CN117125931A - 一种低粘度高强混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种低粘度高强混凝土及其制备方法。一种低粘度高强混凝土，按每立方米用量计，其制备原料包括：水120‑130kg、水泥200‑240kg、细骨料800‑900kg、粗骨料900‑1000kg、微珠120‑150kg、减水剂15‑20kg、矿粉110‑140kg、聚丙烯纤维50‑80kg、高吸水树脂8‑12kg、乙酸乙烯酯‑乙烯共聚乳液2‑3kg、有机硅改性苯丙乳液3‑5kg。本申请降低了混凝土各颗粒间的相互作用力，提高了颗粒之间的水膜层厚度，从而降低了混凝土的粘度，还提高了混凝土密实度，从而提高了混凝土的抗压强度。
Description
技术领域
本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种低粘度高强混凝土及其制备方法。
背景技术
随着土木工程规模不断扩大，科技水平不断提高，一些高层大跨、有特殊功能要求的重要建筑的不断出现，要求混凝土必须具有更高的强度、更好的耐久性、更优的稳定性，这些需求使得混凝土向高性能乃至超高性能方向发展。混凝土强度的提高主要通过降低水胶比来实现，但会增大混凝土的粘度，引发混凝土搅拌、运输、泵送等一系列的施工问题，很大程度上限制了高强与超高强混凝土的推广与应用。因此，如何降低混凝土粘度成为高强与超高强混凝土发展的关键问题。
公开号为CN104844099A的发明专利公开了一种低收缩低粘度超高强混凝土，该混凝土按照单方配比用量计，各成分及用量如下：水泥250～300kg，微珠120～180kg，矿粉90～120kg，机制砂820～860kg，碎石950～1000kg，减水剂7～11kg和水115～125kg，同时解决了超高强混凝土的收缩开裂以及粘性过大导致泵送困难的问题。
但本发明人发现上述混凝土对应同配比砂浆的粘度为20.9～27.8Pa·s，混凝土的降粘效果不明显。
发明内容
为了提高高强混凝土的降粘效果，本申请提供一种低粘度高强混凝土及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种低粘度高强混凝土及其制备方法，采用如下技术方案实现：
一种低粘度高强混凝土，按每立方米用量计，其制备原料包括：水120-130kg、水泥200-240kg、细骨料800-900kg、粗骨料900-1000kg、微珠120-150kg、减水剂15-20kg、矿粉110-140kg、聚丙烯纤维50-80kg、高吸水树脂8-12kg、乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液2-3kg、有机硅改性苯丙乳液3-5kg。
通过采用上述技术方案，乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液和有机硅改性苯丙乳液共同作用，不仅降低了混凝土各颗粒间的相互作用力，提高混凝土中颗粒之间的水膜层厚度，从而显著降低了混凝土的粘度，还能提高混凝土密实度，减少混凝土有害毛细孔，从而提高混凝土的抗压强度。
高吸水树脂是含有亲水基团和交联结构的高分子电解质，吸水前，高吸水树脂的高分子链相互靠拢缠在一起，彼此交联成网状结构，而与水接触时，水分子通过毛细作用及扩散作用渗透到高吸水树脂中，形成水凝胶。高吸水树脂和减水剂双重作用，有效降低了水泥浆体的需水量，从而降低了混凝土的粘度。
聚丙烯纤维能够乱向分布于混凝土中，形成层层嵌套的网状结构，从而具备微细配筋的作用，能有效的提升混凝土的抗压强度。
优选的，所述乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液和有机硅改性苯丙乳液的质量比为1:2。
通过采用上述技术方案，混凝土各颗粒间的相互作用力更强，混凝土中颗粒之间的水膜层厚度更大，从而显著降低了混凝土的粘度。
优选的，所述高吸水树脂由聚丙烯酸钠和聚十二内酰胺按质量比1:(0.3-0.5)混合而成。
通过采用上述技术方案，聚丙烯酸钠和聚十二内酰胺复配的高吸水树脂，不仅可以进一步降低水泥浆体的需水量，从而降低混凝土的粘度，还可以提高聚丙烯纤维在砂浆混凝土中的分散性，提高了聚丙烯纤维与砂浆混凝土基体的结合力，从而提高了混凝土的抗压强度。
优选的，所述聚丙烯酸钠和聚十二内酰胺的质量比为1:0.4。
通过采用上述技术方案，水泥浆体的需水量更少，混凝土的粘度更低，混凝土的抗压强度更高。
优选的，所述减水剂由萘磺酸盐甲醛缩合物和聚羧酸系减水剂按质量比(0.5-0.7):1混合而成。
通过采用上述技术方案，萘磺酸盐甲醛缩合物和聚羧酸系减水剂复配的减水剂，具有吸附叠加效果，使减水剂吸附在水泥颗粒表面，减小水泥颗粒之间的相互作用力，增大水膜层的厚度，从而有助于降低混凝土粘度。
优选的，所述萘磺酸盐甲醛缩合物和聚羧酸系减水剂的质量比为0.6:1。
通过采用上述技术方案，混凝土的粘度更低。
优选的，所述微珠为全球状的超细粉煤灰，堆积密度为800-1000kg/m3，激光粒度参数D50≤2μm。
通过采用上述技术方案，全球状的超细粉煤灰，堆积密度为800-1000kg/m3，激光粒度参数D50≤2μm的微珠，具有显著的“形态效应”、“活性效应”、“微集料效应”，在混凝土中有明显的减水、降粘、增强作用。
优选的，所述矿粉的比表面积≥750m2/kg，激光粒度参数D50≤10μm。
通过采用上述技术方案，比表面积≥750m2/kg，激光粒度参数D50≤10μm的矿粉，具有活性高、早强、改善混凝土力学性能等作用，可以明显提高混凝土的抗压强度和耐久性。
优选的，所述粗骨料由粒径大小分别为11-15mm、16-20mm、21-25mm、26-30mm和31-35mm的大理石按质量比5:10:25:30:30混合而成。
通过采用上述技术方案，多个粒径级配、每个级配的差值为4mm，且较大的粒径级配的大理石数量多于较小粒径级配的大理石，使小粒径的大理石起到填充较大粒径的大理石之间的间隙的作用，使混凝土内的大理石料起到最大限度承重作用的，由于大理石之间的间隙变小，继而减少了水泥的使用量，节约了成本，而所去除的片状大理石均进行碾碎成大理石粉，用于人造石的生产中，继而对生产余料进行有效利用，在本混凝土的生产过程中大大降低了灰尘与废弃物的量，提高了资源和能源的利用效率，减少了有害物的产生。
第二方面，本申请提供一种低粘度高强混凝土的制备方法，采用如下技术方案实现：一种低粘度高强混凝土的制备方法，包括如下步骤：
将减水剂、乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液、有机硅改性苯丙乳液和水混合，搅拌均匀，得外加剂；
将微珠、矿粉、聚丙烯纤维和高吸水树脂混合，搅拌均匀，加入细骨料、粗骨料和水泥，搅拌均匀，得粉料；
搅拌条件下，向粉料中加入外加剂，搅拌均匀，得低粘度高强混凝土。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请通过乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液和有机硅改性苯丙乳液共同作用，不仅降低了混凝土各颗粒间的相互作用力，提高混凝土中颗粒之间的水膜层厚度，从而显著降低了混凝土的粘度，还能提高混凝土密实度，减少混凝土有害毛细孔，从而提高混凝土的抗压强度。
2、本申请通过高吸水树脂和减水剂双重作用，有效降低了水泥浆体的需水量，从而降低了混凝土的粘度。
3、本申请通过聚丙烯纤维能够乱向分布于混凝土中，形成层层嵌套的网状结构，从而具备微细配筋的作用，能有效的提升混凝土的抗压强度。
4、本申请通过聚丙烯酸钠和聚十二内酰胺复配的高吸水树脂，不仅可以进一步降低水泥浆体的需水量，从而降低混凝土的粘度，还可以提高聚丙烯纤维在砂浆混凝土中的分散性，提高了聚丙烯纤维与砂浆混凝土基体的结合力，从而提高了混凝土的抗压强度。
5、本申请通过萘磺酸盐甲醛缩合物和聚羧酸系减水剂复配的减水剂，具有吸附叠加效果，使减水剂吸附在水泥颗粒表面，减小水泥颗粒之间的相互作用力，增大水膜层的厚度，从而有助于降低混凝土粘度。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
制备例
制备例1提供了一种粗骨料，其制备步骤为：
将表面粗糙、干净无粉尘的天然立方体大理石破碎处理，去除片状的大理石，然后分别筛选出粒径大小为11-15mm的大理石、粒径大小为16-20mm的大理石、粒径大小为21-25mm的大理石、粒径大小为26-30mm的大理石、粒径大小为31-35mm的大理石，并按质量比5:10:25:30:30将粒径大小为11-15mm的大理石、粒径大小为16-20mm的大理石、粒径大小为21-25mm的大理石、粒径大小为26-30mm的大理石和粒径大小为31-35mm的大理石混合，得粗骨料。
实施例
实施例1-13提供了一种低粘度高强混凝土，以下以实施例1为例进行说明。
实施例1提供的低粘度高强混凝土，其制备步骤为：
S1、将15kg巴斯夫聚羧酸减水剂RHEOPLUS 416、2kg乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液、3kg有机硅改性苯丙乳液和120kg水混合，搅拌均匀，得外加剂；
S2、将120kg微珠、110kg矿粉、50kg聚丙烯纤维和8kg聚丙烯酸钠混合，搅拌均匀，加入800kg细骨料、900kg粗骨料和200kg强度等级52.5Ⅱ型硅酸盐水泥，搅拌均匀，得粉料；
S3、搅拌条件下，向S2步骤制备的粉料中加入S1步骤制备的外加剂，搅拌均匀，得低粘度高强混凝土；
其中，乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液，型号BJ-707，购自河南巴福斯化工产品有限公司；
有机硅改性苯丙乳液，型号AP-999A，购自安徽安平建材有限公司；
微珠为全球状的超细粉煤灰，堆积密度为800-1000kg/m3，激光粒度参数D50≤2μm；
矿粉的比表面积≥750m2/kg，激光粒度参数D50≤10μm；
聚丙烯纤维，纤维直径18-45μm，型号HY-426，购自山东鸿耀铜材有限公司；
聚丙烯酸钠，型号H-105，购自复禾新材料科技(上海)有限公司；
细骨料为细度模数为2.5且洁净的砂，含水率为4％；
粗骨料来源于制备例1。
实施例2-5，与实施例1不同之处仅在于：各制备原料的质量不同，具体见表1。
表1实施例1-5各制备原料的质量
实施例6，与实施例5不同之处仅在于：巴斯夫聚羧酸减水剂RHEOPLUS 416等质量替换为萘磺酸盐甲醛缩合物SNF-C(购自湖北艾金化工有限公司)。
实施例7，与实施例5不同之处仅在于：巴斯夫聚羧酸减水剂RHEOPLUS 416等质量替换为萘磺酸盐甲醛缩合物SNF-C和巴斯夫聚羧酸减水剂RHEOPLUS 416的混合物，萘磺酸盐甲醛缩合物SNF-C和巴斯夫聚羧酸减水剂RHEOPLUS 416的质量比为0.5:1。
实施例8，与实施例7不同之处仅在于：萘磺酸盐甲醛缩合物SNF-C和巴斯夫聚羧酸减水剂RHEOPLUS 416的质量比为0.7:1。
实施例9，与实施例7不同之处仅在于：萘磺酸盐甲醛缩合物SNF-C和巴斯夫聚羧酸减水剂RHEOPLUS 416的质量比为0.6:1。
实施例10，与实施例9不同之处仅在于：聚丙烯酸钠等质量替换为聚十二内酰胺(型号3030U，购自东莞市金诚新材料科技有限公司)。
实施例11，与实施例9不同之处仅在于：聚丙烯酸钠等质量替换为聚丙烯酸钠H-105和聚十二内酰胺3030U的混合物，聚丙烯酸钠H-105和聚十二内酰胺3030U的质量比为1:0.3。
实施例12，与实施例11不同之处仅在于：聚丙烯酸钠H-105和聚十二内酰胺3030U的质量比为1:0.5。
实施例13，与实施例11不同之处仅在于：聚丙烯酸钠H-105和聚十二内酰胺3030U的质量比为1:0.4。
对比例
对比例1，与实施例1不同之处仅在于：乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液等质量替换为有机硅改性苯丙乳液AP-999A。
对比例2，与实施例1不同之处仅在于：有机硅改性苯丙乳液等质量替换为乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液BJ-707。
对比例3，与实施例1不同之处仅在于：不添加乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液和有机硅改性苯丙乳液。
对比例4，与实施例1不同之处仅在于：不添加聚丙烯酸钠。
性能检测试验
针对本申请实施例1-13和对比例1-4制备的低粘度高强混凝土，进行如下的性能检测。
1、砂浆粘度：依据标准JGJ/T70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法》分别测定本申请实施例1-13和对比例1-4低粘度高强混凝土对应砂浆的粘度，测试结果见表2。
2、抗压强度：取1立方米的混凝土，按照GBJ82-85《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》测试28d抗压强度，测试结果见表2。
表2测试结果
以下针对表2的测试数据，详细说明本申请。
从实施例1和对比例1-3的测试数据可知，与实施例1相比，对比例1仅采用有机硅改性苯丙乳液，对比例2仅采用乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液，对比例3不添加乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液和有机硅改性苯丙乳液，而实施例1采用乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液和有机硅改性苯丙乳液复配，混凝土的粘度较低，而28d抗压强度较高。
从实施例1和对比例4的测试数据可知，实施例1添加了高吸水树脂聚丙烯酸钠，降低了水泥浆体的需水量，从而降低了混凝土的粘度。
从实施例5-7的测试数据可知，实施例7采用萘磺酸盐甲醛缩合物SNF-C和巴斯夫聚羧酸减水剂RHEOPLUS 416复配的减水剂，显著降低了混凝土粘度，这是由于萘磺酸盐甲醛缩合物和聚羧酸系减水剂复配的减水剂，具有吸附叠加效果，使减水剂吸附在水泥颗粒表面，减小水泥颗粒之间的相互作用力，增大水膜层的厚度。
从实施例9-11的测试数据可知，实施例11采用聚丙烯酸钠H-105和聚十二内酰胺3030U复配的高吸水树脂，降低了混凝土的粘度，还提高了聚丙烯纤维与砂浆混凝土基体的结合力，从而提高了混凝土的28d抗压强度。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种低粘度高强混凝土，其特征在于，按每立方米用量计，其制备原料包括：水120-130kg、水泥200-240kg、细骨料800-900kg、粗骨料900-1000kg、微珠120-150kg、减水剂15-20kg、矿粉110-140kg、聚丙烯纤维50-80kg、高吸水树脂8-12kg、乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液2-3kg、有机硅改性苯丙乳液3-5kg。
2.根据权利要求1所述的一种低粘度高强混凝土，其特征在于，所述乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液和有机硅改性苯丙乳液的质量比为1:2。
3.根据权利要求1所述的一种低粘度高强混凝土，其特征在于，所述高吸水树脂由聚丙烯酸钠和聚十二内酰胺按质量比1:（0.3-0.5）混合而成。
4.根据权利要求3所述的一种低粘度高强混凝土，其特征在于，所述聚丙烯酸钠和聚十二内酰胺的质量比为1:0.4。
5.根据权利要求1所述的一种低粘度高强混凝土，其特征在于，所述减水剂由萘磺酸盐甲醛缩合物和聚羧酸系减水剂按质量比（0.5-0.7）:1混合而成。
6.根据权利要求5所述的一种低粘度高强混凝土，其特征在于，所述萘磺酸盐甲醛缩合物和聚羧酸系减水剂的质量比为0.6:1。
7.根据权利要求1所述的一种低粘度高强混凝土，其特征在于，所述微珠为全球状的超细粉煤灰，堆积密度为800-1000kg/m3，激光粒度参数D50≤2μm。
8.根据权利要求1所述的一种低粘度高强混凝土，其特征在于，所述矿粉的比表面积≥750m2/kg，激光粒度参数D50≤10μm。
9.根据权利要求1所述的一种低粘度高强混凝土，其特征在于，所述粗骨料由粒径大小分别为11-15mm、16-20mm、21-25mm、26-30mm和31-35mm的大理石按质量比5:10:25:30:30混合而成。
10.一种权利要求1-9中任一项所述低粘度高强混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将减水剂、乙酸乙烯酯-乙烯共聚乳液、有机硅改性苯丙乳液和水混合，搅拌均匀，得外加剂；
将微珠、矿粉、聚丙烯纤维和高吸水树脂混合，搅拌均匀，加入细骨料、粗骨料和水泥，搅拌均匀，得粉料；
搅拌条件下，向粉料中加入外加剂，搅拌均匀，得低粘度高强混凝土。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311085434.1A CN117125931A (zh) | 2023-08-28 | 2023-08-28 | 一种低粘度高强混凝土及其制备方法 |
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| CN202311085434.1A Pending CN117125931A (zh) | 2023-08-28 | 2023-08-28 | 一种低粘度高强混凝土及其制备方法 |
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|---|---|
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2023
- 2023-08-28 CN CN202311085434.1A patent/CN117125931A/zh active Pending
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