CN115448664A - 一种基于机制骨料的高强混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及混凝土领域，具体公开了一种基于机制骨料的高强混凝土及其制备方法。所述混凝土包括水140‑160份，水泥360‑420份，机制细骨料400‑465份，机制粗骨料980‑1160份，橡胶颗粒20‑40份，碳化硅粉末25‑35份，玄武岩纤维30‑45份，将原料混合后制成混凝土，28d抗压强度在43.8MPa以上，28d抗拉强度在23.8MPa以上。本申请混凝土的制备方法：将橡胶颗粒和碳化硅粉末分别粘结于玄武岩纤维上，再与机制粗骨料、机制细骨料和水泥等混合制成混凝土，混凝土的28d抗压强度从35.5MPa提高到45.4MPa以上；28d抗拉强度从14.5MPa提高到24.4MPa以上。
Description
技术领域
本申请涉及混凝土领域，更具体涉及一种基于机制骨料的高强混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土是当今用量最大的建筑材料之一，常被用于修建房屋，造桥铺路等。混凝土主要包括了水、水泥和骨料等，在水泥和水的作用下，将骨料间进行粘结，固化后的混凝土具有一定的强度。骨料一般为天然骨料，天然骨料来源于大自然，常常作为混凝土的制作材料。
随着社会不断地发展和建筑数量的快速增长，混凝土的需求量日益增大，而骨料和水的消耗量也随之提高，因此，造成了天然砂的匮乏和水资源的短缺。
在相关研究中，利用机制骨料逐渐代替天然骨料制作混凝土，以节约天然骨料的使用量。但是，由机制骨料制成的混凝土，混凝土的强度有不同程度的下降，混凝土28d抗压强度在35.5MPa左右，28d抗拉强度在14.5MPa左右。在近几年的发展中，建筑领域对混凝土的强度提出了更高的要求，需要满足不同工况条件下的使用。
发明内容
为了提高混凝土的强度，本申请提供了一种基于机制骨料的高强混凝土及其制备方法。
第一方面，本申请提供了一种基于机制骨料的高强混凝土，按照重量份数计，包括水140-160份，水泥360-420份，机制细骨料400-465份，机制粗骨料980-1160份，橡胶颗粒20-40份，碳化硅粉末25-35份，玄武岩纤维30-45份。
在本申请中，利用机制砂作为骨料，再加入橡胶颗粒、碳化硅粉末、玄武岩纤维和水泥，加水拌和后制得混凝土，在橡胶颗粒、碳化硅粉末和玄武岩纤维的作用下，混凝土28d抗压强度45.4MPa以上，28d抗拉强度在24.4MPa以上。本申请制备获得的混凝土相较于现有混凝土，28d抗压强度从35.5MPa提高到45.4MPa以上，提高了27.88％以上；28d抗拉强度从14.5MPa提高到24.4MPa以上，提高了68.28％以上。
在一个实施方案中，按照重量份数计，高强混凝土包括水140-150份，水泥360-390份，机制细骨料400-465份，机制粗骨料980-1160份，橡胶颗粒30-40份，碳化硅粉末30-35份，玄武岩纤维40-45份。
优选地，高强混凝土包括水140份，水泥360份，机制细骨料400份，机制粗骨料980份，橡胶颗粒30份，碳化硅粉末30份，玄武岩纤维40份。
通过采用上述技术方案，将水泥、机制细骨料、机制粗骨料、橡胶颗粒、碳化硅粉末和玄武岩纤维混合后，加水进行拌和，制得混凝土。混凝土的28d抗压强度为43.8MPa，28d抗拉强度为23.8MPa。
在一个实施方案中，所述机制粗骨料的平均粒径为10-40mm。
在本申请中，机制粗骨料的平均粒径可以为10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm或40mm。
优选地，所述机制粗骨料的平均粒径为20-40mm。
更优选地，所述机制粗骨料的平均粒径为20mm。
在一个实施方案中，所述机制细骨料的细度模数为2.0-2.8。
优选地，所述机制细骨料的细度模数为2.0-2.5。
更优选地，所述机制细骨料的细度模数为2.5。
在本申请中，机制细骨料和机制粗骨料是通过破碎机破碎制备而成，破碎后的石料经过多级振动筛进行分离，制得不同规格的机制细骨料和机制粗骨料。在机制粗骨料的平均粒径为10-40mm，机制细骨料的细度模数为2.0-2.8的级配下，制备获得的混凝土具有良好的抗压强度和抗拉强度，28d抗压强度在47.6MPa以上，28d抗拉强度在27.2MPa。
在一个实施方案中，所述橡胶颗粒的粒径为1-3mm。
优选地，所述橡胶颗粒的粒径为2-3mm。
更优选地，所述橡胶颗粒的粒径为2mm。
在混凝土中加入橡胶颗粒，能够提高混凝土的减振性能和韧性。但是，橡胶颗粒属于有机材料，混凝土是无机材料，橡胶颗粒加入混凝土中，橡胶颗粒与混凝土的粘结性差，导致混凝土强度的降低。本申请的混凝土中还加入了碳化硅粉末和玄武岩纤维，在橡胶颗粒、碳化硅粉末和玄武岩纤维共同作用下，使得混凝土保持较高的强度。
在一个实施方案中，所述碳化硅粉末的粒径为9.5-14μm。
优选地，所述碳化硅粉末的粒径为11.5-14μm。
更优选地，所述碳化硅粉末的粒径为11.5μm。
在一个实施方案中，所述玄武岩纤维的长度为20-40mm，直径为16-25μm。
优选地，所述玄武岩纤维的长度为30-40mm，直径为20-25μm。
更优选地，所述玄武岩纤维的长度为30mm，直径为20μm。
本申请中的混凝土中加入玄武岩纤维，玄武岩纤维分布于混凝土中，玄武岩纤维与机制细骨料和机制粗骨料产生搭接，能够有效减少混凝土中空隙率和裂纹的产生和发展。此外，玄武岩纤维可以作为纽带，将碳化硅粉末、橡胶颗粒与机制细骨料和机制粗骨料进行粘结，从而提高混凝土的抗压强度和抗拉强度。
第二方面，本申请提供了一种基于机制骨料的高强混凝土的制备方法，包括以下步骤，
(1)将所述橡胶颗粒粘结于所述玄武岩纤维上，制得中间料；
(2)将所述碳化硅粉末粘结在所述中间料上，制得预制料；
(3)按照相应份数，将所述预制料与水泥、机制细骨料、机制粗骨料进行混合，加水后制得高强混凝土。
本申请提供了一种混凝土的制备方法，首先，利用玄武岩纤维作为依托载体，将橡胶颗粒粘结在玄武岩纤维上，制得中间料；再次，向中间料上喷涂粘结剂，然后将碳化硅粉末粘结于中间料的表面上，制得预制料；最后，将预制料、水泥、机制细骨料和机制粗骨料进行混合，加水拌和后制得高强混凝土。
在一个实施方案中，预制料的制备步骤为：将玄武岩纤维在粘结剂中浸泡10-20min，然后将橡胶颗粒平铺于玄武岩纤维上，干燥后制得中间料；再向中间料喷涂粘结剂，然后将碳化硅粉末喷洒在中间料上，干燥后制得预制料，将预制料进行裁剪，制得预制料的长度为20-40mm。
在一个实施方案中，粘结剂为聚丙烯酸酯乳液。
在一个实施方案中，高强混凝土包括水140份，水泥360份，机制细骨料400份，机制粗骨料980份，橡胶颗粒30份，碳化硅粉末30份，玄武岩纤维40份；
其中所述机制粗骨料的平均粒径为20mm；
其中所述机制细骨料的细度模数为2.5；
其中所述橡胶颗粒的粒径为2mm；
其中所述碳化硅粉末的粒径为11.5μm；
其中所述玄武岩纤维的直径为20μm。
通过采用上述技术方案，将橡胶颗粒和碳化硅粉末分别粘结于玄武岩纤维上，制备成预制料，然后将预制料、机制粗骨料、机制细骨料和水泥进行混合，加水后制备成混凝土。混凝土28d抗压强度从35.5MPa提高到48.6MPa以上，提高了36.9％；28d抗拉强度从14.5MPa提高到28.6MPa以上，提高了97.24％。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请高强混凝土包括水泥、机制粗骨料、机制细骨料、橡胶颗粒、碳化硅粉末和玄武岩纤维，混凝土28d抗压强度在43.8MPa以上，28d抗拉强度在23.8MPa以上；
2、本申请高强混凝土的制备方法，橡胶颗粒和碳化硅粉末分别粘结于玄武岩纤维上，制备成预制料，再与其他原料混合后制得混凝土，混凝土28d抗压强度在45.4MPa以上，28d抗拉强度在24.4MPa以上。
具体实施方式
以下结合实施例和对比例对本申请作进一步详细说明。
原料
本申请所述原料如无特殊说明，均可通过市售获得。
实施例
实施例1
高强混凝土的制备步骤：
(1)利用牵引力带动玄武岩纤维的一端进行移动，穿过装有粘结剂的容器，玄武岩纤维的一端从开始接触粘结剂到离开粘结剂为10min，在粘结剂的作用下，将30kg的橡胶颗粒粘结于玄武岩纤维上，制得中间料；
其中玄武岩纤维的重量为40kg，直径为20μm，弹性模量为81Gpa，抗拉强度为4300MPa，断裂伸长率3.1％；
其中橡胶颗粒的粒径为2mm；
其中粘结剂为聚丙烯酸酯乳液；
(2)将粘结剂喷涂在中间料上，再将30kg的碳化硅粉末粘结于中间料上，烘干后，制得预制料，将预制料进行剪切，制得预制料的长度为30mm；
其中碳化硅粉末的粒径为11.5μm；
其中粘结剂为聚丙烯酸酯乳液，且粘结剂的用量是碳化硅粉末重量的35％；
(3)将360kg的水泥、400kg的机制细骨料、980kg的机制粗骨料和预制料进行混合，加入140kg的水后，制得混凝土；
其中水泥为PO 42.5；
其中机制细骨料的细度模数为2.5；
其中机制粗骨料的平均粒径为20mm。
实施例2-7和对比例1-10与实施例1的区别如表1所示。
表1实施例2-7和对比例1-10与实施例1的区别参数(单位：kg)
| 组别 | 橡胶颗粒 | 碳化硅粉末 | 玄武岩纤维 |
| 实施例1 | 30 | 30 | 40 |
| 实施例2 | 20 | 30 | 40 |
| 实施例3 | 40 | 30 | 40 |
| 实施例4 | 30 | 25 | 40 |
| 实施例5 | 30 | 35 | 40 |
| 实施例6 | 30 | 30 | 30 |
| 实施例7 | 30 | 30 | 45 |
| 对比例1 | 0 | 30 | 40 |
| 对比例2 | 15 | 30 | 40 |
| 对比例3 | 45 | 30 | 40 |
| 对比例4 | 30 | 0 | 40 |
| 对比例5 | 30 | 20 | 40 |
| 对比例6 | 30 | 40 | 40 |
| 对比例7 | 30 | 30 | 0 |
| 对比例8 | 30 | 30 | 25 |
| 对比例9 | 30 | 30 | 50 |
| 对比例10 | 0 | 0 | 0 |
实施例8
实施例8与实施例1的区别在于制备方法的不同，实施例8的制备步骤为：在搅拌容器内加入40kg的玄武岩纤维、30kg的橡胶颗粒、30kg的碳化硅粉末、360kg的水泥、400kg的机制细骨料和980kg的机制粗骨料混合，在加入140kg的水进行拌和，制得混凝土，其中玄武岩纤维的长度为30mm，直径为20μm。
性能检测试验
将上述由实施例1-8和对比例1-10制得的混凝土进行性能测试，28d抗压强度、抗拉强度按GB/T 50107-2010《混凝土强度检验评定标准》进行检测，具体检测结果如表2所示。
表2性能检测结果(单位：MPa)
结合实施例1-8和对比例1-10并结合表2可以看出，由本申请制得混凝土，在橡胶颗粒、碳化硅粉末和玄武岩纤维的共同作用下，能够提高混凝土的强度，使的混凝土28d抗压强度在43.8MPa以上，28d抗拉强度在23.8MPa以上。
结合实施例1和对比例1/4/7/10并结合表2可以看出，在混凝土中未添加橡胶颗粒、碳化硅粉末和玄武岩纤维时，混凝土28d抗压强度为35.5MPa，28d抗拉强度为14.5MPa；当混凝土中添加橡胶颗粒、碳化硅粉末和玄武岩纤维时，混凝土28d抗压强度为48.6MPa，28d抗拉强度为28.6MPa。也就是说，在橡胶颗粒、碳化硅粉末和玄武岩纤维配合下，混凝土28d抗压强度提高了36.9％，28d抗拉强度提高了97.24％。
结合实施例1-7和对比例2/3/5/6/8/9并结合表2可以看出，在混凝土中加入橡胶颗粒、碳化硅粉末和玄武岩纤维，橡胶颗粒、碳化硅粉末和玄武岩纤维按照(20-40份)/(25-35份)/(30-45份)配合使用时，混凝土28d抗压强度在45.4MPa以上，28d抗拉强度在24.4MPa以上。
实施例9-18
实施例9-18与实施例1的区别如表3所示。
表3实施例9-18与实施例1的区别参数
性能检测试验将上述由实施例9-18制得的混凝土进行性能测试，28d抗压强度、抗拉强度按GB/T 50107-2010《混凝土强度检验评定标准》进行检测，具体检测结果如表4所示。
表4实施例9-18性能检测结果
结合实施例1和实施例9-18并结合表4可以看出，在原料重量不变的情况下，由实施例9-18制得混凝土，混凝土28d抗压强度在47.1MPa以上，28d抗拉强度在26.4MPa。
结合实施例1和实施例9-18并结合表4可以看出，在原料重量不变的情况下，当机制粗骨料的平均粒径为20mm，机制细骨料的细度模数为2.5，橡胶颗粒的粒径为2mm，碳化硅粉末的粒径为11.5μm，玄武岩纤维的长度为30mm，直径为20μm时，混凝土28d抗压强度为48.6MPa以上，28d抗拉强度在28.6MPa。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本申请的原理而采用的示例性实施方式，然而本申请并不局限于此。对于本领域内的技术人员而言，在不脱离本申请的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于机制骨料的高强混凝土，其特征在于，按照重量份数计，包括水140-160份，水泥360-420份，机制细骨料400-465份，机制粗骨料980-1160份，橡胶颗粒20-40份，碳化硅粉末25-35份，玄武岩纤维30-45份。
2.根据权利要求1所述一种基于机制骨料的高强混凝土，其特征在于，按照重量份数计，包括水140-150份，水泥360-390份，机制细骨料400-465份，机制粗骨料980-1160份，橡胶颗粒30-40份，碳化硅粉末30-35份，玄武岩纤维40-45份。
3.根据权利要求2所述一种基于机制骨料的高强混凝土，其特征在于，按照重量份数计，包括水140份，水泥360份，机制细骨料400份，机制粗骨料980份，橡胶颗粒30份，碳化硅粉末30份，玄武岩纤维40份。
4.根据权利要求1-3任一项所述一种基于机制骨料的高强混凝土，其特征在于，所述机制粗骨料的平均粒径为10-40mm，
优选地，所述机制粗骨料的平均粒径为20-40mm。
5.根据权利要求1-3任一项所述一种基于机制骨料的高强混凝土，其特征在于，所述机制细骨料的细度模数为2.0-2.8，
优选地，所述机制细骨料的细度模数为2.0-2.5。
6.根据权利要求1-3任一项所述一种基于机制骨料的高强混凝土，其特征在于，所述橡胶颗粒的粒径为1-3mm，
优选地，所述橡胶颗粒的粒径为2-3mm。
7.根据权利要求1-3任一项所述一种基于机制骨料的高强混凝土，其特征在于，所述碳化硅粉末的粒径为9.5-14μm，
优选地，所述碳化硅粉末的粒径为11.5-14μm。
8.根据权利要求1-3任一项所述一种基于机制骨料的高强混凝土，其特征在于，所述玄武岩纤维的长度为20-40mm，直径为16-25μm，
优选地，所述玄武岩纤维的长度为30-40mm，直径为20-25μm。
9.一种如权利要求1-8任一项所述基于机制骨料的高强混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
（1）将所述橡胶颗粒粘结于所述玄武岩纤维上，制得中间料；
（2）将所述碳化硅粉末粘结在所述中间料上，制得预制料；
（3）按照相应份数，将所述预制料与水泥、机制细骨料、机制粗骨料进行混合，加水后制得高强混凝土。
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| CN (1) | CN115448664A (zh) |
Citations (6)
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| US5167710A (en) * | 1989-06-09 | 1992-12-01 | Saint-Gobain Recherche | Process for manufacturing a cement mixture containing reinforcing fibers and products obtained therefrom |
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| CN110053167A (zh) * | 2019-05-10 | 2019-07-26 | 北京中岩大地科技股份有限公司 | 一种制备玄武岩纤维橡胶颗粒混凝土的试验方法 |
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| CN112456959A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-03-09 | 泰安市同达建材有限公司 | 一种柔性增强型纤维混凝土及其制备方法 |
| CN113443862A (zh) * | 2021-07-01 | 2021-09-28 | 武汉科技大学 | 一种玄武岩纤维橡胶混凝土力学性能实验方法 |
-
2022
- 2022-09-21 CN CN202211152619.5A patent/CN115448664A/zh active Pending
Patent Citations (6)
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