本發(fā)明涉及建筑領(lǐng)域中的混凝土領(lǐng)域，更具體的說，它涉及一種低收縮高強自密實混凝土及其制備方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著國民經(jīng)濟與建筑技術(shù)的高速發(fā)展，出現(xiàn)了越來越多的規(guī)模大、技術(shù)難度高的建筑工程項目。在這些項目中，大量應(yīng)用了復(fù)雜型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，如外包或內(nèi)澆混凝土的多腔箱形、既外包又內(nèi)澆混凝土的多腔箱形以及外觀為清水混凝土效果的鋼管疊合柱等，如此復(fù)雜的型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)柱，對混凝土的工作性能提出了更為嚴(yán)格的要求。高強自密實混凝土因其優(yōu)異的工作性而得到廣泛的應(yīng)用。

隨著應(yīng)用的廣范性，問題也逐漸暴露出來，高強度混凝土水膠比較低，自收縮性較大，比普通強度的混凝土更容易開裂。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種低收縮高強自密實混凝土，在混凝土的基本配方中添加具有膨脹劑和丙烯酸改性氯醚樹脂改善高強度混凝土的自收縮性。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：一種低收縮高強自密實混凝土，包括下述以重量份表示的組分：水泥510-600份；粉煤灰100-140份；硅粉20-30份；礦粉70-90份；細骨料700-800份；粗骨料810-900份；聚羧酸減水劑8-10份；硫鋁酸鈣-氧化鈣類膨脹劑40-50份；丙烯酸改性氯醚樹脂20-30份；水150-175份。

所述丙烯酸改性氯醚樹脂由以下方法制得：

s1:將20份氯醚樹脂、20份丙二醇丁醚和10份丙酮混合，混合溶劑加入到反應(yīng)釜中攪拌并加熱升溫至90℃；

s2：氯醚樹脂完全溶解后,以恒定速度向內(nèi)連續(xù)滴加8份丙烯酸、35份丙烯酸丁酯、7份甲基丙烯酸-β-羥乙酯、0.8份過氧化苯甲酰的混合溶液，于2h內(nèi)滴加完并升溫至100攝氏度，回流3h；

s3：再降溫至65℃，滴加30份n,n一二甲基乙醇胺與去離子水的混合溶液中和成鹽并高速攪拌,在55℃繼續(xù)反應(yīng)lh,即制得丙烯酸改性氯醚樹脂乳液；

s4：將上述接枝共聚反應(yīng)的產(chǎn)物用甲醇洗滌完全沉淀出聚合物,減壓蒸餾后,烘干至恒質(zhì)量，在索氏提取器中用異丙醇萃取,除去丙烯酸類共聚物,得到純化的丙烯酸改性氯醚樹脂,在真空干燥箱中烘干至恒質(zhì)量降。

采用以上技術(shù)方案，粗骨料和細骨料互相搭接構(gòu)筑形成基本的搭接骨架。粗骨料形成基本骨架，細骨料填充在基本骨架之間，進一步增強搭接骨架的強度。水泥、粉煤灰、礦渣粉遇水混合形成漿料混合物，漿料混合物包裹在搭接骨架的外部。水泥水化過程中會產(chǎn)生大量的熱，使用部分粉煤灰、硅粉礦渣粉代替水泥，可以減少水泥用量，進而減少水泥水化熱。此外，粉煤灰和硅粉用于增強混凝土的和易性，主要在于增加混凝土流動性、保水性和粘聚性。

聚羧酸減水劑、硫鋁酸鈣-氧化鈣類膨脹劑和丙烯酸改性氯醚樹脂，按照上述比例配合，一方面用于改善混凝土的流變性能，可以減少泌水和離析的現(xiàn)象，進一步提升混凝土的和易性；另一方面，可以進一步改善混凝土收縮性能。

水泥漿體水化后干燥時，毛細管內(nèi)水分首先蒸發(fā)，而充滿水的毛細孔約為2.5～50nm，隨著毛細管內(nèi)部水分的蒸發(fā)，水面下降彎月面的曲率半徑減小，在水的表面張力作用下產(chǎn)生毛細管收縮力，即在氣液界面產(chǎn)生附加壓力，造成混凝土的力學(xué)變形干縮。

混凝土的收縮與其內(nèi)部相對濕度有著較大的關(guān)系，丙烯酸改性氯醚樹脂通過枝接丙烯酸類單體富含羧基和羥基等親水性極性基團，當(dāng)混凝土內(nèi)部相對濕度降低時，丙烯酸改性氯醚樹脂在混凝土內(nèi)部相對濕度差的驅(qū)動下釋水，從而起到延緩混凝土內(nèi)部相對濕度降低的作用，同時，被延緩的混凝土內(nèi)部相對濕度降低過程又在一定程度上減緩了丙烯酸改性氯醚樹脂在混凝土內(nèi)部相對濕度差下的釋水速度，此外，該過程還可以降低混凝土內(nèi)部毛細管負壓，減小混凝土干燥收縮；因此，丙烯酸改性氯醚樹脂對混凝土的自收縮起到了較好的補償作用，極大程度的抵消混凝土的自收縮。

聚羧酸減水劑特殊的梳形分子結(jié)構(gòu)使得水泥顆粒的分散和分散穩(wěn)定性得到提高，水泥顆粒的水化速率得到改善，從而達到抵消部分毛細孔張力，減小收縮的作用，并且聚羧酸減水劑中通常所含的peo支鏈本身就具有減縮效果；而且聚羧酸類減水劑和丙烯酸改性氯醚樹脂在水泥基材料中的相容性良好，丙烯酸改性氯醚樹脂的加入會略微降低摻有聚羧酸減水劑的水泥顆粒表面的電位，并且使聚羧酸的peo支鏈得到伸展，提高聚羧酸減水劑的減縮效果；而聚羧酸減水劑可以降低丙烯酸改性氯醚樹脂對水泥基材料力學(xué)性能所產(chǎn)生的負面影響。

在漿料混合物中加入膨脹劑，膨脹劑中的硫鋁酸鈣水化物作為膨脹源，在水泥水化初期和中期生產(chǎn)大量的鈣釩石，混凝土的體積產(chǎn)生適度膨脹，用于抵消混凝土在硬化過程中由于收縮應(yīng)力造成的開裂，混凝土內(nèi)部更加致密，進而減少混凝土內(nèi)部的裂縫，混凝土整體具有很好的抗裂防滲的功能。

優(yōu)選地，所述細骨料為ii區(qū)天然中砂，細度模數(shù)為2.7-2.9，所述粗骨料為細度模數(shù)為5-20mm連續(xù)級碎石。

優(yōu)選地，所述礦粉為s95級粒化高爐礦渣粉，所述粉煤灰為f類i級。

優(yōu)選地，所述水泥為p.0.42.5級。

選取抗壓強度較大的水泥作為漿料混合物，其與骨料配合之后，可提高混凝土整體的黏結(jié)強度。使用粉煤灰替代部分水泥，一方面可以減少水的用量，另一方面可以減少水泥用量進而減少水泥水化產(chǎn)生的熱量。使用粒徑為5-20mm連續(xù)級配的碎石作為粗骨料，ⅱ區(qū)中砂填充在粗骨料之間。粗骨料提供整體的強度支撐，砂填充在碎石之間，漿料混合物進一步填充在碎石和砂之間增加碎石和砂的黏結(jié)性能，使混凝土具有很好的流動性、和易性，使用時，混泥土可以在重力下自由流動，并填充密實。碎石和砂在漿料混合物的黏結(jié)作用下不易分層、不易泌水。

優(yōu)選地，一種低收縮高強自密實混凝土，包括由以下重量份數(shù)表示的組分：水泥550份；粉煤灰120份；硅粉25份；礦粉80份；細骨料760份；粗骨料860份；聚羧酸減水劑9份；硫鋁酸鈣-氧化鈣類膨脹劑46份；丙烯酸改性氯醚樹脂25份；水160份。

采用以上技術(shù)方案，由以上配比構(gòu)筑的混凝土，具有很好的抗壓強度和抗彎折，自收縮小并且符合自密實混凝土的自密實要求，該配合作為自密實混凝土的優(yōu)選。

進一步地，上述混凝土的制備方法如下：

步驟1：制備丙烯酸改性氯醚樹脂；

步驟2：將水泥、礦粉、砂、碎石、粉煤灰、硅粉導(dǎo)入各自原材料倉進行預(yù)均化；

步驟3：將粉煤灰、礦粉、粗骨料、細骨料按照重量比例連續(xù)配料，攪拌，依次加入所需配比的水泥、硅粉和水?dāng)嚢?.5-1分鐘；

步驟4：步驟3攪拌過程中按照重量比例連續(xù)配料加入步驟1生產(chǎn)的丙烯酸改性氯醚樹脂和硫鋁酸鈣-氧化鈣類膨脹劑和聚羧酸減水劑，高速攪拌1-2分鐘形成混合料。

選用以上步驟，可以使減水劑、膨脹劑和丙烯酸改性氯醚樹脂對水泥適應(yīng)性得到改善。

綜上所述，本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的優(yōu)點：

1、顯著增加強度和內(nèi)聚性，增加抵抗分層離析和防止泌水的能力，使混凝土在泵送過程中不容易發(fā)生水和骨料的分離，減少因離析、泌水造成混凝土不均勻而引起堵管的情況，從而有利于高層泵送。

2、本發(fā)明通過添加硫鋁酸鈣-氧化鈣類膨脹劑、聚羧酸減水劑和丙烯酸改性氯醚樹脂降低混凝土早期因自收縮而產(chǎn)生的裂縫；混凝土的減縮性得到極大的提升。使生產(chǎn)出的不易斷裂、變形，具有安全和質(zhì)量保證。

3、低收縮高強自密實混凝土的制備方法操作簡單，物料混合均勻，使用方便。

具體實施方式

下面對本發(fā)明作進一步的闡述。

表1各原材料的規(guī)格以及生產(chǎn)廠家

本發(fā)明的混凝土的制備過程如下：

步驟一：丙烯酸改性氯醚樹脂的制備方法如下：

s1:將30kg氯醚樹脂、20kg丙二醇丁醚和15kg丙酮混合，混合溶劑加入到反應(yīng)釜中攪拌并加熱升溫至90℃；

s2：氯醚樹脂完全溶解后,以恒定速度向內(nèi)連續(xù)滴加8kg份丙烯酸、35kg份丙烯酸丁酯、7kg份甲基丙烯酸-β-羥乙酯、0.8kg份過氧化苯甲酰的混合溶液，于2h內(nèi)滴加完并升溫至100攝氏度，回流3h；

s3：再降溫至65℃，滴加30kgn,n一二甲基乙醇胺與去離子水的混合溶液中和成鹽并高速攪拌,在55℃繼續(xù)反應(yīng)lh,即制得丙烯酸改性氯醚樹脂乳液；

s4：將上述接枝共聚反應(yīng)的產(chǎn)物用甲醇洗滌完全沉淀出聚合物,減壓蒸餾后,烘干至恒質(zhì)量，在索氏提取器中用異丙醇萃取,除去丙烯酸類共聚物,得到純化的丙烯酸改性氯醚樹脂,在真空干燥箱中烘干至恒質(zhì)量降。

步驟二：

將水泥、礦粉、硅粉、粉煤灰、中砂、碎石導(dǎo)入各自原材料倉進行預(yù)均化；將120kg粉煤灰、80kg礦粉、860kg碎石、760kg中砂連續(xù)配料，攪拌，依次加入550kg水泥、25kg硅粉和160kg水?dāng)嚢?.5-1分鐘；上述漿料攪拌過程中連續(xù)配料加入25kg步驟一生產(chǎn)的丙烯酸改性氯醚樹脂和46kg膨脹劑和9kg聚羧酸減水劑，高速攪拌1-2分鐘形成混合料。

以下各實施例一至七中的工藝流程與上述制備過程相同，區(qū)別僅在于組分的配比不同。各實施例中各組分的質(zhì)量配比如表2所示。

表2實施例一至實施例五中各組分的質(zhì)量如下所示

由以上配比制得的抗裂自密實混凝土按照gb/t50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》測試其抗壓強度、抗彎強度性能。

自收縮檢測：將成型100mm*100mm*515mm混凝土試件，用保鮮膜進行密封，在(20±2)℃條件下，采用cabr-nes型非接觸式收縮變形儀測試混凝土自澆注成型以后的長度收縮值。

各實施例的測試數(shù)據(jù)具體如表3所示。

表3實施例一至實施例七的混凝土的各項性能指標(biāo)測試如下所示

由表3可以得出，綜合以上測試結(jié)果，由實施例一至實施例七的配比制得的混凝土28天之后的抗壓強度均比較高，依實施例一至實施例七的配比制得的混凝土塌落度在250mm以上，初始塌落拓展度在680-700mm之間，說明其具有良好的流動性；說明依實施例一至實施例七的配比制得的混凝土塌落度具有良好的抗離析性能，自密實性較好。自縮率的結(jié)果基本一致，其中實施例一的配比制得的混凝土抗壓強度、流動性和減縮性均最高，因此，實施例一為優(yōu)選方案。

對比例：

對比例一：與實施例一相比，不添加膨脹劑和丙烯酸改性氯醚樹脂。

對比例二：與實施例一相比，不添加膨脹劑。

對比例三：與實施例一相比，不添加丙烯酸改性氯醚樹脂。

對比例四：與實施例一相比，用常用減縮劑代替丙烯酸改性氯醚樹脂。

對比例一至對比例四的混凝土的各項性能指標(biāo)測試結(jié)果如表5所示。

表5對比例一至對比例四制得的混凝土的各項性能比較

由以上結(jié)果可知，當(dāng)不添加膨脹劑和丙烯酸改性氯醚樹脂時，聚羧酸減水劑特殊的梳形分子結(jié)構(gòu)使得水泥顆粒的分散和分散穩(wěn)定性得到提高，水泥顆粒的水化速率得到改善，從而達到抵消部分毛細孔張力，減小收縮的作用，但相對于實施例一減縮效果較小，從而混凝土內(nèi)部容易產(chǎn)生裂縫，對整個混凝土的強度造成較大影響。

當(dāng)不添加膨脹劑時，聚羧酸減水劑和丙烯酸改性氯醚樹脂時聯(lián)合作用，對混凝土起到較好的減縮效果，減縮效果優(yōu)于聚羧酸減水劑和膨脹劑復(fù)配使用。

使用減縮劑代替丙烯酸改性氯醚樹脂，減縮劑可以降低孔隙溶液的表面張力，從而降低毛細孔失水所產(chǎn)生的毛細管張力而發(fā)揮作用，從而改善混凝土的自縮性，具有良好的減縮效果，但相較于實施例一的減縮效果略差，說明以丙烯酸改性氯醚樹脂的減縮效果與常用減縮劑相當(dāng)。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。