一种耐久抗开裂混凝土及其制备方法技术

本申请公开了一种耐久抗开裂混凝土及其制备方法，该混凝土包括以下质量份数的原料：粗骨料

【技术实现步骤摘要】
一种耐久抗开裂混凝土及其制备方法


[0001]本申请涉及混凝土领域，尤其是涉及一种耐久抗开裂混凝土及其制备方法
。

技术介绍

[0002]混凝土是由凝胶材料
、
骨料和水按照适当的比例配置，再经过一段时间硬化而成的复合材料的统称，是目前世界上使用量最大的人工土木建筑材料
。
混凝土凭借硬度高
、
原料来源广泛
、
成本低等优势被广泛应用于房屋
、
公路
、
军事工程等构造物当中
。
[0003]但是混凝土中的碱与骨料中的某些活性组分之间会发生碱骨料反应，生成具有膨胀性的产物，引起混凝土不均匀膨胀而开裂破坏；碱骨料反应导致全球范围内的房屋建筑
、
道路桥梁
、
水坝及其他混凝土结构膨胀开裂，碱骨料反应膨胀开裂破坏属于内因主导驱动型破坏，一旦发生便很难制止，因此极大的缩短了混凝土工程的服役寿命，造成巨大的经济损失，尤其在一些湿度较大的地区，碱骨料反应更加明显，已经成为混凝土严重的耐久性问题之一
。

技术实现思路

[0004]为解决混凝土中碱骨料反应造成的膨胀开裂，耐久性下降的问题，本申请提供了一种耐久抗开裂混凝土及其制备方法
。
[0005]第一方面，本申请提供了一种耐久抗开裂混凝土，包括以下质量份数的原料：粗骨料
1060
～
1150
；细骨料
600
～
680
；水泥
310
～
400
；粉煤灰
50
～
70
；矿粉
70
～
90
；水
140
～
160
；减水剂4～9；环氧基硅烷低聚物
24
～
32
；马来酸酐接枝环氧基硅烷低聚物
24
～
32
份；所述环氧基硅烷低聚物是环氧基硅烷化合物的水解聚合产物
。
[0006]优选的，所述减水剂为聚羧酸系减水剂
。
[0007]优选的，所述环氧基硅烷低聚物的聚合度为5～
10。
[0008]优选的，粗骨料为粒径为
10
～
20mm
的碎石
。
[0009]优选的，细骨料为细度模数为
2.2
～
1.6
的天然砂
。
[0010]混凝土中所用的水泥
、
骨料
、
减水剂以及水都可能是混凝土中碱的来源，一些碱性氧化物如氧化钠和氧化钾，在水中溶解产生大量的钠离子与钾离子，为保持电离平衡，溶液中产生了大量的氢氧根离子，氢氧根离子会侵蚀骨料表面，骨料表面的硅羟基与硅氧硅键与氢氧根离子反应生成极不稳定的硅酸根离子，钠离子与钾离子与硅酸跟离子结合生成碱
硅酸盐，继而形成膨胀性的碱硅酸凝胶，导致混凝土的宏观膨胀，在碱骨料反应过程中，吸水膨胀是造成混凝土宏观膨胀的重要原因之一
。
[0011]通过采用上述技术方案，马来酸酐接枝环氧基硅烷低聚物上的活性基团如硅羟基能够与骨料或者水泥及其水化粒子表面的活性基团相结合，包覆在骨料表面，马来酸酐接枝环氧基硅烷低聚物中含有的环氧基为憎水性基团，形成的憎水性吸附层可以显著降低水的表面张力，提高骨料的防水性，有效对水分子进行阻隔从而抑制碱骨料反应中氢氧根离子对骨料的侵蚀以及碱硅酸凝胶的产生
。
同时马来酸酐接枝环氧基硅烷低聚物分子链上还接枝有马来酸酐，马来酸酐水解后接枝在环氧基硅烷低聚物分子链上，引入的羧基可以有效降低混凝土中的碱含量，进而使得氢氧根离子不能够侵蚀骨料，形成膨胀性产物
。
[0012]同时马来酸酐接枝环氧基硅烷低聚物上含有多个活性基团，能够与骨料表面的活性基团相互键合，在骨料之间形成交联网状结构，提高混凝土内部的致密度，从而可以切断混凝土中毛细管的通路，降低毛细管的作用，阻隔混凝土的吸水作用，从而阻止碱骨料反应的发生，显著提高混凝土强度并明显增加混凝土的抗渗性和耐久性
。
[0013]优选的，所述马来酸酐接枝环氧基硅烷低聚物的制备原料包括质量比为1：
(0.4
～
0.6)
的环氧基硅烷化合物和马来酸酐
。
[0014]优选的，所述环氧基硅烷化合物包括
γ
‑
(2,3
‑
环氧丙氧
)
丙基三甲氧基硅烷
、3
‑
(2
，3‑
环氧丙氧
)
丙基三乙氧基硅烷
、3
‑
(2,3
‑
环氧丙氧
)
丙基甲基二乙氧基硅烷
、3
‑
(2,3
‑
环氧丙氧
)
丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或几种的组合
。
[0015]通过采用上述技术方案，环氧基硅烷化合物能够改善骨料表面的性质，在骨料表面固定碳官能团并引入憎水性的环氧基团，在提高粘接性能的同时骨料获得一定的疏水性能，有效对水分子进行阻隔从而抑制碱骨料反应的发生，提高混凝土的强度以及抗裂性；马来酸酐接枝在环氧基硅烷低聚物的分子链上，反应中形成的羧基基团能够与混凝土中产生的氢氧根离子结合，有效减少碱含量，并能够与环氧基硅烷低聚物一同与骨料相互连接，形成交联网状结构，提高混凝土的抗渗性，抑制碱骨料反应的发生以及碱硅酸凝胶的产生，防止膨胀开裂现象的发生
。
[0016]优选的，所述马来酸酐接枝环氧基硅烷低聚物的制备方法如下：在溶剂中加入环氧基硅烷化合物和催化剂，调节溶液
pH
为3～4，升高温度至
30
～
40℃
，在溶液中滴加乙醇水溶液，搅拌混合的同时升温至
75
～
85℃
，滴加结束后继续搅拌反应2～
3h
，真空抽滤后加入蒸馏水和马来酸酐，在
70
～
80℃
搅拌反应3～
4h
即得马来酸酐接枝环氧基硅烷低聚物
。
[0017]优选的，所述溶剂包括甲醇
、
乙醇中的一种或几种的组合；所述催化剂为盐酸
。
[0018]更优选的，溶剂为质量比为
2:1
的甲醇和乙醇的混合溶液
。
[0019]优选的，乙醇水溶液为质量分数是
20
％的乙醇水溶液
。
[0020]优选的，所述溶剂质量为环氧基硅烷化合物的
40
～
50
％；所述催化剂添加量为环氧硅烷化合物质量的2～4％；乙醇水溶液的添加量为环氧基硅烷化合物的
15
～
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种耐久抗开裂混凝土，其特征在于，包括以下质量份数的原料：粗骨料 1060
～
1150
份；细骨料 600
～
680
份；水泥 310
～
400
份；粉煤灰 50
～
70
份；矿粉 70
～
90
份；水 140
～
160
份；减水剂 4
～9份；马来酸酐接枝环氧基硅烷低聚物 24
～
32
份；所述环氧基硅烷低聚物是环氧基硅烷化合物的水解聚合产物
。2.
根据权利要求1所述的一种耐久抗开裂混凝土，其特征在于，所述环氧基硅烷低聚物的聚合度为5～
10。3.
根据权利要求1所述的一种耐久抗开裂混凝土，其特征在于，所述马来酸酐接枝环氧基硅烷低聚物的制备原料包括质量比为1：（
0.4
～
0.6
）的环氧基硅烷化合物和马来酸酐
。4.
根据权利要求1所述的一种耐久抗开裂混凝土，其特征在于，所述环氧基硅烷化合物包括
γ
‑
（
2,3
‑
环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷
、3
‑
（2，3‑
环氧丙氧）丙基三乙氧基硅烷
、3
‑
（
2,3
‑
环氧丙氧）丙基甲基二乙氧基硅烷
、3
‑
（
2,3
‑
环氧丙氧）丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或几种的组合
。5.
根据权利要求3所述的一种耐久抗开裂混凝土，其特征在于，所述马来酸酐接枝环氧基硅烷低聚物的制备方法如下：在溶剂中加入环氧基硅烷化合物和催化剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰疆，章贤斌，
申请(专利权)人：杭州钱神商品混凝土有限公司，
类型：发明
国别省市：