一种C30混凝土及其生产工艺
技术领域
本申请涉及混凝土技术领域，尤其是涉及一种C30混凝土及其生产工艺。
背景技术
普通混凝土指以水泥为主要胶凝材料，与水、砂、石子，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。混凝土主要划分为两个阶段与状态：凝结硬化前的塑性状态，即新拌混凝土或混凝土拌合物；硬化之后的坚硬状态，即硬化混凝土或混凝土。混凝土强度等级是以立方体抗压强度标准值划分，普通混凝土强度等级划分为14级：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75及C80。
在公开号为CN107021704A的中国发明专利中公开了一种C30混凝土，每立方C30混凝土由以下重量的原料组成：P.O42.5R水泥304～315kg、河砂400～410kg、机制砂400～410kg、粒径为5-10mm的再生骨料200～210kg、粒径为10-25mm的再生骨料785～805kg、自来水82～88kg、混凝土搅拌站回收水82～88kg、S75级矿粉51～57kg、外加剂6.9～7.7kg和缓凝剂1.9～2.3kg。
上述的现有技术方案存在以下缺陷：上述配方采用了再生骨料，再生骨料表面存在旧的水泥砂浆，在与新的胶凝材料结合时界面粘接力会降低，在固化成型后依然存在易开裂的缺陷。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本申请的第一个目的在于提供一种C30混凝土，其具有不易开裂的优点。
本申请的第二个目的在于提供一种C30混凝土的生产工艺，采用该方法制备的C30混凝土具有不易开裂的优点。
为实现上述第一个目的，本申请提供了如下技术方案：
一种C30混凝土，其原料包括如下重量份数的组分：
水泥290-310份；
水170-180份；
砂680-700份；
碎石1250-1260份；
聚羧酸减水剂4-6份；
改性棕榈纤维8-10份；
所述改性棕榈纤维的制备方法如下：从棕榈树杆外围取下15-20份网状棕衣纤维，用水洗净后晾干，抽出单根棕榈纤维，将氢氧化钠、非离子型氟碳表面活性剂加入水中，浸没棕榈纤维，混合搅拌均匀，得到改性液，将棕榈纤维加入改性液中，升温至90-100℃，处理10-20min，过滤得到棕榈纤维，用水冲洗后，在120-130℃条件下烘干10-20min，得到改性棕榈纤维。
通过采用上述技术方案，棕榈树的适应性强，分布范围广，因此，棕榈纤维是一种廉价易得的可再生资源，棕榈纤维具有牢固、耐磨、透气、质轻、富有弹性的优点。棕榈纤维的化学组分含量为：脂蜡质3.77％，水溶物2.8％，果胶0.6％，半纤维素20.60％，木质素44.7％，纤维素28.6％。棕榈纤维纵向有连续天然S型或者Z型沟槽，棕榈纤维实际上是由数百根棕榈单丝纤维缔合成的维管束，维管束表面不光滑，被类似的鳞片完全覆盖，存在较多空洞。如果将其直接用于混凝土中，虽然可以起到一定的增强作用，但是由于存在木质素、果胶、半纤维素等低分子杂质，因此，需要对其进行改性后再使用。
棕榈纤维经过氢氧化钠的改性液处理后，可以溶解去除木质素、果胶、半纤维素等低分子杂质，非离子型氟碳表面活性剂既可以耐高温，还可以抵抗强碱，在改性处理时能够促进木质素、果胶、半纤维素等低分子杂质从棕榈纤维中分离出去，从而增强棕榈纤维的力学性能，同时，棕榈纤维的比表面积增加，改善了棕榈纤维与混凝土的界面性能，结合力增强，而且更加容易分散在混凝土中。使得本申请中的C30混凝土在固化后不易开裂，增强力学性能。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述氢氧化钠、非离子型氟碳表面活性剂、水的重量百分比为1：(0.1-0.3)：90-100。
通过采用上述技术方案，在上述配比下，能够快速的去除木质素、果胶、半纤维素等低分子杂质，而且提高去除率，增强混凝土的抗裂性能。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述非离子型氟碳表面活性剂选自丙烯酸酯非离子氟碳表面活性剂、非离子聚氧乙烯醚类氟碳表面活性剂中的一种。
通过采用上述技术方案，上述的非离子氟碳表面活性剂具有高表面活性、高耐热稳定性以及高化学稳定性，能够匹配上述改性条件，适合棕榈纤维的改性处理。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述棕榈纤维在烘干后还经过活化处理：将烘干后的棕榈纤维、0.3-0.5份四甲基乙二胺和60-80份乙醇混合搅拌均匀，浸泡20-30min，过滤，干燥，得到改性棕榈纤维。
通过采用上述技术方案，由于棕榈纤维内部含有结晶水，会影响棕榈纤维与其他成分结合，活化处理时四甲基乙二胺在加热状态下降低碱处理纤维的结晶度，有利于棕榈纤维与其他成分结合，增强混凝土的抗裂性能。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述棕榈纤维在干燥后还经过接枝处理：将干燥后的棕榈纤维、5-7份芳香族一元羧酸、0.2-0.4份氯化亚砜和80-90份乙醇混合搅拌均匀，反应5-10min后，过滤，水洗，干燥，得到改性棕榈纤维。
通过采用上述技术方案，经过接枝处理后，棕榈纤维与芳香族一元羧酸发生酯化反应，从而增加表面的基团，增强棕榈纤维的分散性，进一步增强泡沫混凝土的抗裂性能。氯化亚砜作为催化剂，乙醇作为芳香族一元羧酸的溶剂，芳香族一元羧酸的苯环还可以增强棕榈纤维的耐温性能。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述芳香族一元羧酸选自苯甲酸、苯乙酸、萘乙酸中的任意一种。
通过采用上述技术方案，上述芳香族一元羧酸的酯化反应性较强，容易与棕榈纤维发生酯化反应，从而改善棕榈纤维的分散性，增强泡沫混凝土的抗裂性能。
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：其原料还包括4-6份的助分散剂，所述助分散剂由二丁基萘磺酸钠、单烷基醚磷酸酯钾盐、月桂基硫酸钠组成，所述二丁基萘磺酸钠、单烷基醚磷酸酯钾盐、月桂基硫酸钠的重量比为1：(2-3)：(0.5-1)。
通过采用上述技术方案，上述助分散剂均属于阴离子型表面活性剂，二丁基萘磺酸钠化学性质稳定，在酸性或碱性介质中以及加热条件下都不会分解，但是容易起泡；单烷基醚磷酸酯钾盐的分散能力较好，具有降低棕榈纤维间静摩擦系数的作用，但起泡性能差；月桂基硫酸钠有良好的乳化能力和分散力，缺点是在酸性条件下可以发生水解；申请人经过仔细分析研究和试验后，发现采用上述三种助分散剂复配使用，协同增效，增强棕榈纤维的分散性，进一步增强泡沫混凝土的抗裂性能。
为实现上述第二个目的，本申请提供了如下技术方案：
如目的一所述的一种C30混凝土的生产工艺，包括以下步骤：将水泥、砂、碎石、聚羧酸减水剂、改性棕榈纤维混合搅拌均匀，再加入水，搅拌均匀，得到C30混凝土。
通过采用上述技术方案，制备的C30混凝土在固化后不易开裂，增强力学性能。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.棕榈纤维经过氢氧化钠的改性液处理后，可以溶解去除木质素、果胶、半纤维素等低分子杂质，非离子型氟碳表面活性剂既可以耐高温，还可以抵抗强碱，在改性处理时能够促进木质素、果胶、半纤维素等低分子杂质从棕榈纤维中分离出去，从而增强棕榈纤维的力学性能，同时，棕榈纤维的比表面积增加，改善了棕榈纤维与混凝土的界面性能，结合力增强，而且更加容易分散在混凝土中。使得本申请中的C30混凝土在固化后不易开裂，增强力学性能。
2.棕榈纤维在活化处理时，四甲基乙二胺在加热状态下降低碱处理纤维的结晶度，有利于棕榈纤维进行接枝，经过接枝处理后，棕榈纤维与芳香族一元羧酸发生酯化反应，从而增加表面的基团，增强棕榈纤维的分散性，进一步增强泡沫混凝土的抗裂性能，芳香族一元羧酸的苯环还可以增强棕榈纤维的耐温性能。
3.通过采用上述三种助分散剂复配使用，协同增效，增强棕榈纤维的分散性，进一步增强泡沫混凝土的抗裂性能。
具体实施方式
下面结合实施例，对本申请进行详细描述。
实施例1：一种C30混凝土，其原料的各组分及其相应的重量份数如表1所示。其中，水泥是普通硅酸盐水泥，聚羧酸减水剂为市售的聚羧酸减水剂，
改性棕榈纤维的制备方法如下：从棕榈树杆外围取下15份网状棕衣纤维，用水洗净后晾干，抽出单根棕榈纤维，单根棕榈纤维的长度为20-30cm，在本实施例中为20cm，将氢氧化钠、非离子型氟碳表面活性剂加入水中，浸没棕榈纤维，混合搅拌均匀，得到改性液，将棕榈纤维加入改性液中，升温至90℃，处理20min，过滤得到棕榈纤维，用水冲洗后，在120℃条件下烘干20min，得到改性棕榈纤维。
氢氧化钠、非离子型氟碳表面活性剂、水的重量百分比为1：0.05：90。非离子型氟碳表面活性剂是丙烯酸酯非离子氟碳表面活性剂，非离子型氟碳表面活性剂购自上海瀛正科技有限公司。
C30混凝土的生产工艺，包括以下步骤：将水泥、砂、碎石、聚羧酸减水剂、改性棕榈纤维混合搅拌均匀，再加入水，搅拌均匀，得到C30混凝土。
实施例2-5：一种C30混凝土，与实施例1的不同之处在于，原料的各组分及其重量份数如表1所示。
表1实施例1-5中原料的各组分及其重量份数
实施例6：一种C30混凝土，与实施例1的不同之处在于，改性棕榈纤维的制备方法如下：从棕榈树杆外围取下20份网状棕衣纤维，用水洗净后晾干，抽出单根棕榈纤维，将氢氧化钠、非离子型氟碳表面活性剂加入水中，浸没棕榈纤维，混合搅拌均匀，得到改性液，将棕榈纤维加入改性液中，升温至100℃，处理10min，过滤得到棕榈纤维，用水冲洗后，在130℃条件下烘干10min，得到改性棕榈纤维。
实施例7：一种C30混凝土，与实施例1的不同之处在于，氢氧化钠、非离子型氟碳表面活性剂、水的重量百分比为1：0.1：90。
实施例8：一种C30混凝土，与实施例1的不同之处在于，氢氧化钠、非离子型氟碳表面活性剂、水的重量百分比为1：0.3：100。
实施例9：一种C30混凝土，与实施例1的不同之处在于，非离子聚氧乙烯醚类氟碳表面活性剂。
实施例10：一种C30混凝土，与实施例1的不同之处在于，棕榈纤维在烘干后还经过活化处理：将烘干后的棕榈纤维、0.3份四甲基乙二胺和60份乙醇混合搅拌均匀，浸泡30min，过滤，干燥，得到改性棕榈纤维。
实施例11：一种C30混凝土，与实施例1的不同之处在于，棕榈纤维在烘干后还经过活化处理：将烘干后的棕榈纤维、0.5份四甲基乙二胺和80份乙醇混合搅拌均匀，浸泡20min，过滤，干燥，得到改性棕榈纤维。
实施例12：一种C30混凝土，与实施例10的不同之处在于，棕榈纤维在干燥后还经过接枝处理：将干燥后的棕榈纤维、5份芳香族一元羧酸、0.2份氯化亚砜和80份乙醇混合搅拌均匀，反应5min后，过滤，水洗，干燥，得到改性棕榈纤维。芳香族一元羧酸是苯甲酸。
实施例13：一种C30混凝土，与实施例10的不同之处在于，棕榈纤维在干燥后还经过接枝处理：将干燥后的棕榈纤维、7份芳香族一元羧酸、0.4份氯化亚砜和90份乙醇混合搅拌均匀，反应10min后，过滤，水洗，干燥，得到改性棕榈纤维。
实施例14：一种C30混凝土，与实施例12的不同之处在于，芳香族一元羧酸是苯乙酸。
实施例15：一种C30混凝土，与实施例12的不同之处在于，芳香族一元羧酸是萘乙酸。
实施例16：一种C30混凝土，与实施例1的不同之处在于，其原料还包括4份的助分散剂，助分散剂由二丁基萘磺酸钠、单烷基醚磷酸酯钾盐、月桂基硫酸钠组成，二丁基萘磺酸钠、单烷基醚磷酸酯钾盐、月桂基硫酸钠的重量比为1：2：0.5。
实施例17：一种C30混凝土，与实施例1的不同之处在于，其原料还包括6份的助分散剂，助分散剂由二丁基萘磺酸钠、单烷基醚磷酸酯钾盐、月桂基硫酸钠组成，二丁基萘磺酸钠、单烷基醚磷酸酯钾盐、月桂基硫酸钠的重量比为1：3：1。
实施例18：一种C30混凝土，与实施例1的不同之处在于，其原料包括以下重量份数的组分：水泥290份；水170份；砂680份；碎石1260份；聚羧酸减水剂4份；改性棕榈纤维8份；助分散剂4份。
改性棕榈纤维的制备方法如下：从棕榈树杆外围取下15份网状棕衣纤维，用水洗净后晾干，抽出单根棕榈纤维，将氢氧化钠、非离子型氟碳表面活性剂加入水中，浸没棕榈纤维，混合搅拌均匀，得到改性液，将棕榈纤维加入改性液中，升温至90℃，处理20min，过滤得到棕榈纤维，用水冲洗后，在120℃条件下烘干20min；
棕榈纤维在烘干后还经过活化处理：将烘干后的棕榈纤维、0.3份四甲基乙二胺和60份乙醇混合搅拌均匀，浸泡30min，过滤，干燥；
棕榈纤维在干燥后还经过接枝处理：将干燥后的棕榈纤维、5份芳香族一元羧酸、0.2份氯化亚砜和80份乙醇混合搅拌均匀，反应5min后，过滤，水洗，干燥，得到改性棕榈纤维。芳香族一元羧酸是苯甲酸。
氢氧化钠、非离子型氟碳表面活性剂、水的重量百分比为1：0.1：90。非离子型氟碳表面活性剂是丙烯酸酯非离子氟碳表面活性剂。助分散剂由二丁基萘磺酸钠、单烷基醚磷酸酯钾盐、月桂基硫酸钠组成，二丁基萘磺酸钠、单烷基醚磷酸酯钾盐、月桂基硫酸钠的重量比为1：2：0.5
C30混凝土的生产工艺，包括以下步骤：将水泥、砂、碎石、聚羧酸减水剂、改性棕榈纤维混合搅拌均匀，再加入水，搅拌均匀，得到C30混凝土。
对比例1：一种C30混凝土，与实施例1的不同之处在于，未加入棕榈纤维。
对比例2：一种C30混凝土，与实施例1的不同之处在于，将改性棕榈纤维替换为未经改性的普通的棕榈纤维。
对比例3：采用公开号为CN107021704A的中国发明专利中的实施例1制备C30混凝土。
对比例4：一种C30混凝土，与实施例16的不同之处在于，助分散剂是二丁基萘磺酸钠。
对比例5：一种C30混凝土，与实施例16的不同之处在于，助分散剂是单烷基醚磷酸酯钾盐。
对比例6：一种C30混凝土，与实施例16的不同之处在于，助分散剂是月桂基硫酸钠。
说明：上述的助分散剂均通过市售获得。
基础性能测试：按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2016对实施例1-18中的C30混凝土进行性能测试，实施例1-18的各项性能均符合标准要求。
抗裂性能测试：按照GB/T50081-2016《普通混凝士力学性能试验方法标准》将实施例1-18、对比例1-6制作成标准试块，计算C30混凝土浇注24h后测量得到单位面积的裂缝数目以及单位面积上的总开裂面积。
表2实施例1-18、对比例1-6的抗裂性能测试结果
测试结果及分析：其中，实施例1-18的裂缝宽度小于0.2mm，且不渗漏水。由表2中的数据可知，在对比例1的基础上加入未改性的棕榈纤维后，单位面积的裂缝数目以及单位面积上的总开裂面积均降低，说明棕榈纤维能够增强泡沫混凝土的抗裂性能，实施例1在对棕榈纤维进行改性后，单位面积的裂缝数目以及单位面积上的总开裂面积进一步降低，说明棕榈纤维改性液处理后，可以溶解去除木质素、果胶、半纤维素等低分子杂质，改善了棕榈纤维与混凝土的界面性能，结合力增强，而且更加容易分散在混凝土中。使得本申请中的C30混凝土在固化后不易开裂。
实施例7-8在调整氢氧化钠、非离子型氟碳表面活性剂、水的重量百分比后，单位面积的裂缝数目以及单位面积上的总开裂面积均降低。实施例10在进行活化处理后，单位面积的裂缝数目以及单位面积上的总开裂面积均降低，尤其是实施例12在活化处理后在进行接枝处理，单位面积的裂缝数目以及单位面积上的总开裂面积均大幅降低，说明棕榈纤维经过接枝处理后，增强棕榈纤维的分散性，进一步增强泡沫混凝土的抗裂性能。
实施例16在加入助分散剂后，单位面积的裂缝数目以及单位面积上的总开裂面积均降低，说明助分散剂可以增强棕榈纤维的分散性，进一步增强泡沫混凝土的抗裂性能。而对比例4-6单独使用时，增强效果并不明显，说明三种助分散剂复配使用，协同增效，增强棕榈纤维的分散性，进一步增强泡沫混凝土的抗裂性能。
本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
