CN110550913B - 一种抗渗混凝土及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗渗混凝土及其制备工艺，涉及混凝土技术领域，解决了因混凝土的内部容易形成大量的空隙和联通的毛细管，而导致其整体抗渗性能不佳的问题。一种抗渗混凝土，其包括如下重量份数的组分：水180‑220份；石子400‑600份；中砂700‑800份；硅酸盐水泥240‑260份；矿粉90‑100份；超细粉煤灰40‑70份；改性偏高岭土60‑100份；减水剂3‑5份；增强填料15‑25份。本发明中的抗渗混凝土，其内部结构密实，内部空隙和联通的毛细管较少，整体具有良好的抗渗性能。

Description

一种抗渗混凝土及其制备工艺
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，更具体地说，它涉及一种抗渗混凝土及其制备工艺。
背景技术
混凝土是指用水泥作胶凝材料，砂、石作骨料，与水、外加剂、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。
在公开号为CN110117179A的中国发明专利中公开了一种环保抗冻型混凝土及其制备方法，环保抗冻型混凝土包括以下重量份的组分：240-260份水泥、180-200份水、850-870份碎石、770-790份中砂、60-80份矿粉、50-70份粉煤灰、4.36-10.36份外加剂、1.25-3.25份抗冻剂、30-45份废旧混凝土颗粒、15-25份废旧橡胶颗粒、1.5-3.5份水性丙烯酸酯、10-15份环氧树脂、8.6-10.6份聚氨酯颗粒；抗冻剂由以下组分制成：聚乙二醇、水、聚葡萄糖、明胶琼脂和瓜尔胶制成。
上述申请文件中，通过掺入废旧混凝土颗粒和废旧橡胶颗粒，缓解了废旧混凝土和废旧橡胶对缓解污染的影响，但废旧混凝土颗粒的表面存在大量的微裂缝，废旧橡胶颗粒的表面基本已经严重老化，导致其与其他各组分原料间的结合性大大降低，容易使混凝土的内部形成大量的空隙和联通的毛细管，进而导致该混凝土整体的抗渗性能不佳，因此，需要提出一种新的方案来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术中因混凝土的内部容易形成大量的空隙和联通的毛细管，而导致其整体抗渗性能不佳的问题，本发明的目的一在于提供一种抗渗混凝土，以解决上述技术问题，其整体具有良好的抗渗性能。
为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：
一种抗渗混凝土，包括如下重量份数的组分：
水180-220份；
石子400-600份；
中砂700-800份；
硅酸盐水泥240-260份；
矿粉90-100份；
超细粉煤灰40-70份；
改性偏高岭土60-100份；
减水剂3-5份；
增强填料15-25份。
通过采用上述技术方案，减水剂是一种在维持缓凝混凝土坍落度基本不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。增强填料不仅具有良好的结构强度，且在抗渗混凝土中具有良好的分散性，并与各组分原料具有良好的相容性，进而使抗渗混凝土的整体性能大大提高。矿粉可有效提高抗渗混凝土的抗压强度，降低抗渗混凝土的成本，同时对抑制碱骨料反应，降低水化热，减少抗渗混凝土结构早期温度裂缝，提高抗渗混凝土密实度，且在提高抗渗和抗侵蚀能力上有明显效果。
改性偏高岭土是由偏高岭土经聚合物改性制得，其能够明显降低混凝土内部的孔隙分布，且改性偏高岭土中的活性氧化铝成分消耗掉了氢氧化钙生成了凝胶等产物，使抗渗混凝土中氢氧化钙这类大晶粒晶体产物减少，取而代之的是更加细小的凝胶等产物，进而使混凝土结构中的孔隙变小。同时，改性偏高岭土和超细粉煤灰能够起到良好的复配效果，使混凝土中水化产物的晶粒变得细小，并在水化产物中形成更加细小的孔隙，且改性偏高岭土和超细粉煤灰发挥出显著的微粉填充协同作用，进而使抗渗混凝土的内部结构更加密实，内部空隙和联通的毛细管大大减少，使抗渗混凝土整体具有良好的抗渗性能。
进一步优选为，所述抗渗混凝土中还加入有重量份数为3-8份的废旧聚丙烯纤维。
通过采用上述技术方案，废旧聚丙烯纤维的加入，可以有效改善抗渗混凝土的孔径分布，由于废旧聚丙烯限位在抗渗混凝土中呈三维乱向分布，可以将结构中的粗大孔细化，并使抗渗混凝土的内部结构更加密实，内部空隙和联通的毛细管大大减少，改善了抗渗混凝土内部的孔结构，不仅能够提高抗渗混凝土整体的结构强度，还能提高抗渗混凝土整体的抗渗性能。同时，废旧聚丙烯纤维的利用，有利于节约自然资源，合理利用资源。
进一步优选为，所述废旧聚丙烯纤维的长度为12-19mm，直径为5-10μm。
通过采用上述技术方案，当废旧聚丙烯纤维的长度在12-19mm范围内，直径在5-10μm范围内时，能够更好的均匀分散在抗渗混凝土中，并有效的填充在抗渗混凝土内部的空隙中，进而使抗渗混凝土保持良好稳定的抗渗性能和较高的结构强度。
进一步优选为，所述抗渗混凝土中还加入有重量份数为2-5份的功能助剂，功能助剂由硫铝酸钙和硅灰组成，且硫铝酸钙和硅灰的重量份数比为1：(2-3)。
通过采用上述技术方案，硫铝酸钙是一种良好的膨胀剂，其能够提高混凝土内部结构的密实性，减少混凝土收缩，从而提高抗渗混凝土整体的抗渗性能。硅灰是一种比表面积大，活性很高的火山灰物质，其能够提高抗渗混凝土整体的结构密度和强度。而选用硫铝酸钙和硅灰混合作为功能助剂，可以使抗渗混凝土内部产生不连通的气泡，截断毛细管通道，改变孔隙结构，从而提高抗渗混凝土的抗渗性。
进一步优选为，所述减水剂为木质素磺酸钠、亚硫酸钠、丹宁和糖钙中的任意一种。
通过采用上述技术方案，木质素磺酸钠、亚硫酸钠、丹宁和糖钙均为良好的减水剂，且对抗渗混凝土的各组分原料具有良好的分散作用，能减少单位用水量，并改善抗渗混凝土的流动性，提高抗渗混凝土的密实度。同时，多种减水剂混合使用时，能够降低抗渗混凝土的泌水率，具有良好的稳定性，并保持良好稳定的抗渗能力。
进一步优选为，所述增强填料选用选用石英粉、碳化硅、氮化硅、刚玉粉、硅酸铝纤维和玻璃纤维中的任意一种或多种。
通过采用上述技术方案，石英粉、碳化硅、氮化硅、刚玉粉、硅酸铝纤维和玻璃纤维均为良好的增强剂，其在抗渗混凝土中具有良好的分散性，且与各组分原料之间具有良好的结合性，使抗渗混凝土在固化成型后的整体结构强度大大提高。同时，增强剂具有良好的强度和填充性，使抗渗混凝土整体的密实度和抗冲击强度大大提高。
本发明的目的二在于提供一种抗渗混凝土的制备工艺，采用该工艺制备的抗渗混凝土具有良好的抗渗性能。
为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：
步骤一，将相应重量份数的硅酸盐水泥、中砂、石子、矿粉、超细粉煤灰和改性偏高岭土进行搅拌混合，形成混合物；
步骤二，将相应重量份数的增强填料加入混合物中，进行充分混合，得到基料；
步骤三，将相应重量份数的减水剂加入水中，充分混合，形成混合液；
步骤四，将基料分多次倒入混合液中，且进行持续搅拌混合，即可得到抗渗混凝土。
通过采用上述技术方案，使制备抗渗混凝土的工艺操作较为简单，且能够快速使各组分之间快速混合均匀，使抗渗混凝土具有较高的生产效率，整体品质也能得到保证。同时，还有利于大大减少混凝土内部空隙和联通的毛细管，使得到的抗渗混凝土具有较高的密实度和良好的抗渗能力，且整体具有良好的应用效果。
进一步优选为，所述步骤一中，改性偏高岭土由以下步骤制得：
S1、将偏高岭土放置在一容器中，加入4-6倍量的聚丙烯酸溶液，并调节pH至3-4，控制温度为25-35℃，反应10-12h，且反应过程中采用搅拌器进行搅拌，得到混合溶液；
S2、将混合溶液进行真空抽滤，得到沉淀物，然后将沉淀物放置在60℃-80℃的烘箱中烘干后，用乙醇进行淋洗，再放入60℃-80℃的烘箱中烘干，并粉磨得到改性偏高岭土。
通过采用上述技术方案，用聚丙烯酸溶液对偏高岭土进行改性处理，利用聚丙烯酸的长链梳状构型以及特性基团易于偏高岭土粒子发生定向吸附作用，使得到的改性偏高岭土具有良好的分散性，且与其他各组分原料具有良好的结合性，并能对混凝土的内部空隙和联通的毛细管起到良好的填充阻塞作用，进而使抗渗混凝土整体的抗渗性能大大提高。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)加入改性偏高岭土和超细粉煤灰，并使其相互之间能够起到良好的复配效果，进而使抗渗混凝土的内部结构更加密实，内部空隙和联通的毛细管大大减少，有利于使抗渗混凝土整体具有良好的抗渗性能；
(2)废旧聚丙烯纤维的加入，不仅可以有效改善抗渗混凝土的孔径分布，还可以将结构中的粗大孔细化，进而使抗渗混凝土的内部结构更加密实，内部空隙和联通的毛细管大大减少，能够大大能提高抗渗混凝土整体的抗渗性能；
(3)加入由硫铝酸钙和硅灰组成的功能助剂，能够提高抗渗混凝土整体的结构密度和强度，使抗渗混凝土内部产生不连通的气泡，截断毛细管通道，改变孔隙结构，从而提高抗渗混凝土的抗渗性。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：一种抗渗混凝土，各组分及其相应的重量份数如表1所示，并通过如下步骤制备获得：
步骤一，将相应重量份数的硅酸盐水泥、中砂、石子、矿粉、超细粉煤灰和改性偏高岭土在烘干桶中进行搅拌混合，转速为500rpm，时间为30min，温度控制在90℃，形成混合物；
步骤二，将相应重量份数的石英粉加入混合物中，进行充分混合，时间为10min，搅拌速度为500rpm得到基料；
步骤三，将相应重量份数的木质素磺酸钠加入水中，充分混合，时间为10min，搅拌速度为300rpm，形成混合液；
步骤四，将基料等质量分3次倒入混合液中，且进行持续搅拌混合，搅拌速度为800rpm，且每次加料的搅拌时间为6min，即可得到抗渗混凝土。
注：步骤一中，改性偏高岭土由以下步骤制得：
S1、将偏高岭土放置在一容器中，加入5倍量的聚丙烯酸溶液，并调节pH至3.5，控制温度为30℃，反应11h，且反应过程中采用搅拌器进行搅拌，得到混合溶液；
S2、将混合溶液进行真空抽滤，得到沉淀物，然后将沉淀物放置在70℃的烘箱中烘干后，用乙醇进行淋洗，再放入70℃的烘箱中烘干，并粉磨得到改性偏高岭土。
实施例2-8：一种抗渗混凝土，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表1所示。
表1实施例1-8中各组分及其重量份数
Figure BDA0002232040860000051
Figure BDA0002232040860000061
实施例9：一种抗渗混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤一中，改性偏高岭土由以下步骤制得：
S1、将偏高岭土放置在一容器中，加入4倍量的聚丙烯酸溶液，并调节pH至3，控制温度为25℃，反应12h，且反应过程中采用搅拌器进行搅拌，得到混合溶液；
S2、将混合溶液进行真空抽滤，得到沉淀物，然后将沉淀物放置在60℃的烘箱中烘干后，用乙醇进行淋洗，再放入60℃的烘箱中烘干，并粉磨得到改性偏高岭土。
实施例10：一种抗渗混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤一中，改性偏高岭土由以下步骤制得：
S1、将偏高岭土放置在一容器中，加入6倍量的聚丙烯酸溶液，并调节pH至4，控制温度为35℃，反应10h，且反应过程中采用搅拌器进行搅拌，得到混合溶液；
S2、将混合溶液进行真空抽滤，得到沉淀物，然后将沉淀物放置在80℃的烘箱中烘干后，用乙醇进行淋洗，再放入80℃的烘箱中烘干，并粉磨得到改性偏高岭土。
实施例11：一种抗渗混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体设置为，将相应重量份数的亚硫酸钠加入水中，充分混合，时间为10min，搅拌速度为300rpm，形成混合液。
实施例12：一种抗渗混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体设置为，将相应重量份数的丹宁加入水中，充分混合，时间为10min，搅拌速度为300rpm，形成混合液。
实施例13：一种抗渗混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体设置为，将相应重量份数的糖钙加入水中，充分混合，时间为10min，搅拌速度为300rpm，形成混合液。
实施例14：一种抗渗混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤二具体设置为，将相应重量份数为25份的碳化硅加入混合物中，进行充分混合，时间为10min，搅拌速度为500rpm得到基料。
实施例15：一种抗渗混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤二具体设置为，将相应重量份数为15份的氮化硅和10份的刚玉粉加入混合物中，进行充分混合，时间为10min，搅拌速度为500rpm得到基料。
实施例16：一种抗渗混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤二具体设置为，将相应重量份数为15份的石英粉、5份的硅酸铝纤维和5份的玻璃纤维加入混合物中，进行充分混合，时间为10min，搅拌速度为500rpm得到基料。
实施例17：一种抗渗混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤二具体设置为，将相应重量份数为25份的石英粉和5.5份的废旧聚丙烯纤维加入混合物中，进行充分混合，废旧聚丙烯纤维的长度为15.5mm，直径为7.5μm，混合时间为10min，搅拌速度为500rpm得到基料。
实施例18：一种抗渗混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤二具体设置为，将相应重量份数为25份的石英粉和3份的废旧聚丙烯纤维加入混合物中，进行充分混合，废旧聚丙烯纤维的长度为12mm，直径为10μm，混合时间为10min，搅拌速度为500rpm得到基料。
实施例19：一种抗渗混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤二具体设置为，将相应重量份数为25份的石英粉和8份的废旧聚丙烯纤维加入混合物中，进行充分混合，废旧聚丙烯纤维的长度为19mm，直径为5μm，混合时间为10min，搅拌速度为500rpm得到基料。
实施例20：一种抗渗混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤二具体设置为，将相应重量份数为25份的石英粉和3.5份的功能助剂加入混合物中，进行充分混合，功能助剂由重量份数比为1：2.5的硫铝酸钙和硅灰混合而成，混合时间为10min，搅拌速度为500rpm得到基料。
实施例21：一种抗渗混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤二具体设置为，将相应重量份数为25份的石英粉和2份的功能助剂加入混合物中，进行充分混合，功能助剂由重量份数比为1：2的硫铝酸钙和硅灰混合而成，混合时间为10min，搅拌速度为500rpm得到基料。
实施例22：一种抗渗混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤二具体设置为，将相应重量份数为25份的石英粉和5份的功能助剂加入混合物中，进行充分混合，功能助剂由重量份数比为1：3的硫铝酸钙和硅灰混合而成，混合时间为10min，搅拌速度为500rpm得到基料。
对比例1：一种抗渗混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤一具体设置为，将相应重量份数的硅酸盐水泥、中砂、石子、矿粉和改性偏高岭土在烘干桶中进行搅拌混合，转速为500rpm，时间为30min，温度控制在90℃，形成混合物。
对比例2：一种抗渗混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤一具体设置为，将相应重量份数的硅酸盐水泥、中砂、石子、矿粉和改性偏高岭土在烘干桶中进行搅拌混合，转速为500rpm，时间为30min，温度控制在90℃，形成混合物。
对比例3：一种抗渗混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤一具体设置为，将相应重量份数的硅酸盐水泥、中砂、石子和矿粉在烘干桶中进行搅拌混合，转速为500rpm，时间为30min，温度控制在90℃，形成混合物。
对比例4：一种抗渗混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤一具体设置为，将相应重量份数的硅酸盐水泥、中砂、石子、矿粉、超细粉煤灰和偏高岭土在烘干桶中进行搅拌混合，转速为500rpm，时间为30min，温度控制在90℃，形成混合物。
性能测试
试验样品：采用实施例1-22中获得的抗渗混凝土作为试验样品1-22，采用对比例1-4中获得的抗渗混凝土作为对照样品1-4。
试验方法：将试验样品1-22和对照样品1-4按照GB/T50082-2009《普通混凝士长期性能和耐久性能试验方法标准》制作标准试块，并采用其中的渗水高度发测试标准试块的渗水高度。
试验结果：试验样品1-22和对照样品1-4的测试结果如表2所示。由表2可知，由试验样品1-8和对照样品1-4的测试结果对照可得，加入改性偏高岭土或超细粉煤灰，均能提高抗渗混凝土整体的抗渗性能，且其混合使用时，能够起到良好的复配增效作用，进而使抗渗混凝土的抗渗性能大大提高。同时，用经聚丙烯酸溶液改性后的改性偏高岭土相比普通的偏高岭土，更能提高抗渗混凝土的抗渗性能。由由试验样品9-16和试验样品1的测试结果对照可得，本发明所公开的减水剂、增强填料和改性偏高岭土的制备，均适用于抗渗混凝土的制备，且使抗渗混凝土整体保持良好稳定的抗渗性能。由试验样品17-19和试验样品1的测试结果对照可得，废旧聚丙烯纤维的加入，能够大大能提高抗渗混凝土整体的抗渗性能。由试验样品20-22和试验样品1的测试结果对照可得，加入由硫铝酸钙和硅灰组成的功能助剂，也能够大大提高抗渗混凝土整体的抗渗性能。
表2试验样品1-22和对照样品1-4的测试结果
Figure BDA0002232040860000081
Figure BDA0002232040860000091
Figure BDA0002232040860000101
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 (4)

1.一种抗渗混凝土，其特征在于，由如下重量份数的组分组成：
水 180-220份；
石子 400-600份；
中砂 700-800份；
硅酸盐水泥 240-260份；
矿粉 90-100份；
超细粉煤灰 40-70份；
改性偏高岭土 60-100份；
减水剂 3-5份；
增强填料 15-25份；
所述抗渗混凝土中还加入有重量份数为3-8份的废旧聚丙烯纤维；
所述废旧聚丙烯纤维的长度为12-19mm，直径为5-10μm；
所述增强填料选用石英粉、碳化硅、氮化硅、刚玉粉、硅酸铝纤维和玻璃纤维中的任意一种或多种；
所述改性偏高岭土由以下步骤制得：
S1、将偏高岭土放置在一容器中，加入4-6倍量的聚丙烯酸溶液，并调节pH至3-4，控制温度为25-35℃，反应10-12h，且反应过程中采用搅拌器进行搅拌，得到混合溶液；
S2、将混合溶液进行真空抽滤，得到沉淀物，然后将沉淀物放置在60℃-80℃的烘箱中烘干后，用乙醇进行淋洗，再放入60℃-80℃的烘箱中烘干，并粉磨得到改性偏高岭土。
2.根据权利要求1所述的抗渗混凝土，其特征在于，所述抗渗混凝土中还加入有重量份数为2-5份的功能助剂，功能助剂由硫铝酸钙和硅灰组成，且硫铝酸钙和硅灰的重量份数比为1：（2-3）。
3.根据权利要求1所述的抗渗混凝土，其特征在于，所述减水剂为木质素磺酸钠、亚硫酸钠、丹宁和糖钙中的任意一种。
4.一种如权利要求1所述的抗渗混凝土的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将相应重量份数的硅酸盐水泥、中砂、石子、矿粉、超细粉煤灰和改性偏高岭土进行搅拌混合，形成混合物；
步骤二，将相应重量份数的增强填料、废旧聚丙烯纤维加入混合物中，进行充分混合，得到基料；
步骤三，将相应重量份数的减水剂加入水中，充分混合，形成混合液；
步骤四，将基料分多次倒入混合液中，且进行持续搅拌混合，即可得到抗渗混凝土。
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