轻质高强的混凝土构件及其制备方法技术

本发明专利技术提供轻质高强的混凝土构件及其制备方法。所述方法包括以下步骤：(1)在混凝土模具的预定位置布设导电线；(2)浇筑形成混凝土构件并养护至预定时间；(3)将所述混凝土构件与聚合物溶液接触，使得所述混凝土构件中的导电线与所述聚合物溶液能形成电路，施加电压进行电泳浸渍；以及，(4)对浸渍聚合物后的混凝土构件进行加热，使聚合物固化。本发明专利技术利用页岩陶粒或粘土陶粒作为粗骨料，用硅灰或超细矿粉作为活性掺合料优化胶凝材料的颗粒级配，从而提高混凝土构件的强度。此外，通过电泳浸渍使极性聚合物浸渍进入混凝土构件内部，然后固化填充混凝土构件内的毛细孔，从而增加混凝土构件的密实度，提高其耐久性、强度和韧性。

Lightweight and high strength concrete component and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
轻质高强的混凝土构件及其制备方法
本专利技术属于混凝土
，具体涉及一种轻质高强的混凝土构件及其制备方法。
技术介绍
混凝土是建筑行业用的最大宗的人造材料，由于其生产成本低，性能优异，在土木建筑行业得到大量的应用。普通混凝土的表观密度为2200kg/m3-2500kg/m3，而抗压强度一般不大于100兆帕，比强度值较低。在很多结构中使用时因其本身重量较大，需要较大的结构面积，在承担外部荷载的同时承担本身重量。如果在提高混凝土的比强度值、保持强度的同时降低其表观密度，则会降低结构截面，增大建筑空间，同时因混凝土表观密度低，其他性能也将得到改善。现在的轻质混凝土主要是通过加入轻质的骨料来实现较低的表观密度，轻骨料一般有人造的陶粒、煅烧的页岩陶粒，所以轻质混凝土也称为轻集料混凝土或者陶粒混凝土。因陶粒中含有大量的气孔，其密度低，从而导致陶粒混凝土的表观密度低于普通的混凝土，而大量的气孔会使混凝土产生一定的保温效果。目前陶粒混凝土根据其强度和保温性能，分为保温陶粒混凝土(例如在非承重的内外隔墙上使用的陶粒混凝土)、用在承重外墙的保温兼承重的陶粒混凝土、用作一般混凝土结构的结构陶粒混凝土。陶粒混凝土除了自身重量小之外，其保温、隔热、隔声、抗震性能也优于普通混凝土，因此提高陶粒混凝土的强度能极大地提高其使用范围，产生很高的社会效益。发展轻质高强混凝土是当前国内外混凝土界研究的热点，也是混凝土发展的方向之一。为了提高混凝土的强度和耐久性，现有技术中有时采用浸渍混凝土，具体为将已经硬化干燥的混凝土浸入有机单体中，通过加热或者辐射使有机物单体聚合来增加混凝土的密实度，从而提高混凝土的力学性能。现有技术中还存在采用抽真空的方式来排除混凝土中的气体，造成负压以增强有机物单体浸入到混凝土中。专利号为201610975628.2、专利技术名称为“一种内部自真空表面自浸渍高耐久聚合物混凝土配置工艺及施工方法”的专利技术专利提出一种浇筑形成混凝土的方法，其利用混凝土内水泥的水化消耗多余的水分来产生真空度，混凝土表面的聚合物单体随着水进入混凝土内部，从而产生浸渍效果。然而，有机物单体是分子量大的分子，在移动过程中会受到较大阻力，降低浸渍效果。而且随着真空度的降低，聚合物单体进入混凝土的速度和能力降低，最终会停止浸渍。因此，需要开发一种制备轻质高强混凝土的方法，使得聚合物单体能持续进入到混凝土内部，从而增强浸渍效果。
技术实现思路
一方面，本专利技术的目的在于提供一种制备轻质高强的混凝土构件的方法，其包括以下步骤：(1)在混凝土模具的预定位置布设导电线；(2)浇筑形成混凝土构件并养护至预定时间；(3)将所述混凝土构件与聚合物溶液接触，使得所述混凝土构件中的导电线与所述聚合物溶液能形成电路，施加电压进行电泳浸渍；(4)对浸渍聚合物后的混凝土构件进行加热，使聚合物固化。优选地，在步骤(1)中，所述预定位置是使得导电线最终位于混凝土构件中心的位置。优选地，在步骤(2)中，用于浇筑形成混凝土构件的材料包括粗骨料、细骨料、胶凝材料、活性掺合料和高效减水剂。优选地，在步骤(2)中，用于浇筑形成混凝土构件的材料包括：1000～1400份粗骨料、700～900份细骨料、600～800份胶凝材料、100～200份活性掺合料和7～20份高效减水剂。优选地，所述粗骨料的粒径为1mm～10mm，选自筒压强度为3.5MPa～4.5MPa、堆积密度为350kg/m3～380kg/m3的粘土陶粒或者筒压强度为7.5MPa～8.5MPa、堆积密度为870kg/m3～900kg/m3的页岩陶粒。优选地，所述细骨料粒径为0.01mm～1.3mm，选自连续级配石英砂或河砂。优选地，所述胶凝材料选自硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥中的任意一种，所述胶凝材料的强度等级为42.5、52.5、62.5中的一种。优选地，所述胶凝材料是强度等级为52.5或62.5的硅酸盐水泥。优选地，所述活性掺合料选自原灰细度大于等于20000目的硅灰或细度大于等于2000目的超细矿粉。优选地，所述高效减水剂选自脂肪酸系减水剂或聚羧酸系减水剂，所述减水剂的减水率大于30％。优选地，所述聚合物溶液是具有水分散性和热固性的溶液。优选地，所述聚合物溶液是聚氨酯溶液、环氧树脂溶液或聚缩醛树脂溶液中的一种。优选地，在步骤(3)中，电泳浸渍的电压为150～200V，电泳时间为10～20分钟。优选地，在步骤(4)中，用热水对混凝土构件进行加热。另一方面，本专利技术还提供一种轻质高强的混凝土构件，其利用本专利技术所述的方法制备而成。优选地，所述轻质高强的混凝土构件的表观密度为1800m2/kg～1950m2/kg，标准抗压强度为75MPa～135MPa。本专利技术所提供的方法利用堆积密度很小的页岩陶粒或粘土陶粒作为粗骨料，使混凝土的重量显著降低。此外，用作活性掺合料的硅灰或超细矿粉优化了胶凝材料的颗粒级配，提高了混凝土构件的强度。此外，本专利技术通过电泳浸渍使得极性聚合物能充分地浸渍进入混凝土构件内部，然后在加热或辐射作用下使聚合物固化，从而填充混凝土构件内的毛细孔，这样极大地增加了混凝土构件的密实度，提高了其耐久性、强度和韧性。上述轻质高强的混凝土构件的表观密度为1800m2/kg～1950m2/kg，标准抗压强度为75MPa～135MPa。附图说明图1是本专利技术的制备轻质高强的混凝土构件的方法的流程示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细的描述，具体实施方式仅是对本专利技术技术方案的示例性说明，本专利技术的范围并不限于此。图1示出了本专利技术的制备轻质高强的混凝土构件的方法的流程示意图。该方法大体包括步骤S1～S4。在步骤S1，支设混凝土浇筑模具，并在模具中心的位置布设导电线，优选使得该导电线最终位于浇筑形成的混凝土构件的中心。导电线优选是铜质导电线。在步骤S2，利用混凝土材料施工浇筑并将养护至预定时间以形成混凝土构件。优选地，养护时间持续28天。在步骤S3，将步骤S2形成的混凝土构件与聚合物溶液充分接触，并进行电泳浸渍。混凝土构件中埋设有导电线，混凝土构件与聚合物溶液充分接触后，将混凝土构件中埋设的导电线连接电源电极，另一个电极连接聚合物溶液，具有极性的聚合物在电压的作用下随着电流产生流动而进入混凝土构件内部，形成浸渍混凝土构件。在电压作用下，聚合物持续进入混凝土构件内部，实现对混凝土构件的充分浸渍。在步骤S4，对与聚合物充分接触后的混凝土构件加热或辐射，使聚合物固化，从而填充混凝土构件内的毛细孔，增加混凝土构件的密实度，提高其耐久性、强度和韧性。在步骤S2中，用于浇筑形成混凝土构件的材料包括粗骨料、细骨料、胶凝材料、活性掺合料和高效减水剂。粗骨料的粒径为1mm～10mm，选自筒压强度为3.5MPa～4.5MPa、堆积密度为350kg/m3～380kg/m3的粘土陶粒或者本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备轻质高强的混凝土构件的方法，其包括以下步骤：/n(1)在混凝土模具的预定位置布设导电线；/n(2)浇筑形成混凝土构件并养护至预定时间；/n(3)将所述混凝土构件与聚合物溶液接触，使得所述混凝土构件中的导电线与所述聚合物溶液能形成电路，施加电压进行电泳浸渍；以及，/n(4)对浸渍聚合物后的所述混凝土构件进行加热，使聚合物固化。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备轻质高强的混凝土构件的方法，其包括以下步骤：
(1)在混凝土模具的预定位置布设导电线；
(2)浇筑形成混凝土构件并养护至预定时间；
(3)将所述混凝土构件与聚合物溶液接触，使得所述混凝土构件中的导电线与所述聚合物溶液能形成电路，施加电压进行电泳浸渍；以及，
(4)对浸渍聚合物后的所述混凝土构件进行加热，使聚合物固化。


2.根据权利要求1所述的制备轻质高强的混凝土构件的方法，其特征在于：
在步骤(1)中，所述预定位置是使得导电线最终位于所述混凝土构件中心的位置。


3.根据权利要求1所述的制备轻质高强的混凝土构件的方法，其特征在于：
在步骤(2)中，用于浇筑形成混凝土构件的材料包括粗骨料、细骨料、胶凝材料、活性掺合料和高效减水剂。


4.根据权利要求3所述的制备轻质高强的混凝土构件的方法，其特征在于：
用于浇筑形成混凝土构件的材料包括：1000～1400份粗骨料、700～900份细骨料、600～800份胶凝材料、100～200份活性掺合料和7～20份高效减水剂。


5.根据权利要求3或4所述的制备轻质高强的混凝土构件的方法，其特征在于：
所述粗骨料的粒径为1mm～10mm，选自筒压强度为3.5MPa～4.5MPa、堆积密度为350kg/m3～380kg/m3的粘土陶粒或者筒压强度为7.5MPa～8.5MPa、堆积密度为870kg/m3～900kg/m3的页岩陶粒。


6.根据权利要求3或4所述的制备轻质高强的混凝土构件的方法，其特征在于：
所述细骨料的粒径为0.01mm～1.3mm，选自连续级配石英砂或河砂。


7.根据权利要求3或4所述的制备轻质高强的混凝土构件的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李辛庚，闫风洁，姜波，王晓明，樊志彬，王蝶，郭凯，岳雪涛，王学刚，高智悦，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，山东建筑大学，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37