CN111875316A - 一种吸水性树脂塑性混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种吸水性树脂塑性混凝土及其制备方法，所述吸水性树脂塑性混凝土的配合比参数为：水胶比0.5～2.0；单位用水量220kg/m3～350kg/m3；砂率40％～100％；粗集料用量为0～1200kg/m3；减水剂掺量为胶凝材料质量的0～2.5％；掺合料掺量为胶凝材料质量的0～50％；膨润土和/或粘土掺量为胶凝材料质量的20％～80％；表面包覆硬脂酸的吸水性树脂粉末掺量为胶凝材料质量的0.1％～2％。本发明通过在塑性混凝土中加入表面包覆硬脂酸的吸水性树脂粉末，使吸水性树脂在塑性混凝土凝结硬化后暴露出来，提高了塑性混凝土的防渗性能。

Description

一种吸水性树脂塑性混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于水利工程技术领域，尤其涉及一种吸水性树脂塑性混凝土及其制备方法。
背景技术
塑性混凝土是一种力学性能和变性性能介于土和普通混凝土之间材料。塑性混凝土的弹性模量与地基弹性模量相近，具有较大的柔性，能较好地适应地基变形，与地基联合受力，具有比普通混凝土更大的极限变形，因而，具有较好的抗裂、抗震能力。同时，塑性混凝土具有优异的抗渗性能好，能有效降低防渗墙的渗漏量。而且，塑性混凝土还具有良好的和易性，终凝时间较长和强度较低，能够较好施工并易于操作。另外，塑性混凝土中掺入了适当的黏性土，减少了水泥的用量，不仅增加了其抗渗性能，还能够降低成本。不过目前塑性混凝土的防渗性能依然有待提高。
吸水性树脂是一种含有强亲水性基团并具有一定交联度的功能性高分子材料，具有高膨胀性、高吸水性并能够快速吸收水分。当在混凝土中加入吸水性树脂时，在拌合过程中吸水性树脂能够吸收大量的水分，且不会在搅拌过程中使水分逸出，但是在水泥水化凝结过程中发出的热量将会使吸水性树脂中的水分蒸发出来，使吸水性树脂失水、体积变小，进而使混凝土中形成相应的孔道，降低了混凝土的防渗性能。如CN110482969A、CN110482969A在混凝土中加入吸水性树脂，所得混凝土均没有防渗性能。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种吸水性树脂塑性混凝土，能够提高塑性混凝土的防渗性能。
本发明的第二个目的是提供一种吸水性树脂塑性混凝土的制备方法。
考虑到吸水性树脂具有高吸水性，并在吸水后发生较大的体积膨胀，如能在塑性混凝土凝结硬化前避免吸水性树脂吸水，而在塑性混凝土凝结硬化后恢复吸水性树脂的吸水肿胀性，对塑性混凝土的孔隙进行封堵，将显著提高塑性混凝土的防渗性能。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种吸水性树脂塑性混凝土，所述吸水性树脂塑性混凝土的原料包括水、胶凝材料、粗集料、砂和减水剂，其中胶凝材料的原料包括水泥、掺合料、膨润土和/或粘土、表面包覆硬脂酸的吸水性树脂粉末；
所述吸水性树脂塑性混凝土的配合比参数为：水胶比0.5～2.0；单位用水量220kg/m3～350kg/m3；砂率40％～100％；
粗集料用量为0～1200kg/m3；
减水剂掺量为胶凝材料质量的0～2.5％；
掺合料掺量为胶凝材料质量的0～50％；
膨润土和/或粘土掺量为胶凝材料质量的20％～80％；
表面包覆硬脂酸的吸水性树脂粉末掺量为胶凝材料质量的0.1％～2％。
相对于现有技术，本发明在高吸水树脂表面包覆硬脂酸，在塑性混凝土拌合过程中利用硬脂酸将吸水性树脂与拌合料中的水分隔离，避免吸水性树脂在塑性混凝土凝结硬化前吸水膨胀。而在塑性混凝土凝结硬化后，水泥水化产物产生氢氧化钙，氢氧化钙逐渐与硬脂酸反应，从而使吸水性树脂暴露出来。当硬化后的塑性混凝土与水接触时，暴露出来的吸水性树脂将发生吸水肿胀，堵塞塑性混凝土的毛细孔隙，截断内部渗水通道，显著增强塑性混凝土的防渗效果。
所述表面包覆硬脂酸的吸水性树脂粉末中的硬脂酸质量比例为3％～8％。
所述表面包覆硬脂酸的吸水性树脂粉末的制备由吸水性树脂和硬脂酸共磨而得。
所述吸水性树脂粉末粒径不大于100目。
所述吸水性树脂吸水量为自身质量的20～100倍。
所述吸水性树脂选自淀粉系吸水性树脂、纤维素系吸水性树脂、聚丙烯酸系吸水性树脂、聚乙烯醇系吸水性树脂、聚氧乙烯系吸水性树脂中的至少一种。
所述粘土的塑性指数不小于17，粘粒含量不小于30％。
所述粘土的粒径不大于0.16mm。
所述膨润土选自钙基膨润土和钠基膨润土中的至少一种。
所述粗集料的粒径为5～40mm；优选地，所述粗集料的粒级包括5～20mm、5～25mm、5～31.5mm、5～40mm、16～31.5mm、20～40mm。
所述粗集料选自碎石、砾石中的至少一种。
所述水泥选自硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥中的至少一种；水泥强度等级为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R的任意一种。
所述砂选自河砂、山砂、机制砂、人工砂中的至少一种。
所述掺合料选自粉煤灰、硅灰、矿渣粉、磷渣粉、石灰石粉中的至少一种。
所述减水剂选自木质素磺酸盐类减水剂、萘系减水剂、三聚氰胺系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂，脂肪酸系减水剂、聚羧酸系减水剂中的至少一种。
水为天然水、自来水、中水中的一种。
一种吸水性树脂塑性混凝土的制备方法，包括如下步骤：将粗集料、砂、掺合料、减水剂、膨润土和/或粘土、表面包覆硬脂酸的吸水性树脂粉末和水泥加水拌合即得。
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：本发明通过在塑性混凝土中加入表面包覆硬脂酸的吸水性树脂粉末，使吸水性树脂在塑性混凝土凝结硬化后暴露出来，提高了塑性混凝土的防渗性能。
具体实施方式
以下结合具体的实施例进一步说明本发明的技术方案。
本发明提供一种吸水性树脂塑性混凝土，其原料和配合比参数见表1。
表1.吸水性树脂塑性混凝土原料和配合比参数
Figure BDA0002607919270000031
表1中，水胶比为水与胶凝材料的质量比。
实施例1～6的水采用中水。
胶凝材料由水泥、掺合料、膨润土、粘土和表面包覆硬脂酸的吸水性树脂粉末组成，其中水泥用强度等级为52.5R的硅酸盐水泥；掺和料为粉煤灰、矿渣粉或磷渣粉；膨润土为钙基膨润土；粘土的塑性指数为15.7，粘粒含量为37.8，粒径不大于0.16mm；表面包覆硬脂酸的吸水性树脂粉末由吸水性树脂和硬脂酸共磨而得，吸水性树脂粉末粒径不大于100目，吸水性树脂为纤维素系吸水性树脂，吸水量为自身质量的85倍。其中，表面包覆硬脂酸的吸水性树脂粉末中的硬脂酸质量比例分别为：实施例1为3％，实施例2为4％，实施例3为5％，实施例4为6％、实施例5为7％、实施例6为8％。
砂率为砂在集料中的比例，集料包括粗集料和砂，粗集料采用碎石，碎石粒级为5～20mm、5～25mm、5～31.5mm、5～40mm、16～31.5mm、20～40mm中的一种，砂采用河砂。
减水剂为萘系减水剂。
实施例1～6的吸水性树脂塑性混凝土的制备方法包括如下步骤：
(1)按照比例将吸水性树脂与硬脂酸共磨，得到表面包覆硬脂酸的吸水性树脂粉末。
(2)砂石筛分，按粒径堆放备用。
(3)将表面包覆硬脂酸的吸水性树脂粉末干拌进入水泥中，混合均匀。
(4)将粘土风干，筛分成粒径不大于0.16mm的粘土。
(5)按照配比，将粗集料、砂、掺合料、减水剂、膨润土和/或粘土、表面包覆硬脂酸的吸水性树脂粉末和水泥加水，采用搅拌机或人工，拌和制成塑性混凝土。
(6)塑性混凝土养护。
作为比较，以下提供对比例1～7。
其中，对比例1与实施例1的唯一区别在于：表面包覆硬脂酸的吸水性树脂粉末掺量为0。
对比例2与实施例1的唯一区别在于：表面包覆硬脂酸的吸水性树脂粉末掺量为胶凝材料的0.05％。
对比例3与实施例1的唯一区别在于：表面包覆硬脂酸的吸水性树脂粉末掺量为胶凝材料的3％。
对比例4与实施例1的唯一区别在于：吸水性树脂表面没有硬脂酸包覆，即，将吸水性树脂单独掺入胶凝材料中。
对比例5与实施例1的唯一区别在于：表面包覆硬脂酸的吸水性树脂粉末中硬脂酸的质量比例为2％。
对比例6与实施例1的唯一区别在于：表面包覆硬脂酸的吸水性树脂粉末中硬脂酸的质量比例为9％。
对比例7与实施例1的唯一区别在于：表面包覆硬脂酸的吸水性树脂粉末中的吸水性树脂粒径大于100目，具体粒径为200目
对上述实施例1～6和对比例1～7的吸水性树脂塑性混凝土进行性能测试，结果如下表2所示。
表2.吸水性树脂塑性混凝土性能测试结果
Figure BDA0002607919270000051
根据测试结果可知，本发明的吸水性树脂塑性混凝土具有良好的和易性，抗压强度较高，弹性模量低，具有良好的柔性，抗渗能力强，并且随着时间增加，吸水性树脂塑性混凝土的渗透系数进一步减小，抗渗能力增强。
相比之下，省去表面包覆硬脂酸的吸水性树脂粉末(对比例1)，或者表面包覆硬脂酸的吸水性树脂粉末的掺量过低(对比例2)或过高(对比例3)，或单纯使用未经硬脂酸包覆的吸水性树脂(对比例4)，以及硬脂酸包覆量不当(对比例5和对比例6)，塑性混凝土的渗透系数明显增大，抗渗能力降低。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种吸水性树脂塑性混凝土，其特征在于：所述吸水性树脂塑性混凝土的原料包括水、胶凝材料、粗集料、砂和减水剂，其中胶凝材料的原料包括水泥、掺合料、膨润土和/或粘土、表面包覆硬脂酸的吸水性树脂粉末；
所述吸水性树脂塑性混凝土的配合比参数为：水胶比0.5～2.0；单位用水量220kg/m3～350kg/m3；砂率40％～100％；
粗集料用量为0～1200kg/m3；
减水剂掺量为胶凝材料质量的0～2.5％；
掺合料掺量为胶凝材料质量的0～50％；
膨润土和/或粘土掺量为胶凝材料质量的20％～80％；
表面包覆硬脂酸的吸水性树脂粉末掺量为胶凝材料质量的0.1％～2％。
2.根据权利要求1所述吸水性树脂塑性混凝土，其特征在于：所述表面包覆硬脂酸的吸水性树脂粉末中的硬脂酸质量比例为3％～8％。
3.根据权利要求1所述吸水性树脂塑性混凝土，其特征在于：所述表面包覆硬脂酸的吸水性树脂粉末的制备由吸水性树脂和硬脂酸共磨而得。
4.根据权利要求3所述吸水性树脂塑性混凝土，其特征在于：所述吸水性树脂粒径不大于100目。
5.根据权利要求3所述吸水性树脂塑性混凝土，其特征在于：所述吸水性树脂吸水量为自身质量的20～100倍。
6.根据权利要求1～5任意一项所述吸水性树脂塑性混凝土，其特征在于：所述吸水性树脂选自选自淀粉系吸水性树脂、纤维素系吸水性树脂、聚丙烯酸系吸水性树脂、聚乙烯醇系吸水性树脂、聚氧乙烯系吸水性树脂中的至少一种。
7.根据权利要求1～5任意一项所述吸水性树脂塑性混凝土，其特征在于：所述粘土的塑性指数不小于17，粘粒含量不小于30％。
8.根据权利要求7所述吸水性树脂塑性混凝土，其特征在于：所述粘土的粒径不大于0.16mm。
9.根据权利要求1～5任意一项所述吸水性树脂塑性混凝土，其特征在于：所述膨润土选自钙基膨润土和钠基膨润土中的至少一种。
10.一种权利要求1～9任意一项吸水性树脂塑性混凝土的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将粗集料、砂、掺合料、减水剂、膨润土和/或粘土、表面包覆硬脂酸的吸水性树脂粉末和水泥加水拌合即得。
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