CN115557761B - 一种抗裂地面结构及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种抗裂地面结构的制备方法，浇筑时混凝土浆料通过自重作用在模板平面空间内自流平，所述混凝土浆料包括以下物质：硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、砂、亲水且具有导水网络的片状柔性生物骨料、减水剂、膨胀剂以及用于调节混凝土浆料为碱性的碱性物质；所述混凝土浆料中的柔性生物骨料为木质素和二氧化硅的组合物，且木质素和二氧化硅保持稻壳中的原位连接结构；木质素和二氧化硅均连接有羟基；其中柔性生物骨料的木质素和二氧化硅分散在浆料中形成混凝土凝结过程中的胶结网络；本发明利用随着浆料中随着水分分散在浆料空间中的柔性生物骨架形成对所得地面结构的贯穿，形成外部应力的有效分散，提高本发明所得地面结构的抗裂性能。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，特别是涉及一种抗裂地面结构及其制备方法。
背景技术
GB50209根据《建筑地面工程施工质量验收规范》–第5.1.7条规定，细石混凝土整体面层平整度偏差为5mm，细石混凝土楼面整体面层是人工整体施工一次成型的，超越规范5mm的规定范围，平整度每精确1mm都是非常困难的。地面平整度低的原因有很多，可能是骨料颗粒较大引起平整度降低；也可能是厂房、仓库、地下车库等楼地面的面层施工时，地面常有出现积水的现象，现有的混凝土浆倒入时，会吸入上述积水，导致混凝土浆的水灰比被破坏，稳定性能会改变，从而导致固化后的地面，有些位置强度高，有些位置强度低，在使用时很容易出现坑坑洼洼的现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗裂地面结构的制备方法，本发明利用随着浆料中随着水分分散在浆料空间中的柔性生物骨架形成对所得地面结构的贯穿，形成外部应力的有效分散，提高地面结构的抗裂性能。
为解决此技术问题，本发明的技术方案是：一种抗裂地面结构的制备方法，浇筑时混凝土浆料通过自重作用在模板平面空间内自流平，所述混凝土浆料包括以下物质：
硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、砂、亲水且具有导水网络的片状柔性生物骨料、减水剂、膨胀剂以及用于调节混凝土浆料为碱性的碱性物质；
所述混凝土浆料中的柔性生物骨料为木质素和二氧化硅的组合物，且木质素和二氧化硅保持稻壳中的原位连接结构；
浇筑过程来自于混凝土浆料中的水或者是外部环境中的水通过片状柔性生物骨料中的木质素作为导水网络均匀分散；
木质素和二氧化硅均连接有羟基；
其中柔性生物骨料的木质素和二氧化硅分散在浆料中形成混凝土凝结过程中的胶结网络。
优选所述混凝土浆料中物料的质量份数如下：
本发明混凝土浆料形成地面结构，对于所得面层的平整程度具有一定要求，本发明减少了刚性骨料的使用，取而代之的是可溶解于碱性溶液体系的片状柔性生物骨料，该柔性生物骨料随着体系中的水分散形成均匀和连续分布的胶结网络，待面层结构凝结后整体结构之间由于连续的柔性生物骨料的存在增加内部结构的连续性，一旦受到伤害性较大的外部作用时，裂纹由于受到连续网络的阻碍而难以发展，形成地面的抗裂性能。
优选所述碱性物质为氢氧化钠或者氧化钾。本发明中碱性物质易于溶解，形成碱性溶液溶解柔性生物骨架，提高所得混凝土浆料的流动性和凝结干燥后的稳定性。
优选所述柔性生物骨料的制备方法包括以下步骤：
步骤一、具有片状结构的稻壳清洗干净，烘干；
步骤二、将干燥的稻壳置于1M的盐酸或者硫酸中去除稻壳中的碳水化合物，保持稻壳具有木质素和二氧化硅的连接结构，清洗至中性，干燥；得溶于碱性溶液的柔性生物骨料。本发明有效保持木质素和二氧化硅的片状连接结构，作为胶结网络进行成片的分区定位。每一片柔性生物骨料连接于木质素的二氧化硅也共同参与水泥的水化作用形成水化硅酸钙等，利用与二氧化硅连接的木质素加强面层结构的内部连接，改善所得地面结构的抗裂性。地面结构凝结干燥过程是溶胶中SiO2粒子相互聚集凝结的结果；当硅溶胶中的水分逐渐减少而使浓度有所增加时，胶体粒子间的碰撞几率增多，粒子间更易于互粘连聚集起来。
优选所述混凝土浆料还包括质量份数为2份至5份的作为分散剂的具有链状结构的电解质。本发明中分散剂的链状结构配合与片状柔性生物骨架的配合，配合片状结构所含有的二氧化硅分散，同时链状电解质实现对片状柔性生物骨架局域静电感应形成空间位阻的作用，通过利用静电感应出同种电性的电荷，物料之间因为具有同种电性而相互排斥，形成物料之间物质的相互阻碍，防止浆料中质量较大的颗粒发生沉降和分层，减少空鼓等缺陷。
优选所述分散剂为海藻酸钠。本发明中海藻酸钠具有链状结构，适合与片状的柔性生物骨料形成空间范围内的配合，同时链状结构也利于水分的分散，利用电解质的电荷静电感应在一定的空间区域内实现，利于浆料的均匀分散，浆料稳定。
优选所述膨胀剂包括氧化镁和纳米碳酸钙；二者的质量比为(2-3)：(1-2)。本发明限定氧化镁和纳米碳酸钙的质量比，改善所得浆料的稳定性，利于地面结构的形成。
本发明的另一目的在于提供一种抗裂地面结构，本发明所得的地面结构是混凝土浆料自流平形成的，制备方法简便，所得结构表面平整，力学性能提升。
为解决此技术问题，本发明的技术方案是：一种本发明提出的制备方法制得的地面结构。
优选所述地面结构为厂房、仓库、地下车库中楼地面的面层的一种；
或地坪涂料面层的找平层。
优选所述面层或者找平层的厚度低于20mm。
通过采用上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明利用浇筑时自重作用在模板平面空间内自流平有混凝土浆料，相较于现有技术中为了提高地面结构的强度向其中加入短纤维，在混凝土自身内力的作用下，在受荷初期，短纤维起到很大抗拉与抗弯的强度作用，大幅度的提高混凝土的韧性。传统防开裂措施是采用加入钢丝网片，提高混凝土的干缩裂缝和塑性裂缝，CN106565158B提出向混凝土内掺入纤维取代钢筋网片的使用，同时保证力学强度；
本发明利用所述混凝土浆料中硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、砂中的二氧化硅、氧化钙、氧化镁和氧化铝等物质与作为柔性生物骨料上的二氧化硅形成水化构建成一体结构，柔性生物骨料木质素上规律连接的二氧化硅配合水泥的水化过程得到地面结构的内部网络连接，以柔性生物骨架为基本连接单元进一步结合混凝土浆料的水化发展成为内部具有完整连接网络的结构层；且片状柔性生物骨料木质素和二氧化硅均连接有羟基，配合浆料中水的分散，浆料中形成混凝土凝结过程中的胶结网络；
当本发明混凝土浆料在施工的过程中出现了地面积水或者施工时通过加水来稀释配合施工，不同来源的水在接触本发明制得的浆料时容易在浆料中快速通过柔性生物骨料的亲水性木质素和二氧化硅分散形成水的分散路径，因为本发明所得浆料稳定，粘结力好，避免了抗裂地面层和其所在的底层容易分层，不会出现空鼓和开裂；
施工完成固化后，本发明浆料中刚性骨料用量小，干密度小，即使不使用用防裂的钢网等材料，依然保持良好的抗裂性，避免所得地面结构中的骨料下沉导致的起灰、起砂。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
实施例1
本实施例公开柔性生物骨料的制备方法包括以下步骤：
步骤一、具有片状结构的稻壳清洗干净，烘干；
步骤二、将干燥的稻壳置于1M的盐酸或者硫酸中去除稻壳中的碳水化合物，保持稻壳具有木质素和二氧化硅的连接结构，清洗至中性，干燥；
其中稻壳与盐酸或者硫酸的固液比为1:10，水浴55℃8h。
得溶于碱性溶液的柔性生物骨料。
实施例2
本实施例公开一种抗裂地面结构的制备方法，浇筑时混凝土浆料通过自重作用在模板平面空间内自流平，所述混凝土浆料包括以下物质：
硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、砂、实施例1制得的亲水且具有导水网络的片状柔性生物骨料、减水剂、膨胀剂以及用于调节混凝土浆料为碱性的碱性物质；
所述混凝土浆料中的柔性生物骨料为木质素和二氧化硅的组合物，且木质素和二氧化硅保持稻壳中的原位连接结构；浇筑过程来自于混凝土浆料中的水或者是外部施工环境中的水通过片状柔性生物骨料中的木质素作为导水网络均匀分散；木质素和二氧化硅均连接有羟基；其中柔性生物骨料的木质素和二氧化硅分散在浆料中形成混凝土凝结过程中的胶结网络。
本实施例中所述混凝土浆料中物料的质量份数如表1所示。
所述碱性物质为氢氧化钠或者氧化钾。
本实施例中所述膨胀剂包括氧化镁和纳米碳酸钙，氧化镁和纳米碳酸钙的质量比2:1。
实施例3
本实施例与实施例2的主要区别在于：
各原料的组分用量，如表1所示；
本实施例中所述膨胀剂包括氧化镁和纳米碳酸钙，氧化镁和纳米碳酸钙的质量比1:1。
实施例4
本实施例与实施例2的主要区别在于：
各原料的组分用量，如表1所示；
本实施例中所述膨胀剂包括氧化镁和纳米碳酸钙，氧化镁和纳米碳酸钙的质量比1:1。
实施例5
本实施例与实施例2的主要区别在于：
各原料的组分用量，如表1所示；
本实施例中所述膨胀剂包括氧化镁和纳米碳酸钙，氧化镁和纳米碳酸钙的质量比3:2。
表1实施例2至5所得混凝土浆料组成(质量份数)
| 项目 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 硅酸盐水泥 | 180 | 220 | 250 | 200 |
| 硫铝酸盐水泥 | 160 | 140 | 120 | 150 |
| 砂 | 40 | 50 | 60 | 70 |
| 柔性生物骨料 | 5 | 10 | 15 | 20 |
| 减水剂 | 5 | 10 | 15 | 10 |
| 膨胀剂 | 35 | 15 | 25 | 20 |
| 碱性物质 | 30 | 10 | 20 | 20 |
| 水 | 100 | 110 | 120 | 130 |
| 海藻酸钠 | 2 | 2 | 5 | 5 |
对比例
本对比例与实施例4的主要差别如下：
混凝土浆料中物料的质量份数如下：
针对实施例2至5以及对比例所得浆料不同尺寸的混凝土立方块结构，参照《混凝土物理力学性能试验方法标准》GB/T50081-2019，试验测定了混凝土28天的弹性模量、立方体抗压强度以及劈裂抗拉强度，其中弹性模量试块尺寸为150mm×150mm×300mm，立方体抗压强度和劈裂抗拉强度试块尺寸为150mm×150mm×150mm，具体数值指标详见表2所示。
表2实施例2至5对应浆料所得立方块结构的力学性能指标
| 项目 | 弹性模量/GPa | 抗压强度/MPa | 劈裂抗拉强度/MPa |
| 实施例2 | 21.2 | 41.2 | 3.00 |
| 实施例3 | 21.8 | 41.9 | 3.12 |
| 实施例4 | 24.5 | 45.6 | 3.56 |
| 实施例5 | 22.3 | 43.8 | 3.28 |
| 对比例 | 19.6 | 35.5 | 2.26 |
本发明所得混凝土力学性能显著由于对比例中使用聚丙烯纤维提升抗弯折的性能，本发明所得的混凝土不仅具有优异的抗裂性能，流动度为235mm至245mm，同时地面基层平整度要求二米内误差±2mm。
当本发明混凝土浆料在施工的过程中出现了地面积水或者施工时通过加水来稀释配合施工，不同来源的水在接触本发明制得的浆料时容易在浆料中快速通过柔性生物骨料的亲水性木质素和二氧化硅分散形成水的分散路径，因为本发明所得浆料稳定，粘结力好，避免了抗裂地面层和其所在的底层容易分层，不会出现空鼓和开裂；施工完成固化后，本发明浆料中刚性骨料用量小，干密度小，即使不使用用防裂的钢网等材料，依然保持良好的抗裂性，避免所得地面结构中的骨料下沉导致的起灰、起砂。
Claims (8)
1.一种抗裂地面结构的制备方法，其特征在于：浇筑时混凝土浆料通过自重作用在模板平面空间内自流平，所述混凝土浆料包括以下物质：
硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、砂、亲水且具有导水网络的片状柔性生物骨料、减水剂、膨胀剂以及用于调节混凝土浆料为碱性的碱性物质；
所述混凝土浆料中的柔性生物骨料为木质素和二氧化硅的组合物，且木质素和二氧化硅保持稻壳中的原位连接结构；
浇筑过程来自于混凝土浆料中的水或者是外部环境中的水通过片状柔性生物骨料中的木质素作为导水网络均匀分散；
木质素和二氧化硅均连接有羟基；
其中柔性生物骨料的木质素和二氧化硅分散在浆料中形成混凝土凝结过程中的胶结网络；
所述柔性生物骨料的制备方法包括以下步骤：
步骤一、具有片状结构的稻壳清洗干净，烘干；
步骤二、将干燥的稻壳置于1M的盐酸或者硫酸中去除稻壳中的碳水化合物，保持稻壳具有木质素和二氧化硅的连接结构，清洗至中性，干燥；
得溶于碱性溶液的柔性生物骨料；
所述混凝土浆料中物料的质量份数如下：
硅酸盐水泥 180份至250份；
硫铝酸盐水泥 120份至160份；
砂 40份至70份；
柔性生物骨料 5份至20份；
减水剂 5份至15份；
膨胀剂 15份至35份；
碱性物质 10份至30份；
水 100份至130份。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述碱性物质为氢氧化钠或者氧化钾。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述混凝土浆料还包括质量份数为2份至5份的作为分散剂的具有链状结构的电解质。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：
所述分散剂为海藻酸钠。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
所述膨胀剂包括氧化镁和纳米碳酸钙；
二者的质量比为（2-3）：（1-2）。
6.一种如权利要求1至5任一项所述的制备方法制得的地面结构。
7.如权利要求6所述的地面结构，其特征在于：
所述地面结构为厂房、仓库或者地下车库中地面面层的一种；
或地坪涂料面层的找平层。
8.如权利要求7所述的地面结构，其特征在于：所述面层或者找平层的厚度低于20mm。
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