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CN112456928A - 一种高强抗渗混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种高强抗渗混凝土及其制备方法 Download PDF

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CN112456928A
CN112456928A CN202011314801.7A CN202011314801A CN112456928A CN 112456928 A CN112456928 A CN 112456928A CN 202011314801 A CN202011314801 A CN 202011314801A CN 112456928 A CN112456928 A CN 112456928A
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宋凤雅
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Shanghai Puying Concrete Co ltd
Original Assignee
Shanghai Puying Concrete Co ltd
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Abstract

本申请涉及混凝土技术领域，具体公开了一种高强抗渗混凝土及其制备方法。高强抗渗混凝土包括如下重量份数的组分：硫铝酸盐水泥200‑300份；抗渗防水剂5‑10份；细石900‑1000份；砂子700‑800份；减水剂5‑10份；水200‑250份；引气剂5‑7份；粉煤灰100‑200份；抗渗防水剂包括如下组分，EVA可再分散乳胶粉、水、甲基硅醇钠、盐酸、二氧化硅、氧化钙。其制备方法为：将硫铝酸盐水泥、砂子、细石、粉煤灰混合得到混合物A；将减水剂、抗渗防水剂、引气剂加入水中混合得到混合物B；将混合物B加入混合物A中搅拌混合。本申请制成的高强抗渗混凝土，具有较好的抗渗能力，同时还具备高强度等优点。

Description

一种高强抗渗混凝土及其制备方法
技术领域
本申请涉及混凝土技术领域，更具体地说，它涉及一种高强抗渗混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土指以水泥为主要胶凝材料，与水、砂子、细石，必要时掺入化学外加剂和矿物掺合料，按适当比例配合，经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化而成的人造石材。混凝土具有原材料丰富，成本低，生产工艺简单的特点，同时，混凝土还具有良好的可塑性和较高的强度，因此混凝土的应用日益广泛。普通的混凝土在固化后的孔隙较多，在大坝、矿井、水渠等需要长期浸水的环境中，普通的混凝土的渗水性大，导致其耐久性差。
相关技术中，抗渗混凝土生产常用的办法是掺用引气型外加剂，使混凝土内部产生不连通的气泡，截断毛细管通道，改变孔隙结构，从而提高混凝土的抗渗性。
针对上述中的相关技术，发明人认为，当混凝土应用在浸水环境时，相关技术中生产的抗渗混凝土防水抗渗能力有限，无法起到较好的抗渗效果，大大降低了混凝土的使用寿命，混凝土的抗渗能力有待提高。
发明内容
为了提高混凝土的抗渗能力，本申请提供一种高强抗渗混凝土及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种高强抗渗混凝土，采用如下的技术方案：
一种高强抗渗混凝土，包括如下重量份数的组分：
硫铝酸盐水泥200-300份；
抗渗防水剂5-10份；
细石900-1000份；
砂子700-800份；
减水剂5-10份；
水200-250份；
引气剂5-7份；
粉煤灰100-200份；
所述抗渗防水剂包括如下重量份数的组分，
EVA可再分散乳胶粉30-40份；
水100-200份；
甲基硅醇钠2-12份；
盐酸1-6份；
二氧化硅20-30份；
氧化钙40-50份。
通过采用上述技术方案，硫铝酸盐水泥作为主要的粘接材料，主要用于粘接砂子与细石，硫铝酸盐水泥与砂子、细石共同作为混凝土的主要原材料。引气剂可以在混凝土搅拌时引入大量微小封闭的气泡，降低混凝土拌合物的表面张力，从而改变混凝土拌合物的和易性，同时，提高混凝土的强度。由于气泡的阻隔，混凝土中自由水的蒸发路线变的曲折、细小、分散，减少了混凝土的渗水通道，从而提高了混凝土的抗渗性能。
粉煤灰能够用于填补空隙，粉煤灰的掺入能够降低混凝土中氯离子的渗透性，使混凝土的结构致密，起到抗渗的效果，粉煤灰和减水剂复掺后进一步降低混凝土的坍落度和流动性，提高混凝土后期强度，增加混凝土密实性，从而提高混凝土抗渗性和抗化学腐蚀的能力。
EVA可再分散乳胶粉与水混合，迅速分散为EVA乳液，EVA乳液具有良好的柔韧性、耐酸碱性、混溶性和成膜性，被广泛用作水泥的改性剂。氧化钙在盐酸的作用下形成钙盐溶液，对混凝土孔隙的细化有很明显的作用，使混凝土具有良好的抗渗防水性能。氧化钙还可以调节混凝土的膨胀速度，补偿混凝土的温度变化收缩。二氧化硅由较强的表面张力，能够吸附大量的水分子，提高混凝土的抗渗能力。甲基硅醇钠很容易被盐酸分解为甲基硅酸，并发生聚合反应生成具有防水性能的聚甲基硅醚。同时，甲基硅酸又可以与钙离子发生反应，生成具有网状结构的配合物，从而提高混凝土的抗渗能力。
优选的，所述盐酸浓度为2-3mol/L。
通过采用上述技术方案，使用浓度为2-3mol/L的稀盐酸，可以较好地与氧化钙和甲基硅醇钠发生反应，提高混凝土的抗渗能力。
优选的，所述抗渗防水剂由以下步骤制得：
a，按各组分配比称重；
b，将称好的EVA可再分散乳胶粉和水混合均匀，得到混合液；
c，向混合液中加入二氧化硅、氧化钙、甲基硅醇钠、盐酸，搅拌混匀，得到抗渗防水剂。
通过采用上述技术方案，先将EVA可再分散乳胶粉和水混合均匀，制得EVA乳液，再向EVA乳液中加入二氧化硅、氧化钙、甲基硅醇钠、盐酸搅拌，从而制得抗渗防水剂。分步骤混合，使制成的抗渗防水剂内各组分分散性较好，加入混凝土中，提高混凝土的抗渗能力。
优选的，所述c中，搅拌转速设定为200-300rpm，搅拌时间设定为20-30min。
通过采用上述技术方案，将抗渗防水剂的各原料以200-300rpm的转速搅拌20-30min，提高各原料在混合液中的分散性，使混合更加充分。
优选的，所述引气剂由松香粉、烷基苯磺酸钠按重量比1：(1.3-2.6)混合制得。
通过采用上述技术方案，松香粉与烷基苯磺酸钠混合而成的引气剂性能较好，增加在混凝土搅拌时引入的气泡数量，使气泡均匀的分散在混凝土拌合物中，提高混凝土拌合物的抗渗性能和强度。
优选的，所述减水剂包括萘系高效减水剂、脂肪族高效减水剂和聚羧酸高效减水剂中的一种或几种。
通过采用上述技术方案，添加混凝土减水剂，在不改变各种原材料配比及混凝土坍落度的情况下，减少水的用量，可以大大提高混凝土的强度，同时，添加减水剂可以提高混凝土的使用寿命。
优选的，所述砂子采用Ⅱ区天然中砂，细度模数为2.5，含泥量＜1.0％，所述细石采用粒径为5-20mm连续级配的碎石，所述粉煤灰密度为2.57g/cm3,细度6.4％，烧失量3.0％，需水量比92.0％。
通过采用上述技术方案，砂子为Ⅱ区天然中砂，作为细骨料，细石为5-20mm连续级配，作为粗骨料。不同粒径的砂子和碎石可以堆积形成密实填充的搭接骨架，减少混凝土的孔隙率，提高混凝土的强度，从而提高混凝土的抗渗性能，同时，增强混凝土的和易性。粉煤灰的掺入可以填充到砂子和碎石之间的空隙内，进一步提高混凝土的抗渗性能和强度。
第二方面，本申请提供一种高强抗渗混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：
一种高强抗渗混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1，将硫铝酸盐水泥、砂子、细石充分混合，得到混合物A；
S2，将减水剂、抗渗防水剂、引气剂加入水中搅拌混合，得到混合物B；
S3，将混合物B加入到混合物A中持续搅拌混合。
通过采用上述技术方案，分多步搅拌原料，使硫铝酸盐水泥更好地粘接砂子和细石，提高各原料组分在混凝土拌合物中的分散性，提高混凝土的抗渗能力和强度。
优选的，所述S3，搅拌温度设定为40-50℃，搅拌时间设定为1-2h。
通过采用上述技术方案，混合物B搅拌时，在较优的温度范围内充分搅拌，使各组分在拌合物中充分混合。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请加入的抗渗防水剂中，氧化钙在盐酸的作用下形成钙盐溶液，使混凝土孔隙细化，从而使混凝土具有良好的抗渗防水性能；二氧化硅能够吸附大量的水分子，提高混凝土的抗渗能力；甲基硅醇钠被盐酸分解为甲基硅酸，并发生聚合反应生成具有防水性能的聚甲基硅醚，同时，甲基硅酸与钙离子反应，生成具有网状结构的配合物，从而提高混凝土的抗渗能力；
2、本申请通过掺入粉煤灰，降低了混凝土中氯离子的渗透性，使混凝土结构致密，起到抗渗的效果，粉煤灰和减水剂复掺后进一步降低混凝土的坍落度和流动性，增加混凝土密实性，从而提高混凝土抗渗性和抗化学腐蚀的能力；
3、本申请的方法，通过分步搅拌混合混凝土的原材料，使各组分在混凝土拌合物中的分散性较好，提高混凝土的抗渗能力和强度。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例中采用的硫铝酸盐水泥均采自禄丰青青防水材料厂；
砂子均采用II区天然中砂，细度模数为2.5，含泥量＜1.0％，作为细骨料；
细石均采用粒径为5-20mm连续级配的碎石，作为粗骨料；
粉煤灰均采自灵寿县鑫拓矿产品加工有限公司，密度为2.57g/cm3,细度6.4％，烧失量3.0％，需水量比92.0％；
聚羧酸高效减水剂均采自山东瀚霖骏国际贸易有限公司；
脂肪族高效减水剂均采自东莞市容大建筑材料有限公司；
萘系高效减水剂均采自济南汇锦川化工有限公司。
搅拌机为青州市和利源建材机械厂生产的化工搅拌机。
原料的制备例
制备例1：一种抗渗防水剂，各组分及其相应的重量如表1所示，并通过如下步骤制备获得，
a，按各组分配比称重，盐酸采用浓度为2mol/L的稀盐酸；
b，将称好的EVA可再分散乳胶粉和水在搅拌机内混合均匀，得到混合液；
c，向混合液中加入二氧化硅、氧化钙、甲基硅醇钠、盐酸，搅拌混匀，得到抗渗防水剂，其中，搅拌转速设定为200rpm，搅拌时间设定为20min。
制备例2-3：一种抗渗防水剂，与制备例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量如表1所示。
表1制备例1-3中各组分及其重量(kg)
Figure BDA0002791020320000051
制备例4：一种抗渗防水剂，与制备例1的不同之处在于，盐酸采用浓度为2.5mol/L的稀盐酸。
制备例5：一种抗渗防水剂，与制备例1的不同之处在于，盐酸采用浓度为3mol/L的稀盐酸。
制备例6：一种抗渗防水剂，与制备例1的不同之处在于，c中搅拌转速设定为250rpm，搅拌时间设定为25min。
制备例7：一种抗渗防水剂，与制备例1的不同之处在于，c中搅拌转速设定为300rpm，搅拌时间设定为30min。
实施例
实施例1：一种高强抗渗混凝土，各组分及其相应的重量如表2所示，并通过如下步骤制备获得，
S1，将硫铝酸盐水泥、砂子、细石、粉煤灰充分混合，得到混合物A；
S2，将减水剂、抗渗防水剂、引气剂加入水中搅拌混合，得到混合物B；
S3，将混合物B加入到混合物A中，在40℃下，持续搅拌混合1h。
其中，抗渗防水剂采用制备例1中制得的抗渗防水剂；引气剂由松香粉、烷基苯磺酸钠按重量比1：1.3混合制得；减水剂使用聚羧酸高效减水剂，采自山东瀚霖骏国际贸易有限公司。
实施例2-6：一种高强抗渗混凝土，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量如表2所示。
表2实施例1-6中各组分及其重量(kg)
Figure BDA0002791020320000061
实施例7：一种高强抗渗混凝土，与实施例1的不同之处在于，其中，抗渗防水剂采用制备例2中制得的抗渗防水剂。
实施例8：一种高强抗渗混凝土，与实施例1的不同之处在于，其中，抗渗防水剂采用制备例3中制得的抗渗防水剂。
实施例9：一种高强抗渗混凝土，与实施例1的不同之处在于，其中，抗渗防水剂采用制备例4中制得的抗渗防水剂。
实施例10：一种高强抗渗混凝土，与实施例1的不同之处在于，其中，抗渗防水剂采用制备例5中制得的抗渗防水剂。
实施例11：一种高强抗渗混凝土，与实施例1的不同之处在于，其中，抗渗防水剂采用制备例6中制得的抗渗防水剂。
实施例12：一种高强抗渗混凝土，与实施例1的不同之处在于，其中，抗渗防水剂采用制备例7中制得的抗渗防水剂。
实施例13：一种高强抗渗混凝土，与实施例1的不同之处在于，引气剂由松香粉、烷基苯磺酸钠按重量比1：2混合制得。
实施例14：一种高强抗渗混凝土，与实施例1的不同之处在于，引气剂由松香粉、烷基苯磺酸钠按重量比1：2.6混合制得。
实施例15：一种高强抗渗混凝土，与实施例1的不同之处在于，S3中，搅拌温度设定为45℃，搅拌时间设定为1.5h。
实施例16：一种高强抗渗混凝土，与实施例1的不同之处在于，S3中，搅拌温度设定为50℃，搅拌时间设定为2h。
实施例17：一种高强抗渗混凝土，与实施例2的不同之处在于，减水剂由3kg萘系高效减水剂和3kg聚羧酸高效减水剂混合组成。
实施例18：一种高强抗渗混凝土，与实施例2的不同之处在于，减水剂由2kg萘系高效减水剂、2kg聚羧酸高效减水剂和2kg脂肪族高效减水剂混合组成。
对比例
对比例1：一种混凝土，与实施例1的不同之处在于，不加入抗渗防水剂。
对比例2：一种混凝土，与实施例1的不同之处在于，抗渗防水剂制备中，不加入粉煤灰。
对比例3：一种混凝土，与实施例1的不同之处在于，抗渗防水剂制备中，不加入甲基硅醇钠。
对比例4：一种混凝土，与实施例1的不同之处在于，抗渗防水剂制备中，盐酸浓度为1mol/L。
对比例5：一种混凝土，与实施例1的不同之处在于，抗渗防水剂制备中，盐酸浓度为4mol/L。
对比例6：一种混凝土，与实施例1的不同之处在于，抗渗防水剂制备时，c中搅拌转速设定为100rpm，搅拌时间设定为10min。
对比例7：一种混凝土，与实施例1的不同之处在于，抗渗防水剂制备时，c中搅拌转速设定为400rpm，搅拌时间设定为40min。
对比例8：一种混凝土，与实施例1的不同之处在于，引气剂由松香粉、烷基苯磺酸钠按重量比1：1混合制得。
对比例9：一种混凝土，与实施例1的不同之处在于，引气剂由松香粉、烷基苯磺酸钠按重量比1：3混合制得。
对比例10：一种混凝土，与实施例1的不同之处在于，S3中，搅拌温度设定为30℃，搅拌时间设定为0.5h。
对比例11：一种混凝土，与实施例1的不同之处在于，S3中，搅拌温度设定为60℃，搅拌时间设定为3h。
性能检测试验
分别取实施例1-18和对比例1-11制得的混凝土作为测试对象，测试其抗水渗透能力、抗氯离子渗透性能、抗压强度和塌落度。
抗水渗透能力按照GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的逐级加压法测试标准试块的渗水深度。
抗氯离子渗透性能按照GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中快速氯离子迁移系数法测试标准试块的氯离子渗透深度。
抗压强度按照GB/T 50081-2019《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行测试测试样品选用规格为150×150×150mm的立方体标准试件。
坍落度按照GB/T 50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》测试混凝土拌合物30min时的坍落度。
测试结果计入下列表3中。
由表3中测试数据可以看出：
实施例1-18制得的混凝土标准试件或标准试块的渗水深度均小于5.5mm，氯离子渗透深度均小于3.0mm，抗压强度均大于38MPa，坍落度均低于108mm。其中，实施例3和实施例4为最优实施例，制得的混凝土抗渗能力最好。
结合实施例1和对比例1，并结合表3，可以看出，加入抗渗防水剂可以有效提高混凝土的抗渗能力，降低混凝土拌合物的坍落度，同时，加入抗渗防水剂制得的混凝土，其抗压强度略有提升。
结合实施例1和对比例2，并结合表3，可以看出，粉煤灰的掺入能够降低混凝土中氯离子的渗透性，使混凝土的结构致密，起到抗渗的效果，同时，提高了混凝土的力学性能。
结合实施例1和对比例3，并结合表3，可以看出，甲基硅醇钠的掺入，可以显著提高混凝土的抗渗性能。
结合实施例1、9、10和对比例4、5，并结合表3，可以看出，抗渗防水剂制备过程中，盐酸的较优浓度范围为2-3mol/L，使用此浓度范围的盐酸，制得的抗渗防水剂对混凝土抗渗性能的提升较明显。
结合实施例1、11、12和对比例6、7，并结合表3，可以看出，抗渗防水剂制备过程中，搅拌转速设定为200-300rpm，搅拌时间设定为20-30min。
结合实施例1、13、14和对比例8、9，并结合表3，可以看出，使用松香粉和烷基苯磺酸钠混合组成的引气剂可以提高混凝土的抗渗能力，其中，松香粉和烷基苯磺酸钠的较优重量比为1：(1.3-2.6)。
结合实施例1、15、16和对比例10、11，并结合表3，可以看出，混凝土的制备过程中，搅拌温度的较优设定范围为40-50℃，搅拌时间的较优设定范围为1-2h。
表3性能测试结果
Figure BDA0002791020320000091
Figure BDA0002791020320000101
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种高强抗渗混凝土，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
硫铝酸盐水泥 200-300份；
抗渗防水剂 5-10份；
细石 900-1000份；
砂子 700-800份；
减水剂 5-10份；
水 200-250份；
引气剂 5-7份；
粉煤灰 100-200份；
所述抗渗防水剂包括如下重量份数的组分:
EVA可再分散乳胶粉 30-40份；
水 100-200份；
甲基硅醇钠 2-12份；
盐酸 1-6份；
二氧化硅 20-30份；
氧化钙 40-50份。
2.根据权利要求1所述的高强抗渗混凝土，其特征在于，所述盐酸浓度为2-3mol/L。
3.根据权利要求1所述的高强抗渗混凝土，其特征在于，所述抗渗防水剂由以下步骤制得：
a，按各组分配比称重；
b，将称好的EVA可再分散乳胶粉和水混合均匀，得到混合液；
c，向混合液中加入二氧化硅、氧化钙、甲基硅醇钠、盐酸，搅拌混匀，得到抗渗防水剂。
4.根据权利要求3所述的高强抗渗混凝土，其特征在于，所述c中，搅拌转速设定为200-300rpm，搅拌时间设定为20-30min。
5.根据权利要求1所述的高强抗渗混凝土，其特征在于，所述引气剂由松香粉、烷基苯磺酸钠按重量比1：（1.3-2.6）混合制得。
6.根据权利要求1所述的高强抗渗混凝土，其特征在于，所述减水剂包括萘系高效减水剂、脂肪族高效减水剂和聚羧酸高效减水剂中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的高强抗渗混凝土，其特征在于，所述砂子采用Ⅱ区天然中砂，细度模数为2.5，含泥量＜1.0%，所述细石采用粒径为5-20mm连续级配的碎石，所述粉煤灰密度为2.57g/cm3,细度6.4%，烧失量3.0%，需水量比92.0%。
8.权利要求1-7任一所述高强抗渗混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将硫铝酸盐水泥、砂子、细石、粉煤灰充分混合，得到混合物A；
S2，将减水剂、抗渗防水剂、引气剂加入水中搅拌混合，得到混合物B；
S3，将混合物B加入到混合物A中持续搅拌混合。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述S3，搅拌温度设定为40-50℃，搅拌时间设定为1-2h。
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