CN105503052A - 一种防裂型高性能混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防裂型高性能混凝土，包括如下重量份物质：水泥70-120份；层状硅酸盐矿物30-60份；引气剂0.5-1份；膨润土3-10份；减水缓凝剂0.2-1.2份；多孔颗粒骨料20-60份；耐碱玻璃纤维3-5份；聚氧化乙烯0.2-0.5份；环氧树脂乳液10-20份；固化剂5-10份，提高了混凝土的抗裂抗渗能力，增强了混凝土的力学性能，其制备方法为：将多孔颗粒骨料、层状硅酸盐矿物、减水缓凝剂、膨润土加入到水泥中，搅拌后，加入引气剂继续搅拌，然后将所得的混合料分成两份混合料I和混合料II；将环氧树脂乳液、耐碱玻璃纤维和聚氧化乙烯加入混合料I中，搅拌40分钟；将固化剂加入混合料II中，经过30分钟的充分搅拌；将混合料I和混合料II混合，再经过30分钟充分搅拌，再放入模具成型。

Description

一种防裂型高性能混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种混凝土，更具体地说，它涉及一种防裂型高性能混凝土及其制备方法。

背景技术

混凝土：是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料；与水（可含外加剂和掺合料）按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，它广泛应用于土木工程。

申请号为CN201110276329.7的中国专利公开了一种超低表观密度高性能泡沫混凝土材料及制备方法，该材料的质量百分比组成是：水泥∶混合材∶多孔颗粒骨料∶聚合物∶纤维∶泡沫剂∶减水剂∶早强剂∶减缩剂∶层状材料∶水＝(30％～70％)∶(0％～30％)∶(0％～30％)∶(0.3％～5％)∶(0.3％～3％)∶(0.3％～0.5％)∶(0.1％～0.5％)∶(0％～1.5％)∶(0.1％～0.5％)∶(0％～3％)∶(26％～50％)，上述材料质量百分比总量满足100％。本发明制备的材料与普通泡沫混凝土相比，具有低表观密度、较小的导热系数、不易干缩开裂等技术优点，但是这种混凝土在强度方面存在不足，并且的开裂发生之后，力学性能会产生急剧下降。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一发明目的在于提供一种防裂型高性能混凝土。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种防裂型高性能混凝土，其中：包括如下重量份物质：

水泥70-120份；

层状硅酸盐矿物8-20份；

引气剂0.5-1份；

膨润土3-10份；

减水缓凝剂0.2-1.2份；

多孔颗粒骨料20-60份；

耐碱玻璃纤维3-5份；

聚氧化乙烯0.2-0.5份；

环氧树脂乳液10-20份；

固化剂5-10份。

通过采用上述技术方案，环氧树脂乳液在水泥水化的早期就开始进行交联、固化，使水泥混凝土形成环氧网络插层状的结构，大大提高了混凝土的抗弯折强度，防水防渗透，并且具有较低的质量，以及隔热保温的功能；固化剂可以控制环氧树脂的固化反应，从而使环氧树脂完成固化交联形成网状结构。

层状硅酸盐矿物可以在混凝土中形成一定的片层状结构，具有较好的隔热、防火的能力，并且层状结构的表面较为细腻，防裂性能较好，防水防渗；并且在较为巨大的破坏力时，层状结构的外层损坏不会影响到内部性能，从而具有良好的保护效果。

多孔颗粒骨料的添加可以在混凝土中添加入空腔结构，从而减轻混凝土的质量，具有较好的隔音隔热效果，并且空腔的结构可以给混凝土在温度及湿度变化时膨胀收缩时具有调整空间，避免混凝土内部应力集中从而破坏内部结构；并且与交联固化的环氧树脂共同形成网格状结构，强度较好。

耐碱玻璃纤维是增强混凝土的肋筋材料，是100%无机纤维，在非承重的水泥构件中是钢材和石棉的理想替代品。耐碱玻璃纤维的特点是耐碱性好，能有效抵抗水泥中高碱物质的侵蚀，握裹力大，弹性模量、抗冲击、抗拉、抗弯强度极高，不燃、抗冻、耐温度、湿度变化能力强，抗裂、抗渗性能卓越，但是在加工过程中，玻璃纤维在混凝土中的分散能力不足，容易导致各部位强度不同，性能不均匀，加入聚氧化乙烯，聚氧化乙烯在低浓度下具有较大的粘度，玻璃纤维在聚氧化乙烯溶液的粘性作用下可以在混凝土混合时充分分散，从而提高混凝土的整体性能。

引气剂可以在混凝土拌合物在拌和过程中引入空气而形成大量微小、封闭而稳定的气泡，气泡的形成可以改善混凝土的抗折强度和防渗性能，引气剂的气泡可以形成在多孔颗粒骨料的空孔处，从而形成的气泡空腔内壁更加稳定牢固，不易破坏，加强了混凝土的强度。

在混凝土使用过程中，如果产生裂缝等情况，膨润土可以吸收从裂缝中进入的水分，发生膨胀，从而具有一定的缝隙弥补作用，并且膨润土在吸收水分后会在混凝土内产生一定的预应力，这样能使得有由于收缩引发的拉应力得到有效抵抗，不会出现裂缝现象。

在使用过程中，混凝土块的边缘接触处由于引气剂和片层结构的共同作用，混凝土块的边界可以形成一定的插接，加大了混凝土块的结合能力，受力时更加容易分散，在大规模使用时，对混凝土的整体性能有较好的提高。

本发明进一步设置为：所述层状硅酸盐矿物为云母粉、滑石粉和高岭石粉中的一种或几种的混合物。

本发明进一步设置为：所述引气剂为十二烷基苯磺酸钠、十四烷基苯磺酸钠和十六烷基苯磺酸钠中的一种或几种的混合物。

本发明进一步设置为：所述多孔颗粒骨料采用玻化微珠。

本发明进一步设置为：所述固化剂为氨乙基哌嗪。

本发明进一步设置为：所述减水缓凝剂的制备方法为：第一步,以木薯淀粉为原料,95%乙醇为分散剂,浓盐酸为催化剂进行水解反应,反应温度为70℃,反应时间为8h；

第二步,采用极限糊精∶N,N-二甲基甲酰胺∶氨基磺酸质量比等于1∶2∶0.5,反应温度90℃,反应时间1h。

通过采用上述技术方案，淀粉在自然界中大量存在，通过对淀粉结构的化学改性，制造出的以葡萄糖长链为憎水基，羟基和磺酸基为亲水基，从而达到了缓凝减水的效果的，并且该减水缓凝剂具有较好的分散效果，能在水泥中良好的分散。

本发明的第二发明目的为提供一种防裂型高性能混凝土的制备方法：

本发明的一种防裂型高性能混凝土，其制备方法为：步骤一：将多孔颗粒骨料、层状硅酸盐矿物、减水缓凝剂、膨润土加入到水泥中，搅拌30分钟后，加入引气剂继续搅拌30分钟，然后将所得的混合料分成5:3的两份混合料I和混合料II；

步骤二：将环氧树脂乳液、耐碱玻璃纤维和聚氧化乙烯加入混合料I中，搅拌40分钟；

步骤三：将固化剂加入混合料II中，经过30分钟的充分搅拌；

步骤四：将混合料I和混合料II混合，再经过20-40分钟充分搅拌，再放入模具成型。

具体实施方式

引气剂选用广州市御和田化工科技有限公司生产的十二烷基苯磺酸钠；聚氧化乙烯采用广州市利厚贸易有限公司提供的PE0100万德国巴斯夫聚氧化氯乙烯；耐碱玻璃纤维采用盐城市爱丽维纤维制品有限公司生产的耐碱玻璃纤维；云母粉采用河北省灵寿县星光云母粉厂生产的超细云母粉；滑石粉采用北京宗耀嘉利商贸有限公司供应的绿人奥2500目滑石粉；高岭土粉采用石家庄瑞松耐火材料有限公司生产的高岭土；玻化微珠采用信阳市中森珍珠岩应用有限公司供应的30目玻化微珠；氨乙基哌嗪采用苏州亚科科技股份有限公司生产的N-AEP。

本发明的混凝土的制备方法为：

步骤一：将多孔颗粒骨料、层状硅酸盐矿物、减水缓凝剂、膨润土加入到水泥中，搅拌30分钟后，加入引气剂继续搅拌30分钟，然后将所得的混合料分成5:3的两份混合料I和混合料II；

步骤二：将环氧树脂乳液、耐碱玻璃纤维和聚氧化乙烯加入混合料I中，搅拌40分钟；

步骤三：将固化剂加入混合料II中，经过30分钟的充分搅拌；

步骤四：将混合料I和混合料II混合，再经过30分钟充分搅拌，再放入模具成型。

本发明的实施例都采用上述方法制成，其中各个物质的质量采用具体实施例中的数值。

试验方法：

按照GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》规定的混凝土性能测试的方法对本发明的实施例和对比例进行渗水高度实验、抗氯离子渗透实验、早期开裂实验；按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行混凝土抗压强度实验。

实施例一：

本实施例的混凝土包括如下重量份物质：

水泥7kg；

云母粉1kg；

十二烷基苯磺酸钠0.05kg；

膨润土0.5kg；

减水缓凝剂0.3kg；

玻化微珠4kg；

耐碱玻璃纤维0.35kg；

聚氧化乙烯0.03kg；

环氧树脂乳液1.3kg；

氨乙基哌嗪0.6kg。

实施例二：

本实施例的混凝土包括如下重量份物质：

水泥8.5kg；

云母粉1.2kg；

十二烷基苯磺酸钠0.06kg；

膨润土0.3kg；

减水缓凝剂0.02kg；

玻化微珠6kg；

耐碱玻璃纤维0.5kg；

聚氧化乙烯0.05kg；

环氧树脂乳液1kg；

氨乙基哌嗪0.5kg。

实施例三：

本实施例的混凝土包括如下重量份物质：

水泥9kg；

云母粉1.7kg；

十二烷基苯磺酸钠0.08kg；

膨润土0.7kg；

减水缓凝剂0.07kg；

玻化微珠5kg；

耐碱玻璃纤维0.44kg；

聚氧化乙烯0.03kg；

环氧树脂乳液2kg；

氨乙基哌嗪1kg。

实施例四：

本实施例的混凝土包括如下重量份物质：

水泥10kg；

云母粉1.3kg；

十二烷基苯磺酸钠0.06kg；

膨润土0.8kg；

减水缓凝剂0.09kg；

玻化微珠4.6kg；

耐碱玻璃纤维0.34kg；

聚氧化乙烯0.026kg；

环氧树脂乳液1.6kg；

氨乙基哌嗪0.7kg。

实施例五：

本实施例的混凝土包括如下重量份物质：

水泥11kg；

滑石粉1.6kg；

十四烷基苯磺酸钠0.09kg；

膨润土1kg；

减水缓凝剂0.09kg；

玻化微珠5.3kg；

耐碱玻璃纤维0.36kg；

聚氧化乙烯0.022g；

环氧树脂乳液1.3kg；

氨乙基哌嗪0.66kg。

实施例六：

本实施例的混凝土包括如下重量份物质：

水泥10.5kg；

高岭石粉1.8kg；

十六烷基苯磺酸钠0.07kg；

膨润土0.4kg；

减水缓凝剂0.12kg；

玻化微珠4.3kg；

耐碱玻璃纤维0.48kg；

聚氧化乙烯0.042g；

环氧树脂乳液1.7kg；

氨乙基哌嗪0.72kg。

实施例七：

本实施例的混凝土包括如下重量份物质：

水泥12kg；

高岭石粉1.2kg；

十六烷基苯磺酸钠0.08kg；

膨润土0.9kg；

减水缓凝剂0.10kg；

玻化微珠3.6kg；

耐碱玻璃纤维0.38kg；

聚氧化乙烯0.032g；

环氧树脂乳液1.9kg；

氨乙基哌嗪0.82kg。

对比例一：

本对比例的混凝土包括如下重量份物质：

水泥11kg；

云母粉1.2kg；

十二烷基苯磺酸钠0.08kg；

膨润土0.9kg；

木质素磺酸盐减水剂0.10kg；

玻化微珠3.6kg；

耐碱玻璃纤维0.38kg；

聚氧化乙烯0.032g。

对比例二：

本对比例的混凝土包括如下重量份物质：

水泥10kg；

滑石粉1.2kg；

十二烷基苯磺酸钠0.08kg；

膨润土0.9kg；

减水缓凝剂0.10kg；

玻化微珠3.6kg；

环氧树脂乳液1.9kg；

氨乙基哌嗪0.82kg。

对比例三：

水泥10kg；

多孔颗粒骨料1.2kg；

聚合物0.9kg；

玻璃纤维0.6kg；

泡沫剂0.3kg；

氨基磺酸盐减水剂0.4kg；

早强剂0.2kg；

层状材料3kg；

水3kg。

对比例4:

水泥12kg；

高岭石粉1.2kg；

十二烷基苯磺酸钠0.08kg；

氨基磺酸盐减水剂0.10kg；

漂珠3.6kg；

玻璃纤维0.38kg；

环氧树脂乳液1.9kg；

MPD0.82kg。

通过对实施例及对比例的性能测试得到表1：

表1实施例及对比例的性能测试结果表

由表1中可以看出本发明的实施例相对于对比例具有多方面的优异性能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种防裂型高性能混凝土，其特征是：包括如下重量份物质：

水泥70-120份；

层状硅酸盐矿物30-60份；

引气剂0.5-1份；

膨润土3-10份；

减水缓凝剂0.2-1.2份；

多孔颗粒骨料20-60份；

耐碱玻璃纤维3-5份；

聚氧化乙烯0.2-0.5份；

环氧树脂乳液10-20份；

固化剂5-10份。

2.根据权利要求1所述的一种防裂型高性能混凝土，其特征是：所述减水缓凝剂由玉米淀粉、N,N-二甲基甲酰胺和氨基磺酸制成。

3.根据权利要求1所述的一种防裂型高性能混凝土，其特征是：所述层状硅酸盐矿物为云母粉、滑石粉和高岭石粉中的一种或几种的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种防高性能混凝土，其特征是：所述引气剂为十二烷基苯磺酸钠、十四烷基苯磺酸钠和十六烷基苯磺酸钠中的一种或几种的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种防裂型高性能混凝土，其特征是：所述多孔颗粒骨料采用玻化微珠。

6.根据权利要求1所述的一种防裂型高性能混凝土，其特征是：所述固化剂为氨乙基哌嗪。

7.根据权利要求2所述的一种防裂型高性能混凝土，其特征是：所述减水缓凝剂的制备方法为：第一步,以玉米淀粉为原料,95%乙醇为分散剂,浓盐酸为催化剂进行水解反应,反应温度为70℃,反应时间为7h，制得极限糊精；

第二步,采用极限糊精∶N,N-二甲基甲酰胺∶氨基磺酸质量比等于1∶3∶0.7,反应温度80℃,反应时间1.5h，制得减水缓凝剂。

8.根据权利要求1所述的一种防裂型高性能混凝土，其制备方法为：步骤一：将多孔颗粒骨料、层状硅酸盐矿物、减水缓凝剂、膨润土加入到水泥中，搅拌30分钟后，加入引气剂继续搅拌30分钟，然后将所得的混合料分成5:3的两份混合料I和混合料II；

步骤二：将环氧树脂乳液、耐碱玻璃纤维和聚氧化乙烯加入混合料I中，搅拌40分钟；

步骤三：将固化剂加入混合料II中，经过30分钟的充分搅拌；

步骤四：将混合料I和混合料II混合，再经过30分钟充分搅拌，再放入模具成型。