CN117466605A - 一种高强度混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种高强度混凝土及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117466605A
CN117466605A CN202311823540.5A CN202311823540A CN117466605A CN 117466605 A CN117466605 A CN 117466605A CN 202311823540 A CN202311823540 A CN 202311823540A CN 117466605 A CN117466605 A CN 117466605A
Authority
CN
China
Prior art keywords
concrete
modifier
weight
component
parts
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.)
Granted
Application number
CN202311823540.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN117466605B (zh
Inventor
董健
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Inner Mongolia Xinxiang Cement Products Co ltd
Original Assignee
Inner Mongolia Xinxiang Cement Products Co ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inner Mongolia Xinxiang Cement Products Co ltd filed Critical Inner Mongolia Xinxiang Cement Products Co ltd
Priority to CN202311823540.5A priority Critical patent/CN117466605B/zh
Publication of CN117466605A publication Critical patent/CN117466605A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN117466605B publication Critical patent/CN117466605B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions 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
    • C04B28/04Portland cements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/38Fibrous materials; Whiskers
    • C04B14/48Metal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/0028Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
    • C04B40/0039Premixtures of ingredients
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/50Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高强度混凝土及其制备方法,涉及混凝土电杆技术领域。本发明混凝土的制备方法包括:依次将改性钢纤维、改性剂进行预拌,再加入石英砂、骨料、水泥、硅灰进行干拌,最后加入水、粉煤灰、减水剂,搅拌均匀,得到高强度混凝土;改性钢纤维为钢纤维经过γ‑氨丙基三乙氧基硅烷改性得到;改性剂的制备方法包括如下步骤:首先将γ‑氨丙基三乙氧基硅交联得到组分一;再将马来酸酐对碳酸钙、氧化铝改性得到组分二;最后将组分一、羧甲基纤维素、组分二交联,得到改性剂。本申请制备的改性剂添加在混凝土原料中与改性钢纤维协同作用,提高混凝土与钢纤维的界面强度,增加混凝土的抗压强度、抗折强度以及抗冻耐久性能。

Description

一种高强度混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土电杆技术领域,具体涉及一种高强度混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土电杆是架空输电线路、广播、邮电、通讯以及照明线路上广泛采用的一种混凝土预制构件,主要包括钢筋混凝土电杆和预应力混凝土电杆两大类,从杆型又可分为锥形杆和等径杆等。架空输电线路上使用的混凝土电杆因为关系到整条输电线路的安全,更具有特殊的地位与重要性;随着当前我国电力建设的迅速发展,超高压输电线路如110kV、220kV、500kV输电线路不断普及,电杆逐渐向高等级、大杆型规格方向发展;近几年,减少占地面积、加强农田以及环境保护等一系列要求被提出,不带拉线的超长组装杆已较多的被需要。
钢筋混凝土电杆因消耗钢材少、价格低廉、防腐性能好等优点,在电力线路中得到广泛应用。但是传统的混凝土电杆易开裂,实际运行荷载作用下裂缝宽度大、耐变形性能也较差,难以适应当前市场需求。纤维混凝土是由混凝土和纤维两部分构成的一种新型复合材料,在混凝土中掺入极限延伸率大、抗拉强度高、抗腐蚀性能好的纤维;在施加荷载的前期,混凝土基体和纤维一起承受荷载作用,其中混凝土基体是荷载的主要承受者;在基体出现裂纹后,横跨裂纹的纤维则成为主要的荷载承受者,可以有效阻断在外力作用下混凝土基体中裂缝的扩展。一般根据纤维的性质将其分为金属材料、矿物材料、合成材料以及动植物材料。混凝土在经过纤维复合后,其耐久性和力学性能都得到明显改善,其中,在工程领域中运用最广的当属钢纤维。但是目前,在实际工程运用过程中发现,钢纤维和混凝土之间由于材料本身的性质差异,使得钢纤维同混凝土的界面粘结性并不理想,导致钢纤维过早失效,一定程度上限制了钢纤维混凝土的实际应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度混凝土及其制备方法,解决以下技术问题:
现有的钢纤维混凝土中混凝土和钢纤维本身材质上存在性质差异,导致钢纤维与混凝土界面粘结性差,钢纤维过早失效。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种高强度混凝土的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
依次将改性钢纤维、改性剂进行预拌,再加入石英砂、骨料、水泥、硅灰进行干拌,最后加入水、粉煤灰、减水剂,搅拌均匀,得到高强度混凝土;
改性钢纤维的制备方法包括如下步骤:将γ-氨丙基三乙氧基硅烷、无水乙醇加入反应瓶中,调节pH至3-4,加入钢纤维,分散均匀,控制温度60-70℃,保温0.5-2h,过滤、干燥,得到改性钢纤维;
所述改性剂的制备方法包括如下步骤:
S1:将无水甲醇、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、盐酸加入反应瓶A中,分散均匀,控制温度60-70℃,回流18-24h,加入四氢呋喃静置、洗涤,加入甲醇,分散均匀,得到组分一;
S2:将氢氧化钙、去离子水加入反应瓶B中,分散均匀,加入氧化铝、硬脂酸钠,通入二氧化碳,加入马来酸酐,常温反应0.5-1h,抽滤、洗涤、干燥,得到组分二;
S3:将组分一、羧甲基纤维素、去离子水、组分二加入反应瓶C中,分散均匀,得到改性剂。
作为本发明的进一步方案:改性钢纤维的制备方法中γ-氨丙基三乙氧基硅烷、无水乙醇、钢纤维的质量比为1-2:20-40:20-40。
作为本发明的进一步方案:S1中将无水甲醇、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、盐酸、甲醇的体积比为20-50:1-4:1.5:500-1000。
作为本发明的进一步方案:S2中氢氧化钙、去离子水、氧化铝、硬脂酸钠、马来酸酐的质量比为40:500-1000:150-250:2-5:1.5-5;S2中二氧化碳通入量与氢氧化钙的添加比为5-10L:1g。
作为本发明的进一步方案:S3中将组分一、羧甲基纤维素、去离子水、组分二的添加比为20-50mL:4-8g:20-50mL:2-10g。
作为本发明的进一步方案:高强度混凝土包括如下重量份原料:500-750重量份水泥、80-400重量份硅灰、100-150重量份粉煤灰、600-700重量份石英砂、800-900重量份骨料、40-100重量份改性钢纤维、5-15重量份减水剂、150-250重量份水、60-360重量份改性剂。
作为本发明的进一步方案:钢纤维包括长度为30mm的长纤维、长度为14mm的中纤维、长度为8mm的短纤维,钢纤维长径比为60;抗拉强度>980MPa。
作为本发明的进一步方案:水泥为P·O 42.5级普通硅酸盐水泥、P·O 52.5级普通硅酸盐水泥中的任一种。
作为本发明的进一步方案:石英砂为质量比为1:1.1-1.5的细砂和粗砂混合得到,所述细砂粒径为0.075-0.6mm,粗砂粒径为0.6-4.75mm。
作为本发明的进一步方案:减水剂为聚羧酸减水剂。
作为本发明的进一步方案:骨料为粒径5-20mm的石灰岩碎石。
作为本发明的进一步方案:粉煤灰为F类Ⅰ级。
一种高强度混凝土,由上述任意一项所述的制备方法制成。
本发明的有益效果:
本申请制备一种改性剂与改性钢纤维协同作用,同时添加在混凝土中,赋予混凝土优良的抗折强度、抗压强度以及良好的韧性和低温耐久性,而且通过改性剂对改性钢纤维进行表面包覆,提高钢纤维与混凝土的界面粘结强度,实现钢纤维混凝土应用在电杆上,电杆耐久性和力学性能都得到明显改善的特性。本申请首先利用钢纤维表面具有亲水的羟基基团,呈现出较强的清水性,利用KH550具备的有机-无机杂化的双官能团化合物的特性,与亲水的钢纤维发生接枝,得到改性钢纤维。本申请利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷制备一种以Si-O-Si为核、顶角具有八个氨丙基为壳的有机-无机杂化纳米粒子作为组分一;并以氢氧化钙在二氧化碳作用下制备碳酸钙,利用碳酸钙和氧化铝复配在马来酸酐改性下,得到碳酸钙和氧化铝表面接枝有羧基的组分二;将组分二、羧甲基纤维素以及组分一进行反应,得到改性剂。
本申请在制备混凝土时首先将改性钢纤维和改性剂共混,再继续添加混凝土以及其他辅料;随着钢纤维的掺入可以明显改善混凝土的抗拉性能,钢纤维在混凝土中阻碍混凝土内部微裂缝的扩展和阻滞宏观裂缝的发生,尤其是增韧和阻裂,限制裂缝的开展,提高混凝土的抗拉性能。钢纤维经过KH550的改性和改性剂的包裹,有效避免直接添加钢纤维,钢纤维在搅拌、使用过程中出现外露、锈蚀等情况,导致电杆耐久性降低的问题。
本申请制备的改性剂与改性钢纤维添加在混凝土中,显著提高混凝土的抗裂和抗疲劳性能,混凝土在受力过程中,有效控制剪切裂纹的开展,提高电杆的抗剪强度。本申请添加的硅灰作为活性混合材料,硅灰中的活性组分与水泥水化产生的Ca(OH)2生成C-S-H(l),硅灰不仅起到微骨料的填充作用,还能与Ca(OH)2结合生成结晶非常好的CaO˙SiO2(aq),使钢纤维表面Ca(OH)2的取向减弱和富集现象变小,使其形状与基体相近,钢纤维的增强、增韧以及阻裂能力大幅度提高。
本申请制备的改性剂中的纤维素为大分子线状结构,具有较好的亲水性,和优异的保塑性,纤维素长分子链间会相互吸引,使分子链相互缠绕形成网状结构,将钢纤维、水泥和水包裹起来,有效防止砂浆中水分挥发,阻碍或减缓水泥的水化速度。在拌合过程中,改性剂与钢纤维表面的有机层作用,阻碍钢纤维表面形成水膜层,有效降低水泥的水化产物Ca(OH)2晶体在钢纤维表面富集,减小界面空隙率,避免钢纤维与水泥界面处形成疏松网络结构,改善界面结构,增强界面过渡层及其最薄弱点,提高界面粘结强度和刚度,纤维拔出时所做的功和界面裂缝前沿临界能量释放率;钢纤维和改性剂中的纤维素有效地防止混凝土表面的剥落和裂纹扩展,干混粒子之间形成了钢纤维和改性剂中的纤维素与水泥胶凝体的亲和性更强的纤维凝结体,从而有效增加混凝土的韧性和耐久性;改性剂可以将混凝土中的水分分散到混凝土间,形成一个均匀的浆状混凝土,从而减少混凝土中的孔隙度,使混凝土更密实,还能控制混凝土的坍落度。本申请制备的混凝土用作制备电杆的原料,具有良好的韧性、黏接性能、抗冲击和抗疲劳性能,制得的电杆具有壁薄质轻、强度高、耐久性好的特点。
具体实施方式
下面将结合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。
实施例1 改性钢纤维的制备方法包括如下步骤:将1g γ-氨丙基三乙氧基硅烷、30g无水乙醇加入反应瓶中,加入乙酸调节pH至3,加入30g钢纤维原料,分散均匀,控制温度70℃,保温0.5h,过滤、干燥,得到改性钢纤维。
实施例2 改性剂的制备方法包括如下步骤:
S1:将20mL无水甲醇、1mL γ-氨丙基三乙氧基硅烷、1.5mL盐酸加入反应瓶A中,分散均匀,控制温度60℃,回流18h,加入四氢呋喃静置、洗涤,加入500mL甲醇,分散均匀,得到组分一;
S2:将40g氢氧化钙、500g去离子水加入反应瓶B中,分散均匀,加入150g氧化铝、2g硬脂酸钠,通入200L二氧化碳,加入1.5g马来酸酐,常温反应0.5h,抽滤、洗涤、干燥,得到组分二;
S3:将20mL组分一、4g羧甲基纤维素、20mL去离子水、2g组分二加入反应瓶C中,分散均匀,得到改性剂。
实施例3 改性剂的制备方法包括如下步骤:
S1:将35mL无水甲醇、2.5mL γ-氨丙基三乙氧基硅烷、1.5mL盐酸加入反应瓶A中,分散均匀,控制温度65℃,回流21h,加入四氢呋喃静置、洗涤,加入700mL甲醇,分散均匀,得到组分一;
S2:将40g氢氧化钙、700g去离子水加入反应瓶B中,分散均匀,加入150g氧化铝、3.5g硬脂酸钠,通入300L二氧化碳,加入3g马来酸酐,常温反应0.5h,抽滤、洗涤、干燥,得到组分二;
S3:将35mL组分一、6g羧甲基纤维素、35mL去离子水、6g组分二加入反应瓶C中,分散均匀,得到改性剂。
实施例4 改性剂的制备方法包括如下步骤:
S1:将50mL无水甲醇、4mL γ-氨丙基三乙氧基硅烷、1.5mL盐酸加入反应瓶A中,分散均匀,控制温度70℃,回流24h,加入四氢呋喃静置、洗涤,加入1000mL甲醇,分散均匀,得到组分一;
S2:将40g氢氧化钙、1000g去离子水加入反应瓶B中,分散均匀,加入150g氧化铝、5g硬脂酸钠,通入400L二氧化碳,加入5g马来酸酐,常温反应1h,抽滤、洗涤、干燥,得到组分二;
S3:将50mL组分一、8g羧甲基纤维素、50mL去离子水、10g组分二加入反应瓶C中,分散均匀,得到改性剂。
实施例5 高强度混凝土的制备方法包括如下步骤:
A1:500重量份水泥、200重量份硅灰、150重量份粉煤灰、600重量份石英砂、900重量份骨料、70重量份实施例1制备的改性钢纤维、10重量份减水剂、150重量份水、200重量份实施例2制备的改性剂;其中,水泥为P·O52.5级普通硅酸盐水泥;硅灰烧失量4%、比表面积2.3×104m2/kg,活性指数120%,二氧化硅94%,需水量比107%;粉煤灰为F类Ⅰ级;石英砂为质量比为1:1.5的细砂和粗砂混合得到,细砂粒径为0.075-0.6mm,粗砂粒径为0.6-4.75mm;骨料为粒径5-20mm的石灰岩碎石,含泥量0.25%,表观密度2893kg/m3;钢纤维包括长度为30mm的长纤维、长度为14mm的中纤维、长度为8mm的短纤维,钢纤维长径比为60;抗拉强度990MPa;减水剂为重庆康漏宝建材有限公司生产的KLB-E聚羧酸盐高性能减水剂,含固量34%,pH=7.8,密度1.13g/mL;
A2:向搅拌机内加入钢纤维、改性剂、石英砂、骨料进行预拌,预拌120s,再加入水泥、硅灰进行干拌,干拌90s,最后加入水、粉煤灰、减水剂,搅拌180s,保持拌合物出机坍落度140±20mm,得到高强度混凝土。
实施例6 与实施例5相比,实施例6仅仅将实施例5中添加的实施例2制备的改性剂等量替换成实施例3制备的改性剂,其余组分与步骤与实施例5完全一致。
实施例7 与实施例5相比,实施例7仅仅将实施例5中添加的实施例2制备的改性剂等量替换成实施例4制备的改性剂,其余组分与步骤与实施例5完全一致。
实施例8 与实施例5相比,实施例8仅仅将实施例5中添加的200重量份实施例2制备的改性剂替换成60重量份实施例2制备的改性剂,其余组分与步骤与实施例5完全一致。
实施例9 与实施例5相比,实施例9仅仅将实施例5中添加的200重量份实施例2制备的改性剂替换成360重量份实施例2制备的改性剂,其余组分与步骤与实施例5完全一致。
对比例1 改性剂的制备方法包括如下步骤:
S1:将20mL无水甲醇、1mL γ-氨丙基三乙氧基硅烷、1.5mL盐酸加入反应瓶A中,分散均匀,控制温度60℃,回流18h,加入四氢呋喃静置、洗涤,加入500mL甲醇,分散均匀,得到组分一;
S2:将40g氢氧化钙、500g去离子水加入反应瓶B中,分散均匀,2g硬脂酸钠,通入200L二氧化碳,加入1.5g马来酸酐,常温反应0.5h,抽滤、洗涤、干燥,得到组分二;
S3:将20mL组分一、4g羧甲基纤维素、20mL去离子水、2g组分二加入反应瓶C中,分散均匀,得到改性剂。
对比例2 改性剂的制备方法包括如下步骤:
S1:将20mL无水甲醇、1mL γ-氨丙基三乙氧基硅烷、1.5mL盐酸加入反应瓶A中,分散均匀,控制温度60℃,回流18h,加入四氢呋喃静置、洗涤,加入500mL甲醇,分散均匀,得到组分一;
S2:将40g氢氧化钙、500g去离子水加入反应瓶B中,分散均匀,加入150g氧化铝、2g硬脂酸钠,通入200L二氧化碳,加入1.5g马来酸酐,常温反应0.5h,抽滤、洗涤、干燥,得到组分二;
S3:将20mL组分一、20mL去离子水、2g组分二加入反应瓶C中,分散均匀,得到改性剂。
对比例3 改性剂的制备方法包括如下步骤:
S1:将40g氢氧化钙、500g去离子水加入反应瓶B中,分散均匀,加入150g氧化铝、2g硬脂酸钠,通入200L二氧化碳,加入1.5g马来酸酐,常温反应0.5h,抽滤、洗涤、干燥,得到组分二;
S2:将4g羧甲基纤维素、20mL去离子水、2g组分二加入反应瓶C中,分散均匀,得到改性剂。
对比例4 高强度混凝土的制备方法包括如下步骤:
A1:500重量份水泥、200重量份硅灰、150重量份粉煤灰、600重量份石英砂、900重量份骨料、70重量份钢纤维原料、10重量份减水剂、150重量份水、200重量份实施例2制备的改性剂;其中,水泥为P·O52.5级普通硅酸盐水泥;硅灰烧失量4%、比表面积2.3×104m2/kg,活性指数120%,二氧化硅94%,需水量比107%;粉煤灰为F类Ⅰ级;石英砂为质量比为1:1.5的细砂和粗砂混合得到,细砂粒径为0.075-0.6mm,粗砂粒径为0.6-4.75mm;骨料为粒径5-20mm的石灰岩碎石,含泥量0.25%,表观密度2893kg/m3;钢纤维包括长度为30mm的长纤维、长度为14mm的中纤维、长度为8mm的短纤维,钢纤维长径比为60;抗拉强度990MPa;减水剂为重庆康漏宝建材有限公司生产的KLB-E聚羧酸盐高性能减水剂,含固量34%,pH=7.8,密度1.13g/mL;
A2:向搅拌机内加入钢纤维、改性剂、石英砂、骨料进行预拌,预拌120s,再加入水泥、硅灰进行干拌,干拌90s,最后加入水、粉煤灰、减水剂,搅拌180s,保持拌合物出机坍落度140±20mm,得到高强度混凝土。
对比例5 与实施例5相比,对比例5仅仅将实施例5中添加的实施例2制备的改性剂等量替换成对比例1制备的改性剂,其余组分与步骤与实施例5完全一致。
对比例6 与实施例5相比,对比例6仅仅将实施例5中添加的实施例2制备的改性剂等量替换成对比例2制备的改性剂,其余组分与步骤与实施例5完全一致。
对比例7 与实施例5相比,对比例7仅仅将实施例5中添加的实施例2制备的改性剂等量替换成对比例3制备的改性剂,其余组分与步骤与实施例5完全一致。
性能检测
(1)试样制备
电杆的制备,包括如下步骤:
C1、焊接及张拉:滚焊机焊接主筋和绕丝,将主筋和预应力钢筋间隔布置、对预应力钢筋进行张拉;预应力钢筋采用12φ9.0,抗拉强度1570MPa,主筋采用12φ12;
C2、布料:通过布料机将分别将实施例5-9、对比例4-7制备的混凝土按照要求布入电杆模具内,清理模具边缘合缝处,然后封模;
C3、离心:将封模后的电杆半成品吊至离心机上离心,70-90r/min、离心2-4min;160-200r/min、离心1-3min;220-250r/min、离心1-2min;300-450r/min、离心1-2min;600-650r/min、离心6-12min;
C4、蒸养:将离心完成的电杆吊入蒸养池内,静停4h,使混凝土达到初凝状态;再向池内通入蒸汽,升温速率15℃/h;将池内温度升至85℃,保持恒温8h,自然冷却4h,从成型到蒸养结束共计24h;
C5、脱模:当模具温度降至与环境温差不大于30℃时,打开电杆模具,进行脱模;
C6、自然养护:脱模后,将电杆运至堆场,进行不少于7天的洒水保湿养护。
(2)抗压强度:根据GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》,采用济南试金集团有限公司生产的YE2000型压力机,施加荷载速率保持在3kNs-4kN/s;用于测试抗压强度的钢纤维混凝土试件的尺寸为100mm×100mm×100mm的立方体试件(非标准尺寸试件,计算抗压强度时乘以尺寸换算系数0.95)。抗压强度根据下式计算:
Fcu=0.95Fmax/A
式中,Fcu-钢纤维混凝抗压强度,MPa;Fmax-最大荷载,N;A-试件承压面积,mm2;检测结果见表1;
(3)抗折强度:根据GB/T 0081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》,采用长春试验仪器研究所有限公司生产的DDL200型电子万能,施加荷载速率保持在0.15kNs-0.25kN/s;用于测试抗折强度的钢纤维混凝土试件的尺寸为100mm×100mm×400mm的长方体试件非标准尺寸试件,计算抗折强度时乘以尺寸换算系数0.85)。抗折强度根据下式计算:
Fcf=0.85[(3Fmaxl)/(2bh2)]
式中,Fcf-钢纤维混凝抗折强度,MPa;Fmax-最大荷载,N;l-支座间距,mm;b-试件截面宽度,mm;h-试件截面高度,mm;检测结果见表1;
表1:实施例5-9、对比例4-7力学性能检测数据统计表
由表1可知,本申请制备的改性剂和改性钢纤维协同作用,有效提高混凝土的抗折强度和抗压强度,本申请制备的混凝土还具有高的折压比(混凝土抗折强度和抗压强度的比值)和抗冻耐久性指数,表明混凝土具有良好的韧性和低温耐久性。
(4)界面粘结强度:根据《钢纤维混凝土试验方法》(CECS 13:89)处理,采用50kN电子万能试验机进行试验,加荷速度0.4mm/min;根据下式计算界面粘结强度:
F=Ffu/(nuflf)
式中,F-钢纤维与混凝土的界面粘结强度,MPa;Ffu-钢纤维拔出时最大荷载,N;n-钢纤维的埋入数量;uf-钢纤维横截面周长,mm;lf-钢纤维埋入长度,mm;计算结果见表2;
表2:实施例5-9、对比例4-7界面粘结强度检测数据统计表
由表2可知,本申请制备的改性钢纤维和改性剂协同增效,应用在混凝土中,有效提高钢纤维与混凝土的界面粘结强度。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本发明的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种高强度混凝土的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
依次将改性钢纤维、改性剂进行预拌,再加入石英砂、骨料、水泥、硅灰进行干拌,最后加入水、粉煤灰、减水剂,搅拌均匀,得到高强度混凝土;
改性钢纤维的制备方法包括如下步骤:将γ-氨丙基三乙氧基硅烷、无水乙醇加入反应瓶中,调节pH至3-4,加入钢纤维,分散均匀,控制温度60-70℃,保温0.5-2h,过滤、干燥,得到改性钢纤维;
所述改性剂的制备方法包括如下步骤:
S1:将无水甲醇、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、盐酸加入反应瓶A中,分散均匀,控制温度60-70℃,回流18-24h,加入四氢呋喃静置、洗涤,加入甲醇,分散均匀,得到组分一;
S2:将氢氧化钙、去离子水加入反应瓶B中,分散均匀,加入氧化铝、硬脂酸钠,通入二氧化碳,加入马来酸酐,常温反应0.5-1h,抽滤、洗涤、干燥,得到组分二;
S3:将组分一、羧甲基纤维素、去离子水、组分二加入反应瓶C中,分散均匀,得到改性剂。
2.根据权利要求1所述的一种高强度混凝土的制备方法,其特征在于,改性钢纤维的制备方法中γ-氨丙基三乙氧基硅烷、无水乙醇、钢纤维的质量比为1-2:20-40:20-40。
3.根据权利要求1所述的一种高强度混凝土的制备方法,其特征在于,S1中将无水甲醇、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、盐酸、甲醇的体积比为20-50:1-4:1.5:500-1000。
4.根据权利要求1所述的一种高强度混凝土的制备方法,其特征在于,S2中氢氧化钙、去离子水、氧化铝、硬脂酸钠、马来酸酐的质量比为40:500-1000:150-250:2-5:1.5-5;S2中二氧化碳通入量与氢氧化钙的添加比为5-10L:1g。
5.根据权利要求1所述的一种高强度混凝土的制备方法,其特征在于,S3中将组分一、羧甲基纤维素、去离子水、组分二的添加比为20-50mL:4-8g:20-50mL:2-10g。
6.根据权利要求1所述的一种高强度混凝土的制备方法,其特征在于,高强度混凝土包括如下重量份原料:500-750重量份水泥、80-400重量份硅灰、100-150重量份粉煤灰、600-700重量份石英砂、800-900重量份骨料、40-100重量份改性钢纤维、5-15重量份减水剂、150-250重量份水、60-360重量份改性剂。
7.根据权利要求1所述的一种高强度混凝土的制备方法,其特征在于,所述钢纤维包括长度为30mm的长纤维、长度为14mm的中纤维、长度为8mm的短纤维,钢纤维长径比为60;抗拉强度>980MPa。
8.根据权利要求1所述的一种高强度混凝土的制备方法,其特征在于,所述水泥为P·O42.5级普通硅酸盐水泥、P·O 52.5级普通硅酸盐水泥中的任一种;所述石英砂为质量比为1:1.1-1.5的细砂和粗砂混合得到,所述细砂粒径为0.075-0.6mm,粗砂粒径为0.6-4.75mm;所述减水剂为聚羧酸减水剂;骨料为粒径5-20mm的石灰岩碎石。
9.一种高强度混凝土,其特征在于,由权利要求1-8中任意一项所述的制备方法制成。
CN202311823540.5A 2023-12-28 2023-12-28 一种高强度混凝土及其制备方法 Active CN117466605B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311823540.5A CN117466605B (zh) 2023-12-28 2023-12-28 一种高强度混凝土及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311823540.5A CN117466605B (zh) 2023-12-28 2023-12-28 一种高强度混凝土及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN117466605A true CN117466605A (zh) 2024-01-30
CN117466605B CN117466605B (zh) 2024-03-08

Family

ID=89631574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311823540.5A Active CN117466605B (zh) 2023-12-28 2023-12-28 一种高强度混凝土及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117466605B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101942425B1 (ko) * 2018-04-04 2019-01-29 화인미셀공업(주) 콘크리트 구조물 보수용 친환경 무시멘트 폴리머 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수방법
CN112028577A (zh) * 2020-09-14 2020-12-04 江西龙正科技发展有限公司 一种地铁疏散平台用rpc盖板及其制备方法
CN112341119A (zh) * 2020-11-03 2021-02-09 苏州恒祥环境工程有限公司 一种极速凝固超早强地面修补材料的制备工艺
CN114956733A (zh) * 2022-06-10 2022-08-30 日照海工研新材料有限公司 一种高强度抗侵蚀海工混凝土及其制备方法
CN116496052A (zh) * 2023-06-30 2023-07-28 德州润德混凝土有限公司 一种含细骨料的超高性能混凝土配置方法
CN116874233A (zh) * 2023-07-04 2023-10-13 清远楼邦建材科技有限公司 一种砂浆胶组合物及其制备方法
CN116874265A (zh) * 2023-09-06 2023-10-13 石家庄铁道大学 高延性多尺度纤维增强水泥基复合材料及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101942425B1 (ko) * 2018-04-04 2019-01-29 화인미셀공업(주) 콘크리트 구조물 보수용 친환경 무시멘트 폴리머 모르타르 조성물 및 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보수방법
CN112028577A (zh) * 2020-09-14 2020-12-04 江西龙正科技发展有限公司 一种地铁疏散平台用rpc盖板及其制备方法
CN112341119A (zh) * 2020-11-03 2021-02-09 苏州恒祥环境工程有限公司 一种极速凝固超早强地面修补材料的制备工艺
CN114956733A (zh) * 2022-06-10 2022-08-30 日照海工研新材料有限公司 一种高强度抗侵蚀海工混凝土及其制备方法
CN116496052A (zh) * 2023-06-30 2023-07-28 德州润德混凝土有限公司 一种含细骨料的超高性能混凝土配置方法
CN116874233A (zh) * 2023-07-04 2023-10-13 清远楼邦建材科技有限公司 一种砂浆胶组合物及其制备方法
CN116874265A (zh) * 2023-09-06 2023-10-13 石家庄铁道大学 高延性多尺度纤维增强水泥基复合材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN117466605B (zh) 2024-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110105029B (zh) 一种用于3d打印建筑的防水保温砂浆及其制备方法和应用
CN113087460B (zh) 一种环保抗冻型混凝土及其制备方法
CN109970377B (zh) 一种水溶性有机高分子增韧矿渣基地质聚合物胶凝材料及制备方法
CN111423164A (zh) 一种晶须增韧增强地聚合物及制备方法
CN107382180A (zh) 一种高强度高延性高耐水性水泥基复合材料及其制备方法
CN112608096A (zh) 一种高抗折耐磨混杂纤维混凝土及其制备方法
CN113105163A (zh) 一种高强度改性合成纤维增强的高延性混凝土
CN105541208A (zh) 一种玄武岩纤维增强水泥基材料及其制备方法
CN111302717A (zh) 一种晶须-硅烷偶联剂-地聚合物基复合材料及制备方法
CN114477920A (zh) 一种绿色环保轻质高强混凝土
CN110183157B (zh) 凝胶玻珠外墙外保温抗裂抹面砂浆及其制备方法
CN115572145A (zh) 一种改性玄武岩纤维增强碱式硫酸镁水泥及其制备方法
CN115073107A (zh) 一种抗冲击耐腐蚀环保砂浆及其制备方法
CN101293946B (zh) 引气可控制型聚羧酸系减水剂的制备方法
CN110204265A (zh) 一种聚乙烯醇增韧地聚合物及其制备方法
CN114477885A (zh) 一种抗裂超高性能混凝土电杆及其制备方法
CN113896483A (zh) 一种抗裂混凝土及其制备方法
CN116789377B (zh) 一种早强抗裂混凝土掺料及其制备方法
CN113968702A (zh) 一种纤维和聚合物复合改性水泥基修补砂浆及其制备方法
CN117466605B (zh) 一种高强度混凝土及其制备方法
CN110423054B (zh) 含pp纤维的抗折耐久水泥基复合材料
CN116655327A (zh) 一种高强防水混凝土及其制备方法
CN116514478A (zh) 一种碳酸钙、碳纤维增强型混凝土及其制备方法
CN113277770B (zh) 一种具有增强效果的改性亚麻纤维的制备方法及应用
CN113831086B (zh) 一种超高韧性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