一种超高强混凝土的制备方法
技术领域
本发明涉及高层建筑材料技术领域，尤其涉及一种超高强混凝土的制备方法。
背景技术
随着越来越多的高楼大厦拔地而起，为了提高单位面积土地的空间利用率，建筑物的高度越来越高，目前新兴建的建筑物通常采用十几层、二十几层甚至更高的楼层结构，很少能见到多层(6层及以下)建筑物。随着建筑物楼层的增高，建筑工程师对建筑辅材的要求也越来越高。目前的高层建筑物主要采用钢筋混凝土结构，且高层建筑物对混凝土的结构也有较高要求，通常需求超高的强度等级，传统的解决方案就是增大混凝土中水泥的比例。但增大水泥的用量，一方面会使混凝土制备过程中产生大量的水泥灰，对操作者和环境造成不利影响；另一方面水泥使用量的增大会给水泥生产厂造成巨大的生产压力；还有一方面混凝土中水泥比例的增大会增加混凝土生产的成本，增大建筑成本。而且目前高层建筑物常用的混凝土，强度很难达到120MPa以上。基于此，本发明提出一种超高强混凝土的制备方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有高层建筑物用混凝土的强度很难达到120MPa以上，且高强度混凝土中水泥的比例较大，混凝土的生产成本高、建筑成本高，混凝土生产过程中水泥灰较大对操作者和环境造成不利影响，给水泥生产厂造成巨大的生产压力的问题，而提出的一种超高强混凝土的制备方法。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种超高强混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备增强复合物：将海岛纤维浸泡于0.5mol/L的氢氧化钠溶液中，升温至80～90℃，处理20～30min，取出海岛纤维用50～60℃的水冲洗15～20min，经烘干得到预处理海岛纤维，将预处理海岛纤维切断成3～4mm得预处理海岛短纤维，备用，将尼泊金甲酯和十二烷基七聚乙二醇醚加入到醇溶液中，混合均匀后，将备用的预处理海岛短纤维加入，升温至40～50℃处理30min，将预处理海岛纤维取出，烘干，即得增强复合物；
S2、准备混凝土原料：按照普通硅酸盐水泥230～252份、增强复合物15～23份、粉煤灰20～30份、标准砂600～700份、硅藻土50～70份、减水剂2～5份、琥珀酸单甘油酯0.8～1.6份、水180～200份称取各原料，备用；
S3、将步骤S2准备的普通硅酸盐水泥、增强复合物和水搅拌均匀后，加入步骤S2准备的琥珀酸单甘油酯和粉煤灰，继续搅拌3～5min，再依次加入硅藻土、标准砂和减水剂，继续搅拌3～5min，即得超高强混凝土。
优选的，所述海岛纤维的海组分为聚酯、岛组分为聚四氟乙烯，所述海岛纤维由以下方法制得：海组分和岛组分通过计量泵按照质量比为4：4～5进行熔融喷丝，得到海岛初生纤维，再经过冷却、烘干、牵伸、烘干、网络、上油、卷绕后即得到海岛纤维。
优选的，所述醇溶液由体积比为100：3～6：10～14的乙醇、庚七醇和水复配而成。
优选的，所述尼泊金甲酯的加入质量为醇溶液质量的3％～8％，十二烷基七聚乙二醇醚的加入质量为醇溶液质量的6％～16％，进一步优选的，所述尼泊金甲酯的加入质量为醇溶液质量的5％，十二烷基七聚乙二醇醚的加入质量为醇溶液质量的10％。
优选的，所述混凝土原料中普通硅酸盐水泥240份、增强复合物18份、粉煤灰25份、标准砂640份、硅藻土58份、减水剂4份、琥珀酸单甘油酯1.1份、水190份。
优选的，所述减水剂为木质素磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、椰子酰甲基牛磺酸钠中的一种。
优选的，所述搅拌的速度为250～300r/min。
本发明提供的粘合剂，与现有技术相比优点在于：
1、本发明提出的制备方法，操作简单，以廉价易得的普通硅酸盐水泥、标准砂、和水为主要原料，以赋予混凝土基本的粘结特性，但成分中硅酸盐水泥的比例低，混凝土的综合性能不理想，本发明通过添加增强复合物、粉煤灰、硅藻土、减水剂和琥珀酸单甘油酯以提高混凝土的强度与和易性，使混凝土在使用过程中更易泵送至较高的垂直高度，且能显著提高混凝土的抗压强度和抗折强度，养护28d后抗压强度可以达到135MPa以上，抗折强度可以达到20MPa以上，综合性能优越，较适宜用于高层建筑物使用，有效解决了传统高层建筑物用混凝土的强度很难达到120MPa以上的问题。
2、本发明提出的混凝土配方中硅酸盐水泥与水的比例仅为1.15～1.4：1，远低于传统高强度混凝土中相对应的比例，明显减少了水泥的使用量，既降低了水泥厂生产的压力，又减少了水泥灰对操作者和环境造成的危害，对环境更友好。
3、本发明中增强复合物同琥珀酸单甘油酯的加入可以在增强混凝土强度的同时，能够对普通硅酸盐水泥的水泥灰产生一定的吸附作用，进而减少生产过程中水泥灰的四处飘散，进一步提高生产的安全性，保证操作者的安全，减少对环境的污染。
4、本发明使用的增强复合物，以海岛纤维为主料，通过氢氧化钠溶液的处理后，再经尼泊金甲酯和十二烷基七聚乙二醇醚的改性后，能够快速与琥珀酸单甘油酯和普通硅酸盐水泥结合，进而达到提高混凝土抗压强度和抗折强度的效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1
本发明提出的一种超高强混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备增强复合物：将海岛纤维浸泡于0.5mol/L的氢氧化钠溶液中，升温至80℃，处理30min，取出海岛纤维用50℃的水冲洗20min，经烘干得到预处理海岛纤维，将预处理海岛纤维切断成3～4mm得预处理海岛短纤维，备用，将尼泊金甲酯和十二烷基七聚乙二醇醚加入到醇溶液中，且尼泊金甲酯的加入质量为醇溶液质量的3％，十二烷基七聚乙二醇醚的加入质量为醇溶液质量的6％，醇溶液由体积比为100：3：10的乙醇、庚七醇和水复配而成，混合均匀后，将备用的预处理海岛短纤维加入，升温至40℃处理30min，将预处理海岛纤维取出，烘干，即得增强复合物；
其中，海岛纤维的海组分为聚酯、岛组分为聚四氟乙烯，所述海岛纤维由以下方法制得：海组分和岛组分通过计量泵按照质量比为4：4进行熔融喷丝，得到海岛初生纤维，再经过冷却、烘干、牵伸、烘干、网络、上油、卷绕后即得到海岛纤维；
S2、准备混凝土原料：按照普通硅酸盐水泥230份、增强复合物23份、粉煤灰30份、标准砂600份、硅藻土70份、减水剂2份、琥珀酸单甘油酯1.6份、水200份称取各原料，所述减水剂为木质素磺酸钠，备用；
S3、将步骤S2准备的普通硅酸盐水泥、增强复合物和水搅拌均匀后，加入步骤S2准备的琥珀酸单甘油酯和粉煤灰，继续搅拌5min，再依次加入硅藻土、标准砂和减水剂，继续搅拌3min，即得超高强混凝土。
本发明中，搅拌的速度为250r/min。
实施例2
本发明提出的一种超高强混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备增强复合物：将海岛纤维浸泡于0.5mol/L的氢氧化钠溶液中，升温至85℃，处理25min，取出海岛纤维用55℃的水冲洗20min，经烘干得到预处理海岛纤维，将预处理海岛纤维切断成3～4mm得预处理海岛短纤维，备用，将尼泊金甲酯和十二烷基七聚乙二醇醚加入到醇溶液中，且尼泊金甲酯的加入质量为醇溶液质量的5％，十二烷基七聚乙二醇醚的加入质量为醇溶液质量的10％，醇溶液由体积比为100：5：12的乙醇、庚七醇和水复配而成，混合均匀后，将备用的预处理海岛短纤维加入，升温至50℃处理30min，将预处理海岛纤维取出，烘干，即得增强复合物；
其中，海岛纤维的海组分为聚酯、岛组分为聚四氟乙烯，所述海岛纤维由以下方法制得：海组分和岛组分通过计量泵按照质量比为4：5进行熔融喷丝，得到海岛初生纤维，再经过冷却、烘干、牵伸、烘干、网络、上油、卷绕后即得到海岛纤维；
S2、准备混凝土原料：按照普通硅酸盐水泥240份、增强复合物18份、粉煤灰25份、标准砂640份、硅藻土58份、减水剂4份、琥珀酸单甘油酯1.1份、水190份称取各原料，所述减水剂为椰子酰甲基牛磺酸钠，备用；
S3、将步骤S2准备的普通硅酸盐水泥、增强复合物和水搅拌均匀后，加入步骤S2准备的琥珀酸单甘油酯和粉煤灰，继续搅拌5min，再依次加入硅藻土、标准砂和减水剂，继续搅拌5min，即得超高强混凝土。
本发明中，搅拌的速度为300r/min。
实施例3
本发明提出的一种超高强混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备增强复合物：将海岛纤维浸泡于0.5mol/L的氢氧化钠溶液中，升温至90℃，处理20min，取出海岛纤维用60℃的水冲洗15min，经烘干得到预处理海岛纤维，将预处理海岛纤维切断成3～4mm得预处理海岛短纤维，备用，将尼泊金甲酯和十二烷基七聚乙二醇醚加入到醇溶液中，且尼泊金甲酯的加入质量为醇溶液质量的8％，十二烷基七聚乙二醇醚的加入质量为醇溶液质量的16％，醇溶液由体积比为100：6：14的乙醇、庚七醇和水复配而成，混合均匀后，将备用的预处理海岛短纤维加入，升温至50℃处理30min，将预处理海岛纤维取出，烘干，即得增强复合物；
其中，海岛纤维的海组分为聚酯、岛组分为聚四氟乙烯，所述海岛纤维由以下方法制得：海组分和岛组分通过计量泵按照质量比为4：5进行熔融喷丝，得到海岛初生纤维，再经过冷却、烘干、牵伸、烘干、网络、上油、卷绕后即得到海岛纤维；
S2、准备混凝土原料：按照普通硅酸盐水泥252份、增强复合物15份、粉煤灰20份、标准砂700份、硅藻土50份、减水剂5份、琥珀酸单甘油酯0.8份、水180份称取各原料，所述减水剂为十二烷基苯磺酸钠，备用；
S3、将步骤S2准备的普通硅酸盐水泥、增强复合物和水搅拌均匀后，加入步骤S2准备的琥珀酸单甘油酯和粉煤灰，继续搅拌3min，再依次加入硅藻土、标准砂和减水剂，继续搅拌5min，即得超高强混凝土。
本发明中，搅拌的速度为300r/min。
对比例1
本发明提出的一种超高强混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备增强复合物：将海岛纤维浸泡于0.5mol/L的氢氧化钠溶液中，升温至85℃，处理25min，取出海岛纤维用55℃的水冲洗20min，经烘干得到预处理海岛纤维，将预处理海岛纤维切断成3～4mm得预处理海岛短纤维，将预处理海岛短纤维加入到醇溶液中，醇溶液由体积比为100：5：12的乙醇、庚七醇和水复配而成，混合均匀后，升温至50℃处理30min，将预处理海岛纤维取出，烘干，即得增强复合物；
其中，海岛纤维的海组分为聚酯、岛组分为聚四氟乙烯，所述海岛纤维由以下方法制得：海组分和岛组分通过计量泵按照质量比为4：5进行熔融喷丝，得到海岛初生纤维，再经过冷却、烘干、牵伸、烘干、网络、上油、卷绕后即得到海岛纤维；
S2、准备混凝土原料：按照普通硅酸盐水泥240份、增强复合物18份、粉煤灰25份、标准砂640份、硅藻土58份、减水剂4份、琥珀酸单甘油酯1.1份、水190份称取各原料，所述减水剂为椰子酰甲基牛磺酸钠，备用；
S3、将步骤S2准备的普通硅酸盐水泥、增强复合物和水搅拌均匀后，加入步骤S2准备的琥珀酸单甘油酯和粉煤灰，继续搅拌5min，再依次加入硅藻土、标准砂和减水剂，继续搅拌5min，即得超高强混凝土。
本发明中，搅拌的速度为300r/min。
对比例2
本发明提出的一种超高强混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、准备混凝土原料：按照普通硅酸盐水泥240份、粉煤灰25份、标准砂640份、硅藻土58份、减水剂4份、水190份称取各原料，所述减水剂为椰子酰甲基牛磺酸钠，备用；
S2、将步骤S1准备的普通硅酸盐水泥和水搅拌均匀后，加入步骤S1准备的粉煤灰，继续搅拌5min，再依次加入硅藻土、标准砂和减水剂，继续搅拌5min，即得超高强混凝土。
本发明中，搅拌的速度为300r/min。
对比例3
本发明提出的一种超高强混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、准备混凝土原料：按照普通硅酸盐水泥240份、粉煤灰25份、标准砂640份、硅藻土58份、减水剂4份、琥珀酸单甘油酯1.1份、水190份称取各原料，所述减水剂为椰子酰甲基牛磺酸钠，备用；
S2、将步骤S1准备的普通硅酸盐水泥和水搅拌均匀后，加入步骤S1准备的琥珀酸单甘油酯和粉煤灰，继续搅拌5min，再依次加入硅藻土、标准砂和减水剂，继续搅拌5min，即得超高强混凝土。
本发明中，搅拌的速度为300r/min。
对比例4
本发明提出的一种超高强混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备增强复合物：将海岛纤维浸泡于0.5mol/L的氢氧化钠溶液中，升温至85℃，处理25min，取出海岛纤维用55℃的水冲洗20min，经烘干得到预处理海岛纤维，将预处理海岛纤维切断成3～4mm得预处理海岛短纤维，备用，将尼泊金甲酯和十二烷基七聚乙二醇醚加入到醇溶液中，且尼泊金甲酯的加入质量为醇溶液质量的5％，十二烷基七聚乙二醇醚的加入质量为醇溶液质量的10％，醇溶液由体积比为100：5：12的乙醇、庚七醇和水复配而成，混合均匀后，将备用的预处理海岛短纤维加入，升温至50℃处理30min，将预处理海岛纤维取出，烘干，即得增强复合物；
其中，海岛纤维的海组分为聚酯、岛组分为聚四氟乙烯，所述海岛纤维由以下方法制得：海组分和岛组分通过计量泵按照质量比为4：5进行熔融喷丝，得到海岛初生纤维，再经过冷却、烘干、牵伸、烘干、网络、上油、卷绕后即得到海岛纤维；
S2、准备混凝土原料：按照普通硅酸盐水泥240份、增强复合物18份、粉煤灰25份、标准砂640份、硅藻土58份、减水剂4份、水190份称取各原料，所述减水剂为椰子酰甲基牛磺酸钠，备用；
S3、将步骤S2准备的普通硅酸盐水泥、增强复合物和水搅拌均匀后，加入步骤S2准备的粉煤灰，继续搅拌5min，再依次加入硅藻土、标准砂和减水剂，继续搅拌5min，即得超高强混凝土。
本发明中，搅拌的速度为300r/min。
参照JGJ/T%20281-2012和GB/T%2050081-2019标准对实施例1～3制备得到的混凝土进行性能检测，结果见表1。
表1：
表1测试结果显示：实施例1～3制备得到的混凝土扩展度可以达到700mm以上，且倒置坍落度筒排空时间介于7～8s，养护7d后抗压强度可以达到120MPa以上、抗折强度可以达到15MPa以上，养护28d后抗压强度可以达到135MPa以上、抗折强度可以达到20MPa以上，测试结果表明，本发明提出的混凝土具有较高的强度，综合性能优越，完全满足高层建筑物对混凝土的要求。
参照GB/T 50081-2019标准对对比例1～4制备得到的混凝土进行性能检测，结果见表2。
表2：
表2测试结果与实施例2的结果比较，对比例养护7d和28d后，抗压强度和抗折强度均明显低于实施例2，表明本发明混凝土中尼泊金甲酯和十二烷基七聚乙二醇醚对海岛纤维的改性以及增强复合物和琥珀酸单甘油酯的加入都会对混凝土的强度产生促进作用，且增强复合物和琥珀酸单甘油酯还具有协同作用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
