一种高强耐热自修复混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强耐热自修复混凝土及其制备方法，混凝土组分按重量份数包括：340‑360份水泥、140‑160份粉煤灰、750‑800份碎石、730‑750份中砂、110‑120份粗骨料、1‑5份减水剂、170‑180份水、1‑5份聚丙烯纤维、50‑80份矿粉、1‑5份早强剂、20‑30份复合纤维、5‑10份自修复材料；所述粗骨料由质量比为1:1.2‑1.5的空心玻璃微珠和陶粒混合而成；所述复合纤维包括5‑10份芳纶纤维、3‑6份玻璃纤维、5‑10份间苯二酚‑甲醛树脂和0.3‑1.4份共聚甲醛；所述自修复材料包括6‑8份水泥、2‑4份稀释的环氧树脂；所述的自修复材料进一步地包括0.5‑1份煅烧凝灰岩、0.5‑1份碳纳米管；本发明专利技术的高强耐热混凝土不仅强度高、耐热性好，还能够在墙体出现破损裂缝时实现自我修复。

A high strength and heat resistant self repairing concrete and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种高强耐热自修复混凝土及其制备方法
本专利技术涉及混凝土
，具体为一种强度高、耐热性好，还能够在墙体出现破损裂缝时实现自我修复的混凝土及其制备方法。
技术介绍
耐热混凝土是指在200-1300℃高温长期作用下，仍能保持其物理、力学性能和良好的耐急冷急热性，且高温下干缩变形小的特种混凝土，在炼铁高炉改造大修工程中应用非常广泛。现有技术可参考授权公告号为CN105272020B的中国专利，其公开了一种耐热度为500℃的C40泵送混凝土，该混凝土中成分单方用量配比(kg/m3)如下：水泥200-220，粉煤灰80-100，矿渣微粉100-120，细度模数为1.8-2.0的天然中砂420-460，安山岩机制砂360-400，安山岩5-20mm连续级配碎石980-1000，外加剂4.00-4.80，拌合水165-170，聚丙烯纤维0.9。该耐热度为500℃的C40泵送混凝土的强度等级为C40，且耐热温度为500℃，对于一些强度要求更高的建筑物，就需要使用高强混凝土，高强混凝土指的是C60及其以上的混凝土称为高强混凝土，高强混凝土作为一种新的建筑材料，以其抗压强度高、抗变形能力强、密度大、孔隙率低的优越性，在高层建筑结构、大跨度桥梁结构以及某些特种结构中得到广泛的应用；高强混凝土最大的特点是抗压强度高，一般为普通强度混凝土的4-6倍，故可减小构件的截面，因此最适宜用于高层建筑；但是目前的耐热混凝土只能达到C30-C40的抗压强度，不能满足高强混凝土的要求，因此如何能够使混凝土在获得耐热性能的同时具备高强性能是一个需要解决的问题。另一方面，混凝土是一种多孔性的脆性材料，但在使用过程中由于疲劳效应、腐蚀效应和老化等不利因素的影响，混凝土结构将产生损伤积累和抗力衰减，从而不可避免地会产生微裂缝和局部损伤，且结构在振动荷载、失水干缩、沉降和腐蚀介质的作用下产生的开裂渗漏是不能预期的，严重影响混凝土的抗渗性能以及使用寿命。当混凝土产生微裂缝或局部损伤后，则失去原有的防水抗渗能力。我国有丰富的凝灰岩资源，凝灰岩具有一定的火山灰活性，其中活性氧化硅、活性氧化铝与氢氧化钙发生反应，生成具有凝胶性质的水化铝硅酸钙。矿山开采破碎所得的凝灰岩原矿含水量过高，工业应用时无法达到最佳使用状态此外，在凝灰岩生产过程中会产生大量的石粉也未得到有效利用，不仅造成资源浪费。为提升建筑行业能源资源利用效率、污染防治能力和生态环境质量，进一步探索凝灰岩的综合利用技术，可达到节约资源、节能减排的作用，具有显著的经济效益和社会效益。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种强度高、耐热性好，还能够在墙体出现破损裂缝时实现自我修复的高强耐热自修复混凝土及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。本专利技术的技术方案如下：为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高强耐热自修复混凝土,混凝土组分按重量份数包括：340-360份水泥、140-160份粉煤灰、750-800份碎石、730-750份中砂、110-120份粗骨料、1-5份减水剂、170-180份水、1-5份聚丙烯纤维、50-80份矿粉、1-5份早强剂、20-30份复合纤维、5-10份自修复材料；所述粗骨料由质量比为1:1.2-1.5的空心玻璃微珠和陶粒混合而成；所述复合纤维包括5-10份芳纶纤维、3-6份玻璃纤维、5-10份间苯二酚-甲醛树脂、0.3-1.4份共聚甲醛；所述自修复材料包括6-8份水泥、2-4份稀释的环氧树脂。所述复合纤维由以下方法制成：(1)将间苯二酚-甲醛树脂在99-109℃下搅拌，融化后，加入芳纶纤维和玻璃纤维，在室温下固化6-8h，粉碎成平均粒径为10-20mm的颗粒；(2)将共聚甲醛在180-200℃下熔融，将步骤(1)所得物进行超声波处理，超声波频率为23-25kHz，时间为5-10min，加入共聚甲醛中，混合均匀后，在80-90℃下干燥，干燥后粉碎成粒径为1-5mm的粉末。优选的，所述的自修复材料进一步地包括0.5-1份煅烧凝灰岩、0.5-1份碳纳米管。所述的煅烧凝灰岩为酸性凝灰岩，由凝灰岩粉磨过200目筛网后，经300-600℃微波预热10-30min，再经900-1100℃煅烧0.5-1小时后冷却制得。所述自修复材料的制备方法是将照配方量称取的水泥、稀释的环氧树脂、煅烧凝灰岩和碳纳米管混合搅拌5-10min，呈粘稠液态，通过挤塑机挤成或压块机压成块状，通过破碎机粉碎成直径30mm-50mm的颗粒。优选的，所述间苯二酚-甲醛树脂由质量比为1:0.6-0.7的间苯二酚和甲醛在100-150℃下反应，冷却制得；所述芳纶纤维的长度为1-3mm，玻璃纤维的长度为3-9mm；所述空心玻璃微珠的粒径为10-15mm，陶粒的粒径为5-10mm；所述粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，所述粉煤灰为低钙II级，细度(45μm方孔筛筛余量)为8-12％，需水量比为95-98％，烧失量为2-4.5％。优选的，所述减水剂为脂肪族(羟基)磺酸盐高效减水剂、萘系高效减水剂和聚羧酸高效减水剂中的一种；所述中砂的细度模数为2.3-3.0，含泥量为2-2.6％，泥块含量为0.45-0.65％；所述矿粉为S95级矿粉，28天活性指数为95％，流动度比为99％。关于上述高强耐热自修复混凝土的制备方法，包括以下步骤：S1：定量称取,将所有的原料按照上述的组份进行称取；S2：将水泥、粉煤灰、碎石、中砂、矿粉、粗骨料充分混合均匀，制得预混物；S3：向水中加入减水剂、早强剂、聚丙烯纤维和复合纤维，混合均匀后加入预混物中，充分混合80-120min后再加入制备好的自修复材料，充分混合震荡均匀，制得高强耐热自修复混凝土。本专利技术具有如下有益效果：与现有技术相比，本专利技术的有益效果体现在高强、耐热、自修复方面：1、本专利技术采用芳纶纤维和玻璃纤维共混制备复合纤维，玻璃纤维优异的力学性能，可弥补芳纶纤维因分子中含有大量芳香族环，使得分子链间氢键很弱的问题，使复合纤维具有优异的力学性能，从而使混凝土具有较高的抗压强度和耐热性。2、本专利技术中优选采用间苯二酚-甲醛树脂与芳纶纤维、玻璃纤维制成耐热纤维材料，由于芳纶纤维中缺少化学活性基团，使得芳纶纤维表面的浸润性和粘结性较差，能够提高芳纶纤维的抗拉强度，使复合纤维的粘结力提高，从而防止混凝土在高温下产生裂缝，提高混凝土的耐热性能。此外，用微波处理芳纶纤维和玻璃纤维，可提高复合纤维中芳纶纤维、玻璃纤维与间苯二酚-甲醛树脂之间的粘结性能，使间苯二酚-甲醛树脂能够充分且均匀的浸润芳纶纤维和玻璃纤维，改善复合纤维的粘结性能。3、本专利技术中添加的自修复材料主要使用水泥、稀释的环氧树脂。不同于一般混凝土制备中的环氧树脂作为胶凝材料，本专利技术中稀释后的环氧树脂用量不足以作为胶凝材料，而是作为干水泥的粘附剂，为纯水泥塑型结块使用，成本低廉、简便易操作。在预混物、添加剂与水初步混合80-120min呈半流体状态时加入，并进行二次充分混合与震荡，使自修复材料均本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强耐热自修复混凝土,其特征在于：混凝土组分按重量份数包括340-360份水泥、140-160份粉煤灰、750-800份碎石、730-750份中砂、110-120份粗骨料、1-5份减水剂、170-180份水、1-5份聚丙烯纤维、50-80份矿粉、1-5份早强剂、20-30份复合纤维、5-10份自修复材料；所述粗骨料由质量比为1:1.2-1.5的空心玻璃微珠和陶粒混合而成；所述复合纤维包括5-10份芳纶纤维、3-6份玻璃纤维、5-10份间苯二酚-甲醛树脂和0.3-1.4份共聚甲醛；所述自修复材料包括6-8份水泥、2-4份稀释的环氧树脂。/n

【技术特征摘要】
1.一种高强耐热自修复混凝土,其特征在于：混凝土组分按重量份数包括340-360份水泥、140-160份粉煤灰、750-800份碎石、730-750份中砂、110-120份粗骨料、1-5份减水剂、170-180份水、1-5份聚丙烯纤维、50-80份矿粉、1-5份早强剂、20-30份复合纤维、5-10份自修复材料；所述粗骨料由质量比为1:1.2-1.5的空心玻璃微珠和陶粒混合而成；所述复合纤维包括5-10份芳纶纤维、3-6份玻璃纤维、5-10份间苯二酚-甲醛树脂和0.3-1.4份共聚甲醛；所述自修复材料包括6-8份水泥、2-4份稀释的环氧树脂。


2.根据权利要求1所述的高强耐热自修复混凝土，其特征在于：所述的自修复材料还可以包括0.5-1份煅烧凝灰岩、0.5-1份碳纳米管。煅烧凝灰岩为酸性凝灰岩，由凝灰岩粉磨过200目筛网后，经300-600℃微波预热10-30min，再经900-1100℃煅烧0.5-1小时后冷却制得。


3.根据权利要求1、2所述的自修复材料,其特征在于：制备方法是将照配方量称取的水泥、稀释的环氧树脂、煅烧凝灰岩和碳纳米管混合搅拌5-10min，呈粘稠液态，通过挤塑机挤成或压块机压成块状，通过破碎机粉碎成直径30mm-50mm的颗粒。


4.根据权利要求1所述的高强耐热自修复混凝土，其特征在于：所述复合纤维由以下方法制成：
(1)将间苯二酚-甲醛树脂在95-105℃下搅拌，融化后，加入芳纶纤维和玻璃纤维，在室温下固化6-8h，粉碎成平均粒径为10-20mm的颗粒；
(2)将共聚甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨金辉，杨晓彬，董伟东，周艳文，冯三苟，林丽华，林成，
申请(专利权)人：福建省大地管桩有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35