一种基于骨料堆积结构的高强高阻尼混凝土及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于骨料堆积结构的高强高阻尼混凝土及制备方法，该混凝土是改性粗骨料和改性橡胶颗粒依次层状交替布置后再灌入改性水泥灌浆料制得的；按质量份数计，改性粗骨料的原料包括粗骨料1300～1400份，水性聚氨酯乳液1.3～7份；改性橡胶颗粒的原料包括橡胶颗粒88～220份，水性环氧树脂乳液4.4～33份；改性水泥灌浆料的原料包括水泥250～320份，硅灰10～26份，水75～130份，水性丙烯酸乳液5～15份，减水剂2.0～5.0份；粗骨料的粒径大于橡胶颗粒的粒径。本发明专利技术制备的高强高阻尼混凝土，相较于C50普通混凝土强度基本无损失，同时阻尼比大幅增加。阻尼比大幅增加。阻尼比大幅增加。

【技术实现步骤摘要】
一种基于骨料堆积结构的高强高阻尼混凝土及制备方法


[0001]本专利技术涉及混凝土领域，具体涉及一种基于骨料堆积结构的高强高阻尼混凝土及制备方法。

技术介绍

[0002]普通混凝土阻尼值偏低的问题制约了混凝土构筑物的动力学性能。高阻尼混凝土通过提高混凝土材料的阻尼性能，提高其抵抗地震、风振、机械振动等冲击。目前的高阻尼混凝土主要是聚合物改性混凝土，通过利用聚合物自身的低弹性模量、大变形、优异的粘弹性等突出特点，提高混凝土的变形能力和粘弹特性。为提高混凝土的阻尼性能，往往需要很高的聚合物乳液用量(达胶凝材料质量的20～30％)，虽然带来阻尼性能的改善，但是显著降低了混凝土的强度。在保证混凝土具有足够强度的条件下，提高混凝土的阻尼性能，工程意义重大。
[0003]中国专利技术专利CN111087203 A公开了一种高阻尼混凝土的制备方法。该专利技术通过引入橡胶粉提高混凝土的阻尼性能，为解决橡胶粉引入对混凝土强度的负面影响，还同时加入了聚丙烯纤维(水泥质量的0.5～1.5％)与微硅粉(水泥质量的10％)。该专利技术的高阻尼混凝土阻尼比相较于普通混凝土从2.22％提升至4.72％，抗压强度从27.1MPa降至26.3MPa，聚丙烯纤维与微硅粉用量高，材料成本大幅提高。
[0004]中国专利技术专利CN106242442 A公开了一种纤维增强聚合物混凝土的制备方法。该专利技术通过引入胶凝材料质量7％
‑
16％的聚合物乳液提高混凝土的阻尼性能，为解决聚合物乳液引入后与混凝土力学性能和变形性能不匹配的问题，引入硅烷偶联剂改性的聚乙烯醇纤维。该专利技术的高阻尼聚合物混凝土阻尼比最高可达7.5％，但聚合物乳液用量高，材料成本大幅提高。
[0005]中国专利技术专利CN108249833 A公开了一种高阻尼混凝土复合材料及其制备方法。该专利技术借鉴约束阻尼结构设置约束层、阻尼层和结构层3个功能层，并采用界面改性技术达到界面增强目的。该专利技术的高阻尼混凝土复合材料阻尼比相较于普通混凝土从0.9％提升至4.60％，抗压强度从57.7MPa降低至52.3MPa。
[0006]综上所述，目前高阻尼混凝土及其制备方法存在以下问题：
[0007](1)现有技术通过直接引入橡胶粉、聚合物乳液来提高混凝土的阻尼性能，导致掺量较低时，材料强度高，但阻尼值无法提高；掺量高时，材料阻尼值高，但是强度低、刚度小，结构承载力不足，往往不能作为结构材料使用。此外，大量使用聚合物乳液作为改性组分，其成本高，增加工程造价。因此，高阻尼混凝土设计与制备的突出问题是解决材料的强度、阻尼以及成本之间的相互矛盾。
[0008](2)通过采用复合材料的设计方法来提高混凝土阻尼性能是一种有效的技术手段，但是制备工艺复杂，耗时长，同时存在多个界面复合问题，会导致复合材料性能不能充分发挥。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提供一种基于骨料堆积结构的高强高阻尼混凝土及制备方法，解决现有技术中高阻尼混凝土强度与阻尼性能难以同时兼顾的技术问题。
[0010]为达到上述技术目的，本专利技术提供的技术方案是：
[0011]第一方面，本专利技术提供一种基于骨料堆积结构的高强高阻尼混凝土，该混凝土是改性粗骨料和改性橡胶颗粒依次层状交替布置后再灌入改性水泥灌浆料制得的；按质量份数计，改性粗骨料的原料包括粗骨料1300～1400份，水性聚氨酯乳液1.3～7份；改性橡胶颗粒的原料包括橡胶颗粒88～220份，水性环氧树脂乳液4.4～33份；改性水泥灌浆料的原料包括水泥250～320份，硅灰10～26份，水75～130份，水性丙烯酸乳液5～15份，减水剂2.0～5.0份；粗骨料的粒径大于橡胶颗粒的粒径。
[0012]第二方面，本专利技术提供一种基于骨料堆积结构的高强高阻尼混凝土的制备方法，包括以下步骤：(1)在模具中先堆积一层改性粗骨料，再堆积一层改性橡胶颗粒，重复若干次得到层状堆积结构的骨料；(2)将改性水泥灌浆料灌入层状堆积结构的骨料中，填充密实，养护得到所述高强高阻尼混凝土。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
[0014]本专利技术采用层状交替布置改性粗骨料和改性橡胶颗粒，通过粗骨料嵌锁，保证混凝土的强度，并避免灌浆过程橡胶颗粒的上浮。同时基于能量耗散原理，引入改性橡胶颗粒与聚合物乳液改性水泥浆体，提高混凝土的阻尼性能。原料中以粗骨料为主，水泥用量少，聚合物乳液用量低，成本低；采用本专利技术制备的高强高阻尼混凝土，相较于C50普通混凝土强度无损失，同时阻尼比大幅增加。
附图说明
[0015]图1是本专利技术所得高强高阻尼混凝土的结构示意图。
具体实施方式
[0016]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0017]一种基于骨料堆积结构的高强高阻尼混凝土，其包括如下质量份数的原料组分：水泥250～320份，硅灰10～26份，粗骨料1300～1400份，橡胶颗粒88～220份，水75～130份，水性环氧树脂乳液4.4～33份，水性聚氨酯乳液1.3～7份，水性丙烯酸乳液5～15份，减水剂2.0～5.0份。
[0018]优选地，原料包括：水泥260～300份，硅灰15～22份，粗骨料1300～1400份，橡胶颗粒88～220份，水80～120份，水性环氧树脂8.8～22份，水性聚氨酯6～7份，水性丙烯酸5～12份，减水剂2.5～5.0份。
[0019]优选的，所述水泥为强度等级42.5及以上的普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥或硫铝酸盐水泥；
[0020]优选的，所述硅灰的比表面积＞21m2/g。
[0021]优选的，所述粗骨料为16～25mm的花岗岩骨料。
[0022]优选的，橡胶为颗粒粒径在5～10mm的废弃橡胶。
[0023]优选的，所述水性环氧树脂乳液固含量为20～40％，选用非离子型的双酚A型环氧树脂，其环氧当量为420～1000；进一步优选为上海绿嘉实业有限公司生产的GEM03水性环氧树脂。
[0024]优选的，所述水性聚氨酯乳液的固含量为20～40％，水性聚氨酯薄膜的拉伸强度为20～50MPa、断裂伸长率400～700％；进一步优选为河南铭城化工产品有限公司的LP
‑
855A。
[0025]其中，水性聚氨酯薄膜测试是将水性聚氨酯乳液倒入经氟系脱模剂处理的哑铃形模具中，然后对表面进行刮削，以确保最终涂层厚度为1.5
±
0.2mm。每组测试五个样品。薄膜拉伸哑铃状样品的总长度为115mm，狭窄部分的总长度为33mm，宽度为6mm。
[0026]优选的，所述水性丙烯酸乳液固含量为20～40％，选用纯丙、苯乙烯或有机硅改性的丙烯酸乳液；进一步优选为河南泰吉化工产品有限公司的水性丙烯酸乳液。
[0027]优选的，所述减水剂为聚羧酸减水剂，固含量25～30本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于骨料堆积结构的高强高阻尼混凝土，其特征在于，所述混凝土是改性粗骨料和改性橡胶颗粒依次层状交替布置后再灌入改性水泥灌浆料制得的；按质量份数计，所述改性粗骨料的原料包括粗骨料1300～1400份，水性聚氨酯乳液1.3～7份；所述改性橡胶颗粒的原料包括橡胶颗粒88～220份，水性环氧树脂乳液4.4～33份；所述改性水泥灌浆料的原料包括水泥250～320份，硅灰10～26份，水75～130份，水性丙烯酸乳液5～15份，减水剂2.0～5.0份；所述粗骨料的粒径大于所述橡胶颗粒的粒径。2.根据权利要求1所述的一种基于骨料堆积结构的高强高阻尼混凝土，其特征在于，所述粗骨料为16～25mm的花岗岩骨料；橡胶颗粒为5～10mm的废弃橡胶。3.根据权利要求1所述的一种基于骨料堆积结构的高强高阻尼混凝土，其特征在于，所述水泥为强度等级在42.5以上的普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥或硫铝酸盐水泥。4.根据权利要求1所述的一种基于骨料堆积结构的高强高阻尼混凝土，其特征在于，所述硅灰的比表面积＞21m2/g。5.根据权利要求1所述的一种基于骨料堆积结构的高强高阻尼混凝土，其特征在于，所述水性聚氨酯乳液、水性环氧树脂乳液和水性丙烯酸乳液的固含量均为20～40％。6.根据权利要求1所述的一种基于骨料堆积结构的高强高阻尼混凝土，其特征在于，所述减...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘云鹏，王健涛，徐宗望，王发洲，丑纪能，
申请(专利权)人：湖南九华南方新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：