一种抗裂型补偿收缩混凝土及其应用方法与流程

本技术涉及混凝土，更具体地说，它涉及一种抗裂型补偿收缩混凝土及其应用方法。

背景技术：

1、混凝土非荷载开裂是一种典型的混凝土结构劣化现象，通常由混凝土的收缩或过度自由膨胀所导致。在一些大体积混凝土中，为了克服收缩开裂，会采取浇筑后浇带的施工方法，后浇带的混凝土中通常掺有膨胀剂、减缩剂等外加剂，具有一定的微膨胀性能。而为了防止自由膨胀导致的开裂，再进行后浇带施工时往往还需要对膨胀剂的最大用量进行限制。

2、公告号为cn114873968b的中国专利公开了一种抗裂面层混凝土、由以下原料拌制而成：通用硅酸盐水泥324kg、水214kg、石子1166kg、砂734kg、萘系减水剂3.2kg、矿渣粉108kg、聚醇减缩剂1.1kg、氧化镁基膨胀剂1.1kg。

3、针对上述中的相关技术，发明人认为，上述相关技术中的抗裂面层混凝土虽然在抗裂面层中能表现出一定的抗裂性能，但是这种混凝土中的膨胀剂和减缩剂掺量有限，难以满足后浇带施工的技术要求。而减缩剂与膨胀剂的协同作用会增加膨胀剂对掺量的敏感度，因此在该配方基础上增加膨胀剂的掺量容易导致混凝土发生膨胀开裂，不利于改善混凝土的抗裂性能，限制了相关技术中的混凝土配方在后浇带等工程结构中的实际应用。

技术实现思路

1、相关技术中的抗裂面层混凝土难以满足补偿收缩混凝土的技术要求，而在该配方基础上增加膨胀剂的掺量容易导致混凝土发生膨胀开裂，不利于改善混凝土的抗裂性能，限制了相关技术中的混凝土在后浇带等工程结构中的实际应用。为了改善这一缺陷，本技术提供一种抗裂型补偿收缩混凝土及其应用方法。

2、第一方面，本技术提供一种抗裂型补偿收缩混凝土，采用如下的技术方案：

3、一种抗裂型补偿收缩混凝土，所述抗裂型补偿收缩混凝土由混凝土拌和物经过养护后得到，所述混凝土拌和物包括如下重量份的组分：水泥324-328份，矿物掺合料108-112份，水214-218份，粗骨料1166-1186份，细骨料734-754份，减水剂3.2-3.4份，减缩剂1.1-1.2份，氧化镁膨胀剂1.1-1.2份，抗裂填料20-80份，所述抗裂填料包括抗裂纤维，所述抗裂纤维为表面接枝有羧基或磺酸基的聚丙烯纤维。

4、通过采用上述技术方案，本技术在相关技术的基础上调整了配方体系，在混凝土拌和物的配方中加入了抗裂纤维。在本技术的混凝土拌和物中，随着水泥水化的进行，水泥浆体中逐渐有钙矾石生成。钙矾石在水泥浆体中带正电荷，而抗裂纤维表面的羧基或磺酸基在水泥浆体的碱性环境中以阴离子形式存在，带有负电荷。当抗裂纤维与钙矾石接触之后，抗裂纤维表面的阴离子基团通过静电吸附作用与钙矾石发生结合，最终在混凝土的水泥石中形成了钙矾石与抗裂纤维的结合体。钙矾石是水泥石的一部分，钙矾石与抗裂纤维的结合有助于减少抗裂纤维与水泥石在混凝土开裂过程中发生相对滑移的可能，有利于抗裂纤维充分发挥抗裂效果。因此，本技术在相关技术的基础上改善了混凝土的抗裂性能，得到了更加适合在后浇带等工程结构中进行应用的抗裂型补偿收缩混凝土。

5、作为优选，所述抗裂纤维按照如下方法制备:

6、(1)将单体和阻聚剂加入乙醇水溶液中，并用硫酸进行酸化处理，得到单体质量分数为40％的单体分散液；所述单体的分子中带有羧基或磺酸基；

7、(2)将聚丙烯纤维和改性液按照1:80的重量比混合，按照每克聚丙烯纤维85kgy的剂量进行电子束辐照，辐照结束后将纤维取出，经过洗涤和干燥后得到抗裂纤维。

8、通过采用上述技术方案，本技术先配制了单体分散液，然后将聚丙烯纤维加入改性液中，在电子束辐照的作用下使聚丙烯纤维与单体发生辐照接枝，将羧基或磺酸基接枝到了聚丙烯纤维表面，得到了抗裂纤维。阻聚剂在辐照接枝的过程中能够阻碍单体的聚合，有助于提高单体在聚丙烯纤维表面的接枝率。

9、作为优选，所述单体包括丙烯酸或乙烯基磺酸。

10、通过采用上述技术方案，丙烯酸或乙烯基磺酸均可作为单体与聚丙烯纤维进行辐照接枝。在水泥浆体中，磺酸基的阴离子钙矾石表面的阳离子之间的静电作用更强，因此选用乙烯基磺酸作为单体时，抗裂纤维与钙矾石的结合更加紧密，有助于改善混凝土的抗裂性能。

11、作为优选，所述阻聚剂选用硫酸亚铁铵，所述阻聚剂在单体分散液中的质量分数为1.5-2.5％。

12、通过采用上述技术方案，优选了阻聚剂的用量，有助于提高单体在聚丙烯纤维表面的接枝效果，使得抗裂纤维与钙矾石的结合更加紧密，有助于改善混凝土的抗裂性能。

13、作为优选，所述抗裂填料还包括钙矾石晶须，所述钙矾石晶须与抗裂纤维的重量比为1:1。

14、通过采用上述技术方案，钙矾石晶须能对水泥石起到增韧效果，且钙矾石晶须表面的钙离子能够与抗裂纤维表面的阴离子基团发生吸附，减少了抗裂纤维与水泥石在混凝土开裂过程中发生相对滑移的可能，因此二者的协同作用有助于改善混凝土的抗裂性能。

15、作为优选，所述钙矾石晶须按照如下方法制备：

16、将硫铝酸盐水泥熟料、天然硬石膏、氧化钙按照1:8:6的重量比混合，然后按照10:1的水固比加入去离子水中，在70℃密闭充氮的条件下反应72h，反应过程中持续进行搅拌，反应结束后进行抽滤，然后使用无水乙醇对得到的固体进行洗涤，然后烘干至恒重，得到钙矾石晶须。

17、通过采用上述技术方案，上述方法以硫铝酸盐水泥熟料为铝质原料，以天然硬石膏、氧化钙为钙质原料，通过加热条件下的水化反应制备了钙矾石晶须。

18、作为优选，所述氧化镁膨胀剂按照如下方法制备：

19、将轻烧氧化镁和油酸按照100:1的重量比混合，然后以0.02的料球比对得到的混合物球磨40min，得到氧化镁膨胀剂。

20、通过采用上述技术方案，本技术通过将油酸和轻烧氧化镁混合并球磨，在减小轻烧氧化镁粒径的同时还使油酸吸附到了轻烧氧化镁的表面，得到了氧化镁膨胀剂。通过这种方式得到的氧化镁膨胀剂更容易分散，有助于减少局部开裂的发生，改善了混凝土的抗裂性能。

21、作为优选，所述矿物掺合料的组分包括高钙粉煤灰，所述高钙粉煤灰的游离氧化钙含量为8％。

22、通过采用上述技术方案，本技术优选了高钙粉煤灰作为矿物掺合料的组分，由于钙矾石晶须的加入对水泥石起到了增韧作用，因此游离氧化钙对混凝土体积安定性产生的影响相对较小。同时，高钙粉煤灰能够提高混凝土的密实度，有助于减少混凝土内部的缺陷，从而改善了混凝土的抗裂性能。

23、作为优选，所述高钙粉煤灰在矿物掺合料中所占的重量比为25-30％。

24、通过采用上述技术方案，优选了高钙粉煤灰在矿物掺合料中的占比，有助于改善混凝土的抗裂性能。

25、第二方面，本技术提供一种抗裂型补偿收缩混凝土的应用方法，采用如下的技术方案。

26、一种抗裂型补偿收缩混凝土的应用方法，包括以下步骤：

27、(1)进行地面混凝土的施工，施工时预留出后浇带的施工区域，并在后浇带的施工区域边缘设置密孔钢丝网或快易收口网进行拦截；

28、(2)步骤(1)的地面混凝土养护到设计龄期后，对后浇带所在区域进行清理，然后配制以上任一所述的混凝土拌和物，将拌制好的混凝土拌和物浇筑到后浇带区域中，然后养护至指定龄期，即可完成后浇带的施工。

29、通过采用上述技术方案，本技术将抗裂型补偿收缩混凝土用于后浇带的施工，有助于减少大体积混凝土结构中出现的混凝土开裂现象。

30、综上所述，本技术具有以下有益效果：

31、1、本技术将抗裂纤维作为抗裂填料添加到了混凝土中，通过静电吸附作用减少了抗裂纤维与水泥石在混凝土开裂过程中发生相对滑移的可能，有利于抗裂纤维充分发挥抗裂效果，能够在膨胀剂和减缩剂掺量未发生明显改变的条件下改善混凝土的抗裂性能，适合在后浇带等工程结构中进行应用。

32、2、本技术中优选抗裂填料还包括钙矾石晶须，并优选了钙矾石晶须的添加量和制备方法。钙矾石晶须能对水泥石起到增韧效果，且钙矾石晶须表面的钙离子能够与抗裂纤维表面的阴离子基团发生吸附，有助于减少抗裂纤维与水泥石在混凝土开裂过程中发生相对滑移的可能，二者的协同作用有助于改善混凝土的抗裂性能。