一种高延性混凝土及其制备方法与流程

本发明涉及一种高延性混凝土及其制备方法。

背景技术：

1、既有砌体结构老旧房屋广泛存在于我国各地，由于时代和技术限制，这些建筑通常有着抗震能力不佳、安全性较低的缺点。随着我国对建筑抗震标准要求的提升与房屋使用年限需求的增加，老旧房屋的老化问题凸显，已不符合我国现有住房安全标准要求，存在较大的安全风险。针对既有建筑存在的安全性不足，抗震能力较差的问题，美国华裔科学家维克托·李在上世纪90年代提出ecc理论，尝试采用高强纤维强化混凝土，大幅强化了混凝土的抗弯性能，为日后高延性混凝土的发展奠定了坚实的理论基础和实践基础。

2、高延性混凝土是一种新型水泥基复合材料，区别于传统混凝土有着超高韧性的特点，被称为“可弯曲的混凝土”，常被用于有着抗震需求的建筑、文物等的加固改造。高延性混凝土的抗震能力一直是科研及应用领域最为关注的特点，该材料的推广应用对我国城市更新的战略部署具有实际意义。高延性混凝土的抗震能力主要由材料本身的韧性所影响。区别于一般混凝土产生裂缝即失效，高延性混凝土在产生裂缝后露出纤维，在高强纤维的拉扯下，高延性混凝土基体会仍维持较高的抗弯、抗拉强度，保证建筑物不会倒塌。

3、虽然高延性混凝土相较于传统混凝土已经有了更好的延展性，但在某些极端条件下，比如大变形或反复加载情况下，它的延展性可能仍然无法满足工程需求。这可能导致结构在强烈地震等自然灾害中出现损坏，因此，提高其在极端环境下的稳定性和寿命是研究的重点之一。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是为了提供一种高延性混凝土及其制备方法，通过添加缺陷产生物到混凝土中，大大提升了弯曲强度，进一步提高混凝土的延展性，显著提升抗震能力。

2、本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：

3、一种高延性混凝土，包括高延性混凝土基体和缺陷产生物；

4、所述缺陷产生物使高延性混凝土基体产生体积分数为1％-9％的缺陷；

5、所述缺陷产生物为自制沸石或自制发泡组分；

6、所述自制沸石由沸石前体和二氧化碳组成，所述沸石前体，按照重量份统计，包括：飞灰2-3份，氢氧化钙1-2份，水8-12份；

7、所述自制发泡组分，按照重量份统计，包括：十二烷基硫酸钠32-45份，硅树脂聚醚乳液5-15份，纤维素醚15-25份，纳米二氧化硅气凝胶2-5份；

8、所述自制沸石的添加量为高延性混凝土基体重量的1％-9％；

9、所述自制发泡组分的添加量为高延性混凝土基体重量的0.1％-0.5％。

10、优选的，所述高延性混凝土基体，按照重量份统计，包括：水泥550-700份，石英砂320-440份，减水剂1-3份，触变剂1-3份，纤维素醚1-2份，淀粉醚1-2份，消泡剂0-3份，高强纤维6-12份。

11、优选的，所述减水剂为聚羧酸减水剂，所述触变剂为n987触变剂。

12、优选的，所述飞灰为生活垃圾燃烧产物。

13、优选的，所述飞灰和氢氧化钙比例2:1

14、一种高延性混凝土的制备方法，包括以下步骤：

15、步骤1：根据权利要求2所述的重量份称取原材料制得高延性混凝土基体；

16、步骤2：根据权利要求1所述的重量份称取原材料制得自制沸石或自制发泡组分；

17、步骤3：将自制沸石或自制发泡组分加入到高延性混凝土基体中，搅拌混合均匀，制得高延性混凝土。

18、优选的，在步骤1中，所述高延性混凝土基体的制备过程为：称取水泥，石英砂，减水剂，触变剂，纤维素醚，淀粉醚，消泡剂和高强纤维，加入搅拌机中混合搅拌，使其充分混合均匀，制得高延性混凝土基体。

19、优选的，在步骤2中，所述自制沸石的制备过程为：

20、1)称取飞灰、氢氧化钙和水，将飞灰和氢氧化钙混合搅拌均匀，并将混合物以600℃-650℃的温度加热40-80min，冷却后将混合物与水混合，形成乳浊液，再将乳浊液倒入水热反应釜以100-160℃的温度反应35-60min，将反应产物放入离心机中以2000转/min的速率离心4-6min，完成固液分离，制得沸石前体；

21、2)将沸石前体放入碳化釜中以二氧化碳气体养护60-90min，在沸石前体表面生成碳酸钙，制得自制沸石。

22、优选的，在步骤2中，所述自制发泡组分的制备过程为：称取十二烷基硫酸钠，硅树脂聚醚乳液，纤维素醚和纳米二氧化硅气凝胶，充分混合均匀，制得自制发泡组分。

23、优选的，所述二氧化碳的浓度高于50％。

24、与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：

25、1、本发明通过使用自制沸石或自制发泡组分作为缺陷产生物添加到高延性混凝土中，它们会在混凝土内部引入大量的微孔结构。这些微孔结构在混凝土受力时起到缓冲作用，降低应力集中，增加能量吸收能力，从而提高混凝土的抗震性能。同时，高延性混凝土中的纤维与这些微孔结构共同作用，形成一种复合增强体系。纤维在裂缝尖端起到桥接作用，阻止裂缝的扩展，而微孔结构则提供额外的断裂面，使裂缝在扩展过程中需要克服更多的阻力。这种协同效应使得高延性混凝土在受力时能够产生多条细密的裂缝，而不是少数几条宽裂缝，从而更有效地分散应力，提高混凝土的韧性和抗震性能。

26、2、本发明使用的自制沸石，使用生活垃圾焚烧的产物飞灰作为原材料，并且使用二氧化碳强化沸石，首先，这种做法可以显著减少环境污染，因为飞灰中可能含有的重金属和有害化学物质通过转化为有价值的原材料，其潜在污染被有效控制，从而保护了土壤、水体和大气。其次，这种资源回收利用的策略节约了能源和自然资源，尤其是在水泥熟料等建筑材料的生产中，飞灰的利用减少了对天然原料的需求和能源消耗。此外，这种循环经济的实践推动了社会向可持续发展转型，符合全球环保趋势，为未来提供了绿色可持续的发展模式。同时，使用二氧化碳强化沸石不仅提升了沸石的自重，使得沸石颗粒更容易在混凝土浆体中下沉并与水泥浆、砂、砾石等其他成分充分接触，从而实现均匀分散，还作为一种有效的碳捕获和利用手段，有助于减缓气候变化。

27、3、本发明使用的自制发泡组分，通过结合十二烷基硫酸钠、硅树脂聚醚乳液、纤维素醚和纳米二氧化硅气凝胶，具有环保效益、成本优势、改善混凝土性能以及提升施工效率等多重好处。首先，这种自制发泡剂利用了可获取的原材料，减少了对商业发泡剂的依赖，降低了环境污染。其次，自制发泡组分可以有效提升混凝土的保温效果和耐久性，同时降低混凝土的自重，提高其韧性和吸能性。此外，自制发泡组分还能改善混凝土的流动性和泵送性，从而提高施工效率并减少施工难度。最后，由于泡沫的稳定性得到了提升，混凝土的质量和性能一致性得到了保证。

技术特征：

1.一种高延性混凝土，其特征在于：包括高延性混凝土基体和缺陷产生物；

2.根据权利要求1所述的一种高延性混凝土，其特征在于：所述高延性混凝土基体，按照重量份统计，包括：水泥550-700份，石英砂320-440份，减水剂1-3份，触变剂1-3份，纤维素醚1-2份，淀粉醚1-2份，消泡剂0-3份，高强纤维6-12份。

3.根据权利要求2所述的一种高延性混凝土，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸减水剂，所述触变剂为n987触变剂。

4.根据权利要求1所述的一种高延性混凝土，其特征在于：所述飞灰为生活垃圾燃烧产物。

5.根据权利要求1所述的一种高延性混凝土，其特征在于：所述飞灰和氢氧化钙比例2:1。

6.一种权利要求1-5任一项所述的高延性混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种高延性混凝土的制备方法，其特征在于：在步骤1中，所述高延性混凝土基体的制备过程为：称取水泥，石英砂，减水剂，触变剂，纤维素醚，淀粉醚，消泡剂和高强纤维，加入搅拌机中混合搅拌，使其充分混合均匀，制得高延性混凝土基体。

8.根据权利要求6所述的一种高延性混凝土的制备方法，其特征在于：在步骤2中，所述自制沸石的制备过程为：

9.根据权利要求6所述的一种高延性混凝土的制备方法，其特征在于：在步骤2中，所述自制发泡组分的制备过程为：称取十二烷基硫酸钠，硅树脂聚醚乳液，纤维素醚和纳米二氧化硅气凝胶，充分混合均匀，制得自制发泡组分。

10.根据权利要求8所述的一种高延性混凝土的制备方法，其特征在于：所述二氧化碳的浓度高于50%。

技术总结本发明公开了一种高延性混凝土及其制备方法，通过在高延性混凝土基体中加入缺陷产生物，缺陷产生物为自制沸石或自制发泡组分，将二者混合均匀，使缺陷产生物在高延性混凝土基体中产生体积分数1%‑9%的缺陷，在小幅度牺牲抗压强度的前提下大幅度提升弯曲强度。本发明的高延性混凝土能够有效地控制裂缝的发展，在开裂后能保持较高的承载力，能够在承受外力时展现出更大的变形能力，从而提高结构的抗震和抗冲击能力。由于其出色的耐久性和抗损伤能力，高延性混凝土适用于多种恶劣环境下的建筑工程，提高了建筑的使用寿命。技术研发人员：蒙海宁,刘元,丁海亮,陆小军受保护的技术使用者：镇江建科建设科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/2