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一种抗渗高强的混凝土及其制备方法

阅读：668发布：2021-02-23

IPRDB可以提供一种抗渗高强的混凝土及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及抗渗混凝土，公开了一种抗渗高强的混凝土及其制备方法，解决了现有抗渗混凝土在提高混凝土抗渗性能时，混凝土力学性能下降易开裂的问题，抗渗高强的混凝土其由包括以下质量份数的原料混合制得：普通硅酸盐水泥250-400份，粉煤灰65-80份，砂680-760份，骨料900-950份，硫酸铝20-35份，硫酸镁24-40份，水200-250份，熟石灰18-22份，其中砂和骨料在混合前经烘干干燥，除去骨料表层和砂的自由水水分，其成型后的混凝土强度和混凝土的抗渗性能同时得到提高，不易开裂。，下面是一种抗渗高强的混凝土及其制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种抗渗高强度的混凝土，其特征在于，由包括以下质量份数的原料混合制得：普通硅酸盐水泥250-400份，粉煤灰65-80份，

砂680-760份，

骨料900-950份，

硫酸铝20-35份，

硫酸镁24-40份，

水200-250份，

熟石灰18-22份。

2.根据权利要求1所述的一种抗渗高强度的混凝土，其特征在于，还包括十水四硼酸钠

8-12份。

3.根据权利要求2所述的一种抗渗高强度的混凝土，其特征在于，还包括瓜尔豆胶12-

18份。

4.根据权利要求3所述的一种抗渗高强度的混凝土，其特征在于，还包括海藻酸钠3-7份。

5.根据权利要求3所述的一种抗渗高强度的混凝土，其特征在于，还包括减水剂5-9份，所述减水剂为木质素磺酸钙。

6.根据权利要求3所述的一种抗渗高强度的混凝土，其特征在于，还包括有机硅烷改性处理的酚醛树脂纤维。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种抗渗高强度的混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：对骨料和砂烘干加热，去除骨料表层和砂的自由水水分；

S2：按质量份数称取普硅酸盐水泥250-400份，粉煤灰65-80份，砂680-760份，骨料900-

950份，硫酸铝40-75份，硫酸镁55-85份，水200-250份和其他原料，其中骨料来着S1；

S3：将S2中的原料混合搅拌均匀，得到抗渗高强度的混凝土。

8.根据权利要求7所述的一种抗渗高强度的混凝土的制备方法，其特征在于，S1中骨料烘干温度为70-80℃。

说明书全文

一种抗渗高强的混凝土及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及抗渗混凝土，特别涉及一种抗渗高强的混凝土及其制备方法。

背景技术

[0002] 混凝土是一种常见的建筑工程材料。其中普通混凝土由于其在制备过程中因混合时混入空气，混凝土固化过程发生泌水或蒸发过快或缺水等影响，导致水化反应不足，混凝土收缩和形成大量的微孔通道或毛细孔道，故普通混凝土抗渗性欠佳。

[0003] 市场对抗渗混凝土提出了需求，其中常见的方法是掺用引气型外加剂，使混凝土内部产生不连通的气泡，截断毛细管通道，改变孔隙结构，从而提高混凝土的抗渗性。

[0004] 另外还有膨胀混凝土同样具有较为良好的抗渗性，其添加使混凝土产生膨胀的膨胀外加剂，不仅可以减少或消除干缩的体积缩小，而且还可以堵塞和充填混凝土的毛细孔隙，提高抗渗能力。现有膨胀外加剂多为硫铝酸钙类、硫铝酸钙一氧化钙类、氧化钙类三大类。

[0005] 然而掺用引气型外加剂和膨胀外加剂的使用均有不足之处，其在提高混凝土抗渗性能时，对混凝土的力学性能造成了不利的影响。其中掺用引气型外加剂，使混凝土内部产生不连通的气泡，截断毛细管通道的同时，导致了混凝土在气泡区域水化受限强度较差，且气泡区域的碱骨料反应较为活跃，导致分布并不均匀的气泡在其外侧区域的混凝土因膨胀而应力集中，混凝土整体韧性降低，强度低且易断裂。

[0006] 膨胀混凝土的强度也受膨胀率的影响，膨胀率增大，混凝土的强度等力学性能则降低。

发明内容

[0007] 针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种抗渗高强度的混凝土，其成型后的混凝土强度和混凝土的抗渗性能同时得到提高。

[0008] 本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种抗渗高强度的混凝土，由包括以下质量份数的原料混合制得：
普通硅酸盐水泥 250-400份，
粉煤灰 65-80份，
砂 680-760份，
骨料 900-950份，
硫酸铝 20-35份，
硫酸镁 24-40份，
水 200-250份，
熟石灰 18-22份。

[0009] 通过采用上述技术方案，在原料混合后硫酸铝和硫酸镁均逐渐溶解于水中，溶解出的铝离子、镁离子部分向水泥颗粒、砂颗粒、骨料表面的微孔通道或毛细孔道内中渗透，并在碱性环境下，在微孔通道或毛细孔道内生成沉淀-氢氧化铝和氢氧化镁，同时氢氧化铝在氢氧根浓度过高产生的四羟基合铝酸根和镁离子之间相互促进水解，由此形成整体沉淀生成增加而局部沉淀溶解生成循环的情况，减少四羟基合铝酸根生成并促进氢氧化镁的形成，沉淀可深入填充在微孔通道和毛细孔道，以阻碍微孔通道和毛细孔道内的自由水外流失，且又可保证外界水可通过渗透压进入微孔通道和毛细孔内，此为单一铝离子或镁离子无法做到的；另一部分的铝离子、镁离子游离于水泥颗粒、砂颗粒、骨料等外的自由水中，部分在碱性环境下与氢氧根结合生成氢氧化物沉淀，该部分沉淀随搅拌而分散在未固化的混凝土内，对未固化的混凝土的保水性提供贡献，并增大未固化时混凝土的体积，减少混凝土收缩；
原料混合制得的混凝土在固化过程减少泌水，减少水分流失、蒸发对混凝土造成孔隙；
由于保水性的提高，水泥颗粒、砂颗粒、骨料内的微孔通道和毛细孔道，以及水泥颗粒、砂颗粒、骨料之间的水化反应得到充分进行，避免应水化反应充足导致混凝土内形细小的空隙，以及随微孔通道和毛细孔内包括镁离子参与在内的水化反应进行，微孔通道和毛细孔被填补，加强砂颗粒、骨料在混凝土中的结合力，由此混凝土成型后的强度和混凝土的抗渗性能同时得到提高，得到一种抗渗高强度的混凝土。

[0010] 本发明进一步设置为：所述混凝土的原料还包括十水四硼酸钠8-12份。

[0011] 通过采用上述技术方案，十水四硼酸钠溶解后产生的硼酸根与自由水中的氢氧根共同作用起到pH缓冲作用，减弱未固化的混凝土内液相的碱性，保证水化反应进行的同时，减缓碱骨料反应，避免混凝土过度膨胀而开裂，提高混凝土的强度；并且随未固化的混凝土逐渐固化成成型混凝土的过程中，未固化的混凝土内的pH缓慢下降，硼酸根因pH变化和自由水减少，逐渐转化为硼酸钙堵混凝土中微小孔隙，提高混凝土的抗渗性。

[0012] 本发明进一步设置为：所述混凝土的原料还包括瓜尔豆胶12-18份。

[0013] 通过采用上述技术方案，瓜尔豆胶溶解在未固化的混凝土的自由水中，且在本发明配比量下，未固化的混凝土混合初期硼酸根作用维持pH(pH＝9.5-10.5)时，其粘性较小，便于未固化的混凝土拌和和未固化时的混凝土运输，而当混凝土开始固化后，其自由水中的pH逐渐减小，瓜尔豆胶提供的粘性逐渐增大，提高混凝土的塑性，增强混凝土极限应变值，以及减少自由水析出而促进水化反应，并且增加混凝土内部的结合力，由此对混凝土的抗渗性和强度提高起到促进作用。

[0014] 本发明进一步设置为：所述混凝土的原料还包括海藻酸钠3-7份。

[0015] 通过采用上述技术方案，调节未固化的混凝土的粘性，减少泌水，并且不影响混凝土初凝时间和保证混凝土强度前提下，进一步提高混凝土塑性，增强混凝土极限应变值；同时海藻酸钠与自由水中二价阳离子进行阳离子交换，减少二价阳离子随自由水流失而流失。

[0016] 本发明进一步设置为：所述混凝土的原料还包括减水剂5-9份，所述减水剂为木质素磺酸钙。

[0017] 通过采用上述技术方案，木质素磺酸钙减少混凝土水用量，同时与硫酸铝、硫酸镁共同作用进一步提高混凝土固化后的强度。

[0018] 本发明进一步设置为：所述混凝土的原料还包括有机硅烷改性处理的酚醛树脂纤维7- 10份。

[0019] 通过采用上述技术方案，有机硅烷改性处理可增加酚醛树脂纤维与混凝土基体结合力，增加两者的相容性，使得酚醛树脂纤维可同时增强固化后混凝土的强度和防水性。

[0020] 针对现有技术存在的不足，本发明的第二目的在于提供一种抗渗高强度的混凝土的制备方法，提高砂颗粒、骨料表面的微孔通道和毛细孔道内水化反应，增强成型混凝土的强度和抗渗性。

[0021] 本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种抗渗高强度的混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1：对骨料和砂烘干加热，去除骨料表层和砂的自由水水分；
S2：按质量份数称取普硅酸盐水泥250-400份，粉煤灰65-80份，砂680-760份，骨料900-
950份，硫酸铝40-75份，硫酸镁55-85份，水200-250份和其他原料，其中骨料来着S1；
S3：将S2中的原料混合搅拌均匀，得到抗渗高强度的混凝土。

[0022] 通过采用上述技术方案，烘干加热除去骨料表层和砂的自由水水分，有利于原料混合时添加的水携带溶解在其内的铝离子、镁离子渗入骨料表层内，提高砂颗粒、骨料表面的微孔通道和毛细孔道内水化反应，增强成型混凝土的强度和抗渗性。

[0023] 本发明进一步设置为：S1中骨料烘干温度为70-80℃。

[0024] 通过采用上述技术方案，保证烘干效率，同时避免烘干温度过高导致骨料表层和砂开裂、表层结构降低，防止成型后的混凝体强度降低和抗渗性能提高减弱。

[0025] 综上所述，本发明具有以下有益效果：1.在原料混合后硫酸铝和硫酸镁均逐渐溶解于水中，溶解出的铝离子、镁离子部分深入水泥颗粒、砂颗粒、骨料表面的微孔通道和毛细孔道内形成沉淀，以阻碍微孔通道和毛细孔道内的自由水外流失，且又可保证外界水可通过渗透压进入微孔通道和毛细孔内；另一部分的铝离子、镁离子游离于水泥颗粒、砂颗粒、骨料等外的自由水中生成沉淀，分散在未固化的混凝土内，对未固化的混凝土的保水性提供贡献，并增大未固化时混凝土的体积，减少混凝土收缩；进而减少泌水、水化反应得到充分进行、减少混凝土内微孔通道和毛细孔道的产生、加强砂颗粒与骨料在混凝土中的结合力，使混凝土成型后的强度和混凝土的抗渗性能同时得到提高。

[0026] 2.十水四硼酸钠溶解后产生的四羟基合铝酸根与铝离子共同作用起到pH缓冲作用，减弱未固化的混凝土内液相的碱性，保证水化反应进行的同时，减缓碱骨料反应，避免混凝土过度膨胀而开裂，提高混凝土的强度；并且随未固化的混凝土逐渐固化成成型混凝土的过程中，硼酸根因pH变化和自由水减少，逐渐转化为硼酸钙进而逐渐填堵混凝土中微小孔隙，提高混凝土的抗渗性；3.瓜尔豆胶在未固化的混凝土混合初期提供粘性较小，便于未固化的混凝土拌和和未固化时的混凝土运输，而当混凝土开始固化后，其自由水中的pH逐渐减小，瓜尔豆胶提供的粘性逐渐增大，提高混凝土的塑性，增强混凝土极限应变值，以及减少自由水析出而促进水化反应，并且增加混凝土内部的结合力，由此对混凝土的抗渗性和强度提高起到促进作用；
4.海藻酸钠调节未固化的混凝土的粘性，减少泌水，并且不影响混凝土初凝时间和保证混凝土强度前提下，进一步提高混凝土塑性，增强混凝土极限应变值；同时海藻酸钠与自由水中二价阳离子进行阳离子交换，减少二价阳离子随自由水流失而流失；
5.木质素磺酸钙减少混凝土水用量，同时与硫酸铝、硫酸镁共同作用进一步提高混凝土固化后的强度；
6.一种抗渗高强度的混凝土的制备方法，骨料和砂混合前进行烘干加热，除去骨料表层和砂的自由水水分，有利于原料混合时添加的水携带溶解在其内的铝离子、镁离子渗入骨料表层内，提高砂颗粒、骨料表面的微孔通道和毛细孔道内水化反应，增强成型混凝土的强度和抗渗性。

具体实施方式

[0027] 一种抗渗高强度的混凝土，由包括以下质量份数的原料混合制得：普通硅酸盐水泥 250-400份，
粉煤灰 65-80份，
砂 680-760份，
骨料 900-950份，
硫酸铝 20-35份，
硫酸镁 24-40份，
水 200-250份，
熟石灰 18-22份，
十水四硼酸钠 8-12份，
瓜尔豆胶 12-18份，
海藻酸钠 3-7份，
减水剂 5-9份，
有机硅烷改性处理的酚醛树脂纤维 7-10份。

[0028]

[0029] 其中普通硅酸盐水泥为现有42.5硅酸盐水泥。砂可为河沙或人工砂，此处为人工砂。骨料粒径为5-10mm的碎石骨料。减水剂为木质素磺酸钙。

[0030] 硫酸铝、硫酸镁、十水四硼酸钠、熟石灰、十水四硼酸钠、瓜尔豆胶、海藻酸钠和木质素磺酸钙均为市售产品。

[0031] 有机硅烷改性处理的酚醛树脂纤维，为市售的0.5-0.8mm直径、长度为2-3cm的酚醛树脂，经硅烷偶联剂或硅烷偶联剂溶液浸泡，此处使用乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷作为硅烷偶联剂。

[0032] 上述混凝土的制备方法：S1：对骨料和砂烘干加热，加热温度70-80℃，加热时间为40-60h，以去除骨料表层和砂的自由水水分；
S2：按质量份数称取普硅酸盐水泥250-400份，粉煤灰65-80份，砂680-760份，骨料900-
950份，硫酸铝40-75份，硫酸镁55-85份，水200-250份和其他原料，其中骨料来着S1；
S3：将S2中的原料混合搅拌均匀，得到抗渗高强度的混凝土。

[0033] 根据上述制备方法进行混凝土的获取，得到实施例1A-1H。

[0034] 对实施例1A-1I所得的混凝土进行根据标准GB 50082-2009中记载的逐级加压法测试抗渗性，根据标准GB-50081-2002中记载试验方法测试力学性能以及根据标准GB50164-2011 记载要求和其他记载在内的相关标准进行其他的测试，测试结果如下。

[0035] 其中塑性等级中评价标准如下。级别名称坍落度(mm)
S1 低塑性混凝土 10-40
S2 塑性混凝土 50-90
S3 流动性混凝土 100-150
S4 大流动性混凝土 ≥160

[0036] 其中早期抗裂等级中评价标准如下。

[0037] 同时设置对比例1A-1D。

[0038] 对比例1A，一种抗渗高强度的混凝土，基于实施例1F的基础上，其区别之处在于硫酸铝用量为0。

[0039] 对比例1B，一种抗渗高强度的混凝土，基于实施例1F的基础上，其区别之处在于硫酸镁用量为0。

[0040] 对比例1C，一种抗渗高强度的混凝土，基于实施例1F的基础上，其区别之处在于熟石灰用量为0。

[0041] 对比例1D，一种抗渗高强度的混凝土，基于实施例1F的基础上，其区别之处在于硫酸铝、硫酸镁、熟石灰用量均为0。

[0042] 对比例1A-1D具体参数如下。对比例1A 对比例1B 对比例1C 对比例1D
普通硅酸盐水泥/kg 300 300 300 300
粉煤灰/kg 76 76 76 76
砂/kg 680 680 680 680
砂粒径/nm 1 1 1 1
骨料/kg 930 930 930 930
骨料粒径/nm 10 10 10 10
硫酸铝/kg 0 35 35 0
硫酸镁/kg 24 0 24 0
水/kg 200 200 200 200
熟石灰/kg 12 12 0 0
十水四硼酸钠/kg 10 10 10 10
瓜尔豆胶/kg 12 12 12 12
海藻酸钠/kg 4 4 4 4
减水剂/kg， 6 6 6 6

[0043] 对实施例1A-1I所得的混凝土进行性能检测，检测结果如下。

[0044] 对比实施例一、对比例1A-1C可知，原料中添加硫酸铝、硫酸镁和熟石灰，以在碱性环境下硫酸铝和硫酸镁发生协同作用，使得本申请的混凝土成型后的强度和混凝土的抗渗性能同时得到提高，得到一种抗渗高强度的混凝土。

[0045] 实施例二，一种抗渗高强度的混凝土，基于实施例1F的基础上，其区别之处在于瓜尔豆胶用量为
0。

[0046] 实施例三，一种抗渗高强度的混凝土，基于实施例1F的基础上，其区别之处在于十水四硼酸钠用量为0。

[0047] 实施例四，一种抗渗高强度的混凝土，基于实施例1F的基础上，其区别之处在于海藻酸钠用量均为0。

[0048] 实施例五，一种抗渗高强度的混凝土，基于实施例1F的基础上，其区别之处在于木质素磺酸钙用量均为 0。

[0049] 实施例六，一种抗渗高强度的混凝土，基于实施例1F的基础上，其区别之处在于有机硅烷改性处理的酚醛树脂纤维用量为0。

[0050] 对比例二，一种抗渗高强度的混凝土，基于实施例1F的基础上，其区别之处在于使用未经有机硅烷改性处理的酚醛树脂纤维替代有机硅烷改性处理的酚醛树脂纤维。

[0051] 对实施例二至实施例六和对比例二所得的混凝土进行性能检测，检测结果如下。

[0052] 对比实施例1F、实施例二、实施例三可知，瓜尔豆胶溶解在未固化的混凝土的自由水中，且在本发明配比量下，未固化的混凝土混合初期硼酸根作用维持pH(pH＝9.5-10.5)时，其粘性较小，便于未固化的混凝土拌和和未固化时的混凝土运输，而当混凝土开始固化后，其自由水中的pH逐渐减小，瓜尔豆胶提供的粘性逐渐增大，提高混凝土的塑性，增强混凝土极限应变值，以及减少自由水析出而促进水化反应，并且增加混凝土内部的结合力，由此对混凝土的抗渗性和强度提高起到促进作用。

[0053] 对比实施例1F、实施例三和对比例1A可知，十水四硼酸钠溶解后产生的四羟基合铝酸根与铝离子共同作用起到pH缓冲作用，减弱未固化的混凝土内液相的碱性，保证水化反应进行的同时，减缓碱骨料反应，避免混凝土过度膨胀而开裂，提高混凝土的强度；并且随未固化的混凝土逐渐固化成成型混凝土的过程中，硼酸根逐渐转化为硼酸钙堵混凝土中微小孔隙，提高混凝土的抗渗性。

[0054] 对比实施例1F、实施例四可知，海藻酸钠用于调节未固化的混凝土的粘性，减少泌水，并且不影响混凝土初凝时间和保证混凝土强度前提下，进一步提高混凝土塑性，增强混凝土极限应变值。

[0055] 对比实施例1F、实施例五可知，木质素磺酸钙减少混凝土水用量，同时与硫酸铝、硫酸镁共同作用进一步提高混凝土固化后的强度。

[0056] 对比实施例1F、实施例六和对比例二可知，有机硅烷改性处理可增加酚醛树脂纤维与混凝土基体结合力，增加两者的相容性，使得酚醛树脂纤维可同时增强固化后混凝土的强度和防水性。

[0057] 本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，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，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

标题	发布/更新时间	阅读量
混凝土-专利编号CN106186939A	2020-05-12	394
重混凝土-专利编号CN107311557B	2020-05-11	478
重混凝土-专利编号CN107311557A	2020-05-11	322
混凝土-专利编号CN106186941A	2020-05-11	852
混凝土-专利编号CN104058674A	2020-05-13	956
沥青混凝土-专利编号CN110183190A	2020-05-13	399
混凝土-专利编号CN106220080A	2020-05-12	546
混凝土-专利编号CN106167384A	2020-05-12	834
混凝土-专利编号CN104058674B	2020-05-13	931
混凝土-专利编号CN106220082A	2020-05-11	612

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