一种高强度混凝土及其制备方法技术

本申请涉及混凝土领域，具体公开了一种高强度混凝土及其制备方法，其包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥340～410份；粉煤灰30～100份；河沙625～685份；碎石852～1452份；水135～195份；减水剂4～10份；相变材料胶囊3～12份；相变材料胶囊包括囊芯和囊壁，所述囊芯为固液相变材料，所述囊壁由吸水树脂制成；其制备方法为：S1、制备聚丙烯酸‑丙烯酰胺吸水树脂溶液和石蜡乳液；S2、制备相变材料胶囊；S3、将制得的相变材料胶囊和硅酸盐水泥、粉煤灰、河沙、碎石、减水剂、水混合并搅拌均匀，得到混凝土。本申请的高强度混凝土具有减少裂缝的产生，填补裂缝的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度混凝土及其制备方法
本申请涉及混凝土的领域，更具体地说，它涉及一种高强度混凝土及其制备方法。
技术介绍
目前，混凝土开裂可以说是“常发病”和“多发病”，经常困扰着工程人员。如道路、地面、楼板、墙面、沥青路面、桥梁等凡是用到混凝土的地方，都会出现混凝土裂缝的问题，其成因既有外界环境等客观因素，也有施工技术、工艺操作不当等主观因素。现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。研究发现，大体积混凝土浇筑初期，水泥水化反应易释放出大量水化热，并迅速积聚在混凝土内，使混凝土温度上升，混凝土体积膨胀变大；随着热量释放到外界环境中，混凝土温度降低则使混凝土体积产生收缩，混凝土内部易产生裂缝，导致大体积混凝土强度下降。
技术实现思路
为了减少混凝土裂缝的产生，以提高大体积混凝土的强度，本申请提供一种高强度混凝土及其制备方法。第一方面，本申请提供一种高强度混凝土，采用如下的技术方案：一种高强度混凝土，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥340～410份；粉煤灰30～100份；河沙625～685份；碎石852～1452份；水135～195份；减水剂4～10份；相变材料胶囊3～12份；所述相变材料胶囊包括囊芯和囊壁，所述囊芯为固液相变材料，所述囊壁由吸水树脂制成。通过采用上述技术方案，当混凝土中的水泥与水作用产生很高的水化热时，水化热使混凝土内部温度升高，且热量通过囊壁传递至囊芯处，囊芯内的固液相变材料熔化变成液体，吸收部分热量从而降低了混凝土内部的温度变化，从而减少了混凝土裂缝的产生，从而实现提高混凝土的强度。当混凝土产生裂缝时雨水沿裂缝流动至吸水树脂处，吸水树脂便会吸收大量的水分，变成水凝胶，且吸水树脂因吸收大量水分体积变大，从而堵住混凝土的裂缝，限制雨水继续进入裂缝深处，使裂缝不能继续延伸扩大；而固液相变材料吸热之后变成液体，具有流动性，因而在重力作用下，流动性的固液相变材料带动相变材料胶囊向下移动，从而对水凝胶下端的小裂缝进行填补堵塞，最终实现整个裂缝的填补堵塞，从而进一步实现增强混凝土的强度。上述相变材料胶囊中的囊芯可以选用石蜡、月桂酸等固液相变材料，囊壁可以选用聚丙烯酸-丙烯酰胺吸水树脂或淀粉-丙烯腈吸水树脂。优选的，所述相变材料胶囊还包括可降解的薄膜纤维，所述薄膜纤维包覆在吸水树脂外表面，所述固液相变材料、吸水树脂与薄膜纤维的重量份数比为(3～4):2:1。通过采用上述技术方案，混凝土与水的拌合初期，吸水树脂吸收大量的水分占据了混凝土内部的一些空间，并导致混凝土体积变大，而混凝土成型后，随着水分流失，原本水分占据的空间形成空隙，导致混凝土的密实度减小。由于在相变材料胶囊外层还包覆一层可降解的薄膜纤维，可以有效阻止混凝土与水的拌和初期吸水树脂先吸水而导致上述结果，在混凝土成型后，可降解的薄膜纤维随着时间慢慢降解，将吸水树脂暴露在混凝土中，吸水树脂再逐渐发挥作用，可以更有效地减少混凝土裂缝的产生。优选的，所述吸水树脂为聚丙烯酸-丙烯酰胺吸水树脂，所述聚丙烯酸-丙烯酰胺吸水树脂通过溶液聚合法制得。通过采用上述技术方案，由于采用聚丙烯酸-丙烯酰胺吸水树脂，利用聚丙烯酸-丙烯酰胺很强的吸水性和保水性，使得聚丙烯酸-丙烯酰胺吸水后膨胀变成水凝胶，来堵住裂缝。水凝胶不会轻易将水分分离出来，从而使膨胀后的水凝胶体积不会变小，实现水凝胶持续堵塞裂缝。优选的，所述固液相变材料选用石蜡。通过采用上述技术方案，由于采用石蜡作为固液相变材料，水泥和水作用产生的水化热，达到石蜡的熔点，使石蜡熔化，借助石蜡的固液转化时吸热的特性，降低混凝土内部的热量，从而降低混凝土内部体积膨胀的概率，减少裂缝的产生；除此之外，石蜡的化学性质稳定，通常情况下，不会与混凝土中的其他成分发生反应。优选的，所述可降解的薄膜纤维为纤维素纤维。通过采用上述技术方案，由于采用可降解的纤维素纤维制成薄膜纤维，在混凝土拌合初期包覆囊壁，使聚丙烯酸-丙烯酰胺吸水树脂接触不到水，而随着混凝土的硬化，纤维素纤维被混凝土中的微生物慢慢降解。优选的，所述硅酸盐水泥360～400份；粉煤灰50～80份；河沙645～680份；碎石990～1252份；水150～175份；减水剂4～6份；相变材料胶囊6～9份。通过采用上述技术方案，根据实施例中的数据，可看出当混凝土中的各组分数量在上述范围中时，混凝土的抗压强度最好，不易产生裂缝，且对产生的裂缝具有很好的填补作用。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：一种高强度混凝土的制备方法，至少包括以下步骤：S1、制备聚丙烯酸-丙烯酰胺吸水树脂和石蜡乳液；S2、在制得的聚丙烯酸-丙烯酰胺吸水树脂中加去离子水，形成水溶液，加热至70℃，边搅拌边加入石蜡乳液，调节pH呈酸性，升温至80℃，反应至完全，抽滤，真空干燥，得到相变材料胶囊；S3、将制得的相变材料胶囊和硅酸盐水泥、粉煤灰、河沙、碎石、减水剂、水混合并搅拌均匀，得到混凝土。通过采用上述技术方案，在制备相变材料胶囊前，将囊壁和囊芯各自处理，再将囊壁和囊芯混合，经乳液聚合法得到相变材料胶囊，使用时，把相变材料胶囊与其他混凝土原料中混合便可。优选的，一种高强度混凝土的制备方法，至少包括以下步骤：S1、制备聚丙烯酸-丙烯酰胺吸水树脂和石蜡乳液；S2、在制得的聚丙烯酸-丙烯酰胺吸水树脂中加去离子水，形成水溶液，加热至70℃，边搅拌边加入石蜡乳液，调节pH呈酸性，升温至80℃，反应至完全，抽滤，真空干燥，得到相变材料颗粒。S3、配置浓度为1％的纳米纤维素纤维水溶液，将相变材料颗粒加入到纤维素纤维水溶液中，搅拌加热至50℃，经界面聚合包覆法，得到相变材料胶囊；S4、将制得的相变材料胶囊和硅酸盐水泥、粉煤灰、河沙、碎石、减水剂、水混合并搅拌均匀，得到混凝土。通过采用上述技术方案，在制备相变材料胶囊前，将囊壁和囊芯各自处理，再将囊壁和囊芯混合，经乳液聚合法得到相变材料颗粒，再在相变材料颗粒表层包覆一层薄膜纤维，这样便完成了相变材料胶囊前的制备，使用时，把相变材料胶囊混入混凝土中便可。这样的方式，不仅不会影响混凝土原有的特性，且包覆的薄膜纤维可以有效保护相变材料颗粒，使相变材料颗粒不会在使用前期就遇水发生反应。优选的，S2中的pH为2.5～3.0。通过采用上述技术方案，当pH控制在这个范围时，制得的相变材料颗粒最稳定，有助于提高混凝土的抗压强度，且对填充裂缝具有很好的效果。综上所述，本申请具有以下有益效果：1、由于本申请采用在混凝土中加入囊芯为固液相变材料，囊壁为吸水树脂的相变材料胶囊，由于囊芯内的固液相变材料在混凝土成型初期水化热的作用下，熔化变成液体，吸收部分热量从而降低了混凝土内部的温度，减小了混凝土内部和外部的温差，从而减少了混凝土裂缝的产生。在裂缝产生初期，吸水树脂会吸收大量的水分，变成水凝胶，体积变大后堵住混凝土本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度混凝土，其特征在于，包括以下重量份的原料：/n硅酸盐水泥340～410份；/n粉煤灰30～100份；/n河沙625～685份；/n碎石852～1452份；/n水135～195份；/n减水剂4～10份；/n相变材料胶囊3～12份；/n所述相变材料胶囊包括囊芯和囊壁，所述囊芯为固液相变材料，所述囊壁由吸水树脂制成。/n

【技术特征摘要】
1.一种高强度混凝土，其特征在于，包括以下重量份的原料：
硅酸盐水泥340～410份；
粉煤灰30～100份；
河沙625～685份；
碎石852～1452份；
水135～195份；
减水剂4～10份；
相变材料胶囊3～12份；
所述相变材料胶囊包括囊芯和囊壁，所述囊芯为固液相变材料，所述囊壁由吸水树脂制成。


2.根据权利要求1所述的一种高强度混凝土，其特征在于，所述相变材料胶囊还包括可降解的薄膜纤维，所述薄膜纤维包覆在吸水树脂外表面，所述固液相变材料、吸水树脂与薄膜纤维的重量份数比为（3～4）:2:1。


3.根据权利要求1所述的一种高强度混凝土，其特征在于，所述吸水树脂为聚丙烯酸-丙烯酰胺吸水树脂，所述聚丙烯酸-丙烯酰胺吸水树脂通过溶液聚合法制得。


4.根据权利要求1所述的一种高强度混凝土，其特征在于，所述固液相变材料选用石蜡。


5.根据权利要求2所述的一种高强度混凝土，其特征在于，所述可降解的薄膜纤维为纤维素纤维。


6.根据权利要求1所述的一种高强度混凝土，其特征在于，包括以下重量份的原料：所述硅酸盐水泥360～400份；粉煤灰50～80份；河沙645～680份；碎石990～1252份；水150～175份；减水剂4～6...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁立刚，
申请(专利权)人：上海煌煌砼制品有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31