CN118290077A - 一种高强度混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强度混凝土及其制备方法，属于混凝土技术领域，包括以下重量份数的原料：水泥25‑55份、改性粗骨料60‑85份、细骨料30‑60份、改性秸秆纤维3‑8份、水25‑30份、粉煤灰10‑15份、稻壳灰5‑10份、减水剂5‑6份。其制备方法包括以下步骤：将所述改性粗骨料与部分水混合后静置5‑10min，然后加入水泥、细骨料和粉煤灰混合均匀，最后加入剩余水、改性秸秆纤维、稻壳灰和减水剂，搅拌均匀后，即得所述高强度混凝土。本发明能够改善混凝土的密实性，增强混凝土强度，且本发明中的改性秸秆纤维能够与稻壳灰共同作用提高混凝土力学性能，使得产品具有强度高且成本低的优点，具有广阔的应用价值。

Description

一种高强度混凝土及其制备方法

技术领域

本发明属于混凝土技术领域，尤其涉及一种高强度混凝土及其制备方法。

背景技术

混凝土(Concrete)，简称为“砼”：是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料；与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，随着建筑行业的发展，普通混凝土已经广泛应用于土木工程中。但随着混凝土使用范围的扩大，现有的普通混凝土无法满足高强度的工程要求，在一些特殊情况下经常发生断裂或者冻裂的情况，而一些强度较高的混凝土生产成本较高，无法进行广泛推广使用。

因此，如何提供一种具有高强度的混凝土是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种高强度混凝土及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种高强度混凝土，包括以下重量份数的原料：

水泥25-55份、改性粗骨料60-85份、细骨料30-60份、改性秸秆纤维3-8份、水25-30份、粉煤灰10-15份、稻壳灰5-10份和减水剂5-6份。

优选的，所述改性粗骨料为粗骨料经过纳米硅溶胶溶液浸泡、烘干后得到。

优选的，所述粗骨料为碎石和卵石。

更为优选的，所述碎石和卵石的质量比为1：(1-5)。

优选的，所述纳米硅溶胶为烟台恒鑫化工科技有限公司生产的硅溶胶THIS-S30。

优选的，所述纳米硅溶胶的质量浓度为0.5-4％；

所述浸泡的时间为6-10h。

有益效果：本发明中的粗骨料经改性后可以填充粗骨料内部间隙，降低粗骨料的孔隙大小和数量，同时可以和混凝土骨料附着砂浆中的针片状的晶体颗粒发生反应生成团絮状C-S-H凝胶，改善孔结构和表面形态，增加粗骨料的密实性和强度，从而获得性能得到改善的改性粗骨料，进而增强混凝土的强度，同时提高混凝土的抗渗水性能。

优选的，所述改性秸秆纤维的制备方法包括以下步骤：

将秸秆纤维经微波预处理后置于酸溶液中浸泡，再经调节pH至中性、过滤干燥后即得所述改性秸秆纤维。

优选的，所述秸秆纤维包括玉米秸秆纤维、小麦秸秆纤维、棉花秸秆纤维和高粱秸秆纤维中的一种或任意几种的混合。

优选的，所述微波预处理的功率为150-250W，时间为5-10s。

优选的，所述酸溶液包括浓度为0.05-0.2mol/L的稀盐酸或稀硫酸。

有益效果：本发明首先将秸秆纤维进行微波预处理，能够提高秸秆纤维分散性，有利于与酸溶液充分接触，在秸秆纤维经过酸改性后用于混凝土时，能够明显改善混凝土的抗剪切强度，同时能够与稻壳灰产生一定的协同作用效果，大大提高混凝土的力学性能。

优选的，所述细骨料为建筑废弃混凝土进行粉碎、筛分，得到的粒径在1-5mm的再生细骨料颗粒。

一种高强度混凝土的制备方法，包括以下步骤：

将所述改性粗骨料与部分水混合后静置5-10min，然后加入水泥、细骨料和粉煤灰混合均匀，最后加入剩余水、改性秸秆纤维、稻壳灰和减水剂，搅拌均匀后，即得所述高强度混凝土。

优选的，所述部分水为全部水的1/3～1/2。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

本发明使用天然粗骨料进行改性，同时以建筑固废物作为细骨料，并以农作物秸秆纤维作为改性添加剂，同时添加粉煤灰替代部分水泥，大大降低了混凝土的制备成本。并且，本发明中的改性粗骨料能够改善混凝土的密实性，增强混凝土强度，且本发明中的改性秸秆纤维能够与稻壳灰共同作用提高混凝土力学性能，使得产品具有强度高且成本低的优点，具有广阔的应用价值。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明实施例公开了一种高强度混凝土，包括以下重量份数的原料：

水泥25-55份、改性粗骨料60-85份、细骨料30-60份、改性秸秆纤维3-8份、水25-30份、粉煤灰10-15份、稻壳灰5-10份和减水剂5-6份。

在一些优选实施例中，所述改性粗骨料为粗骨料经过纳米硅溶胶溶液浸泡、烘干后得到。

在一些优选实施例中，所述粗骨料为碎石和卵石。

在一些更为优选的实施例中，所述碎石和卵石的质量比为1：(1-5)。

在一些优选实施例中，所述纳米硅溶胶为烟台恒鑫化工科技有限公司生产的硅溶胶THIS-S30。

在一些优选实施例中，所述纳米硅溶胶的质量浓度为0.5-4％；

所述浸泡的时间为6-10h。

在一些优选实施例中，所述改性秸秆纤维的制备方法包括以下步骤：

将秸秆纤维经微波预处理后置于酸溶液中浸泡，再经调节pH至中性、过滤干燥后即得所述改性秸秆纤维。

在一些优选实施例中，所述秸秆纤维包括玉米秸秆纤维、小麦秸秆纤维、棉花秸秆纤维和高粱秸秆纤维中的一种或任意几种的混合。

在一些优选实施例中，所述微波预处理的功率为150-250W，时间为5-10s。

在一些优选实施例中，所述酸溶液包括浓度为0.05-0.2mol/L的稀盐酸或稀硫酸。

在一些优选实施例中，所述细骨料为建筑废弃混凝土进行粉碎、筛分，得到的粒径在1-5mm的再生细骨料颗粒。

本发明实施例还公开了一种高强度混凝土的制备方法，包括以下步骤：

将所述改性粗骨料与部分水混合后静置5-10min，然后加入水泥、细骨料和粉煤灰混合均匀，最后加入剩余水、改性秸秆纤维、稻壳灰和减水剂，搅拌均匀后，即得所述高强度混凝土。

在一些优选实施例中，所述部分水为全部水的1/3～1/2。

本发明实施例中的原料均通过市售途径购买获得；

其中，纳米硅溶胶为烟台恒鑫化工科技有限公司生产的硅溶胶THIS-S30；

细骨料为回收建筑废弃混凝土进行粉碎后筛分，得到的粒径在1-5mm的细骨料颗粒。

本发明实施例中“份”若无特殊说明均为重量份数。

实施例1

一种高强度混凝土，包括以下重量份数的原料：

水泥40份、改性粗骨料70份、细骨料45份、改性秸秆纤维6份、水28份、粉煤灰12份、稻壳灰7份、减水剂5份。

一种高强度混凝土的制备方法，包括以下步骤：

(1)改性粗骨料的制备：将碎石和卵石以质量比为1:2混合均匀，然后置于质量浓度为2％的纳米硅溶胶溶液中于常温下浸泡8h后烘干，即得到改性粗骨料；

(2)改性秸秆纤维的制备：将小麦秸秆纤维经200W功率下微波预处理6s后置于浓度为0.1mol/L的盐酸溶液中浸泡，再加入氢氧化钠溶液调节pH至中性，然后过滤干燥，即得改性秸秆纤维；

(3)将步骤(1)所得改性粗骨料与1/2水混合后静置8min，然后加入水泥、细骨料和粉煤灰混合均匀，最后加入剩余水、步骤(2)所得改性秸秆纤维、稻壳灰和减水剂，搅拌均匀后，即得高强度混凝土。

实施例2

一种高强度混凝土，包括以下重量份数的原料：

水泥25份、改性粗骨料85份、细骨料60份、改性秸秆纤维3份、水25份、粉煤灰15份、稻壳灰10份、减水剂5份。

一种高强度混凝土的制备方法，包括以下步骤：

(1)改性粗骨料的制备：将碎石和卵石以质量比为1:1混合均匀，然后置于质量浓度为0.5％的纳米硅溶胶溶液中于常温下浸泡10h后烘干，即得到改性粗骨料；

(2)改性秸秆纤维的制备：将小麦秸秆纤维经250W功率下微波预处理5s后置于浓度为0.05mol/L的盐酸溶液中浸泡，再加入氢氧化钠溶液调节pH至中性，然后过滤干燥，即得改性秸秆纤维；

(3)将步骤(1)所得改性粗骨料与1/3水混合后静置10min，然后加入水泥、细骨料和粉煤灰混合均匀，最后加入剩余水、步骤(2)所得改性秸秆纤维、稻壳灰和减水剂，搅拌均匀后，即得高强度混凝土。

实施例3

一种高强度混凝土，包括以下重量份数的原料：

水泥55份、改性粗骨料60份、细骨料30份、改性秸秆纤维8份、水30份、粉煤灰10份、稻壳灰5份、减水剂6份。

一种高强度混凝土的制备方法，包括以下步骤：

(1)改性粗骨料的制备：将碎石和卵石以质量比为1:5混合均匀，然后置于质量浓度为4％的纳米硅溶胶溶液中于常温下浸泡8h后烘干，即得到改性粗骨料；

(2)改性秸秆纤维的制备：将小麦秸秆纤维经150W功率下微波预处理10s后置于浓度为0.2mol/L的盐酸溶液中浸泡，再加入氢氧化钠溶液调节pH至中性，然后过滤干燥，即得改性秸秆纤维；

(3)将步骤(1)所得改性粗骨料与2/5水混合后静置5min，然后加入水泥、细骨料和粉煤灰混合均匀，最后加入剩余水、步骤(2)所得改性秸秆纤维、稻壳灰和减水剂，搅拌均匀后，即得高强度混凝土。

对比例1

一种高强度混凝土，与实施例1的不同之处在于，不包括改性粗骨料。

一种高强度混凝土的制备方法，与实施例1中的步骤及参数相同。

对比例2

一种高强度混凝土，与实施例1的不同之处在于，不对其中的粗骨料进行改性，而是将改性粗骨料等量替换为碎石和卵石以质量比为1:2混合后得到的粗骨料。

一种高强度混凝土的制备方法，与实施例1中的步骤及参数相同。

对比例3

一种高强度混凝土，与实施例1的不同之处在于，不添加改性秸秆纤维。

一种高强度混凝土的制备方法，与实施例1中的步骤及参数相同。

对比例4

一种高强度混凝土，与实施例1的不同之处在于，不添加稻壳灰。

技术效果：

对本发明实施例1-3和对比例1-4所得混凝土进行性能测试，测试方法如下：

抗压强度、抗折强度及劈裂强度：根据GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行测试；

抗冻融性能：根据JTG3420-2020《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》进行测试；

坍落度、流动性：根据GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验标准》进行测试；

抗渗性能、限制收缩率：按照GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》进行测试；

测试结果见表1。

表1

由上表可以得知，本发明中的改性粗骨料、改性秸秆纤维以及秸秆灰的添加能够有效改善混凝土的抗压强度、抗折强度以及劈裂抗压强度等力学性能，且三种原料之间能够产生一定的相互协同作用效果，进而能够达到三种原料单独添加的效果之和无法达到的技术效果。并且，本发明中的改性粗骨料明显提高了混凝土的抗渗水性能，可以推断本发明通过对粗骨料进行改性提高了混凝土的密实性。

以上，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种高强度混凝土，其特征在于，包括以下重量份数的原料：

水泥25-55份、改性粗骨料60-85份、细骨料30-60份、改性秸秆纤维3-8份、水25-30份、粉煤灰10-15份、稻壳灰5-10份和减水剂5-6份。

2.根据权利要求1所述的一种高强度混凝土，其特征在于，所述改性粗骨料为粗骨料经过纳米硅溶胶溶液浸泡、烘干后得到。

3.根据权利要求2所述的一种高强度混凝土，其特征在于，所述粗骨料为碎石和卵石。

4.根据权利要求2所述的一种高强度混凝土，其特征在于，所述纳米硅溶胶的质量浓度为0.5-4％；

所述浸泡的时间为6-10h。

5.根据权利要求1所述的一种高强度混凝土，其特征在于，所述改性秸秆纤维的制备方法包括以下步骤：

将秸秆纤维经微波预处理后置于酸溶液中浸泡，再经调节pH至中性、过滤干燥后即得所述改性秸秆纤维。

6.根据权利要求5所述的一种高强度混凝土，其特征在于，所述酸溶液包括浓度为0.05-0.2mol/L的稀盐酸或稀硫酸。

7.根据权利要求1所述的一种高强度混凝土，其特征在于，所述细骨料为建筑废弃混凝土进行粉碎、筛分，得到的粒径在1-5mm的再生细骨料颗粒。

8.如根据权利要求1-7任一项所述的一种高强度混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将所述改性粗骨料与部分水混合后静置5-10min，然后加入水泥、细骨料和粉煤灰混合均匀，最后加入剩余水、改性秸秆纤维、稻壳灰和减水剂，搅拌均匀后，即得所述高强度混凝土。

9.如根据权利要求8所述的一种高强度混凝土的制备方法，其特征在于，所述部分水为全部水的1/3～1/2。