CN108358542A - 混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混凝土及其制备方法，属于建筑材料技术领域，其技术方案要点是由以下重量份的物质组成：水150‑215份、硅酸盐水泥305‑358份、粉煤灰50‑138份、细砂260‑460份、中砂260‑460份、小碎石360‑530份、大碎石540‑710份、减水剂3.1‑7.3份、引气剂5.3‑8.5份、改性聚丙烯纤维0.64‑1.2份；制备该混凝土的方法包括以下步骤：(1)取料；分别取得以下重量份的各组分：硅酸盐水泥305‑358份、粉煤灰50‑138份、细砂260‑460份、中砂260‑460份、小碎石360‑530份、大碎石540‑710份、改性聚氯乙烯纤维0.64‑1.2份；(2)搅拌：将取得的各组分物料放入搅拌机中搅拌均匀；(3)加水搅拌：向搅拌机中依次加入减水剂3.1‑7.3份、引气剂5.3‑8.5份和水150‑215份，搅拌均匀。本发明制备的混凝土具有较好的抗渗性和抗裂性。

Description

混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，更具体的说，它涉及一种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(加或不加外加剂和掺合料)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。随着国民经济水平增高，基础建设的加快，混凝土已成为建设施工中最主要的基础材料之一。
现有的混凝土在使用过程中可能会由于水分渗入混凝土内部，造成地基竖向沉降不均匀或水平方向位移，使混凝土结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致混凝土结构开裂，因此设计一种防水抗裂的混凝土是需要解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种混凝土，其能够防止水分渗入，进而防止混凝土开裂。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种混凝土，由以下重量份的物质组成：水150-215份、硅酸盐水泥305-358份、粉煤灰50-138份、细砂260-460份、中砂260-460份、小碎石360-530份、大碎石540-710份、减水剂3.1-7.3份、引气剂5.3-8.5份、改性聚丙烯纤维0.64-1.2份。
通过采用上述技术方案，混凝土的塑性开裂主要发生在混凝土硬化前，特别是在混凝土浇筑后4-5h内，此阶段由于水分的蒸发和转移，混凝土内部的抗拉应变能力低于塑性收缩产生的应变，因而引起混凝土内部塑性裂缝；改性聚丙烯纤维和混凝土的基料有极强的结合力。加入混凝土基料中，经搅拌后，因受到水泥、砂石等的冲击，改性聚丙烯纤维自动张开，成为一根根的单丝或互相牵扯多向分布纤维，在混凝土内部形成一种乱向支撑体系，起到承托水泥、砂石等的作用，能极有效的控制混凝土及水泥砂浆的早期的塑性收缩和沉降裂纹，减少了混凝土的收缩裂缝尤其是连通裂缝的产生，因而减少了渗水通道，提高了混凝土的抗渗性能，改性聚丙烯纤维的加入能够提高混凝土的防水和抗裂性能。
本发明进一步设置为：所述改性聚丙烯纤维是由以下方法制成的：取50-65份的聚丙烯纤维本体放置在充满氩气的等离子表面处理器中进行等离子表面处理，将处理完成的聚丙烯纤维取出和18-32份的脂肪醇硫酸钠放置在搅拌器中搅拌均匀，向搅拌器中加入15-26份的消泡剂，并通入氦气，将压力控制在150MPa，搅拌均匀，并放置30min。
通过采用上述技术方案，利用脂肪醇硫酸钠作为聚丙烯纤维本体的表面活化剂，使聚丙烯纤维表面和硅酸盐水泥表面产生偶合作用，增加聚丙烯纤维和硅酸盐水泥之间的粘接力，能够有效提高聚丙烯纤维的性能；氩气等离子处理能够使打开化学键并使自由基重新组合，增加聚丙烯纤维的表面活性，通过通入氦气并将压力控制在150MPa，能够使氩气产生化学键，与脂肪醇硫酸钠形成氦钠化合物，在混凝土中形成相互牵引的体系，提高聚丙烯纤维的粘附性；脂肪醇硫酸钠具有良好的引气作用，可能会在混凝土内部形成较多气孔，加入消泡剂能够防止气孔的产生，提高混凝土的密实性。
本发明进一步设置为：所述改性聚丙烯纤维的物理性能为：密实0.91g/cm3；长度为19mm；抗拉强度≥550MPa；极限拉伸≥15％；弹性模量≥550MPa。
通过采用上述技术方案，改性聚丙烯纤维的密实为0.91g/cm3；长度为19mm，抗拉强度≥550MPa；弹性模量≥550MPa能够有效阻止混凝土中原有缺陷的扩展并有效延缓裂缝的出现；能够提高混凝土的密实性，阻止外界水分侵入；能够提高混凝土的变形能力，从而改善其韧性和抗冲击性；可以起到提高基体的抗拉强度的作用。
本发明进一步设置为：所述减水剂为UNF-5AST聚羧酸减水剂。
通过采用上述技术方案，UNF-5AST聚羧酸减水剂是由多种不同功能的聚羧酸母液复配而成，突破了预拌混泥土中普遍存在的坍落时损失快及和易性差的技术难点，能够提供较大的混泥土配合比优化空间，具有高效减水率、高分散性、较短的凝结时间、较高的早期和后期强度、优异的混泥土保塑性能和改善混泥土和易性的特点，能够在低掺量下发挥较高的塑化效果，对混凝土增强效果显著，能降低混凝土收缩，赋予了混凝土出色的施工和易性、良好的强度发展、优良的耐久性。
本发明进一步设置为：所述引气剂为脂肪醇硫酸盐类。
通过采用上述技术方案，脂肪醇磺酸盐类使混凝土拌和物在拌和过程中引入空气而形成大量微小、封闭而稳定气泡，能够便于其他物质进入气泡形成的气孔中，使混凝土在成型后较为密实，增加混凝土的强度。
本发明进一步设置为：所述小碎石的粒径为5-16mm。
通过采用上述技术方案，粒径为5-16mm的小碎石，在制备混凝土时，小碎石之间的缝隙较小，能够使混凝土更加密实，能够增加混凝土的强度。
本发明进一步设置为：所述大碎石的粒径为16-31.5mm。
通过采用上述技术方案，粒径为16-31.5mm的大碎石可作于支撑混凝土的骨架，增加混凝土的硬度和强度。
本发明进一步设置为：所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚。
通过采用上述技术方案，聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚能够在制备改性聚丙烯纤维时，消除由脂肪醇硫酸钠产生的气泡，避免混凝土内部产生气孔，使混凝土密实，增加混凝土的强度。
针对现有技术存在的不足，本发明的另一个目的在于提供一种混凝土的制备方法，其能够防止水分渗入，进而防止混凝土开裂，包括以下步骤：
(1)取料：分别取得以下重量份的各组分：硅酸盐水泥305-358份、粉煤灰50-138份、细砂260-460份、中砂260-460份、小碎石360-530份、大碎石540-710份、改性聚氯乙烯纤维0.64-1.2份；
(2)搅拌：将取得的各组分物料放入搅拌机中搅拌均匀，搅拌速度为120-150转/分钟；
(3)加水搅拌：向搅拌机中依次加入减水剂3.1-7.3份、引气剂5.3-8.5份和水150-215份，将搅拌器的搅拌速度控制为120-150转/分钟，搅拌均匀即制成该混凝土。
通过采用上述技术方案，首先将改性聚丙烯纤维和其他材料进行搅拌，搅拌均匀后再依次加入减水剂、引气剂和水进行搅拌，先进行无水搅拌，在无水的状态下，能够将各原料搅拌均匀，再将减水剂、引气剂和水依次加入，最后加入水，能够使原料搅拌均匀。
本发明进一步设置为：所述步骤(3)搅拌时间为45-90秒。
通过采用上述技术方案，搅拌45-90秒能够充分将原料搅拌均匀，且不破坏改性聚丙烯纤维的性能。
综上所述，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明通过加入改性聚丙烯纤维，能够有效的控制混凝土及水泥砂浆的早期的塑性收缩和沉降裂纹，减少了混凝土的收缩裂缝尤其是连通裂缝的产生，因而减少了渗水通道，提高了混凝土的抗渗性能；
(2)利用脂肪醇硫酸钠作为聚丙烯纤维本体的表面活化剂，氩气等离子处理能够使打开化学键并使自由基重新组合，增加聚丙烯纤维的表面活性，使聚丙烯纤维表面和硅酸盐水泥表面产生偶合作用，增加聚丙烯纤维和硅酸盐水泥之间的粘接力，能够有效提高聚丙烯纤维的性能；
(3)使用UNF-5AST聚羧酸减水剂能够在低掺量下发挥较高的塑化效果，对混凝土增强效果显著，能降低混凝土收缩，赋予了混凝土出色的施工和易性、良好的强度发展、优良的耐久性；
(4)先将各组分不加水进行搅拌，能够使各组分充分混合，搅拌更加均匀。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：一种混凝土，由如下重量份的物质组成：水150份、硅酸盐水泥305份、粉煤灰50份、细砂260份、中砂260份、小碎石360份、大碎石540份、UNF-5AST聚羧酸减水剂3.1份、脂肪醇硫酸盐类5.3份、改性聚丙烯纤维0.64份；其中改性聚丙烯纤维的方法如下：取50-65份的聚丙烯纤维本体放置在充满氩气的等离子表面处理器中进行等离子表面处理，将处理完成的聚丙烯纤维取出和18-32份的脂肪醇硫酸钠放置在搅拌器中搅拌均匀，向搅拌器中加入15-26份的消泡剂，并通入氦气，将压力控制在150MPa，搅拌均匀，并放置30min。
该混凝土的制备方法包括以下步骤：
(1)取料：分别取得以下重量份的各组分：硅酸盐水泥305份、粉煤灰50份、细砂260份、中砂260份、粒径为5-16mm的小碎石360份、粒径为16-31.5mm的大碎石540份、改性聚丙烯纤维0.64份；
(2)搅拌：将取得的各组分物料放入搅拌机中搅拌均匀，搅拌速度为120-150转/分钟；
(3)加水搅拌：向搅拌机中依次加入UNF-5AST聚羧酸减水剂3.1份、脂肪醇硫酸盐类5.3份和水150份，将搅拌器的搅拌速度控制为120-150转/分钟，搅拌45-90秒即制成该混凝土。
实施例2：一种混凝土，由如下重量份的物质组成：水170份、硅酸盐水泥317份、粉煤灰74份、细砂320份、中砂320份、粒径为5-16mm的小碎石390份、粒径为16-31.5mm的大碎石580份、UNF-5AST聚羧酸减水剂4.3份、脂肪醇硫酸盐类5.8份、改性聚丙烯纤维0.77份；其中改性聚丙烯纤维的方法如下：取50-65份的聚丙烯纤维本体放置在充满氩气的等离子表面处理器中进行等离子表面处理，将处理完成的聚丙烯纤维取出和18-32份的脂肪醇硫酸钠放置在搅拌器中搅拌均匀，向搅拌器中加入15-26份的消泡剂，并通入氦气，将压力控制在150MPa，搅拌均匀，并放置30min。
该混凝土的制备方法包括以下步骤：
(1)取料：分别取得以下重量份的各组分：硅酸盐水泥317份、粉煤灰74份、细砂320份、中砂320份、粒径为5-16mm的小碎石390份、粒径为16-31.5mm的大碎石580份、改性聚丙烯纤维0.77份；
(2)搅拌：将取得的各组分物料放入搅拌机中搅拌均匀，搅拌速度为120-150转/分钟；
(3)加水搅拌：向搅拌机中依次加入UNF-5AST聚羧酸减水剂4.3份、脂肪醇硫酸盐类5.8份和水170份，将搅拌器的搅拌速度控制为120-150转/分钟，搅拌45-90秒即制成该混凝土。
实施例3：一种混凝土，由以下重量份的物质组成：水185份、硅酸盐水泥328份、粉煤灰98份、细砂380份、中砂380份、粒径为5-16mm的小碎石420份、粒径为16-31.5mm的大碎石630份、UNF-5AST聚羧酸减水剂5.2份、脂肪醇硫酸盐类6.4份、改性聚丙烯纤维0.9份；其中改性聚丙烯纤维的方法以下：取50-65份的聚丙烯纤维本体放置在充满氩气的等离子表面处理器中进行等离子表面处理，将处理完成的聚丙烯纤维取出和18-32份的脂肪醇硫酸钠放置在搅拌器中搅拌均匀，向搅拌器中加入15-26份的消泡剂，并通入氦气，将压力控制在150MPa，搅拌均匀，并放置30min。
该混凝土的制备方法包括以下步骤：
(1)取料：分别取得以下重量份的各组分：硅酸盐水泥328份、粉煤灰98份、细砂380份、中砂380份、粒径为5-16mm的小碎石420份、粒径为16-31.5mm的大碎石630份、改性聚丙烯纤维0.9份；
(2)搅拌：将取得的各组分物料放入搅拌机中搅拌均匀，搅拌速度为120-150转/分钟；
(3)加水搅拌：向搅拌机中依次加入UNF-5AST聚羧酸减水剂5.2份、脂肪醇硫酸盐类6.4份和水185份，将搅拌器的搅拌速度控制为120-150转/分钟，搅拌45-90秒即制成该混凝土。
实施例4：一种混凝土，由以下重量份的物质组成：水200份、硅酸盐水泥340份、粉煤灰112份、细砂420份、中砂420份、粒径为5-16mm的小碎石470份、粒径为16-31.5mm的大碎石670份、UNF-5AST聚羧酸减水剂6.3份、脂肪醇硫酸盐类6.9份、改性聚丙烯纤维1.05份；其中改性聚丙烯纤维的方法以下：取50-65份的聚丙烯纤维本体放置在充满氩气的等离子表面处理器中进行等离子表面处理，将处理完成的聚丙烯纤维取出和18-32份的脂肪醇硫酸钠放置在搅拌器中搅拌均匀，向搅拌器中加入15-26份的消泡剂，并通入氦气，将压力控制在150MPa，搅拌均匀，并放置30min。
该混凝土的制备方法包括以下步骤：
(1)取料：分别取得以下重量份的各组分：硅酸盐水泥340份、粉煤灰112份、细砂420份、中砂420份、粒径为5-16mm的小碎石470份、粒径为16-31.5mm的大碎石670份、改性聚丙烯纤维1.05份；
(2)搅拌：将取得的各组分物料放入搅拌机中搅拌均匀，搅拌速度为120-150转/分钟；
(3)加水搅拌：向搅拌机中依次加入UNF-5AST聚羧酸减水剂6.3份、脂肪醇硫酸盐类6.9份和水200份，将搅拌器的搅拌速度控制为120-150转/分钟，搅拌45-90秒即制成该混凝土。
实施例5：一种混凝土，由以下重量份的物质组成：水215份、硅酸盐水泥358份、粉煤灰138份、细砂460份、中砂460份、粒径为5-16mm的小碎石530份、粒径为16-31.5mm的大碎石710份、UNF-5AST聚羧酸减水剂7.3份、脂肪醇硫酸盐类8.5份、改性聚丙烯纤维1.2份；其中改性聚丙烯纤维的方法以下：取50-65份的聚丙烯纤维本体放置在充满氩气的等离子表面处理器中进行等离子表面处理，将处理完成的聚丙烯纤维取出和18-32份的脂肪醇硫酸钠放置在搅拌器中搅拌均匀，向搅拌器中加入15-26份的消泡剂，并通入氦气，将压力控制在150MPa，搅拌均匀，并放置30min。
该混凝土的制备方法包括以下步骤：
(1)取料：分别取得以下重量份的各组分：硅酸盐水泥358份、粉煤灰138份、细砂460份、中砂460份、粒径为5-16mm的小碎石530份、粒径为16-31.5mm的大碎石710份、改性聚丙烯纤维1.2份；
(2)搅拌：将取得的各组分物料放入搅拌机中搅拌均匀，搅拌速度为120-150转/分钟；
(3)加水搅拌：向搅拌机中依次加入UNF-5AST聚羧酸减水剂7.3份、脂肪醇硫酸盐类8.5份和水215份，将搅拌器的搅拌速度控制为120-150转/分钟，搅拌45-90秒即制成该混凝土。
对比例1：一种混凝土，由以下重量份的物质组成：水150份、硅酸盐水泥305份、粉煤灰50份、细砂260份、中砂260份、小碎石360份、大碎石540份、UNF-5AST聚羧酸减水剂3.1份、脂肪醇硫酸盐类5.3份、聚丙烯纤维0.64份；
该混凝土的制备方法包括以下步骤：
(1)取料：分别取得以下重量份的各组分：硅酸盐水泥305份、粉煤灰50份、细砂260份、中砂260份、粒径为5-16mm的小碎石360份、粒径为16-31.5mm的大碎石540份、聚丙烯纤维0.64份；
(2)搅拌：将取得的各组分物料放入搅拌机中搅拌均匀，搅拌速度为120-150转/分钟；
(3)加水搅拌：向搅拌机中依次加入UNF-5AST聚羧酸减水剂3.1份、脂肪醇硫酸盐类5.3份和水150份，将搅拌器的搅拌速度控制为120-150转/分钟，搅拌45-90秒即制成该混凝土。
对比例2：一种混凝土，由以下重量份的物质组成：水185份、硅酸盐水泥328份、粉煤灰98份、细砂380份、中砂380份、粒径为5-16mm的小碎石420份、粒径为16-31.5mm的大碎石630份、UNF-5AST聚羧酸减水剂5.2份、脂肪醇硫酸盐类6.4份、聚丙烯纤维0.9份；
该混凝土的制备方法包括以下步骤：
(1)取料：分别取得以下重量份的各组分：硅酸盐水泥328份、粉煤灰98份、细砂380份、中砂380份、粒径为5-16mm的小碎石420份、粒径为16-31.5mm的大碎石630份、聚丙烯纤维0.9份；
(2)搅拌：将取得的各组分物料放入搅拌机中搅拌均匀，搅拌速度为120-150转/分钟；
(3)加水搅拌：向搅拌机中依次加入UNF-5AST聚羧酸减水剂5.2份、脂肪醇硫酸盐类6.4份和水185份，将搅拌器的搅拌速度控制为120-150转/分钟，搅拌45-90秒即制成该混凝土。
对比例3：一种混凝土，由以下重量份的物质组成：水215份、硅酸盐水泥358份、粉煤灰138份、细砂460份、中砂460份、粒径为5-16mm的小碎石530份、粒径为16-31.5mm的大碎石710份、UNF-5AST聚羧酸减水剂7.3份、脂肪醇硫酸盐类8.5份、聚丙烯纤维1.2份；
该混凝土的制备方法包括以下步骤：
(1)取料：分别取得以下重量份的各组分：硅酸盐水泥358份、粉煤灰138份、细砂460份、中砂460份、粒径为5-16mm的小碎石530份、粒径为16-31.5mm的大碎石710份、聚丙烯纤维1.2份；
(2)搅拌：将取得的各组分物料放入搅拌机中搅拌均匀，搅拌速度为120-150转/分钟；
(3)加水搅拌：向搅拌机中依次加入UNF-5AST聚羧酸减水剂7.3份、脂肪醇硫酸盐类8.5份和水215份，将搅拌器的搅拌速度控制为120-150转/分钟，搅拌45-90秒即制成该混凝土。
将实施例1-5和对比例1-3制得的混凝土按顺序标号为1-8，将1-8号混凝土在相同的条件下成型成相同大小的混凝土模块，对1-8号混凝土模块进行相同条件下的养护，再进行性能检测，检测结果如下表所示：
表1 1-8号混凝土模块的性能检测结果
由上表可知，加入改性聚丙烯纤维的由实施例1-5制得的1-5号混凝土模块具有较高的强度，且含气量较小，密度较高，性能较好。
将以上实施例1-5和对比例1-3制得的混凝土按顺序标号为1-8，进行坍落度实验，并将1-8号混凝土制成相同大小的混凝土模块，并标号A-H，将A-H号混凝土模块放置在相同容器内，向容器内倒入相同体积的水，放置相同的地时间,进行防水检测，检测结果如下表所示：
表2 1-8号混凝土模块的坍落度和防水检测结果
由表1和表2的内容可以看出加入改性聚丙烯纤维的实施例1-5制得的A-E号混凝土模块，在经过水的浸泡后，强度没有太大的变化，而加入聚丙烯纤维的对比例1-3制得的F-H号混凝土模块的强度有明显的降低，且F-H号的混凝土模块的坍落度明显比A-E号混凝土模块的坍落度高。改性聚丙烯纤维能够在混凝土中形成乱向支撑体系，产生一种有效的二级加强效果，能够大幅度提高混凝土的抗渗性和抗裂性，而只加入聚丙烯纤维虽能加强混凝土的抗渗性和抗裂性，但效果并没有改性聚丙烯纤维的效果好。
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 (10)

1.一种混凝土，其特征在于：由以下重量份的物质组成：水150-215份、硅酸盐水泥305-358份、粉煤灰50-138份、细砂260-460份、中砂260-460份、小碎石360-530份、大碎石540-710份、减水剂3.1-7.3份、引气剂5.3-8.5份、改性聚丙烯纤维0.64-1.2份。
2.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于：所述改性聚丙烯纤维是由以下方法制成的：取50-65份的聚丙烯纤维本体放置在充满氩气的等离子表面处理器中进行等离子表面处理，将处理完成的聚丙烯纤维取出和18-32份的脂肪醇硫酸钠放置在搅拌器中搅拌均匀，向搅拌器中加入15-26份的消泡剂，并通入氦气，将压力控制在150MPa，搅拌均匀，并放置30min。
3.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于：所述改性聚丙烯纤维的物理性能为：密实为0.91g/cm3；长度为19mm；抗拉强度≥550MPa；极限拉伸≥15％；弹性模量≥550MPa。
4.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于：所述减水剂为UNF-5AST聚羧酸减水剂。
5.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于：所述引气剂为脂肪醇硫酸盐类。
6.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于：所述小碎石的粒径为5-16mm。
7.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于：所述大碎石的粒径为16-31.5mm。
8.根据权利要求2所述的混凝土，其特征在于：所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚。
9.制备如权利要求1-8任意一项所述混凝土的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)取料：分别取得以下重量份的各组分：硅酸盐水泥305-358份、粉煤灰50-138份、细砂260-460份、中砂260-460份、小碎石360-530份、大碎石540-710份、改性聚氯乙烯纤维0.64-1.2份；
(2)搅拌：将取得的各组分物料放入搅拌机中搅拌均匀，搅拌速度为120-15-转/分钟；
(3)加水搅拌：向搅拌机中依次加入减水剂3.1-7.3份、引气剂5.3-8.5份和水150-215份，将搅拌器的搅拌速度控制为120-150转/分钟，搅拌均匀即制成该混凝土。
10.根据权利要求9所述的混凝土，其特征在于：所述步骤(3)搅拌时间为45-90秒。
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