产生的纳米二氧化硅，一方面可以吸收水分，弱化珊瑚骨料多孔泌水的缺陷，另一方面，水解产生的纳米二氧化硅可以进一步地填充骨料中存在的孔隙，提高其抗裂性能、抗压强度，再一方面，水解会产生的硅酸盐，吸附水泥水化产生的钙离子，形成雪硅钙石胶，减少了游离氢氧化钙的含量，提高了混凝土的强度和密度。
(3)聚乙烯醇纤维、羧基化碳纳米管和氨基修饰的纳米二氧化硅都富含羟基、羧基、氨基等官能团，一方面可提高增强剂各组分的分散性，使其在珊瑚骨料巨大的比表面积和孔隙中分散较均匀，本身也具备提高混凝土强度的性能，又一方面又可能发生交联作用，有助于减少裂纹，进一步的提高混凝土的抗裂性能和抗压强度。
(4)珊瑚砂细骨料和粗骨料中都加入了石灰石粉，有助于改善各组分混合时混凝土的流动性能，降低泌水率，提高高孔隙率的珊瑚骨料混凝土的性能。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种高孔隙率骨料，其特征在于，所述高孔隙率骨料包含珊瑚石粗骨料、改性珊瑚砂细骨料和增强剂，其中，所述改性珊瑚砂细骨料的制备方法为：在水溶性氟硅改性丙烯酸树脂溶液中先加入珊瑚砂细骨料，搅拌混合均匀，再先后加入聚丙烯纤维、石灰石粉搅拌混合均匀，于70-85℃干燥1-2h，即得；所述增强剂中包含聚乙烯醇纤维、石灰石粉、纳米粉体和正硅酸乙酯，所述纳米粉体为羧基化碳纳米管和氨基修饰的纳米二氧化硅中的一种或两种。
2.根据权利要求1所述的高孔隙率骨料，其特征在于，所述高孔隙率骨料中按重量份数计包含珊瑚石粗骨料60-70份，改性珊瑚砂细骨料40-50份，增强剂3-5份。
3.根据权利要求1所述的高孔隙率骨料，其特征在于，所述水溶性氟硅改性丙烯酸树脂、珊瑚砂细骨料、聚丙烯纤维和石灰石的质量比为2-3：10-15：1-2：2-3。
4.根据权利要求1所述的高孔隙率骨料，其特征在于，所述纳米粉体为羧基化碳纳米管和氨基修饰的纳米二氧化硅，且二者的质量比为1：2-4。
5.根据权利要求1所述的高孔隙率骨料，其特征在于，所述增强剂中聚乙烯醇纤维、石灰石粉、纳米粉体和正硅酸乙酯的质量比为2：2-4：2-5：1-2。
6.根据权利要求1所述的高孔隙率骨料，其特征在于，所述高孔隙率骨料的制备过程中先将珊瑚石粗骨料与增强剂以及适量的水搅拌混合均匀，再加入改性珊瑚砂细骨料搅拌混合均匀。
7.权利要求1-6任一项所述高孔隙率骨料在混凝土中的应用，其特征在于，所述混凝土包含权利要求1-6任一项所述高孔隙率骨料、水泥、粉煤灰、水、缓凝剂和减水剂。
8.根据权利要求7高孔隙率骨料在混凝土中的应用，其特征在于，所述混凝土中按重量份数计包含高孔隙率骨料10-14份、水泥28-33份、粉煤灰7-11份、水19-25份、缓凝剂0.1-0.3份和减水剂0.2-0.4份。
9.根据权利要求7高孔隙率骨料在混凝土中的应用，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥中的一种或多种。
10.根据权利要求7高孔隙率骨料在混凝土中的应用，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂、萘系减水剂、脂肪族减水剂、三聚氰胺减水剂、氨基磺酸盐减水剂中的至少一种。
11.根据权利要求7高孔隙率骨料在混凝土中的应用，其特征在于，所述缓凝剂选自柠檬酸、柠檬酸钠、羧乙基纤维素、葡萄糖酸、焦磷酸钠、水杨酸、酒石酸中的至少一种。
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| GR01 | Patent grant | ||
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