CN116496052B - 一种含细骨料的超高性能混凝土配置方法 - Google Patents
一种含细骨料的超高性能混凝土配置方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116496052B CN116496052B CN202310788490.5A CN202310788490A CN116496052B CN 116496052 B CN116496052 B CN 116496052B CN 202310788490 A CN202310788490 A CN 202310788490A CN 116496052 B CN116496052 B CN 116496052B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fine aggregate
- high performance
- performance concrete
- parts
- ratio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000011374 ultra-high-performance concrete Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 19
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 56
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 45
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 45
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 36
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 claims abstract description 30
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 11
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000013530 defoamer Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000003469 silicate cement Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 claims abstract description 4
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 40
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 32
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 30
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 27
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 19
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 claims description 18
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 17
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 14
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims description 12
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000010920 waste tyre Substances 0.000 claims description 11
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 10
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 10
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 9
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 9
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 9
- 238000002390 rotary evaporation Methods 0.000 claims description 9
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 8
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims description 8
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims description 7
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims description 7
- KTZVZZJJVJQZHV-UHFFFAOYSA-N 1-chloro-4-ethenylbenzene Chemical compound ClC1=CC=C(C=C)C=C1 KTZVZZJJVJQZHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- PXHIYFMTRHEUHZ-UHFFFAOYSA-N 5-hydroxy-2-benzofuran-1,3-dione Chemical compound OC1=CC=C2C(=O)OC(=O)C2=C1 PXHIYFMTRHEUHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- AOJFQRQNPXYVLM-UHFFFAOYSA-N pyridin-1-ium;chloride Chemical compound [Cl-].C1=CC=[NH+]C=C1 AOJFQRQNPXYVLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 6
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M Sodium bisulfite Chemical class [Na+].OS([O-])=O DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 5
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 5
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 4
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XMNIXWIUMCBBBL-UHFFFAOYSA-N 2-(2-phenylpropan-2-ylperoxy)propan-2-ylbenzene Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(C)(C)OOC(C)(C)C1=CC=CC=C1 XMNIXWIUMCBBBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 3
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 claims description 3
- 239000004519 grease Substances 0.000 claims description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 claims description 3
- 239000012615 aggregate Substances 0.000 claims 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 2
- 239000004566 building material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 2
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 23
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 13
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 10
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 8
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 7
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 7
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- AEQDJSLRWYMAQI-UHFFFAOYSA-N 2,3,9,10-tetramethoxy-6,8,13,13a-tetrahydro-5H-isoquinolino[2,1-b]isoquinoline Chemical compound C1CN2CC(C(=C(OC)C=C3)OC)=C3CC2C2=C1C=C(OC)C(OC)=C2 AEQDJSLRWYMAQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 3
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 3
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 description 3
- INHCSSUBVCNVSK-UHFFFAOYSA-L lithium sulfate Inorganic materials [Li+].[Li+].[O-]S([O-])(=O)=O INHCSSUBVCNVSK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000001509 sodium citrate Substances 0.000 description 3
- NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K sodium citrate Chemical compound O.O.[Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 239000000176 sodium gluconate Substances 0.000 description 3
- 235000012207 sodium gluconate Nutrition 0.000 description 3
- 229940005574 sodium gluconate Drugs 0.000 description 3
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 description 3
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 description 3
- RBTVSNLYYIMMKS-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 3-aminoazetidine-1-carboxylate;hydrochloride Chemical compound Cl.CC(C)(C)OC(=O)N1CC(N)C1 RBTVSNLYYIMMKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 2
- 150000008065 acid anhydrides Chemical class 0.000 description 2
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- -1 siloxane functional groups Chemical group 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001655736 Catalpa bignonioides Species 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 238000007259 addition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000012938 design process Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000004574 high-performance concrete Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 238000005935 nucleophilic addition reaction Methods 0.000 description 1
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 235000011083 sodium citrates Nutrition 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
- C04B28/04—Portland cements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
- C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Abstract
本发明涉及一种含细骨料的超高性能混凝土配置方法，属于建筑材料领域，包括以下步骤：步骤S1、准备以下重量份原料：硅酸盐水泥50‑65份、细集料240‑320份、活性掺合料20‑60份、减水剂0.15‑0.55份、消泡剂0.04‑0.3份、促凝剂0.02‑0.3份、钢纤维‑轻骨料复合材料22‑34份和缓凝剂0.05‑0.4份；步骤S2、将上述原料先制成干粉料，边搅拌边加入拌和水，得到含细骨料的超高性能混凝土;本发明中加入了钢纤维‑轻骨料复合材料，该材料由最内核的磺酸橡胶粉结构，次外层的改性酸酐结构，最外层的硅溶胶和钢纤维的复合结构组成，通过上述结构的协同作用，提高了混凝土的抗收缩性和抗压强度。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体地，涉及一种含细骨料的超高性能混凝土配置方法。
背景技术
水泥混凝土因具有施工便利、材料来源广和性价高等优点，是当前工程建设中的主要原材料。然而，普通混凝土存在自重大、强度低和材料用量大等缺点，导致工程建设中出现“肥梁、胖柱”等现象。随着当前社会建设的快速发展，超高层建筑、大跨或超大跨桥梁、海底隧道、海上采油平台、核反应堆等复杂建筑物大量兴建，工程结构要求高强度、耐久性好和体积稳定性佳的超高性能混凝土材料。
与普通混凝土不同，超高性能混凝土在设计过程中采用高胶凝材料用量、剔除粗骨料、低水胶比等手段，这往往会导致超高性能混凝土存在较大的收缩问题，并且还存在着生产成本高、自重大等问题，因此，降低超高性能混凝土的收缩和自重成为亟待研究的热点。
发明内容
本发明的目的在于提供以解决以下技术问题：
如何提高超高性能混凝土的抗收缩性和抗压强度。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种含细骨料的超高性能混凝土配置方法，包括以下步骤：
步骤S1、准备以下重量份原料：硅酸盐水泥50-65份、细集料240-320份、活性掺合料10-20份、减水剂0.15-0.55份、消泡剂0.04-0.3份、促凝剂0.02-0.3份、钢纤维-轻骨料复合材料22-34份和缓凝剂0.05-0.4份；
步骤S2、将上述重量份原料投入干混机中，干搅120s，制成干粉料，再将干粉料加入混凝土试验机，边搅拌边加入称量好的拌和水，继续搅拌8-10min,得到含细骨料的超高性能混凝土。
其中，活性掺和料能迅速与水泥水化产生的氢氧化钙反应，促进水化凝胶形成和填充微小孔隙进而提高涂料的抗收缩性。
进一步地，水料比为0.09-0.12。
进一步地，减水剂为聚羧酸高性能粉状减水剂，减水率38％。
进一步地，消泡剂为聚醚消泡剂，黏度为1200mPa·s，分子量为3900。
进一步地，促凝剂为碳酸锂、硫酸锂和硫酸铝中的一种或多种按照任意比混合。
进一步地，缓凝剂为硼砂、葡萄糖酸钠和柠檬酸钠中的一种或多种按照任意比混合。
进一步地，钢纤维-轻骨料复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤B1、将干净的钢纤维置于10-30wt％的NaOH溶液中浸泡15-40min，然后用无水乙醇和去离子水进行清洗，以除去钢纤维表面的油脂和杂质，得到预处理钢纤维，其中，钢纤维和10-30wt％的NaOH溶液的用量比为4-6g：150-200mL,经过上述的预处理过程，钢纤维的表面接枝有高活性的羟基;
步骤B2、将改性轻骨料加入乙醇和水中混合0.5h，再加入预处理钢纤维，混合均匀后，移至高压釜中，升温至75-85℃，搅拌反应5-6h，反应结束后，经离心、洗涤，得到钢纤维-轻骨料复合材料，其中，改性轻骨料、乙醇、水和预处理钢纤维的用量比为4-6g：45-55mL：45-55mL：4-6g，改性轻骨料表面富含硅氧烷官能团，硅氧烷官能团与钢纤维上的羟基进行相互作用，进而实现改性轻骨料在钢纤维上的吸附。
进一步地，钢纤维的长度为10-15mm，直径0.1-0.3mm。
进一步地，改性轻骨料的制备方法，包括以下步骤：
步骤A1、将废旧轮胎粉磨至30-50目，再加入1M氢氧化钠溶液中浸泡24h，然后用去离子水洗涤至中性，烘干得到碱处理橡胶粉；将碱处理橡胶粉和质量分数为3%过氧化氢溶液混合均匀，用6M硫酸溶液调节pH为4.5-5.5，升温至45-55℃，搅拌反应5-6h，趁热过滤，滤饼洗涤、烘干，得到氧化橡胶粉；其中，废旧轮胎粉和1M氢氧化钠溶液的用量比为20g:100mL，碱处理橡胶粉和质量分数为3%过氧化氢溶液的用量比为10g：200mL，通过碱液处理的可以除去橡胶表面的粉尘、硬脂酸盐及稳定剂等，然后利用H2O2在酸性条件下氧化橡胶颗粒表面的不饱和碳碳双键生成羰基,羰基氧有较强的吸电子性能，易在碳原子上发生亲核加成反应；
步骤A2、将氧化橡胶粉和饱和亚硫酸氢钠溶液混合均匀，升温至60℃，搅拌反应2-3h，反应结束后，用去离子水洗涤至中性，干燥得到磺酸化橡胶粉，其中，氧化橡胶粉和饱和亚硫酸氢钠溶液的用量比为5-7g：10-20mL，在碱性条件下与橡胶表面因氧化反应形成的羰基发生亲核加成反应，从而在橡胶颗粒表面引入亲水官能团磺酸基；
步骤A3、在装有回流冷凝管，机械搅拌器和温度计的三口烧瓶中，加入磺酸化橡胶粉和引发剂溶液，升温至68-72℃，超声分散均匀，再加入改性酸酐，搅拌30min，反应结束，倒出产物，加入丙酮沉淀分离，再将沉淀用蒸馏水洗涤三次，干燥至恒重，将烘干产物在丙酮中加热回流2h，以除去过量的改性酸酐和引发剂，自然干燥得到磺酸化橡胶-改性酸酐聚合物，其中，磺酸化橡胶粉、引发剂溶液、改性酸酐和丙酮的用量比为4-6g:20mL：0.2-0.3g：6-8mL，再次加入丙酮的用量为第一次加入丙酮用量的两倍，引发剂中，过氧化二异丙苯和甲苯的用量比为0.02-0.03g：20mL，在引发剂的作用下，磺酸化橡胶粉中的不饱和双键和改性酸酐中的不饱和双键发生共聚反应，得到含刚性环的磺酸化橡胶-改性酸酐聚合物;
步骤A4、将磺酸化橡胶-改性酸酐聚合物加入硅溶胶中，搅拌均匀，60℃干燥12-16h，得到改性轻骨料，其中，磺酸化橡胶-改性酸酐聚合物和硅溶胶的用量比为2-3g：6mL,水化物的生成量减少，结晶性降低，水化物更加致密。
进一步地，硅溶胶粒径为800-1000nm，SiO2含量为20-30%。
进一步地，改性酸酐的制备方法，包括以下步骤：
向三口烧瓶中加入4-氯苯乙烯、4-羟基邻苯二甲酸酐、吡啶、无水DMF和甲苯搅拌均匀，通入氮气，升温至回流反应5-7h，反应结束后，过滤，滤液旋蒸去除DMF，旋蒸产物置于丙酮中溶解后，过滤去除吡啶盐酸盐，滤液旋蒸去除丙酮，得到改性酸酐；
其中，4-氯苯乙烯、4-羟基邻苯二甲酸酐、吡啶、无水DMF、甲苯和丙酮的用量比为7-14mL：8.2-16.4g：4.7-6.3g：100-120mL:6-8mL：10mL，以吡啶为缚酸剂，4-氯苯乙烯上的氯原子与4-羟基邻苯二甲酸酐发生取代反应得到含不饱和双键的改性酸酐，其结构式如下：
。
在上述反应中，通过化学键合，引入具有刚性的苯环和不饱和双键，不仅提高了基材的耐磨性，而且不饱和双键还能参与后续反应中。
进一步地，活性掺合料由石灰石粉、粉煤灰和矿渣粉按照掺量比20：15：15混合而成。
进一步地，石灰石粉为淄博石灰石粉，钙含量≥70%，比表面积为650m2/kg。
进一步地，粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰，其性能指标均满足规范要求，28d活性指数81%。
进一步地，矿渣粉为S95级，比表面积为392m2/kg，28d抗压强度比98%。
进一步地，细集料为级配20-40目石英砂、40-80目石英砂和80-200目石英砂按质量比为2：5：3混合而成。
本发明的有益效果：
为了增强超高性能混凝土的抗收缩性和抗压强度，本发明从两方面入手，一是在混凝土原料中加入钢纤维-轻骨料复合材料，该材料的由三层结构组成，其最内核为磺酸橡胶粉结构，次外层为改性酸酐结构，最外层为硅溶胶和钢纤维的复合结构，橡胶粉能提高混凝土的抗折强度和抗压强度，通过在橡胶粉上引入亲水性的磺酸基，提高了其与水泥浆料的分散性和相容性，硅溶胶的存在，一方面与改性酸酐结构中的刚性苯环共同提高混凝土的抗压强度，另一方面硅溶胶中不仅能与混凝土的水化产物Ca(OH)2反应生成C-S-H凝胶,在颗粒空隙中为C-S-H提供成核位点来促进水化反应,提高水泥基材料的强度，而且其还能改性酸酐结构中的酸酐形成稳定的氢键，使水泥和细集料之间的缝隙更加致密化，增强了混凝土的抗收缩性，钢纤维的存在，不仅能通过自身的增强和增韧作用，提高混凝土的抗压强度，而且，其还能通过混凝土中的微裂缝，并凭借其高抗拉性限制裂缝的发展和贯通，进一步增强其抗收缩性；二是加入了细集料，细集料由级配20-40目石英砂、40-80目石英砂和80-200目石英砂进行混合，能够实现较佳的颗粒级配，提高了超高性能混凝土的抗压强度和耐久性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中使用的水泥为山东山水水泥集团有限公司生产的P.O42.5水泥，该水泥的物理性能指标如下表1所示：
表1
。
实施例1、优选地，本实施例提供一种改性酸酐的制备方法，包括以下步骤：
向三口烧瓶中加入10.5mL 4-氯苯乙烯、12.3g 4-羟基邻苯二甲酸酐、5.5g吡啶、110mL无水DMF和7mL甲苯搅拌均匀，通入氮气，升温至回流反应6h，反应结束后，过滤，滤液旋蒸去除DMF，旋蒸产物置于10mL丙酮中溶解后，过滤去除吡啶盐酸盐，滤液旋蒸去除丙酮，得到改性酸酐。
实施例2、优选地，本实施例提供一种改性轻骨料的制备方法，包括以下步骤：
步骤A1、将20g废旧轮胎粉磨至40目，再加入100mL 1M氢氧化钠溶液中浸泡24h，然后用去离子水洗涤至中性，烘干得到碱处理橡胶粉；将10g碱处理橡胶粉和200mL质量分数为3%过氧化氢溶液混合均匀，用6M硫酸溶液调节pH为5.0，升温至50℃，搅拌反应5.5h，趁热过滤，滤饼洗涤、烘干，得到氧化橡胶粉；
步骤A2、将6g氧化橡胶粉和15mL饱和亚硫酸氢钠溶液混合均匀，升温至60℃，搅拌反应2.5h，反应结束后，用去离子水洗涤至中性，干燥得到磺酸化橡胶粉;
步骤A3、在装有回流冷凝管，机械搅拌器和温度计的三口烧瓶中，加入5g磺酸化橡胶粉和20mL引发剂溶液，升温至70℃，超声分散均匀，加入0.25g实施例1制备得到的改性酸酐，搅拌30min，反应结束，倒出产物，加入7mL丙酮沉淀分离，再将沉淀用蒸馏水洗涤三次，置于干燥箱中干燥至恒重，将烘干产物在14mL丙酮中加热回流2h，以除去过量的改性酸酐和引发剂，自然干燥得到磺酸化橡胶-改性酸酐聚合物，其中，引发剂中，过氧化二异丙苯和甲苯的用量比为0.025g：20mL;
步骤A4、将2.5g磺酸化橡胶-改性酸酐聚合物加入6mL硅溶胶中，搅拌均匀，60℃干燥14h，得到改性轻骨料。
实施例3、优选地，本实施例提供一种钢纤维-轻骨料复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤B1、将5g干净的钢纤维置于175mL 20wt％的NaOH溶液中浸泡27.5min，然后用无水乙醇和去离子水进行清洗，以除去钢纤维表面的油脂和杂质，得到预处理钢纤维;
步骤B2、将5g实施例2制备得到的改性轻骨料加入50mL乙醇和50mL水中混合0.5h，再加入5g预处理钢纤维，混合均匀后，移至高压釜中，升温至80℃，搅拌反应5.5h，反应结束后，经离心、洗涤，得到钢纤维-轻骨料复合材料。
实施例4、本实施例提供一种含细骨料的超高性能混凝土配置方法，包括以下步骤：
步骤S1、准备以下重量份原料：硅酸盐水泥50份、细集料240份、活性掺合料10份、聚羧酸高性能粉状减水剂0.15份、聚醚消泡剂0.04份、碳酸锂0.02份、实施例3制备得到的钢纤维-轻骨料复合材料22份和硼砂0.05份，其中，细集料为级配20-40目石英砂、40-80目石英砂和80-200目石英砂按质量比为2：5：3混合而成，活性掺合料由石灰石粉、粉煤灰和矿渣粉按照掺量比20：15：15混合而成；
步骤S2、称量硅酸盐水泥、活性掺合料、聚羧酸高性能粉状减水剂、聚醚消泡剂、碳酸锂、钢纤维-轻骨料复合材料和硼砂，投入干混机中，干搅120s，制成干粉料，再将干粉料加入混凝土试验机，边搅拌边加入称量好的拌和水，继续搅拌8min,得到含细骨料的超高性能混凝土，其中，水料比为0.09。
实施例5、本实施例提供一种含细骨料的超高性能混凝土配置方法，包括以下步骤：
步骤S1、准备以下重量份原料：硅酸盐水泥57.5份、细集料280份、活性掺合料15份、聚羧酸高性能粉状减水剂0.35份、聚醚消泡剂0.17份、硫酸锂0.16份、实施例3制备得到的钢纤维-轻骨料复合材料28份和葡萄糖酸钠0.225份，其中，细集料为级配20-40目石英砂、40-80目石英砂和80-200目石英砂按质量比为2：5：3混合而成，活性掺合料由石灰石粉、粉煤灰和矿渣粉按照掺量比20：15：15混合而成；
步骤S2、称量硅酸盐水泥、活性掺合料、聚羧酸高性能粉状减水剂、聚醚消泡剂、硫酸锂、钢纤维-轻骨料复合材料和葡萄糖酸钠，投入干混机中，干搅120s，制成干粉料，再将干粉料加入混凝土试验机，边搅拌边加入称量好的拌和水，继续搅拌9min,得到含细骨料的超高性能混凝土，其中，水料比为0.105。
实施例6、本实施例提供一种含细骨料的超高性能混凝土配置方法，包括以下步骤：
步骤S1、准备以下重量份原料：硅酸盐水泥65份、细集料320份、活性掺合料20份、聚羧酸高性能粉状减水剂0.55份、聚醚消泡剂0.3份、硫酸铝0.3份、实施例3制备得到的钢纤维-轻骨料复合材料34份和柠檬酸钠0.4份，其中，细集料为级配20-40目石英砂、40-80目石英砂和80-200目石英砂按质量比为2：5：3混合而成，活性掺合料由石灰石粉、粉煤灰和矿渣粉按照掺量比20：15：15混合而成；
步骤S2、称量硅酸盐水泥、活性掺合料、聚羧酸高性能粉状减水剂、聚醚消泡剂、硫酸铝、钢纤维-轻骨料复合材料和柠檬酸钠，投入干混机中，干搅120s，制成干粉料，再将干粉料加入混凝土试验机，边搅拌边加入称量好的拌和水，继续搅拌10min,得到含细骨料的超高性能混凝土，其中，水料比为0.12。
对比例1
本对比例为实施例2中步骤A2制备得到的磺酸化橡胶粉，不经后续步骤A3和步骤A4过程处理。
对比例2
本对比例为实施例2中步骤A3制备得到的磺酸化橡胶-改性酸酐聚合物，不经后续步骤A4过程处理。
对比例3
将实施例2中的氧化橡胶粉去除，其余原料及制备过程不变，再将制备得到的物质替换实施例3中的改性轻骨料，其余原料及制备过程不变。
对比例4
将实施例3中的改性轻骨料替换成对比例1中制备得到的物质，其余原料及制备过程不变，再将制备得到的物质替换实施例5中的钢纤维-轻骨料复合材料，其余原料及制备过程不变。
对比例5
将实施例3中的改性轻骨料替换成对比例2中制备得到的物质，其余原料及制备过程不变，再将制备得到的物质替换实施例5中的钢纤维-轻骨料复合材料，其余原料及制备过程不变。
对比例6
将实施例5中的钢纤维-轻骨料复合材料替换成对比例3中制备得到的物质，其余原料及制备过程不变。
对比例7
将实施例5中的钢纤维-轻骨料复合材料去除，其余原料及制备过程不变。
性能检测
流动性按J C/T 986-2005中规定的试验方法测定，抗折/抗压强度按G B/T17671-1999中规定的试验方法测定，28d干缩率按JC/T 2381-2016中规定的试验方法测定，28d自由膨胀率按JC/T 313-2009中规定的试验方法测定，具体检测结果如表2所示;
表2
。
从表2中的数据可知，相对于对比例4-7制备得到的混凝土，实施例4-6所得的含细骨料的超高性能混凝土具有良好的抗收缩率和抗压强度。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”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一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种含细骨料的超高性能混凝土配置方法，其特征在于，包括以下步骤:
步骤S1、准备以下重量份原料：硅酸盐水泥50-65份、细集料240-320份、活性掺合料10-20份、减水剂0.15-0.55份、消泡剂0.04-0.3份、促凝剂0.02-0.3份、钢纤维-轻骨料复合材料22-34份和缓凝剂0.05-0.4份；
步骤S2、将上述重量份原料投入干混机中，干搅120s，制成干粉料，再将干粉料加入混凝土试验机，边搅拌边加入称量好的拌和水，继续搅拌8-10min,得到含细骨料的超高性能混凝土;
钢纤维-轻骨料复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤B1、将干净的钢纤维置于10-30wt％的NaOH溶液中浸泡15-40min，然后用无水乙醇和去离子水进行清洗，以除去钢纤维表面的油脂和杂质，得到预处理钢纤维;
步骤B2、将改性轻骨料加入乙醇和水中混合0.5h，再加入预处理钢纤维，混合均匀后，移至高压釜中，升温至75-85℃，搅拌反应5-6h，反应结束后，经离心、洗涤，得到钢纤维-轻骨料复合材料;
改性轻骨料的制备方法，包括以下步骤：
步骤A1、将废旧轮胎粉磨至30-50目，再加入1M氢氧化钠溶液中浸泡24h，然后用去离子水洗涤至中性，烘干得到碱处理橡胶粉；将碱处理橡胶粉和质量分数为3%过氧化氢溶液混合均匀，用6M硫酸溶液调节pH为4.5-5.5，升温至45-55℃，搅拌反应5-6h，趁热过滤，滤饼洗涤、烘干，得到氧化橡胶粉;
步骤A2、将氧化橡胶粉和饱和亚硫酸氢钠溶液混合均匀，升温至60℃，搅拌反应2-3h，反应结束后，用去离子水洗涤至中性，干燥得到磺酸化橡胶粉;
步骤A3、在装有回流冷凝管，机械搅拌器和温度计的三口烧瓶中，加入磺酸化橡胶粉和引发剂溶液，升温至68-72℃，超声分散均匀，再加入改性酸酐，搅拌30min，反应结束，倒出产物，加入丙酮沉淀分离，再将沉淀用蒸馏水洗涤三次，干燥至恒重，将烘干产物在丙酮中加热回流2h，以除去过量的改性酸酐和引发剂，自然干燥得到磺酸化橡胶-改性酸酐聚合物;
步骤A4、将磺酸化橡胶-改性酸酐聚合物加入硅溶胶中，搅拌均匀，60℃干燥12-16h，得到改性轻骨料；
改性酸酐的制备方法，包括以下步骤：
向三口烧瓶中加入4-氯苯乙烯、4-羟基邻苯二甲酸酐、吡啶、无水DMF和甲苯搅拌均匀，通入氮气，升温至回流反应5-7h，反应结束后，过滤，滤液旋蒸去除DMF，旋蒸产物置于丙酮中溶解后，过滤去除吡啶盐酸盐，滤液旋蒸去除丙酮，得到改性酸酐。
2.根据权利要求1所述的一种含细骨料的超高性能混凝土配置方法，其特征在于，细集料为级配20-40目石英砂、40-80目石英砂和80-200目石英砂按质量比为2：5：3混合而成，活性掺合料由石灰石粉、粉煤灰和矿渣粉按照掺量比20：15：15混合而成。
3.根据权利要求1所述的一种含细骨料的超高性能混凝土配置方法，其特征在于，步骤B1中，钢纤维和10-30wt％的NaOH溶液的用量比为4-6g：150-200mL。
4.根据权利要求1所述的一种含细骨料的超高性能混凝土配置方法，其特征在于，步骤B2中，改性轻骨料、乙醇、水和预处理钢纤维的用量比为4-6g：45-55mL：45-55mL：4-6g。
5.根据权利要求1所述的一种含细骨料的超高性能混凝土配置方法，其特征在于，步骤A1中，废旧轮胎粉和1M氢氧化钠溶液的用量比为20g:100mL，碱处理橡胶粉和质量分数为3%过氧化氢溶液的用量比为10g：200mL。
6.根据权利要求1所述的一种含细骨料的超高性能混凝土配置方法，其特征在于，步骤A2中，氧化橡胶粉和饱和亚硫酸氢钠溶液的用量比为5-7g：10-20mL。
7.根据权利要求1所述的一种含细骨料的超高性能混凝土配置方法，其特征在于，步骤A3中，磺酸化橡胶粉、引发剂溶液、改性酸酐和丙酮的用量比为4-6g:20mL：0.2-0.3g：6-8mL，再次加入丙酮的用量为第一次加入丙酮用量的两倍，引发剂中，过氧化二异丙苯和甲苯的用量比为0.02-0.03g：20mL。
8.根据权利要求1所述的一种含细骨料的超高性能混凝土配置方法，其特征在于，磺酸化橡胶-改性酸酐聚合物和硅溶胶的用量比为2-3g：6mL。
9.根据权利要求1所述的一种含细骨料的超高性能混凝土配置方法，其特征在于，4-氯苯乙烯、4-羟基邻苯二甲酸酐、吡啶、无水DMF、甲苯和丙酮的用量比为7-14mL：8.2-16.4g：4.7-6.3g：100-120mL:6-8mL：10mL。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310788490.5A CN116496052B (zh) | 2023-06-30 | 2023-06-30 | 一种含细骨料的超高性能混凝土配置方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310788490.5A CN116496052B (zh) | 2023-06-30 | 2023-06-30 | 一种含细骨料的超高性能混凝土配置方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116496052A CN116496052A (zh) | 2023-07-28 |
| CN116496052B true CN116496052B (zh) | 2023-08-29 |
Family
ID=87317051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310788490.5A Active CN116496052B (zh) | 2023-06-30 | 2023-06-30 | 一种含细骨料的超高性能混凝土配置方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116496052B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117088665A (zh) * | 2023-10-19 | 2023-11-21 | 德州润德混凝土有限公司 | 一种含特细砂的高性能混凝土制备方法 |
| CN117466605B (zh) * | 2023-12-28 | 2024-03-08 | 内蒙古鑫翔水泥制品有限责任公司 | 一种高强度混凝土及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5069721A (en) * | 1989-04-13 | 1991-12-03 | Mitsui-Cyanamid, Ltd. | Mortar concrete composition |
| CN111170697A (zh) * | 2020-01-20 | 2020-05-19 | 中建商品混凝土有限公司 | 一种改性橡胶颗粒轻质超高性能混凝土及其制备方法 |
| CN112694302A (zh) * | 2021-02-06 | 2021-04-23 | 河北宏京新型建材有限公司 | 一种玻璃纤维混凝土及其制备工艺 |
| CN114149229A (zh) * | 2021-12-21 | 2022-03-08 | 中交上海三航科学研究院有限公司 | 用于悬浮隧道管段的超高性能混凝土及其制备方法 |
| CN115925352A (zh) * | 2022-11-10 | 2023-04-07 | 湖南大学 | 一种抑爆抗火超高性能混凝土及其制备方法 |
-
2023
- 2023-06-30 CN CN202310788490.5A patent/CN116496052B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5069721A (en) * | 1989-04-13 | 1991-12-03 | Mitsui-Cyanamid, Ltd. | Mortar concrete composition |
| CN111170697A (zh) * | 2020-01-20 | 2020-05-19 | 中建商品混凝土有限公司 | 一种改性橡胶颗粒轻质超高性能混凝土及其制备方法 |
| CN112694302A (zh) * | 2021-02-06 | 2021-04-23 | 河北宏京新型建材有限公司 | 一种玻璃纤维混凝土及其制备工艺 |
| CN114149229A (zh) * | 2021-12-21 | 2022-03-08 | 中交上海三航科学研究院有限公司 | 用于悬浮隧道管段的超高性能混凝土及其制备方法 |
| CN115925352A (zh) * | 2022-11-10 | 2023-04-07 | 湖南大学 | 一种抑爆抗火超高性能混凝土及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116496052A (zh) | 2023-07-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN116496052B (zh) | 一种含细骨料的超高性能混凝土配置方法 | |
| CN108569859B (zh) | 一种具有自修复功能的防水抗渗混凝土添加剂及其制备方法 | |
| CN107572969B (zh) | 一种海砂超高性能混凝土及其制备方法 | |
| CN111362637B (zh) | 水泥基电线杆 | |
| CN111233384A (zh) | 一种氧化石墨烯增强地聚合物及制备方法 | |
| CN113004005A (zh) | 一种基于机制砂制备的水泥基灌浆材料 | |
| CN114656177A (zh) | 一种抗氯离子渗透硅酸盐水泥及其制备方法 | |
| Zhu et al. | Ultra high early strength self-compacting mortar based on sulfoaluminate cement and silica fume | |
| CN116375421B (zh) | 一种干混薄层砌筑砂浆及其制备方法 | |
| CN114477873B (zh) | 一种再生骨料自密实混凝土及其制备方法 | |
| CN114292042B (zh) | 高亲水性梳形聚合物接枝机制砂的制备方法 | |
| CN113461872A (zh) | 一种控泡单体、聚羧酸减水剂及其制备方法 | |
| CN113511836A (zh) | 一种建筑材料防水剂及其制备方法，以及防水蒸压加气建材 | |
| CN116332555B (zh) | 喷射混凝土超早强低回弹外加剂及其制备方法和混凝土 | |
| CN116462439B (zh) | 一种电石渣基低收缩激发剂及其制备方法和应用 | |
| CN114956712B (zh) | 一种lc40全轻泵送陶粒混凝土及其制备方法 | |
| CN113336515B (zh) | 一种介孔氧化硅/改性石墨烯复合改性的石膏基砂浆及其制备方法 | |
| CN115819043B (zh) | 一种混合纤维增强混凝土防水材料及其制备方法 | |
| CN112707691B (zh) | 一种自密实混凝土及其制备方法 | |
| CN107673698B (zh) | 自养型高粘结预应力孔道压浆料及其制备方法 | |
| CN115627103A (zh) | 一种多层次提升混凝土抗碳化性能的涂料及其制备方法 | |
| CN116730664A (zh) | 一种矿物聚合物透水混凝土及其制备方法 | |
| CN115572130A (zh) | 一种复合高强低收缩水泥基材料及其制备方法 | |
| CN116789411A (zh) | 一种高强度抗压抗裂轻骨料混凝土及其制备方法 | |
| CN117510144A (zh) | 一种适用于严寒地区的c50二代再生混凝土及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |