一种基于超声震荡技术的自密实混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种基于超声震荡技术的自密实混凝土及其制备方法。该方法选用采石场机械加工的过程中产生的石粉副产品，将剑麻纤维和石粉应用在自密实混凝土中，剑麻纤维通过超声震荡改性后和石粉协同作用能够显著提高自密实混凝土的工作性能和力学强度。先对剑麻纤维进行表面处理并进行超声震荡，加入水和外加剂从而制成混合溶液，随后进行搅拌和震荡，使各微粒均匀分散，从而让材料特性最大程度发挥，最终得到的剑麻纤维‑石粉自密实混凝土可以满足其应用于工程所需的流动性，也保证了其优秀的力学性能和强度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超声震荡技术的自密实混凝土及其制备方法
本专利技术涉及混凝土
，尤其涉及一种基于超声震荡技术的剑麻纤维和石粉复自密实混凝土及其制备方法。
技术介绍
自密实混凝土是目前世界上最广泛使用的混凝土类型之一，主要是因为其自密实的特性和强度。和传统混凝土不同，自密实混凝土不需要使用如同浸没式震动器之类的外力压实机械设备，它是一种高度流动的，非分离的，特殊的混凝土类型，并且通过自身的重量，它就可以被融入进各种模板，包括经过重度强化过后的区域以及狭窄和较深的区域。自21世纪以来，纤维在自密实混凝土中的应用和研究逐渐普及。剑麻纤维很长，便宜，质地坚韧，富于弹性，拉力强，耐酸耐腐蚀，加入混凝土(碱性)中不会发生与酸碱的化学反应，所以在纤维中剑麻纤维是很好的纤维材料，但目前含剑麻纤维的混凝土由于剑麻纤维表面与混凝土的摩擦力过小，导致在混凝土侧向受拉的过程中剑麻纤维并未发挥全部的抗拉性能，混凝土强度增加不明显，在混凝土破坏时大部分剑麻纤维仅仅被拔出而不是拉断。因此为了提高混凝土的抗压强度，对剑麻纤维进行改性很有必要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于超声震荡技术的自密实混凝土及其制备方法。该混凝土中加入微米级石粉和改性后的剑麻纤维，能在同等条件下提高自密实混凝土的强度，同时该混凝土中能最大程度的引入石粉，能解决现有技术中引入太多石粉时而导致的混凝土强度降低的问题。该自密实混凝土再配置时采用超声震荡技术，超声震荡除了能起到将剑麻纤维充分分散以外，最重要的是能将纳米级二氧化硅包裹在剑麻纤维上，纤维也更粗糙，显著增加了纤维在混凝土中的摩擦力，解决了过量石粉引入而导致的混凝土强度下降的问题。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：第一方面，本专利技术提供一种基于超声震荡技术的自密实混凝土，其特征在于：该混凝土中加入有剑麻纤维和微米级石粉，所述剑麻纤维为经过表面处理后的剑麻纤维，通过超声振荡在剑麻纤维表面包裹纳米级二氧化硅。所述微米级石粉的粒径为70-250微米，石粉为沸石粉和/或硅石粉。所述石粉的加入量为混凝土中硅酸盐水泥质量的20-35％；纳米级二氧化硅的加入量为剑麻纤维质量的1/5-3/10；剑麻纤维的加入量为混凝土中硅酸盐水泥质量的0.4％-3％。第二方面，本专利技术提供一种基于超声震荡技术的自密实混凝土，按重量份数计，混凝土的组成和含量分别为：普通硅酸盐水泥：1份一级粉煤灰：0.78份石子：1.68份标准砂：0.84份石粉：0.32份高效减水剂：0.168份剑麻纤维：0.006-0.018份纳米二氧化硅：0.0012-0.0036份水：0.840份偶联剂：0.00036-0.002份分散剂：0.0006-0.0018份。第三方面，本专利技术提供一种基于超声震荡技术的自密实混凝土的制备方法，其特征在于：该制备方法包括以下步骤：(1)按照重量数计，将上述原料分成四组，第一组为剑麻纤维0.006-0.018份，第二组为纳米二氧化硅0.0012-0.0036份，第三组为水0.840份和高效减水剂0.168份,第四组为普通硅酸盐水泥1份，一级粉煤灰0.78份，石粉0.32份，石子1.68份，标准砂0.84份；(2)将第一组原料放入到氢氧化钠溶液中静置0.25小时，然后用清水洗净并在80℃的环境下烘干，去除表面的杂质；(3)将第二组原料加入300毫升乙醇溶液中，制成悬浊液，并将悬浊装置放入超声震荡器中，用40Khz的振动频率，120W功率进行震动处理，在震动至第10分钟，添加偶联剂总质量的1/5，继续震荡至第20分钟时停止，并在80℃的环境下烘至粘稠状态；(4)将步骤(2)处理后的剑麻纤维加入500毫升乙醇溶液中，用40Khz的振动频率，120W功率进行震动处理，在震动至第5分钟，逐次滴加全部剩余的偶联剂，再震荡均匀后(约10min)，滴加0.0006-0.0018份分散剂继续震荡至第20分钟时将步骤(3)处理后的粘稠状态二氧化硅(纳米二氧化硅，粒径500nm左右)加入乙醇溶液中，继续震荡20分钟停止，震荡结束后在80℃的环境下烘干，获得改性剑麻纤维。在纳米二氧化硅加入后超声震荡过程中，由于材料之间进行高频率撞击内能增大，温度升高，所以必须及时散热，而且超声震荡仪是金属的导热性强，温度过大会损坏仪器，因此每震荡2秒静止5秒，静止时可将容器拿出超声震荡器，让溶液处在室温状态下静止一会，来避免受热而导致的团聚作用。二者在进行结合时，在剑麻纤维溶液中提前加入分散剂，再加入纳米二氧化硅，使纳米级别材料能够很好的分散，避免纳米二氧化硅结成团，分散剂可选用HH2698、HH2086。(5)将第三组原料混合搅拌形成混合溶液。(6)将步骤(4)获得的改性剑麻纤维均匀分散加入到第四组原料中获得混合料，将混合料搅拌5分钟，并将步骤(5)中的一半混合溶液添加到干料中进行200秒的搅拌处理，接着进行200秒的震荡过程，并将另一半的混合溶液放入，进行400秒的搅拌过程制成剑麻纤维-石粉自密实混凝土。此外，所述混凝土的力学特性和工作性能将采用立方体轴心抗压强度，抗弯强度以及坍落拓展度实验进行相关测试。抗压强度需将混凝土支撑50mm*50mm*50mm的试块，抗弯强度需将混凝土制成40mm*40mm*160mm的试块。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术针对剑麻纤维材料进行了一系列改性加工，提高了剑麻纤维的耐酸耐碱性以及表面摩擦力，增强截面的抗拉性能，进而有助于进一步提高混凝土的抗压强度。在混凝土中加入纤维可以提高混凝土抗压强度，原理是一个构件受压，他的截面上就是受拉，纤维在这里面扮演的钢筋的角色，可以在截面上提高抗拉强度来间接的提高构件的抗压能力。本申请使用剑麻纤维，利用超声震荡在纤维表面包裹纳米二氧化硅，使纤维表面更加粗糙，增大纤维在混凝土中的摩擦力，这样就能大幅度提高截面的抗拉，从而使构件在相同条件下的抗压强度显著提高。并且不降低自密实混凝土强度的前提下成功引入大量废弃物—石粉，采用石粉来取代部分水泥，来达到废物充分利用的目的。1.固废石粉的再利用。石粉由岩石通过机械粉碎制成，是在采石场中机械加工碎石过程中产生的副产品，作为副产品，它们既占据了场地又污染了环境。石粉与水流形成的具有光滑表面的河砂不同，石粉表面较为粗糙，并且具有尖锐的棱角，因而总比表面积较大，空隙率较高，堆积密度较小，这些特征都会在一定程度上降低混凝土的工作性能，因此现有技术中石粉加入太多会降低混凝土的力学性能，对石粉的利用率较低，本专利技术将石粉控制在70-250um内形成细粉，能补充了混凝土的细颗粒，增加了混凝土拌合物浆体的量，增强了混凝土的保水性和粘聚力，并降低了泌水性，在一定程度上改善了石粉混凝土的可加工性和和易性。本专利技术采用沸石粉与硅石粉并选择不同粒径对部分水泥和砂进行替代，起到火山灰效应，在不损失混凝土抗压强度的前提下，达到节能环保的目的。本申请中能代替15％左右的水泥，会使水泥的水化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于超声震荡技术的自密实混凝土，其特征在于：该混凝土中加入有剑麻纤维和微米级石粉，所述剑麻纤维为经过表面处理后的剑麻纤维，通过超声振荡在剑麻纤维表面包裹纳米级二氧化硅。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于超声震荡技术的自密实混凝土，其特征在于：该混凝土中加入有剑麻纤维和微米级石粉，所述剑麻纤维为经过表面处理后的剑麻纤维，通过超声振荡在剑麻纤维表面包裹纳米级二氧化硅。


2.根据权利要求1所述的自密实混凝土，其特征在于，所述微米级石粉的粒径为70-250微米，石粉为沸石粉和/或硅石粉。


3.根据权利要求1所述的自密实混凝土，其特征在于，所述石粉的加入量为混凝土中硅酸盐水泥质量的20-35％；纳米级二氧化硅的加入量为剑麻纤维质量的1/5-3/10；剑麻纤维的加入量为混凝土中硅酸盐水泥质量的0.4％-3％。


4.一种基于超声震荡技术的自密实混凝土，其特征在于：
该自密实混凝土按重量份数计，混凝土的组成和含量分别为：
普通硅酸盐水泥：1份
一级粉煤灰：0.78份
石子：1.68份
标准砂：0.84份
石粉：0.32份
高效减水剂：0.168份
剑麻纤维：0.004-0.03份
纳米二氧化硅：0.0012-0.0036份
水：0.840份
偶联剂：0.00036-0.002份
分散剂：0.0006-0.0018份。


5.根据权利要求4所述的自密实混凝土，其特征在于，所述剑麻纤维的份数为0.006-0.018份。


6.一种权利要求4所述的基于超声震荡技术的自密实混凝土的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾宪桃，孙浚博，任振华，皮正波，曾浩，崔洋，毕旭亮，姜志炜，岳龙，
申请(专利权)人：湖南工程学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43