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CN116283100A - 一种采用纳米SiO2改性地聚物混凝土断裂性能的混凝土配合比及制备方法 - Google Patents

一种采用纳米SiO2改性地聚物混凝土断裂性能的混凝土配合比及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种采用纳米SiO2改性地聚物混凝土断裂性能的混凝土配合比及制备方法，本发明涉及一种采用纳米SiO2改性地聚物混凝土断裂性能的混凝土配合比，按重量称取以下各种材料，使用搅拌机均匀搅拌而成，脱模后地聚物混凝土约重2235‑2433Kg/m3，每立方米包括：水泥69.3‑92.5Kg/m3；粉煤灰419.4‑452.3Kg/m3；砂582.2‑613.9Kg/m3；碎石998.6‑1031.6Kg/m3；水玻璃215.5‑246.5Kg/m3；氢氧化钠32.6‑56.8Kg/m3；纳米SiO2以等质量取代胶凝材料的方式掺入0‑7.88Kg/m3。还公开一种上述地聚物混凝土的制备方法，加料顺序依次为砂、碎石、粉煤灰、水泥、碱激发溶液、纳米分散液，最后在搅拌机内拌合均匀装模。本发明能够改善地聚物混凝土的脆性，提高其断裂性能，使其在公路交通领域的应用成为可能。

Description

一种采用纳米SiO2改性地聚物混凝土断裂性能的混凝土配合 比及制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种采用纳米SiO2改性地聚物混凝土断裂性能的混凝土配合比及制备方法。
背景技术
地聚物混凝土制备及其胶凝材料不同于普通混凝土，它是一类由碱激发具有火山灰活性或潜在水硬性的硅铝质原料作为胶凝材料而制备的绿色环保混凝土，其性能优良且节能环保，已显现出可成为水泥混凝土替代品的潜力。目前，地聚物通过将碱性溶液(水玻璃、氢氧化钠等)与高炉矿渣、偏高岭土以及粉煤灰等工业废料混合反应制成，不仅能降低造价，实现了工业废弃料的再循环，同时排放的废弃物也很大程度上得到降低。
众所周知，在混凝土的基本力学性能中，其抗压强度是最显著的。然而，与普通硅酸盐混凝土一样，由于其脆性材料的特性，其抗拉强度明显降低，十分容易开裂，一旦达到其弹性极限，就会产生微裂纹，随后裂缝扩展连接发展成大裂缝，最终破裂，对结构的安全性造成威胁。目前，使用钢筋加固是提高混凝土的抗拉强度和延展性的最常规的解决方案，但这种加固方式不能抑制微小裂缝的产生。同时，由于这些裂缝的产生，空气中的水及有害成分会渗透到混凝土内部与钢筋发生反应而造成腐蚀损伤。
发明内容
本发明的目的是为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种采用纳米SiO2改性地聚物混凝土断裂性能的混凝土配合比及制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下方案：
按重量称取以下各种材料，使用搅拌机均匀搅拌而成，脱模后地聚物混凝土约重2235-2433Kg/m3，每立方米包括：水泥69.3-92.5Kg/m3；粉煤灰419.4-452.3Kg/m3；砂582.2-613.9Kg/m3；碎石998.6-1031.6Kg/m3；水玻璃215.5-246.5Kg/m3；氢氧化钠32.6-56.8Kg/m3；纳米SiO2以等质量取代胶凝材料的方式掺入0-7.88Kg/m3；
本发明的特点还在于，天然碎石粒径为5mm～20mm,砂的细度模数为3.01，表观密度2503Kg/m3,水泥采用P·O42.5普通硅酸盐水泥，水泥中SiO2含量23.22％，粉煤灰采用Ⅰ级粉煤灰，粉煤灰烧失量1.9％，需水量比93％，SiO2含量52.31％，水玻璃采用工业水玻璃，水玻璃模数3.3，密度1.4g/cm3,氢氧化钠采用相对分子质量142.04，含量96％，纳米SiO2采用粉状纳米SiO2，SiO2含量99.5(质量分数)，平均粒径为30nm，比表面积为150m2/g。
按照上述的材料量称取各种原材料，加入到搅拌机内，加入顺序依次为：砂、碎石、粉煤灰、水泥、碱激发溶液、纳米分散液；纳米SiO2粉末在倒入搅拌机之前，加入部分外加水先将其搅拌成纳米分散液，再将各种原材料在搅拌机内充分搅拌120秒，使其搅拌均匀，养护室内养护28d得到地聚物混凝土强度不低于35MPa。
本发明采用纳米SiO2改性地聚物混凝土断裂性能的混凝土配合比及制备方法，具有至少以下有益效果：
1)本发明中掺入大量粉煤灰制备地聚物混凝土，可实现对于工业废弃物的资源化利用，还可以节省水泥用量，减少对自然资源所产生的影响，降低生产成本，符合可持续发展的要求。
2)本发明中掺入适量的纳米SiO2，可以改善地聚物混凝土的断裂性能，使其具有较高的韧性，显著提高其抗压和抗拉强度，使裂缝的数量和长度显著减少。
3)本发明在纳米SiO2粉末倒入搅拌机之前，加入部分外加水先将其搅拌成纳米分散液，能够使纳米SiO2颗粒搅拌均匀，不结团。
4)本发明适用于公路交通领域的地聚物混凝土施工。
5)本发明中使用5-20mm的连续级配碎石,能够增强地聚物混凝土的密实性。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容，下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明公开了一种采用纳米SiO2改性地聚物混凝土断裂性能的混凝土配合比及制备方法，本发明涉及一种采用纳米SiO2改性地聚物混凝土断裂性能的混凝土配合比，按重量称取以下各种材料，使用搅拌机均匀搅拌而成，脱模后地聚物混凝土约重2235-2433Kg/m3，每立方米包括：水泥69.3-92.5Kg/m3；粉煤灰419.4-452.3Kg/m3；砂582.2-613.9Kg/m3；碎石998.6-1031.6Kg/m3；水玻璃215.5-246.5Kg/m3；氢氧化钠32.6-56.8Kg/m3；纳米SiO2以等质量取代胶凝材料的方式掺入0-7.88Kg/m3。所述天然碎石粒径为5mm～20mm，砂的细度模数为3.01，表观密度2503Kg/m3，水泥采用P·O42.5普通硅酸盐水泥，水泥中SiO2含量23.22％，粉煤灰采用Ⅰ级粉煤灰，粉煤灰烧失量1.9％，需水量比93％，SiO2含量52.31％，水玻璃采用工业水玻璃，水玻璃模数3.3，密度1.4g/cm3，氢氧化钠相对分子质量142.04，含量96％，纳米SiO2采用粉状纳米SiO2，SiO2含量99.5(质量分数)，平均粒径为30nm，比表面积为150m2/g。
实施例1
实例1按下表采用地聚物混凝土配合比。
Figure BDA0004140371200000031
实施例2
实例2按下表采用地聚物混凝土配合比。
Figure BDA0004140371200000032
实施例3
实例3按下表采用地聚物混凝土配合比。
Figure BDA0004140371200000033
实施例4
实例4按下表采用地聚物混凝土配合比。
Figure BDA0004140371200000034
Figure BDA0004140371200000041
一种采用纳米SiO2改性地聚物混凝土断裂性能的混凝土制备方法，按照所述材料量称取各种原材料，加入到搅拌机内，加入顺序依次为：砂、碎石、粉煤灰、水泥、碱激发溶液、纳米分散液；纳米SiO2粉末在倒入搅拌机之前，加入部分外加水先将其搅拌成纳米分散液，再将各种原材料在搅拌机内充分搅拌120秒，使其搅拌均匀，养护室内养护28d得到地聚物混凝土强度不低于35MPa。
本发明具有以下优点：
本发明中掺入适量的纳米SiO2，可以改善地聚物混凝土的断裂性能，使其具有较高韧性，显著提高其抗压和抗拉强度，使裂缝的数量和长度显著减少。
相比于其他方法制备得到的自燃煤矸石粗集料，本方法生产成本降低，本发明中掺入大量粉煤灰制备地聚物混凝土，可实现工业废弃物的资源化利用，还可以节省水泥用量，减少对自然资源所产生的影响，降低生产成本，符合可持续发展的要求。
本发明适用于公路交通领域的地聚物混凝土施工。
本发明中使用5-20mm的连续级配碎石,能够增强地聚物混凝土的密实性。
尽管上面已经显示和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变形。

Claims (3)

1.一种采用纳米SiO2改性地聚物混凝土断裂性能的混凝土配合比及制备方法，其特征在于，具体按照如下步骤实施：按重量称取以下各种材料，使用搅拌机均匀搅拌而成，脱模后地聚物混凝土约重2235-2433Kg/m3，每立方米包括：水泥69.3-92.5Kg/m3；粉煤灰419.4-452.3Kg/m3；砂582.2-613.9Kg/m3；碎石998.6-1031.6Kg/m3；水玻璃215.5-246.5Kg/m3；氢氧化钠32.6-56.8Kg/m3；纳米SiO2以等质量取代胶凝材料的方式掺入0-7.88Kg/m3。
2.如权利要求1所述的一种采用纳米SiO2改性地聚物混凝土断裂性能的混凝土配合比及制备方法，其特征在于，所述天然碎石粒径为5mm～20mm，砂的细度模数为3.01，表观密度2503Kg/m3，水泥采用P·O42.5普通硅酸盐水泥，水泥中SiO2含量23.22％，粉煤灰采用Ⅰ级粉煤灰，粉煤灰烧失量1.9％，需水量比93％，SiO2含量52.31％，水玻璃采用工业水玻璃，水玻璃模数3.3，密度1.4g/cm3，氢氧化钠采用氢氧化钠，氢氧化钠相对分子质量142.04，含量96％，纳米Si O2采用杭州万景新材料有限公司粉状纳米SiO2，SiO2含量99.5(质量分数)，平均粒径为30nm，比表面积为150m2/g。
3.如权利要求1所述的一种纳米SiO2改性地聚物混凝土断裂性能的方法，其特征在于，按照所述权利要求1的材料量称取各种原材料，加入到搅拌机内，加入顺序依次为：砂、碎石、粉煤灰、水泥、碱激发溶液、纳米分散液；纳米SiO2粉末在倒入搅拌机之前，加入部分外加水先将其搅拌成纳米分散液，再将各种原材料在搅拌机内充分搅拌120秒，使其搅拌均匀，养护室内养护28d得到地聚物混凝土强度不低于35MPa。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116903312A (zh) * 2023-08-07 2023-10-20 广东工业大学 一种低碳超高性能工程地聚物复合材料及其制备方法与应用
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