CN115925316A - 一种提高混凝土抗裂性能的添加剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种提高混凝土抗裂性能的添加剂及其制备方法，按重量份计，包括以下原料，1‑2份改性纤维、7‑9份膨胀剂和5‑7水化热抑制剂，本发明中通过对纤维素纤维改性制得改性纤维，使用菱镁石、白云石、铁渣粉、天然石膏、铝矾土制得膨胀剂，通过控制膨胀剂的煅烧温度、煅烧时间进一步提高混凝土的抗开裂性能。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土材料领域，特别涉及一种提高混凝土抗裂性能的添加剂及其制备方法。
背景技术
凝土浇筑完成后，随着时间的推移，混凝土材料会发生硬化反应。在混凝土施工的初期，受到水泥、水等作用机制的影响，会导致混凝土体积收缩，之后因为混凝土水分蒸发等一系列物理作用会导致混凝土干缩，或者由于温度的变化而引发温度应力，这些都是造成混凝土结构开裂的主要原因。补偿收缩技术是一种预防混凝土结构开裂的有效手段，其机理是利用膨胀剂在水化过程中生成适量的膨胀性晶体水化物，产生适度膨胀，在约束条件下，膨胀进一步转化为预压应力，从而抵消混凝土在硬化过程中产生的收缩应力，起到补偿收缩的作用，降低混凝土的开裂风险。
纤维对混凝土具有增韧、增强、抗开裂等作用，常见的应用在混凝土的中纤维有聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、纤维素纤维、钢纤维、碳纤维和玻璃纤维等，但纤维具有易沉积等缺点，需要进行改性后在进行使用。本发明通过改善纤维的制备方法和膨胀剂的制备方法，提高混凝土的抗开裂性能，使混凝土满足海南省高温天气的施工要求。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提出一种提高混凝土抗裂性能的添加剂的制备方法，解决上述问题。
一种提高混凝土抗裂性能的添加剂，按重量份计，包括以下原料，1-2份改性纤维、7-9份膨胀剂和5-7水化热抑制剂。
进一步的，所述水化热抑制剂型号为HHC-S。
进一步的，所述改性纤维的制备方法为将纤维和碳酸氢铵使用乙醇钠溶液混合球磨。
进一步的，所述纤维为纤维素纤维，所述纤维素纤维、碳酸氢铵和乙醇钠溶液质量比为1:2-2.5:1.8-2.2。
进一步的，所述乙醇钠溶液浓度为5-6g/mL。
进一步的，所述球磨时间为10-20min，球磨速度为600-700rad/min。
进一步的，根据纤维的重量加入40-60％的硅烷偶联剂。
进一步的，所述硅烷偶联剂为KH550或KH560或KH570。
进一步的，所述膨胀剂的制备方法为将为菱镁石、白云石、铁渣粉、天然石膏、铝矾土粉碎后混合，煅烧，研磨，制得成品。
进一步的，膨胀剂制备方法包括以下步骤：
(1)将菱镁石粉碎后研磨10-15min，制得菱镁石粉末；
(2)将白云石粉碎，过20目筛，制得白云石粉末；
(3)将菱镁石粉末、白云石粉末、铁渣粉、天然石膏和铝矾土混合，放入管式炉中使用1100-1200℃煅烧60-90min，升温速率为5-8℃，随炉冷却，取出；
(4)将煅烧后的混合物进行研磨，过40目筛，制得膨胀剂。
膨胀剂所述菱镁石、白云石、铁渣粉、天然石膏、铝矾土质量比为30-40:55-65:1-2::15-17：1.5-2.5。
本发明有益效果：
本发明中按重量份计，以1-2份改性纤维、7-9份膨胀剂和5-7水化热抑制剂为原料制备提高混凝土抗裂性能的添加剂，本发明中通过对纤维素纤维进行改性，能够提高纤维素纤维和混凝土组分的相容性以及纤维素纤维在混凝土中的分散性，能够防止混凝土的原生裂缝生成，能够提高本发明制得的添加剂抗开裂的性能，以菱镁石、白云石、铁渣粉、天然石膏和铝矾土制备膨胀剂，结合本发明中的煅烧温度和升温速率进行制备膨胀剂，能够使膨胀剂的活性位点增多，提高膨胀剂和混凝土其余组分的结合效果，有利于水化反应进行，使用混凝土适度膨胀以及提高混凝土中的凝胶含量，可以有效避免混凝土因为收缩过程中产生的收缩应力，导致混凝土开裂。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，对本发明做进一步的说明。
本发明实施例所用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
本发明实施例所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1提高混凝土抗裂性能的添加剂的制备方法
1、改性纤维的制备方法：
将纤维素纤维和碳酸氢铵使用乙醇钠溶液混合球磨，所述纤维素纤维、碳酸氢铵和乙醇钠溶液质量比为1:2:1.8，所述乙醇钠溶液浓度为5g/mL，根据纤维的重量加入40％的KH550硅烷偶联剂，所述球磨时间为10min，球磨速度为600rad/min。
2、膨胀剂制备方法包括以下步骤：
(1)称取质量比为30：55：1：15：1.5的菱镁石、白云石、铁渣粉、天然石膏、铝矾土。
(2)将菱镁石粉碎后研磨10min，制得菱镁石粉末；
(3)将白云石粉碎，过20目筛，制得白云石粉末；
(4)将菱镁石粉末、白云石粉末、铁渣粉、天然石膏和铝矾土混合，放入管式炉中使用1100℃煅烧60min，升温速率为5℃，随炉冷却，取出；
(5)将煅烧后的混合物进行研磨，过40目筛，制得膨胀剂。
3、按重量份计称取1份改性纤维、7份膨胀剂和5水化热抑制剂，混合，制得成品。
实施例2提高混凝土抗裂性能的添加剂的制备方法
1、改性纤维的制备方法：
将纤维素纤维和碳酸氢铵使用乙醇钠溶液混合球磨，所述纤维素纤维、碳酸氢铵和乙醇钠溶液质量比为1:2.5:2.2，所述乙醇钠溶液浓度为6g/mL，根据纤维的重量加入60％的KH550硅烷偶联剂，所述球磨时间为20min，球磨速度为700rad/min。
2、膨胀剂制备方法包括以下步骤：
(1)称取质量比为40:65:2:17:2.5的菱镁石、白云石、铁渣粉、天然石膏、铝矾土。
(2)将菱镁石粉碎后研磨15min，制得菱镁石粉末；
(3)将白云石粉碎，过20目筛，制得白云石粉末；
(4)将菱镁石粉末、白云石粉末、铁渣粉、天然石膏和铝矾土混合，放入管式炉中使用1200℃煅烧90min，升温速率为8℃，随炉冷却，取出；
(5)将煅烧后的混合物进行研磨，过40目筛，制得膨胀剂。
3、按重量份计称取2份改性纤维、9份膨胀剂和7水化热抑制剂，混合，制得成品。
实施例3提高混凝土抗裂性能的添加剂的制备方法
1、改性纤维的制备方法：
将纤维素纤维和碳酸氢铵使用乙醇钠溶液混合球磨，所述纤维素纤维、碳酸氢铵和乙醇钠溶液质量比为1:2.3:2，所述乙醇钠溶液浓度为5.5g/mL，根据纤维的重量加入50％的KH550硅烷偶联剂，所述球磨时间为15min，球磨速度为650rad/min。
2、膨胀剂制备方法包括以下步骤：
(1)称取质量比为35:60:1.5:16:2的菱镁石、白云石、铁渣粉、天然石膏、铝矾土。
(2)将菱镁石粉碎后研磨13min，制得菱镁石粉末；
(3)将白云石粉碎，过20目筛，制得白云石粉末；
(4)将菱镁石粉末、白云石粉末、铁渣粉、天然石膏和铝矾土混合，放入管式炉中使用1150℃煅烧80min，升温速率为7℃，随炉冷却，取出；
(5)将煅烧后的混合物进行研磨，过40目筛，制得膨胀剂。
3、按重量份计称取1.5份改性纤维、8份膨胀剂和6水化热抑制剂，混合，制得成品。
对比例1提高混凝土抗裂性能的添加剂的制备方法
1、改性纤维的制备方法：
将聚乙烯纤维和碳酸氢铵使用乙醇钠溶液混合球磨，所述聚乙烯纤维、碳酸氢铵和乙醇钠溶液质量比为1:2.3:2，所述乙醇钠溶液浓度为5.5g/mL，根据纤维的重量加入50％的KH550硅烷偶联剂，所述球磨时间为15min，球磨速度为650rad/min。
2、膨胀剂制备方法包括以下步骤：
(1)称取质量比为35:60:1.5:16:2的菱镁石、白云石、铁渣粉、天然石膏、铝矾土。
(2)将菱镁石粉碎后研磨13min，制得菱镁石粉末；
(3)将白云石粉碎，过20目筛，制得白云石粉末；
(4)将菱镁石粉末、白云石粉末、铁渣粉、天然石膏和铝矾土混合，放入管式炉中使用1150℃煅烧80min，随炉冷却，取出；
(5)将煅烧后的混合物进行研磨，过40目筛，制得膨胀剂。
3、按重量份计称取1.5份改性纤维、8份膨胀剂和6水化热抑制剂，混合，制得成品。
对比例2提高混凝土抗裂性能的添加剂的制备方法
1、改性纤维的制备方法：
将纤维素纤维和碳酸氢铵使用乙醇钠溶液混合球磨，所述纤维素纤维、碳酸氢铵和乙醇钠溶液质量比为1:2.3:2，所述乙醇钠溶液浓度为5.5g/mL，根据纤维的重量加入50％的KH550硅烷偶联剂，所述球磨时间为15min，球磨速度为650rad/min。
2、膨胀剂制备方法包括以下步骤：
(1)称取质量比为60:1.5:16:2的白云石、铁渣粉、天然石膏、铝矾土。
(2)将白云石粉碎，过20目筛，制得白云石粉末；
(3)将白云石粉末、铁渣粉、天然石膏和铝矾土混合，放入管式炉中使用1150℃煅烧80min，随炉冷却，取出；
(4)将煅烧后的混合物进行研磨，过40目筛，制得膨胀剂。
3、按重量份计称取1.5份改性纤维、8份膨胀剂和6水化热抑制剂，混合，制得成品。
对比例3提高混凝土抗裂性能的添加剂的制备方法
1、改性纤维的制备方法：
将纤维素纤维和碳酸氢铵使用乙醇钠溶液混合球磨，所述纤维素纤维、碳酸氢铵和乙醇钠溶液质量比为1:2.3:2，所述乙醇钠溶液浓度为5.5g/mL，根据纤维的重量加入50％的KH550硅烷偶联剂，所述球磨时间为15min，球磨速度为650rad/min。
2、膨胀剂制备方法包括以下步骤：
(1)称取质量比为35:60:1.5:16:2的菱镁石、白云石、铁渣粉、天然石膏、铝矾土。
(2)将菱镁石粉碎后研磨13min，制得菱镁石粉末；
(3)将白云石粉碎，过20目筛，制得白云石粉末；
(4)将菱镁石粉末、白云石粉末、铁渣粉、天然石膏和铝矾土混合，放入管式炉中使用1300℃煅烧80min，随炉冷却，取出；
(5)将煅烧后的混合物进行研磨，过40目筛，制得膨胀剂。
3、按重量份计称取1.5份改性纤维、8份膨胀剂和6水化热抑制剂，混合，制得成品。
对比例4提高混凝土抗裂性能的添加剂的制备方法
1、改性纤维的制备方法：
将纤维素纤维和碳酸氢铵使用乙醇钠溶液混合球磨，所述纤维素纤维、碳酸氢铵和乙醇钠溶液质量比为1:2.3:2，所述乙醇钠溶液浓度为5.5g/mL，根据纤维的重量加入50％的KH550硅烷偶联剂，所述球磨时间为15min，球磨速度为650rad/min。
2、膨胀剂制备方法包括以下步骤：
(1)称取质量比为50:50:1.5:20:2的菱镁石、白云石、铁渣粉、天然石膏、铝矾土。
(2)将菱镁石粉碎后研磨13min，制得菱镁石粉末；
(3)将白云石粉碎，过20目筛，制得白云石粉末；
(4)将菱镁石粉末、白云石粉末、铁渣粉、天然石膏和铝矾土混合，放入管式炉中使用1150℃煅烧80min，随炉冷却，取出；
(5)将煅烧后的混合物进行研磨，过40目筛，制得膨胀剂。
3、按重量份计称取1.5份改性纤维、8份膨胀剂和6水化热抑制剂，混合，制得成品。
试验例1
将实施例1-3和对比例1-4制得的提高混凝土抗裂性能的添加剂按照以下组分进行制备混凝土，称取100kg规格为20-30mm的碎石、80kg海砂、30kg水泥、35kg水、15kg粉煤灰、3份提高混凝土抗裂性能的添加剂混合。
空白组为称取100kg规格为20-30mm的碎石、80kg海砂、30kg水泥、35kg水、15kg粉煤灰混合。
参照《GB/T50085-2009普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》进行冻融循环试验，记录试块表面出现肉眼可见的裂纹时对应的冻融循环次数。
将实施例1-3和对比例1-4制得的混凝土制作100×200×200mm的试件，在40℃下进行养护28天采用单轴压缩试验机测试相应龄期下混凝土强度。
实验结果表明，本发明制得的提高混凝土抗裂性能的添加剂能够提高混凝土的抗开裂性能。对比例1改变纤维的种类，导致混凝土的抗开裂性能下降，本发明中通过优选纤维素纤维，并采用碳酸氢铵和乙醇钠溶液混合，采用硅烷偶联剂进行球磨改性，能够提高纤维素纤维和混凝土组分的相容性以及纤维素纤维在混凝土中的分散性，能够防止混凝土的原生裂缝生成，能够提高本发明制得的添加剂抗开裂的性能。
对比例2中改变膨胀剂的组分，导致添加剂的抗开裂性能下降，本发明膨胀剂组分中菱镁石增加更多的反应活性位点，进一步提高混凝土的抗开裂性能；对比例3改变膨胀剂的制备方法，导致混凝土的抗开裂性能下降，本发明中采用合理的煅烧温度和升温速率进行制备膨胀剂，能够使膨胀剂的活性位点增多，提高膨胀剂和混凝土其余组分的结合效果，有利于水化反应进行，使用混凝土适度膨胀以及提高混凝土中的凝胶含量，可以有效避免混凝土因为收缩过程中产生的收缩应力，导致混凝土开裂。对比例4中改变膨胀剂的组分配比，导致混凝土的抗开裂性能下降，本发明中养护温度为40℃，温度较高导致膨胀剂的水化速率升高，提高了混凝土的膨胀率，改变组分配比，导致膨胀剂的膨胀率改变，导致混凝土的抗开裂性能下降。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种提高混凝土抗裂性能的添加剂，其特征在于，按重量份计，包括以下原料，1-2份改性纤维、7-9份膨胀剂和5-7水化热抑制剂。
2.如权利要求1所述的提高混凝土抗裂性能的添加剂的制备方法，其特征在于，所述改性纤维的制备方法为将纤维和碳酸氢铵使用乙醇钠溶液混合球磨。
3.如权利要求2所述的提高混凝土抗裂性能的添加剂的制备方法，其特征在于，所述纤维为纤维素纤维，所述纤维素纤维、碳酸氢铵和乙醇钠溶液质量比为1:2-2.5:1.8-2.2。
4.如权利要求2所述的提高混凝土抗裂性能的添加剂的制备方法，其特征在于，所述乙醇钠溶液浓度为5-6g/mL。
5.如权利要求2所述的提高混凝土抗裂性能的添加剂的制备方法，其特征在于，所述球磨时间为10-20min，球磨速度为600-700rad/min。
6.如权利要求2所述的提高混凝土抗裂性能的添加剂的制备方法，其特征在于，根据纤维的重量加入40-60％的硅烷偶联剂。
7.如权利要求1所述的提高混凝土抗裂性能的添加剂的制备方法，其特征在于，所述膨胀剂的制备方法为将为菱镁石、白云石、铁渣粉、天然石膏、铝矾土粉碎后混合，煅烧，研磨，制得成品。
8.如权利要求7所述的提高混凝土抗裂性能的添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将菱镁石粉碎后研磨10-15min，制得菱镁石粉末；
(2)将白云石粉碎，过20目筛，制得白云石粉末；
(3)将菱镁石粉末、白云石粉末、铁渣粉、天然石膏和铝矾土混合，放入管式炉中使用1100-1200℃煅烧60-90min，升温速率为5-8℃，随炉冷却，
取出；
(4)将煅烧后的混合物进行研磨，过40目筛，制得膨胀剂。
9.如权利要求7所述的提高混凝土抗裂性能的添加剂的制备方法，其特征在于，所述菱镁石、白云石、铁渣粉、天然石膏、铝矾土质量比为30-40:55-65:1-2::15-17：1.5-2.5。
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