阅读说明：本技术 一种新型混凝土及其制备方法 (Novel concrete and preparation method thereof ) 是由 王洪来 周灿云 项春强 陈利 闫涛 丁锋 于 2020-05-23 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种新型混凝土及其制备方法,其涉及混凝土领域,旨在解决现有混凝土孔洞多的问题,新型混凝土原料按重量份包括以下组分：硅酸盐水泥50-85份,粉煤灰10-25份,骨料45-77份,膨润土30-66份,氧化石墨烯18-35份,纳米硅溶胶16-29份,填料9-19份,分散剂2-7份,泵送剂1-6份,消泡剂8-16份,抗裂剂7-16份,水78-96份。本发明的新型混凝土内部孔洞少,有效提高了混凝土的抗腐蚀性能,而且制备方法简单。(The invention provides novel concrete and a preparation method thereof, relates to the field of concrete, and aims to solve the problem that the existing concrete has many holes, wherein the novel concrete comprises the following components in parts by weight: 50-85 parts of portland cement, 10-25 parts of fly ash, 45-77 parts of aggregate, 30-66 parts of bentonite, 18-35 parts of graphene oxide, 16-29 parts of nano silica sol, 9-19 parts of filler, 2-7 parts of dispersant, 1-6 parts of pumping aid, 8-16 parts of defoaming agent, 7-16 parts of anti-cracking agent and 78-96 parts of water. The novel concrete has few internal holes, effectively improves the corrosion resistance of the concrete, and has simple preparation method.)

一种新型混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土的技术领域，尤其是涉及一种新型混凝土及其制备方法。

背景技术

混凝土是由凝胶材料、骨料和水按适当比例配置，再经过一定时间硬化而成的复合材料的统称，是世界上使用量最大的人工土木建筑材料。

虽然混凝土是一种耐久性的材料，但是，混凝土本质上还是非均匀的多孔材料，混凝土的这些孔洞会使得二氧化碳、水、氯离子、硫酸盐等进入到混凝土内部，从而对混凝土造成侵蚀，造成混凝土的加速破坏，促使混凝土的使用寿命大大缩短。

为了解决上述问题，本发明提供了一种混凝土，此混凝土孔洞少，可以有效减少混凝土的侵蚀。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种新型混凝土及其制备方法，可以有效减少混凝土内的孔洞，提高混凝土的抗腐蚀性能，而且制备方法简单。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种新型混凝土，原料按重量份包括以下组分：硅酸盐水泥50-85份，粉煤灰10-25份，骨料45-77份，膨润土30-66份，氧化石墨烯18-35份，纳米硅溶胶16-29份，填料9-19份，分散剂2-7份，泵送剂1-6份，消泡剂8-16份，抗裂剂7-16份，水78-96份。

通过采取上述技术方案，硅酸盐水泥、粉煤灰和骨料作为混凝土的基料，膨润土利用自身吸水膨胀的特性，可以填充混凝土中的空隙；同时氧化石墨烯利用自身优异的润滑性能，提高混凝土的润滑性能，减少混凝土拌和过程中的气泡产生；同时由于氧化石墨烯具有大量的羟基等极性基团，在膨润土失去水分子之后，氧化石墨烯可以嵌入到膨润土的结构中，用以填充膨润土失水后产生的结构空缺；纳米硅溶胶同样利用自身的分散和渗透性，减少混凝土中孔洞的产生，而且由于纳米硅溶胶上还有大量的极性羟基，使得纳米硅溶胶可以与氧化石墨烯相似相容，纳米硅溶胶可以分布在混凝土的孔洞位置处，在混凝土固化过程中，纳米硅溶胶可以生成高强的交联高聚物，提高混凝土固化后的结合强度的同时，可以对混凝土中的孔洞进行填充；分散剂作为功能性添加剂，用来提高纳米硅溶胶在混凝土中的分散性；泵送剂、消泡剂、填料和抗裂剂同样作为功能性添加剂，泵送剂提高混凝土的减水增强效果和缓凝保塑性能，消泡剂减少混凝土拌和过程中的气泡产生，抗开裂剂增强混凝土固化后的力学性能。从而可以有效减少混凝土内的孔洞并使得孔洞分布更为均匀，提高混凝土的抗腐蚀性能。

本发明的进一步设置为，新型混凝土原料按重量份包括以下组分：硅酸盐水泥66-74份，粉煤灰16-21份，骨料56-69份，膨润土45-58份，氧化石墨烯22-29份，纳米硅溶胶18-25份，填料10-15份，分散剂2-4份，泵送剂2-5份，消泡剂9-11份，抗裂剂10-15份，水83-91份。

通过采取上述技术方案，对混凝土中各个组份的含量范围进行进一步地细化，使得混凝土中的各组分可以更好地相互配合，提高混凝土的综合性能。

本发明的进一步设置为，新型混凝土原料按重量份包括以下组分：硅酸盐水泥68份，粉煤灰20份，骨料66份，膨润土54份，氧化石墨烯26份，纳米硅溶胶22份，填料14份，分散剂3份，泵送剂4份，消泡剂10份，抗裂剂13份，水88份。

通过采取上述技术方案，对混凝土中的各个组分含量进行进一步地细化，使得混凝土中的各个组分的相互配合达到最佳，从而可以进一步提高混凝土的综合性能。

本发明的进一步设置为，所述填料按重量份包括以下组分：石墨烯20-36份，液状石蜡15-31份，乳化剂SR-101-4份，玻璃纤维粉16-25份，矿粉20-35份。

通过采取上述技术方案，石墨烯作为一种二维碳纳米材料，具有优异的强度和韧性，可以很好地提高混凝土的抗压强度；而且由于石墨烯可以很好地分散在非极性溶剂中，因此加入的液体石蜡可以很好地对石墨烯进行分散，而且乳化剂的加入，使得液体石蜡可以很好地分散在混凝土中，从而使得石墨烯可以很好地分散在混凝土中；玻璃纤维粉作为填充材料加入到混凝土料中，在混凝土硬化后，可以很好地增强混凝土的硬度、抗压强度；矿粉则可以提高混凝土的早强和改善混凝土的易和性。

本发明的进一步设置为，所述分散剂按重量份包括以下组分：异丙醇10-25份，碳酸二甲酯19-33份。

通过采取上述技术方案，异丙醇作为一种极性有机溶剂，可以使得纳米硅溶胶很好地分散在异丙醇体系中，同时，异丙醇也可以溶于水，使得纳米硅溶胶可以很好地分散在混凝土中；而且膨润土可以对异丙醇进行吸附，使得纳米硅溶胶顺利离开溶剂而形成高聚物的同时，异丙醇也可以对膨润土因失水而产生的结构空隙进行填充；碳酸二甲酯的加入则是作为异丙醇的溶剂，有效减少异丙醇的蒸发，使得异丙醇更好地被吸附到膨润土内。

本发明的进一步设置为，所述消泡剂按重量份包括以下组分：脂肪醇聚氧乙烯醚14-29份，聚二甲基硅氧烷16-22份。

通过采取上述技术方案，脂肪醇聚氧乙烯醚是一种非离子表面活性剂，可以有效降混凝土体系的表面张力，从而抑制混凝土拌和过程中的起泡；聚二甲基硅氧烷具有优异的润滑性能，可以有效进行消泡，同时聚二甲基硅氧烷具有很好的疏水性能，可以提高混凝土的抗水性能。

本发明的进一步设置为，所述抗裂剂按重量份包括以下组分：KP-1胶泥20-36份，十八烷基三甲基氯化铵1-3份。

通过采取上述技术方案，KP-1胶泥是以钾水玻璃为粘接剂、以磷酸盐为固化剂和多种材料复配而成的新材料，具有良好的粘结性能，可以提高混凝土的结合强度，进而提高混凝土的抗裂性，同时KP-1胶泥的抗水性良好，可以进一步提高混凝土的抗渗性；十八烷基三甲基氯化铵作为一种非离子型表面活性剂，可以促进KP-1胶泥的乳化，使得KP-1胶泥均匀分散在混凝土中。

本发明的另一目的在于提供一种新型混凝土的制备方法，包括以下步骤：

将硅酸盐水泥、粉煤灰、骨料、膨润土加入搅拌器中，在30转/分钟的转速下干混1-2分钟，然后加入泵送剂、消泡剂、填料以及三分之二份的水，在30转/分钟的转速下搅拌6-8分钟，得到第一混料；

向第一混料中加入氧化石墨烯、纳米硅溶胶、分散剂以及剩余份数的水，继续搅拌4-5分钟，即可得到新型混凝土。

通过采取上述技术方案，预先将硅酸盐水泥、粉煤灰、骨料、膨润土混合，促使硅酸盐水泥、粉煤灰、骨料、膨润土更为均匀的分散；然后加入水以及泵送剂、消泡剂和填料，使得膨润土充分膨胀而填充此时砂浆体系的空隙；最后加入氧化石墨烯、纳米硅溶胶、分散剂，使得在不影响膨润土吸水膨胀的前提下，使得氧化石墨烯、纳米硅溶胶均匀分散在混凝土体系中，在膨润土失水后，氧化石墨烯均匀顺利嵌入到膨润土中，同时纳米硅溶胶可以对混凝土进行填充。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.本发明利用膨润土自身吸水膨胀的特性，可以填充混凝土中的空隙；同时氧化石墨烯利用自身优异的润滑性能，提高混凝土的润滑性能，减少混凝土拌和过程中的气泡产生；同时由于氧化石墨烯具有大量的羟基等极性基团，在膨润土失去水分子之后，氧化石墨烯可以嵌入到膨润土的结构中，用以填充膨润土失水后产生的结构空缺；

2.本发明还加入了纳米硅溶胶，利用纳米硅溶胶的分散和渗透性，减少混凝土中孔洞的产生，而且由于纳米硅溶胶上还有大量的极性羟基，使得纳米硅溶胶可以与氧化石墨烯相似相容，纳米硅溶胶可以分布在混凝土的孔洞位置处，在混凝土固化过程中，纳米硅溶胶可以生成高强的交联高聚物，提高混凝土固化后的结合强度的同时，可以对混凝土中的孔洞进行填充从而可以有效减少混凝土内的孔洞并使得孔洞分布更为均匀，提高混凝土的抗腐蚀性能；

3.本发明通过规定的制备步骤，使得制备得到的混凝土内的孔洞减少，有效提高混凝土的抗腐蚀性能。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

同时，填料指的是本发明中加入的用以提高混凝土强度的功能性添加剂。

实施例一：

本发明公开了一种新型混凝土，原料按重量份包括以下组分：硅酸盐水泥50份，粉煤灰10份，骨料45份，膨润土30份，氧化石墨烯18份，纳米硅溶胶16份，填料9份，分散剂2份，泵送剂(YL-Y3高浓高效泵送剂)1份，消泡剂8份，抗裂剂76份，水78份。

其中：

骨料为重量份比为2:3的天然砂和粗骨料，天然砂和粗骨料，天然砂的细度模数为2.6，表观密度为2670kg/m³，细度模数为2.6，粗骨料的粒径为15mm。

填料按重量份包括以下组分：石墨烯20份，液状石蜡15份，乳化剂SR-102份，玻璃纤维粉18份，矿粉(S95)22份。

分散剂按重量份包括以下组分：异丙醇10份，碳酸二甲酯19份。

消泡剂按重量份包括以下组分：脂肪醇聚氧乙烯醚14份，聚二甲基硅氧烷16份。

抗裂剂按重量份包括以下组分：KP-1胶泥20份，十八烷基三甲基氯化铵1份。

一种新型混凝土的制备方法，包括以下步骤：

将硅酸盐水泥、粉煤灰、骨料、膨润土、氧化石墨烯加入搅拌器中，在30转/分钟的转速下干混1分钟，然后加入泵送剂、消泡剂、填料以及三分之二份的水，在30转/分钟的转速下搅拌6分钟，得到第一混料；

向第一混料中加入纳米硅溶胶、分散剂以及剩余份数的水，继续搅拌4分钟，即可得到新型混凝土。

实施例二：

本发明公开了一种新型混凝土，原料按重量份包括以下组分：硅酸盐水泥66份，粉煤灰16份，骨料56份，膨润土45份，氧化石墨烯22份，纳米硅溶胶18份，填料10份，分散剂2份，泵送剂2份，消泡剂9份，抗裂剂10份，水83份。

其中：

骨料为重量份比为2:3的天然砂和粗骨料，天然砂和粗骨料，天然砂的细度模数为2.6，表观密度为2670kg/m3，细度模数为2.6，粗骨料的粒径为15mm。

填料按重量份包括以下组分：石墨烯23份，液状石蜡19份，乳化剂SR-101份，玻璃纤维粉16份，矿粉(S95)20份。

分散剂按重量份包括以下组分：异丙醇16份，碳酸二甲酯22份。

消泡剂按重量份包括以下组分：脂肪醇聚氧乙烯醚16份，聚二甲基硅氧烷18份。

抗裂剂按重量份包括以下组分：KP-1胶泥22份，十八烷基三甲基氯化铵1份。

一种新型混凝土的制备方法，包括以下步骤：

将硅酸盐水泥、粉煤灰、骨料、膨润土、氧化石墨烯加入搅拌器中，在30转/分钟的转速下干混2分钟，然后加入泵送剂、消泡剂、填料以及三分之二份的水，在30转/分钟的转速下搅拌7分钟，得到第一混料；

向第一混料中加入纳米硅溶胶、分散剂以及剩余份数的水，继续搅拌4分钟，即可得到新型混凝土。

实施例三：

本发明公开了一种新型混凝土，原料按重量份包括以下组分：硅酸盐水泥68份，粉煤灰20份，骨料66份，膨润土54份，氧化石墨烯26份，纳米硅溶胶22份，填料14份，分散剂3份，泵送剂4份，消泡剂10份，抗裂剂13份，水88份。

其中：

骨料为重量份比为2:3的天然砂和粗骨料，天然砂和粗骨料，天然砂的细度模数为2.6，表观密度为2670kg/m3，细度模数为2.6，粗骨料的粒径为15mm。

填料按重量份包括以下组分：石墨烯33份，液状石蜡24份，乳化剂SR-103份，玻璃纤维粉20份，矿粉(S95)28份。

分散剂按重量份包括以下组分：异丙醇21份，碳酸二甲酯26份。

消泡剂按重量份包括以下组分：脂肪醇聚氧乙烯醚23份，聚二甲基硅氧烷19份。

抗裂剂按重量份包括以下组分：KP-1胶泥33份，十八烷基三甲基氯化铵2份。

一种新型混凝土的制备方法，包括以下步骤：

将硅酸盐水泥、粉煤灰、骨料、膨润土、氧化石墨烯加入搅拌器中，在30转/分钟的转速下干混2分钟，然后加入泵送剂、消泡剂、填料以及三分之二份的水，在30转/分钟的转速下搅拌8分钟，得到第一混料；

向第一混料中加入纳米硅溶胶、分散剂以及剩余份数的水，继续搅拌4分钟，即可得到新型混凝土。

实施例四：

本发明公开了一种新型混凝土，原料按重量份包括以下组分：硅酸盐水泥74份，粉煤灰21份，骨料69份，膨润土58份，氧化石墨烯29份，纳米硅溶胶25份，填料15份，分散剂4份，泵送剂5份，消泡剂11份，抗裂剂15份，水91份。

其中：

骨料为重量份比为2:3的天然砂和粗骨料，天然砂和粗骨料，天然砂的细度模数为2.6，表观密度为2670kg/m3，细度模数为2.6，粗骨料的粒径为15mm。

填料按重量份包括以下组分：石墨烯34份，液状石蜡28份，乳化剂SR-103份，玻璃纤维粉24份，矿粉(S95)32份。

分散剂按重量份包括以下组分：异丙醇22份，碳酸二甲酯29份。

消泡剂按重量份包括以下组分：脂肪醇聚氧乙烯醚25份，聚二甲基硅氧烷20份。

抗裂剂按重量份包括以下组分：KP-1胶泥33份，十八烷基三甲基氯化铵3份。

一种新型混凝土的制备方法，包括以下步骤：

将硅酸盐水泥、粉煤灰、骨料、膨润土、氧化石墨烯加入搅拌器中，在30转/分钟的转速下干混2分钟，然后加入泵送剂、消泡剂、填料以及三分之二份的水，在30转/分钟的转速下搅拌8分钟，得到第一混料；

向第一混料中加入纳米硅溶胶、分散剂以及剩余份数的水，继续搅拌5分钟，即可得到新型混凝土。

实施例五：

本发明公开了一种新型混凝土，原料按重量份包括以下组分：硅酸盐水泥85份，粉煤灰25份，骨料77份，膨润土66份，氧化石墨烯35份，纳米硅溶胶29份，填料19份，分散剂7份，泵送剂(YL-Y3高浓高效泵送剂)6份，消泡剂16份，抗裂剂16份，水96份。

其中：

骨料为重量份比为2:3的天然砂和粗骨料，天然砂和粗骨料，天然砂的细度模数为2.6，表观密度为2670kg/m3，细度模数为2.6，粗骨料的粒径为15mm。

填料按重量份包括以下组分：石墨烯36份，液状石蜡31份，乳化剂SR-104份，玻璃纤维粉25份，矿粉(S95)35份。

分散剂按重量份包括以下组分：异丙醇25份，碳酸二甲酯33份。

消泡剂按重量份包括以下组分：脂肪醇聚氧乙烯醚29份，聚二甲基硅氧烷22份。

抗裂剂按重量份包括以下组分：KP-1胶泥36份，十八烷基三甲基氯化铵2份。

一种新型混凝土的制备方法，包括以下步骤：

将硅酸盐水泥、粉煤灰、骨料、膨润土、氧化石墨烯加入搅拌器中，在30转/分钟的转速下干混1分钟，然后加入泵送剂、消泡剂、填料以及三分之二份的水，在30转/分钟的转速下搅拌7分钟，得到第一混料；

向第一混料中加入纳米硅溶胶、分散剂以及剩余份数的水，继续搅拌5分钟，即可得到新型混凝土。

对比例一：

与实施例一相比，制备方法为将所有原料一次性混合，在30转/分钟的转速下搅拌11分钟。

对比例二：

与实施例一相比，不添加氧化石墨烯。

对比例三：

与实施例一相比，不添加纳米硅溶胶。

对比例四：

与实施例一相比，不添加分散剂。

性能检测：

对实施例一至实施例五以及对比例一至对比例四制备得到的混凝土，进行相关性能检测。

抗氯离子渗透性能：按照GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》，快速氯离子迁移系数法测试标准试块的氯离子渗透深度。

抗水渗透性能：按照GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》，逐级加压法测试标准试块的渗水深度。

抗压强度：按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》制作标准试块，并测量标准试块养护1d、7d以及28d的抗压强度。

孔隙率检测：将砂浆制成标准块，养护28天后，先测量标准块自然体积V1，然后将标准块磨成粉末，排水法测量粉末体积V2，孔隙率就是(V1-V2)/V1。

表1

表2

由检测结果可知，本发明中的混凝土具有较低的孔隙率，有效提高了混凝土固化后的抗渗性；其中氧化石墨烯、纳米硅溶胶的加入，更为有效地降低了混凝土的孔隙率，并且提高了混凝土的强度。

而且在本发明的制备方法下，混凝土的性能更为优越；氧化石墨烯、膨润土和纳米硅溶胶的加入，有效降低了混凝土的孔隙率，也提高了混凝土的抗压强度。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。