一种低温升高抗裂混凝土及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种低温升高抗裂混凝土及其应用，它由水泥、粉煤灰、降粘剂、微胶囊、河砂、轻骨料、碎石、玄武岩纤维、减水剂、膨胀剂和水制备而成。本发明专利技术在保证混凝土力学性能的同时，通过掺入降粘剂、降低水泥和胶凝材料用量来降低混凝土绝热温升；通过加入轻骨料、玄武岩纤维和膨胀剂，为混凝土提供内养护，降低和补偿混凝土收缩；通过加入微胶囊，提高混凝土自修复能力。用本发明专利技术制备的混凝土具有优异的流变性能和抗裂性能，可满足高强混凝土高程泵送的施工需求，同时可显著降低二氧化碳的排放，有效降低混凝土的维修费用，具有良好的经济和社会效益。济和社会效益。

【技术实现步骤摘要】
一种低温升高抗裂混凝土及其应用


[0001]本专利技术属于建筑材料领域，具体涉及一种低温升高抗裂混凝土及其应用。

技术介绍

[0002]高强混凝土由于具有较高的密实度和强度，可显著增加混凝土结构的使用寿命，在高层结构和恶劣环境中得以广泛应用。然而，与普通混凝土相比，高强混凝土中的胶凝材料用量高、水胶比低，因此，混凝土的水化热高、收缩变形大，开裂风险增大。高强混凝土一旦开裂，会导致混凝土的抗渗性能下降，并且随着混凝土劣化的持续发展，混凝土的耐久性也会降低。
[0003]目前，改善高强混凝土抗裂性能的主要技术手段为降低混凝土的收缩和绝热温升。降低收缩的方法主要有掺膨胀剂、高吸水性树脂、减缩剂等，其中高吸水性树脂和减缩剂成本较高，还未大规模推广应用，膨胀剂水化需消耗水分，但高强混凝土本身水胶比较低，其对高强混凝土收缩的抑制效果还有待研究，并且现有技术手段相对单一、缺乏系统性研究。降低绝热温升的方法主要有降低水泥用量、掺水化热抑制剂、大掺量矿物掺合料等，其中水化热抑制剂成本较高，降低水泥用量和大掺量矿物掺合料虽然可以降低混凝土的绝热温升，但也会损失混凝土的早期强度，且对掺合料的品质稳定性要求高。因此，如何在保持混凝土高强度的同时，提升混凝土的抗裂性能具有重要的研究价值。

技术实现思路

[0004]为了解决现有混凝土难以保持高强度的同时具有优异的抗裂性、耐久性以及泵送性能的问题，本专利技术提供一种低温升高抗裂混凝土及其应用。
[0005]本专利技术提供的技术方案如下：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种低温升高抗裂混凝土，包括如下组分：水泥220kg/m3～280kg/m3，粉煤灰100kg/m3～150kg/m3，降粘剂50kg/m3～100kg/m3，微胶囊5kg/m3～15kg/m3，河砂400kg/m3～600kg/m3，轻骨料100kg/m3～200kg/m3，碎石1000kg/m3～1200kg/m3，玄武岩纤维1kg/m3～5kg/m3，减水剂4kg/m3～8kg/m3，膨胀剂15kg/m3～30kg/m3，水120kg/m3～150kg/m3。
[0007]在本专利技术提供的一些实施方式中，低温升高抗裂混凝土的水胶比为0.30～0.31。
[0008]在本专利技术提供的一些实施方式中，低温升高抗裂混凝土的砂率为0.25～0.28。
[0009]在本专利技术提供的一些实施方式中，降粘剂包括重量比为(0.01～0.03):(0.2～0.3)：(0.1～0.2):(0.4～0.7)的硅灰、微珠、超细矿粉和石灰石粉。
[0010]在本专利技术提供的一些实施方式中，降粘剂比表面积≥1200kg/m3，平均粒径为2μm～6μm，粘度比≥60％，流动度比≥105％。
[0011]在本专利技术提供的一些实施方式中，降粘剂在低温升高抗裂混凝土中的重量比为3.5％～4.5％。
[0012]在本专利技术提供的一些实施方式中，微胶囊壁材为葡萄糖改性脲醛树脂，芯材为水
性聚氨酯改性丙烯酸酯，微胶囊为球形颗粒，粒径为正态分布，平均粒径为20μm～30μm，芯材含量为70wt％～85wt％。
[0013]在本专利技术提供的一些实施方式中，微胶囊通过如下方法制备而成：
[0014]1)将水性聚氨酯、丙烯酸酯单体混合物加入乳化剂溶液中，混合均匀，得到混合乳液，再加入偏二亚硫酸钠和过硫酸铵，于70℃及以上的温度下反应，得到水性聚氨酯改性丙烯酸酯芯材乳液；
[0015]2)将尿素和甲醛在水溶液中混合均匀，调整pH值为7～9，再加入葡萄糖，于60℃及以上的温度下反应，得到葡萄糖改性脲醛树脂预聚体，然后向葡萄糖改性脲醛树脂预聚体中加入水性聚氨酯改性丙烯酸酯芯材乳液，调整pH为3
±
0.5，再加入催化剂，反应后加入间苯二酚，继续反应，纯化后得到葡萄糖改性脲醛树脂包裹水性聚氨酯改性丙烯酸酯的微胶囊。
[0016]在本专利技术提供的一些实施方式中，催化剂为NH4Cl，尿素和甲醛的摩尔比为1:5。
[0017]在本专利技术提供的一些实施方式中，丙烯酸酯单体混合物包括重量比为3:2:1的丙烯酸、丙烯酸羟丙酯与丙烯酸十八酯。
[0018]在本专利技术提供的一些实施方式中，乳化剂为重量比为1:1的十二烷基苯磺酸钠和吐温
‑
80的复合乳化剂。
[0019]在本专利技术提供的一些实施方式中，轻骨料为陶砂或浮石，使用前经预湿处理，粒径为1mm～5mm，堆积密度为700kg/m3～900kg/m3，筒压强度≥7MPa，24h吸水率≥10％；所述玄武岩纤维为长纤维和短纤维混杂，长纤维与短纤维重量比为7:3，玄武岩纤维的弹性模量≥90GPa，密度≥2600kg/m3；所述减水剂为降粘型聚羧酸高性能减水剂，减水率≥30％；膨胀剂为MgO膨胀剂，MgO含量≥90％，比表面积≥20000m2/kg。
[0020]第二方面，本专利技术提供上述低温升高抗裂混凝土在建筑领域的应用，特别是作为高层泵送混凝土的应用。
[0021]第三方面，本专利技术提供低温升高抗裂混凝土的制备方法，包括如下步骤：
[0022]1)按配比称取各原料：水泥220kg/m3～280kg/m3，粉煤灰100kg/m3～150kg/m3，降粘剂50kg/m3～100kg/m3，微胶囊5kg/m3～15kg/m3，河砂400kg/m3～600kg/m3，轻骨料100kg/m3～200kg/m3，碎石1000kg/m3～1200kg/m3，玄武岩纤维1kg/m3～5kg/m3，减水剂4kg/m3～8kg/m3，膨胀剂15kg/m3～30kg/m3，水120kg/m3～150kg/m3；
[0023]2)将轻骨料与总水量的10％混合均匀，进行预湿处理；
[0024]3)将水泥、粉煤灰、降粘剂、微胶囊、膨胀剂全部倒入搅拌锅中，搅拌均匀，持续时间为1min～2min，得到混合粉料；
[0025]4)将预湿轻骨料加入到混合粉料中，搅拌时间为30s，再加入河砂和碎石，搅拌30s，得到拌合好的混凝土干混料；
[0026]5)将减水剂和部分水混合均匀，加入混凝土干混料中，搅拌30s以上，再将剩余的水全部倒入搅拌锅，继续搅拌2～3min，得到低温升高抗裂混凝土。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0028](1)本专利技术在满足混凝土力学性能要求的前提下，通过掺入降粘剂，合理控制水泥、胶凝材料用量，有效延缓了混凝土的水化放热，降低了混凝土的绝热温升和温度应力，从而降低了高强混凝土的开裂风险。
[0029](2)本专利技术通过结合轻骨料、膨胀剂和玄武岩纤维的技术手段，不仅可以发挥内养护作用，释放水分，补偿混凝土的干燥失水，降低毛细管的张力，从而降低混凝土的收缩，而且还可以为膨胀剂提供水源，水化反应生成膨胀性产物，有效补偿混凝土的收缩。此外，玄武岩纤维具有良好的环保性能和力学性能，在混凝土中可以发挥阻裂增韧效果，可以减小和细化裂缝，提高混凝土的抗裂性能。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温升高抗裂混凝土，其特征在于，包括如下组分：水泥220kg/m3～280kg/m3，粉煤灰100kg/m3～150kg/m3，降粘剂50kg/m3～100kg/m3，微胶囊5kg/m3～15kg/m3，河砂400kg/m3～600kg/m3，轻骨料100kg/m3～200kg/m3，碎石1000kg/m3～1200kg/m3，玄武岩纤维1kg/m3～5kg/m3，减水剂4kg/m3～8kg/m3，膨胀剂15kg/m3～30kg/m3，水120kg/m3～150kg/m3。2.根据权利要求1所述的低温升高抗裂混凝土，其特征在于：所述低温升高抗裂混凝土的水胶比为0.30～0.31。3.根据权利要求1所述的低温升高抗裂混凝土，其特征在于：所述低温升高抗裂混凝土的砂率为0.25～0.28。4.根据权利要求1所述的低温升高抗裂混凝土，其特征在于：所述降粘剂包括重量比为(0.01～0.03):(0.2～0.3)：(0.1～0.2):(0.4～0.7)的硅灰、微珠、超细矿粉和石灰石粉。5.根据权利要求1或4所述的低温升高抗裂混凝土，其特征在于：所述降粘剂比表面积≥1200kg/m3，平均粒径为2μm～6μm，粘度比≥60％，流动度比≥105％。6.根据权利要求1或4所述的低温升高抗裂混凝土，其特征在于：所述降粘剂在低温升高抗裂混凝土中的重量比为3.5％～4.5％。7.根据权利要求1所述的低温升高抗裂混凝土，其特征在于：所述微胶囊的壁材为葡萄糖改性脲醛树脂，芯材...

【专利技术属性】
技术研发人员：盖珂瑜，刘爱林，龙勇，黄斌，彭旭民，侍刚，陈露一，刘开志，黄有强，王宇，
申请(专利权)人：中铁大桥科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：