一种基于硅酸盐水泥的建筑混凝土及其制造工艺的制作方法
- 国知局
- 2024-12-06 12:16:11
- 61
本发明涉及建筑材料,具体涉及一种基于硅酸盐水泥的建筑混凝土及其制造工艺。
背景技术:
1、混凝土是指以水泥作胶凝材料,与水、砂、石子,必要时掺入化学外加剂和矿物掺合料,按适当比例配合,经过均匀搅拌,密实成型及养护硬化而成的建筑材料,是当代非常重要的建筑材料之一,其用途十分广泛,可用于修建房屋、道路、桥梁等建筑结构,其中,硅酸盐水泥是混凝土中广泛使用的胶凝材料之一,具有良好的力学性能和耐久性。
2、随着城市化进程的加速和基础设施建设的不断发展,对混凝土的需求也逐渐增加,但由于建筑种类的多样性和施工条件的复杂性,对混凝土的功能性要求也越来越高,在大量现有的水泥混凝土工程结构中,混凝土的开裂现象十分普遍,而裂缝是水分、化学物质等进入混凝土内部的通道,一旦裂缝形成,这些物质会加速混凝土的腐蚀和劣化过程,从而降低结构的耐久性,其次,混凝土作为建筑结构中的主要材料,需承受各种外部荷载,如重力荷载、风荷载、地震荷载等,而抗压强度是衡量混凝土抵抗这些荷载能力的重要指标,此外,混凝土在早期塑性阶段表面快速失水会导致塑性裂缝的产生,因此,建筑混凝土需要具备良好的抗裂性能、抗压强度和保水性能,从而保证在长期的使用过程中能够保持性能的稳定,避免出现变形、开裂等问题。
3、在现有技术中,针对混凝土功能性的提高应用较多的是通过掺入各种功能性填料和添加剂,赋予混凝土多种特殊性能,例如公开号为cn113105193b的发明专利公开了一种防开裂混凝土及其生产工艺,该发明通过将纤维素醚、氯化钙、乙酸钙、锆酸钡加入到混凝土配方中,并且通过加热处理,使得水泥胶体与骨料的连接力更强,不易与骨料剥离,从而使制备的混凝土具有良好的防开裂性能。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种基于硅酸盐水泥的建筑混凝土及其制造工艺,解决了以下技术问题:
2、(1)解决了常规混凝土抗裂性能较差的问题;
3、(2)解决了常规混凝土抗压强度较差的问题;
4、(3)解决了常规混凝土在早期塑性阶段表面快速失水的问题。
5、本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
6、一种基于硅酸盐水泥的建筑混凝土,包括以下重量份的原料:80~120份砂、200~260份碎石、20~40份粉煤灰、100~140份普通硅酸盐水泥、8~12份功能化纤维、6~8份复合添加剂、100~120份水。
7、通过上述技术方案,砂作为细骨料,与浆料混合后填充于粗骨料之间的空隙,有助于提高混凝土的整体密实性和强度;碎石的加入可以提高混凝土的抗压强度和抗拉强度,保证混凝土结构的持久性和稳定性;粉煤灰的添加能有效改善混凝土的工作性,粒径小,可以填充水泥颗粒之间的空隙,提高混凝土的密实性;普通硅酸盐水泥的加入可以提高混凝土的力学性能和耐久性。
8、进一步地,所述功能化纤维的制备方法包括以下步骤:
9、s1:将海泡石纤维加入到盐酸溶液中,在75~85℃的条件下处理10~15h,抽滤、洗涤、干燥,得到预处理的海泡石纤维;
10、s2:将预处理的海泡石纤维和n,n-二甲基甲酰胺加入至氮气保护的反应釜中,超声分散20~40min,继续向釜中加入马来酸酐和对甲苯磺酸,加毕,升高温度至60~80℃,搅拌2~4h后,停止加热并将氮气撤去,待物料自然冷却,过滤,洗涤,真空干燥,即可获得改性海泡石纤维;
11、s3:向二甲基亚砜溶液中加入改性海泡石纤维和2-氨基乙烷磺酸,超声至形成均匀分散液,在氮气保护下,将促进剂和脱水剂加入到分散液中,加完后,在室温条件下搅拌4~8h,过滤分离出固体物料,经洗涤和干燥处理,即可获得功能化纤维。
12、进一步地,步骤s1中,所述海泡石纤维的平均直径为2μm,平均长度为4mm。
13、进一步地,步骤s1中,所述盐酸溶液的质量分数为2%~4%。
14、进一步地,步骤s3中,所述促进剂为4-二甲氨基吡啶、1-羟基苯并三唑或者n-羟基琥珀酰亚胺中的任一种;所述脱水剂为1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)碳二亚胺、n,n'-二异丙基碳二亚胺或者二环己基碳二亚胺中的任一种。
15、进一步地,所述复合添加剂的制备方法包括以下步骤:
16、ss1:将聚苹果酸与n-甲基吡咯烷酮混合,搅拌均匀后,加入环氧大豆油和催化剂,加毕,开启加热,待体系温度达到60~80℃后,恒温搅拌4~6h,降温出料,即可得到中间料;
17、ss2:在反应器中加入中间料和二甲基亚砜,机械搅拌均匀,加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵和三氟化硼乙醚,将温度升高至75~85℃,在该温度条件下保温搅拌4~8h后,减压蒸馏除去溶剂,获得复合添加剂。
18、进一步地,步骤ss1中,所述聚苹果酸的数均分子量为1000~2000。
19、进一步地,步骤ss1中,所述催化剂为四丁基溴化铵、四丁基硫酸氢铵或者四甲基溴化铵中的任一种。
20、进一步地,步骤ss2中,所述中间料和2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的质量比为1:0.1~0.4。
21、一种基于硅酸盐水泥的建筑混凝土的制造工艺,包括以下步骤:
22、(1)将砂、碎石、粉煤灰、普通硅酸盐水泥和功能化纤维加入到混料机中,设置混料机的转速为500~700r/min,搅拌20~40min,得到共混物;
23、(2)将复合添加剂和水加入到步骤(1)制备的共混物中,继续搅拌10~30min,获得混凝土浆料;
24、(3)将步骤(2)制备的混凝土浆料依次进行浇筑处理、振捣处理、平整处理和养护处理后,得到建筑混凝土。
25、本发明的有益效果:
26、(1)本发明利用化学接枝法,在海泡石纤维中引入磺酸基团和酰胺基团,制得功能化纤维,其中,磺酸基团和酰胺基团可以与浆料中的氢氧化钙反应,促进浆料中矿物成分铝酸三钙的水化,使钙矾石更快的生成,提高了混凝土的早期强度,同时,可使水泥颗粒负载在海泡石纤维的表面,促进海泡石纤维在浆料中均匀分布,利用海泡石纤维的优异性能,可以改善混凝土的微观结构,提高混凝土的抗压强度,当混凝土内部出现微小裂缝时,海泡石纤维可以在混凝土中起到“桥连作用”,能够填充裂缝并形成桥梁,可以有效地阻止裂纹的产生和发展,从而提高混凝土的抗裂性能,此外,亲水性的磺酸基团可以吸附大量水分,从而增强混凝土的保水性能,避免浆料水化速率过快,导致混凝土产生裂纹的问题。
27、(2)本发明通过制备复合添加剂,作为混凝土的填充改性剂,由于复合添加剂具有超支化结构,可以延伸进水泥的缝隙中,为水泥颗粒的附着提供更多的接触点,并且不易发生收缩,有助于水泥颗粒在溶液中的均匀分布,平衡内应力,从而增强混凝土的防开裂性能,复合添加剂中的聚苹果酸可以提升混凝土的保水性能,在砂浆水化阶段,聚苹果酸可以吸收并储存大量水分,在砂浆硬化阶段,聚苹果酸吸收的水分逐渐释放,并产生持续水化的效果,减少因水泥硬化导致的体积收缩现象,防止因收缩产生的裂缝和变形,同时,复合添加剂中的环氧大豆油具有良好的流动性,能够更好地填充缝隙,减少空洞和缺陷的形成,此外,复合添加剂中的季铵盐阳离子可以与混凝土中的硅酸盐等成分发生反应,从而提升了混凝土的触变性,进一步增加了流动性,并且增强了混凝土的抗泥性能。
28、当然,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
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