CN109626915A - 一种c30混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种C30混凝土及其制备方法，其技术方案要点是一种C30混凝土，以重量份数计，包括如下组分：水泥140‑150份、粗骨料800‑850份、掺合料20‑30份、增强纤维10‑20份、保水剂6‑8份、外加剂4‑6份以及水100‑110份；所述增强纤维包含重量比为1:1的木质纤维素以及改性竹纤维。本发明通过增强纤维与保水剂的配合，在快速透水的同时，也能使混凝土具有一定的保水性，防止混凝土干燥收缩，改善混凝土的抗裂性能。

Description

一种C30混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，更具体的说，它涉及一种C30混凝土及其制备方法。
背景技术
普通混凝土指以水泥为主要胶凝材料，与水、砂、石子、化学外加剂和矿物掺合料，按适当比例配合，经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化而成的人造石材。混凝土具有成本低、施工方便以及可控性好的优点，近年来，混凝土在城市建设上的应用越来越广泛，但是随着混凝土的广泛应用，也随之产生一系列问题。目前，城市的道路通常是被不透水的混凝土路面所覆盖，与自然的土壤相比，不透水的混凝土路面会使城市的空气湿度降低，加速城市热岛效应的形成；并且不透水混凝土路面的泄流能力有限，在大雨天气，会造成路面的大范围积水；为了解决这一问题，人们开发了一种透水混凝土。
透水混凝土由粗骨料表面包覆一层水泥浆相互粘结而形成孔穴均匀分布的蜂窝状结构，具有透气、透水和重量轻的特点，可以有效补充地下水，缓解城市的地下水位急剧下降的问题。虽然透水混凝土高透水性，但是由于透水混凝土多采用单粒级或间断粒级的粗骨料作为骨架，在提高透水性混凝土的同时，也会降低混凝土的抗压强度，目前透水混凝土的强度等级一般为C20-C25，这也限制透水性混凝土的使用范围，因此如何在提高混凝土透水性的同时，也提高混凝土的抗压强度，是一个需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种C30混凝土，其通过增强纤维与保水剂的配合，在快速透水的同时，也能使混凝土具有一定的保水性，防止混凝土干燥收缩，改善混凝土的抗裂性能。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种C30混凝土，重量份数计，包括如下组分：水泥140-150份、粗骨料800-850份、掺合料20-30份、增强纤维10-20份、保水剂6-8份、外加剂4-6份以及水100-110份；所述增强纤维包含重量比为1:1的木质纤维素以及改性竹纤维。
通过采用上述技术方案，木质纤维素与竹纤维均属于植物纤维，其纤维结构具有毛细管作用，具有较好的透水性，可以对混凝土路面上的积水起到导流的作用，从而可以进一步提高混凝土的透水性；并且木质纤维素与竹纤维还具有很好的柔韧性以及分散性，可以提高混凝土拌合料的和易性以及抗折强度；通过增强纤维与保水剂的配合，在快速透水的同时，也能使混凝土具有一定的保水性，防止混凝土干燥收缩，改善混凝土的抗裂性能。
进一步地，所述改性竹纤维采用如下方法制备：
S1：改性液的制备：以重量份数计，取碳酸钠30-40份、硅酸钠10-20份、油酸钠5-10份、油酸三乙醇胺1-2份、月桂醇聚氧乙烯醚1-2份以及水60-70份，以100-200r/min的速度搅拌10-20min，得到改性液；
S2：改性处理：取细度为100-150目的竹纤维，将其置于100-110℃的温度下，干燥6-8h；然后将干燥后的竹纤维置于改性液中浸泡24-36h，竹纤维与改性液的重量比为1:20；将竹纤维取出后用去离子水对其进行清洗，使其pH值为7-8，然后将其置于100-110℃的温度下，再次6-8h，得到改性竹纤维。
通过采用上述技术方案，将竹纤维进行改性处理，可以去除竹纤维表面的胶质，降低竹纤维的极性，从而可以提高竹纤维的亲水性以及分散性，提高竹纤维与混凝土拌合料的粘结强度，提高混凝土拌合料的抗折强度；并且改性液相比于传统的氢氧化钠溶液，性质更加温和，不会对竹纤维的强度造成损伤。
进一步地，所述粗骨料包含重量比为3:1的玄武岩碎石以及沸石。
通过采用上述技术方案，玄武岩碎石与沸石均属于多孔岩石，在为混凝土提高骨架支撑的同时，还具有很好的透水性，可以提高混凝土的透水性能。
进一步地，所述沸石的粒径为5-10mm连续级配；所述玄武岩碎石的粒径为10-20mm连续级配。
通过采用上述技术方案，由于沸石与玄武岩碎石均属于多孔岩石，其自身具有透水性，由连续级配的沸石与连续级配的玄武岩碎石作为粗骨料，可以代替单粒级或间断粒级的粗骨料作为骨架，可以提高混凝土的抗压强度。
进一步地，所述掺合料包含重量比为2:2:1的粉煤灰、沸石粉以及微硅粉。
通过采用上述技术方案，粉煤灰与微硅粉可以改善混凝土拌合料的和易性，使混凝土拌合料更易泵送；将粉煤灰与沸石粉以及微硅粉并用时，可以在提高混凝土的抗压、抗折强度以及耐磨性能的同时，提高混凝土拌合料的透水性。
进一步地，所述粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，粉煤灰的细度(45μm方孔筛筛余)<15％，需水量比<96％，烧失量<6％，含水量<0.2％。
通过采用上述技术方案，粉煤灰可以改善混凝土拌合物的流动性和保水性，填补部分缝隙，提高混凝土的抗压强度。
进一步地，所述保水剂由重量比2:1:1的聚丙烯酰胺、聚阴离子纤维素以及三乙醇胺混合而成。
通过采用上述技术方案，由聚阴离子纤维素与聚阴离子纤维素以及三乙醇胺混合而成的保水剂具有很好的保水性能，其与增强纤维配合，可以在提高混凝土透水性的同时，防止混凝土干燥收缩，改善其抗裂性能。
进一步地，所述外加剂为防冻泵送剂。
通过采用上述技术方案，防冻泵送剂可以提高混凝土的抗冻性能，改善混凝土的泵送性。
本发明的目的之二在于提供一种C30混凝土的制备方法。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种C30混凝土的制备方法，包括如下步骤：将水泥140-150份、粗骨料800-850份、掺合料20-30份、增强纤维10-20份、保水剂6-8份、外加剂4-6份以及水100-110份混合均匀，得到C30混凝土。
综上所述，本发明相比于现有技术具有以下有益效果：
1.木质纤维素与竹纤维均属于植物纤维，其纤维结构具有毛细管作用，具有较好的透水性，可以对混凝土路面上的积水起到导流的作用，从而可以进一步提高混凝土的透水性；并且木质纤维素与竹纤维还具有很好的柔韧性以及分散性，可以提高混凝土拌合料的和易性以及抗折强度；通过增强纤维与保水剂的配合，在快速透水的同时，也能使混凝土具有一定的保水性，防止混凝土干燥收缩，改善混凝土的抗裂性能；
2.将竹纤维进行改性处理，可以去除竹纤维表面的胶质，降低竹纤维的极性，从而可以提高竹纤维的亲水性以及分散性，提高竹纤维与混凝土拌合料的粘结强度，提高混凝土拌合料的抗折强度；并且改性液相比于传统的氢氧化钠溶液，性质更加温和，不会对竹纤维的强度造成损伤；
3.玄武岩碎石与沸石均属于多孔岩石，在为混凝土提高骨架支撑的同时，还具有很好的透水性，可以提高混凝土的透水性能；由连续级配的沸石与连续级配的玄武岩碎石作为粗骨料，可以代替单粒级或间断粒级的粗骨料作为骨架，可以提高混凝土的抗压强度。
具体实施方式
以下对本发明作进一步详细说明。
一、改性竹纤维的制备例
制备例1：S1：改性液的制备：取碳酸钠30kg、硅酸钠10kg、油酸钠5kg、油酸三乙醇胺1kg、月桂醇聚氧乙烯醚1kg以及水60kg，以100r/min的速度搅拌10min，得到改性液；
S2：改性处理：取细度为100目的竹纤维，将其置于100℃的温度下，干燥6h；然后将干燥后的竹纤维置于改性液中浸泡24h，竹纤维与改性液的重量比为1:20；将竹纤维取出后用去离子水对其进行清洗，使其pH值为7-8，然后将其置于100℃的温度下，再次6-8h，得到改性竹纤维。
制备例2：S1：改性液的制备：取碳酸钠35kg、硅酸钠15kg、油酸钠7.5kg、油酸三乙醇胺1.5kg、月桂醇聚氧乙烯醚1.5kg以及水65kg，以150r/min的速度搅拌15min，得到改性液；
S2：改性处理：取细度为150目的竹纤维，将其置于105℃的温度下，干燥7h；然后将干燥后的竹纤维置于改性液中浸泡30h，竹纤维与改性液的重量比为1:20；将竹纤维取出后用去离子水对其进行清洗，使其pH值为7-8，然后将其置于105℃的温度下，再次7h，得到改性竹纤维。
制备例3：S1：改性液的制备：取碳酸钠40kg、硅酸钠20kg、油酸钠10kg、油酸三乙醇胺2kg、月桂醇聚氧乙烯醚2kg以及水70kg，以200r/min的速度搅拌20min，得到改性液；
S2：改性处理：取细度为150目的竹纤维，将其置于110℃的温度下，干燥8h；然后将干燥后的竹纤维置于改性液中浸泡36h，竹纤维与改性液的重量比为1:20；将竹纤维取出后用去离子水对其进行清洗，使其pH值为7-8，然后将其置于110℃的温度下，再次8h，得到改性竹纤维。
制备例4：本制备例与制备例1的不同之处在于，将改性液替换为10wt％的氢氧化钠溶液。
二、实施例以下实施例中的水泥采用冀东海德堡(泾阳)水泥有限公司提供的P.O42.5普通硅酸盐水泥；粉煤灰选自大唐西安鄂邑热电有限责任公司提供的F类Ⅱ级粉煤灰；防冻泵送剂选自西安同成建筑科技有限责任公司提供的TC-FDⅡ型混凝土防冻泵送剂。
实施例1：一种C30混凝土采用如下方法制备而得：
将P.O42.5普通硅酸盐水泥140kg、玄武岩碎石600kg、沸石200kg、粉煤灰8kg、沸石粉8kg、微硅粉4kg、木质纤维素5kg、改性竹纤维5kg、聚丙烯酰胺3kg、聚阴离子纤维素1.5kg、三乙醇胺1.5kg、TC-FDⅡ型混凝土防冻泵送剂4kg以及水100kg混合均匀，得到C30混凝土；其中，改性竹纤维选自制备例1制备的改性竹纤维；沸石的粒径为5-10mm连续级配；玄武岩碎石的粒径为10-20mm连续级配；所述粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，粉煤灰的细度(45μm方孔筛筛余)<15％，需水量比<96％，烧失量<6％，含水量<0.2％。
实施例2：一种C30混凝土采用如下方法制备而得：
将P.O42.5普通硅酸盐水泥145kg、玄武岩碎石618.75kg、沸石206.25kg、粉煤灰10kg、沸石粉10kg、微硅粉5kg、木质纤维素7.5kg、改性竹纤维7.5kg、聚丙烯酰胺3.75kg、聚阴离子纤维素1.875kg、三乙醇胺1.875kg、TC-FDⅡ型混凝土防冻泵送剂5kg以及水105kg混合均匀，得到C30混凝土；其中，改性竹纤维选自制备例2制备的改性竹纤维；沸石的粒径为5-10mm连续级配；玄武岩碎石的粒径为10-20mm连续级配；所述粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，粉煤灰的细度(45μm方孔筛筛余)<15％，需水量比<96％，烧失量<6％，含水量<0.2％。
实施例3：一种C30混凝土采用如下方法制备而得：
将P.O42.5普通硅酸盐水泥150kg、玄武岩碎石637.5kg、沸石212.5kg、粉煤灰12kg、沸石粉12kg、微硅粉6kg、木质纤维素10kg、改性竹纤维10kg、聚丙烯酰胺4kg、聚阴离子纤维素2kg、三乙醇胺2kg、TC-FDⅡ型混凝土防冻泵送剂6kg以及水110kg混合均匀，得到C30混凝土；其中，改性竹纤维选自制备例3制备的改性竹纤维；沸石的粒径为5-10mm连续级配；玄武岩碎石的粒径为10-20mm连续级配；所述粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，粉煤灰的细度(45μm方孔筛筛余)<15％，需水量比<96％，烧失量<6％，含水量<0.2％。
三、对比例对比例1：本对比例与实施例1的不同之处在于，用普通的竹纤维代替改性竹纤维。
对比例2：本对比例与实施例1的不同之处在于，改性竹纤维选自制备例4制备的改性竹纤维。
对比例3：本对比例与实施例1的不同之处在于，原料中未添加保水剂。
四、性能测试力学性能测试：根据规范CJJ/T135-2009《透水混凝土路面技术规程》，对实施例1-3以及对比例1-3制备的透水混凝土的性能进行测试，将结果示于表1。
表1
由以上数据可以看出，本发明制备的混凝土具有很好的透水性以及抗冻性，并且还具有很好的耐磨性、抗压强度以及弯曲强度，满足C30混凝土强度等级的要求。
对比例1中用普通的竹纤维代替改性竹纤维，相较于实施例1，混凝土的抗压强度以及弯曲强度明显下降，说明经过改性处理后的竹纤维可以明显提高混凝土的抗压强度以及弯曲强度。
对比例2中改性竹纤维选自制备例4制备的改性竹纤维，改性液为10wt％的氢氧化钠溶液，相较于实施例1，混凝土的耐磨性、抗压强度以及弯曲强度明显降低，透水系数以及空隙率有较小幅度的增加，说明经过10wt％的氢氧化钠溶液处理的竹纤维可以改善混凝土的透水性，但是在处理的过程中，也会对竹纤维的强度以及韧性造成损伤，从而影响混凝土的力学性能。
对比例3的原料中未添加保水剂，相较于实施例1，混凝土的弯曲强度有所下降，说明保水剂可以降低混凝土的脆性，提高混凝土的弯曲强度。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种C30混凝土，其特征在于：以重量份数计，包括如下组分：
水泥140-150份、粗骨料800-850份、掺合料20-30份、增强纤维10-20份、保水剂6-8份、外加剂4-6份以及水100-110份；
所述增强纤维包含重量比为1:1的木质纤维素以及改性竹纤维。
2.根据权利要求1所述的一种C30混凝土，其特征在于：所述改性竹纤维采用如下方法制备：
S1：改性液的制备：以重量份数计，取碳酸钠30-40份、硅酸钠10-20份、油酸钠5-10份、油酸三乙醇胺1-2份、月桂醇聚氧乙烯醚1-2份以及水60-70份，以100-200r/min的速度搅拌10-20min，得到改性液；
S2：改性处理：取细度为100-150目的竹纤维，将其置于100-110℃的温度下，干燥6-8h；然后将干燥后的竹纤维置于改性液中浸泡24-36h，竹纤维与改性液的重量比为1:20；将竹纤维取出后用去离子水对其进行清洗，使其pH值为7-8，然后将其置于100-110℃的温度下，再次6-8h，得到改性竹纤维。
3.根据权利要求1所述的一种C30混凝土，其特征在于：所述粗骨料包含重量比为3:1的玄武岩碎石以及沸石。
4.根据权利要求3所述的一种C30混凝土，其特征在于：所述沸石的粒径为5-10mm连续级配；所述玄武岩碎石的粒径为10-20mm连续级配。
5.根据权利要求1所述的一种C30混凝土，其特征在于：所述掺合料包含重量比为2:2:1的粉煤灰、沸石粉以及微硅粉。
6.根据权利要求5所述的一种C30混凝土，其特征在于：所述粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，粉煤灰的细度（45μm方孔筛筛余）<15%，需水量比<96%，烧失量<6%，含水量<0.2%。
7.根据权利要求1所述的一种C30混凝土，其特征在于：所述保水剂由重量比2:1:1的聚丙烯酰胺、聚阴离子纤维素以及三乙醇胺混合而成。
8.根据权利要求1所述的一种C30混凝土，其特征在于：所述外加剂为防冻泵送剂。
9.一种C30混凝土的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将水泥140-150份、粗骨料800-850份、掺合料20-30份、增强纤维10-20份、保水剂6-8份、外加剂4-6份以及水100-110份混合均匀，得到C30混凝土。
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