一种高强度混凝土及其制备方法

技术领域

本申请涉及混凝土的技术领域，更具体地说，它涉及一种高强度混凝土及其制备方法。

背景技术

混凝土是指以水泥为主要胶凝材料与水、骨料、外加剂和掺合料，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人造石材。 混凝土主要划分为两个阶段与状态：凝结硬化前的塑性状态，即混凝土拌合物；硬化之后的坚硬状态，即硬化混凝土或混凝土。

目前，现有的混凝土制备方法包括以下步骤：

S1：将水泥、水、骨料、外加剂和掺合料放在混凝土搅拌机搅拌得到混凝土拌合物；

S2：初期混合物发生水化反应固化得到硬化混凝土。

针对上述中的相关技术，发明人认为得到的混凝土固化后水分不易渗入混凝土，造成水化反应不充分，使制成的混凝土强度受限，无法获得更高强度的混凝土。

发明内容

为了提高混凝土的强度，本申请提供一种高强度混凝土。

为了获得一种高强度混凝土，本申请提供一种高强度混凝土的制备方法。

第一方面，本申请提供的一种高强度混凝土，采用如下的技术方案：

一种高强度混凝土，包括以下质量份数的原料通过搅拌混合得到：

水泥110-130份，

骨料480-520份，

砂400-420份，

水110-130份，

粉煤灰25-35份，

空心玻璃纤维60-80份。

通过采用上述技术方案，在混凝土制备过程中，需要加入水泥、骨料、砂、水、粉煤灰和空心玻璃纤维混合搅拌，硅酸盐水泥会发生水化反应使混凝土固化，固化后需要继续进行浇水养护，使混凝土内部的水化反应更加充分，水化反应越充分，混凝土的强度越高，加入的空心玻璃纤维可提供导水通道，使水分更容易进入固化的混凝土中，促进水化反应进行，由此提高混凝土的强度。

优选的，还包括种子乳液30-50份，所述种子乳液在混凝土固化养护后通过加压的方式注射进入混凝土内，所述种子乳液包括以下质量份数的原料混合配置：丙烯酸1-4份、甲基丙烯酸甲酯30-45份、过硫酸铵0.2-1.0份、十二烷基硫酸钠0.5-3份、水50-60份。

通过采用上述技术方案，在混凝土固化养护之后，由于加入的空心玻璃纤维使混凝土的抗渗水性能变差，因此通过加压的方式将种子乳液注射进入混凝土，从而将空心玻璃纤维的孔径进行封堵，大幅度提高混凝土抗渗水性能。种子乳液通过乳液聚合的方式形成聚合微粒，种子乳液发生高分子聚合反应在空心玻璃纤维的管壁内进行，最终将空心玻璃纤维的管径堵住，提高抗渗水性，同时种子乳液可将混凝土之间的缝隙进行填充，增强混凝土的抗渗性能。

优选的，还包括硅烷偶联剂90-110份，所述空心玻璃纤维浸泡于硅烷偶联剂中，所述空心玻璃纤维的内侧管壁经过硅烷偶联剂的改性。

通过采用上述技术方案，用硅烷偶联剂对空心玻璃纤维进行改性，使空心玻璃纤维的内侧壁面与种子乳液有很好的结合，使种子乳液在进入混凝土的过程中，形成的聚合微粒粘附在空心玻璃纤维的壁面上，最终将空心玻璃纤维的通道进行堵塞，从而提高抗渗水性能。

优选的，所述空心玻璃纤维外侧管壁经过硅烷偶联剂改性。

通过采用上述技术方案，对空心玻璃纤维的外侧进行硅烷改性处理，能让空心玻璃纤维在混凝土中分布均匀，抗裂，提高韧性，增强混凝土的抗压强度。

优选的，所述空心玻璃纤维浸泡于硅烷偶联剂中进行硅烷处理，升温至70℃后保持2h，得到改性后的空心玻璃纤维。

通过采用上述技术方案，用硅烷偶联剂处理空心玻璃纤维既可保护纤维不受磨损，也可为空心玻璃纤维与种子乳液间的粘结提供良好的界面，从而使种子乳液能够停留在空心玻璃纤维的管壁内，堵塞管壁，起到抗渗的效果，使混凝土在较长时间的凝固后能具有较高强度。

优选的，所述空心玻璃纤维的长度为140-160毫米。

通过采用上述技术方案，空心玻璃纤维具有重量轻，抗压强度大等优点，空心玻璃纤维的长度的为140-160毫米时，能更好的分散在混凝土中，起到导水的作用，增强混凝土的抗压强度。

第二方面，本申请提供一种高强度混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：

根据上述所述的高强度混凝土的制备方法，包括以下步骤，

S1：将水泥、骨料、水、粉煤灰、砂和空心玻璃纤维进行混合得到混凝土拌合物；

S2：将混凝土拌合物倒入模具进行浇筑；

S3：在控制温度为20±5℃，养护时间为28天；湿度不低于95%的条件下进行养护。

通过采用上述技术方案，在混凝土原料加入空心玻璃纤维进行搅拌混合，在混凝土固化后，仍需对混凝土进行浇水，使混凝土中的硅酸盐与水发生水化反应，水化反应越充分越能提高混凝土的强度，空心玻璃纤维起到导水管道的作用，在混凝土固化之后，方便水分渗入到混凝土中完成水化反应，从而提高混凝土的强度。

优选的，根据上述所述的高强度混凝土的制备方法，包括以下步骤，

S1：将水泥、骨料、水、粉煤灰、砂和改性后的空心玻璃纤维进行混合得到混凝土拌合物；

S2：将混凝土拌合物倒入模具进行浇筑；

S3：在控制温度为20±5℃，养护时间为28天；湿度不低于95%的条件下进行养护；

S4：在混凝土进行养护结束后，将配置好的种子乳液通过加压加入固化混凝土中。

通过采用上述技术方案，空心玻璃纤维经过硅烷处理后与混凝土的其他原料共同混合固化，使空心玻璃纤维更好的分散在混凝土中，在混凝土固化养护之后加入种子乳液，在种子乳液慢慢渗入混凝土的过程中，种子乳液发生高分子聚合反应，使种子乳液从液态变为固态，从而将空心玻璃纤维的通道进行封堵，提高混凝土的抗渗性能，同时，硅烷处理为种子乳液与空心玻璃纤维管道壁面之间的粘结提供良好的界面，使种子乳液与管道壁面有更好的结合，从而提高混凝土的抗渗性能。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、在混凝土制备过程中，需要加入水泥、骨料、砂、水、粉煤灰和空心玻璃纤维混合搅拌，硅酸盐水泥会发生水化反应使混凝土固化，固化后需要继续进行浇水养护，使混凝土内部的水化反应更加充分，水化反应越充分，混凝土的强度越高，加入的空心玻璃纤维可提供导水通道，使水分更容易进入固化的混凝土中，促进水化反应进行，由此提高混凝土的强度。

2、本申请中优选采用种子乳液，由于加入空心玻璃纤维降低了混凝土的抗渗水性，因此通过加压的方式将种子乳液注射进入混凝土，种子乳液进入空心玻璃纤维后发生高分子聚合反应使其由液态变成固态，从而将空心玻璃纤维的孔径进行封堵，大幅度提高混凝土抗渗水性能。

3、本申请的方法，先通过加入空心玻璃纤维促进水化反应的进行，提高混凝土的强度，再通过在固化养护之后，加入种子乳液将空心玻璃纤维的管道进行封堵，因此获得具有高强度的混凝土。

具体实施方式

原料来源：

水泥为济南鑫森源化工有限公司的市售产品，粒度为325目，牌号为1344-09-8，水泥强度等级为42.5。

骨料为郑州泽晖节能科技有限公司的市售产品。

粉煤灰为灵寿县泰岳矿产品加工厂的市售产品。

砂为武汉鑫亚力涂料有限公司的市售产品。

空心玻璃纤维为上海麦克林生化科技有限公司的市售产品。

γ―氨丙基三乙氧基硅烷为上海源叶生物科技有限公司的市售产品。

实施例1，

一种高强度混凝土，包括以下质量份数的原料通过搅拌混合得到：

水泥125份，

骨料500份，平均粒径为2厘米，

砂410份，平均粒径为0.8厘米，

水125份，

粉煤灰30份，

空心玻璃纤维75份，长度为150毫米，

硅烷偶联剂100份，

种子乳液40份，

其中硅烷偶联剂为γ―氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)；

所述种子乳液包括以下质量份数的原料混合配置：丙烯酸3份、甲基丙烯酸甲酯38份、过硫酸铵0.8份、十二烷基硫酸钠2份、水55份。

其中空心玻璃纤维的改性步骤如下，

将硅烷偶联剂与水按1:1的比例配制成硅烷处理液，加入75kg的空心玻璃纤维浸泡于50m

以上高强度混凝土制备方法，包括以下步骤：

S1：将水泥、骨料、水、粉煤灰、砂和改性后的空心玻璃纤维进行混合得到混凝土拌合物；

S2：将混凝土拌合物倒入模具进行浇筑。

S3：在控制温度为20℃，养护时间为28天；湿度不低于95%的条件下进行养护。

S4：在混凝土进行养护结束后，将配置好的种子乳液通过加压加入固化混凝土中。

本实施例中的混凝土为1m*1m*1m的方形混凝土块，种子乳液的单位面积用量为10kg/m

实施例2~5 ，

一种高强度混凝土，基于实施例1的基础上，其区别在于原料用量不同。

实施例1~实施例5的原料用量如下表所示。

表一，实施例1~实施例5的原料用量

对比例1，

一种高强度混凝土，基于实施例3的基础上，其区别在于空心玻璃纤维的用量为0kg。

对实施例1~5和对比例1的混凝土进行测试。

测试包括：

1.抗压强度试验：按照GB/T50081-2019中规定的方法对混凝土28d、72d的抗压强度进行测定。

2.抗渗性能测试：按照GB/T50082-2009中规定的逐级加压法对72d的抗渗透性能进行测定。

测试结果如下表。

表二，实施例1-5和对比例1的混凝土测试结果

实施例1~5的抗压强度优于对比例1，故本申请中加入空心玻璃纤维与水泥、骨料、砂、水与粉煤灰混合搅拌，硅酸盐水泥会发生水化反应使混凝土固化，固化后需要继续进行浇水养护，使混凝土内部的水化反应更加充分，水化反应越充分，混凝土的强度越高，加入的空心玻璃纤维可提供导水通道，使水分更容易进入固化的混凝土中，促进水化反应进行，因此，加入空心玻璃纤维能有效提高混凝土的强度。

实施例6，

一种高强度混凝土，基于实施例3的基础上，其区别在于种子乳液的用量为0。

实施例7，

一种高强度混凝土，基于实施例3的基础上，其区别在于硅烷偶联剂的用量为0。

实施例8，

一种高强度混凝土，基于实施例3的基础上，其区别在于空心玻璃纤维经硅烷偶联剂改性后，对其外侧管壁进行喷淋清洗。

实施例9，

一种高强度混凝土，基于实施例3的基础上，其区别在于空心玻璃纤维的长度为300毫米。

对实施例6-9的混凝土进行测试。

测试结果如下表。

表三，实施例6-9混凝土测试结果

结合实施例3和实施例6并结合表二、三可以看出，本申请中种子乳液通过乳液聚合的方式形成聚合微粒，种子乳液发生的高分子聚合反应在空心玻璃纤维的管壁内进行，种子乳液由液体变成固体，最终将空心玻璃纤维的管径堵住，提高抗渗水性，同时种子乳液可将混凝土之间的缝隙进行填充，增强混凝土的抗渗性能。

结合实施例3和实施例7并结合表二、三可以看出，本申请中用硅烷偶联剂对空心玻璃纤维进行改性，使空心玻璃纤维的内侧壁面与种子乳液有很好的结合，使种子乳液在进入混凝土的过程中，形成的聚合微粒粘附在空心玻璃纤维的壁面上，最终将空心玻璃纤维的通道进行堵塞，增强抗渗性能。

结合实施例3和实施例8并结合表二、三可以看出，本申请中对空心玻璃纤维的外侧进行硅烷改性处理，能让空心玻璃纤维在混凝土中分布均匀，抗裂，提高韧性，增强混凝土的抗压强度。

结合实施例3和实施例9并结合表二、三可以看出，本申请中空心玻璃纤维具有重量轻，抗压强度大等优点，空心玻璃纤维的长度较短时，能更好的分散在混凝土中，起到导水的作用，增强混凝土的抗压强度。

对比例2，

一种高强度混凝土，基于实施例3的基础上，其区别在于种子乳液未经加压注射进入混凝土内，种子乳液通过涂覆于混凝土表面慢慢渗入混凝土内。

对比例3，

一种高强度混凝土，基于实施例3的基础上，其区别在于空心玻璃纤维的改性剂为钛酸酯改性剂。

对对比例2-3的混凝土进行测试。

测试结果如下表。

表四，对比例2-3混凝土测试结果

结合实施例3和对比例2并结合表二、四可以看出，本申请中在混凝土固化养护之后，由于加入的空心玻璃纤维使混凝土的抗渗水性能变差，因此通过加压的方式将种子乳液注射进入混凝土，从而将空心玻璃纤维的孔径进行封堵，大幅度提高混凝土抗渗水性能。

结合实施例3和对比例2并结合表二、四可以看出，本申请中用硅烷偶联剂处理空心玻璃纤维既可保护纤维不受磨损，也可为空心玻璃纤维与种子乳液间的粘结提供良好的界面，从而使种子乳液能够停留在空心玻璃纤维的管壁内，堵塞空心玻璃纤维的内侧管壁，起到抗渗的效果。

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。