一种自密实混凝土及其制备方法与流程

1.本技术涉及混凝土的领域，更具体地说，它涉及一种自密实混凝土及其制备方法。


背景技术：

2.自密实混凝土(简称scc)，是指混凝土拌合物主要依靠自重、不需要振捣即可充满模具且包裹配筋的混凝土，可以浇筑成型形状复杂、薄壁和密集配筋的结构，增加了结构设计的自由度，使混凝土浇筑需要的时间大幅度缩短，使工人的劳动强度大幅度降低，提高了施工进度，具有良好的施工性能，可以按照建筑物的形状进行修建，提高修建的自由度。因此，自密实混凝土常用于房屋建筑、桥梁、栈道、花圃护栏、路面等的修建。
3.随着科学技术的进步，社会的快速发展，交通工具增加，因此车流，车流量也增多，特别是桥梁，虽然大部分桥梁都采用限行或者限制车的流通量，但是目前的自密实混凝土用于桥梁的桥面，还是会存在容易开裂、部分塌陷的现象，导致桥梁的桥面不平整，并存在安全隐患，增加了对其进行维护的频率。


技术实现要素：

4.为了减少桥梁出现开裂、塌陷的可能性，减少桥面维护的频率，本技术提供一种自密实混凝土及其制备方法。
5.第一方面，本技术提供一种自密实混凝土，包括以下重量份原料：自密实掺和料160-250份粗骨料600-1000份中骨料350-800份细骨料500-800份水泥150-180份水80-150份缓凝剂2-3份减水剂30-40份。
6.以上原料组成和原料的重量份范围，均为本身较佳选择，且得到的具有较好的自密实性、流动性、抗离析性、自填充性等。当得到的自密实混凝土用于修建桥梁，减少桥梁的桥面出现开裂、塌陷的现象，减少桥面维护的频率。
7.采用粗骨料、中骨料、细骨料进行复配使用，使其相互嵌设，提高自密实混凝土凝结后的结构紧密性，进而提高自密实混凝土的强度，减少自密实混凝土用于桥面后出现开裂、塌陷的现象，减少桥面维护的频率。
8.水泥在水的作用下形成水泥浆液，该是水泥浆液在水泥固化时，能够将自密实混凝土原料体系中的粗骨料、中骨料、细骨料等粘接稳定，进一步提高自密实混凝土凝结后的结构稳定性，减少其出现开裂、凹陷的可能性。
9.减少剂是一种在维持混凝土坍落度基本不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝
土外加剂，能够对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性，减少水泥的单位用水量，改善自密实混凝土的拌合物的流动性；同时也可以减少单位水泥用量，节约水泥。进而使得凝结后的自密实混凝土的结构连接较紧密，提高其抗压强度，当其用在修建桥梁时，能够提高桥面的抗裂性和抗塌陷性，减少桥面维护的频率。
10.缓凝剂是一种降低水泥或石膏水化速度和水化热、延长凝结时间，与减水剂配合使用，能够进一步提高自密实混凝土凝结后的结构稳定性，当其用于桥梁，减少桥面出现开裂、塌陷的可能性，减少桥面维护的频率。
11.自密实掺和料，是一种混凝土外加剂，能够提高自密实混凝土的流动性、填充性，同时还可以提高粗细骨料均匀分布，保持自密实混凝土结构的匀质性，使水泥与骨料、钢筋具有良好的黏结，进一步提高自密实混凝土凝结后的结构稳定性，当用于桥梁时，减少出现开裂或塌陷的现象，减少桥面维护的频率。
12.综上，本技术通过自密实掺和料、粗骨料、中骨料、细骨料、水泥、水、缓凝剂、减水剂的复配，得到的自密实混凝土浆液的流动性、抗离析性、自填充性等较佳，其用在桥梁固化后，形成的桥梁结构稳定，不易出现开裂、塌陷的现象，减少桥面维护的频率。
13.优选的，所述自密实掺和料包括以下重量份的原料组成：无机填料35-55份纤维填料50-80份有机硅防水剂5-10份水70-105份。
14.有机硅防水剂为水性的有机硅防水剂，将其掺入水泥砂浆中，还可起到缓凝剂、减水剂和增强剂作用，进而进一步增强自密实混凝土凝结后的结构稳定性。
15.无机填料和纤维填料均能够进一步提高自密实混凝土的填充密实性，使其凝结后的结构更稳定，进而用于桥梁时，减少桥梁出现塌陷的现象。
16.综上，通过无机填料、纤维填料、有机硅防水剂以及水复配，能够进一步提高自密实混凝土的流动性、自填充性、自密实性，当其用在桥梁时，凝结后的结构更稳定，进而减少桥面出现开裂、塌陷的可能性，减少桥面维护的频率。
17.优选的，所述无机填料由粉煤灰、矿粉、硅微粉以重量份之比为1:(1.8-2.5)：(2.5-3.3)组成。
18.粉煤灰颗粒呈多孔型蜂窝状组织，比表面积较大，具有较高的吸附活性，并且珠壁具有多孔结构，孔隙率高达50％—80％，有很强的吸水性，当其用在自密实混凝土中，能够进一步节约大量的水泥和细骨料，减少了用水量，使混凝土原料容易进行拌和，同时增强混凝土的可泵性、自填充性，减少水化热、热能膨胀性，提高自密实混凝土凝结过后的强度，减少其出现开裂、塌陷的可能性。
19.矿粉用于自密实混凝土，能够降低混凝土水化热，改善混凝土的和易性，减少离析和泌水，减小大体积混凝土温差变化及内应力，抑制温差而产生的裂缝。
20.硅微粉填充至自密实混凝土中，能够填充至骨架之间的缝隙中，从而提高自密实混凝土的密实性。
21.综上，本技术通过粉煤灰、矿粉、硅微粉复配使用，能够使得自密实混凝土具有较佳的自密实性，使其凝结后的结构更稳定，当用于修建桥面，减少桥面出现塌陷、开裂的可
能性，减少桥面维护的频率。
22.优选的，所述纤维填料由香蕉纤维、剑麻纤维、玻璃纤维以重量份之比为(4.2-6.5)：(2.3-3.8):1。
23.香蕉纤维具有柔软性、吸水性、韧性，而剑麻纤维具有较佳的韧性、抗拉强度、吸水性等，但是比橡胶纤维硬一些；玻璃纤维优异的无机非金属材料，具有耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度高的优点，当香蕉纤维、剑麻纤维、玻璃纤维以重量份之比为(4.2-6.5)：(2.3-3.8):1复配时，能够综合其性能，当其用在自密实混凝土中，能够进一步增强混凝土凝结后的结构稳定性，当自密实混凝土用在桥梁的桥面后，能够进一步减少桥梁的桥面出现开裂、塌陷的可能性，减少桥面维护的频率。
24.特别是在一些夏季较为炎热的地区或者遇到干旱季节，在较长时间的爆嗮，会导致桥面出现干裂的现象增加，虽然可以通过洒水来缓解干裂的现象，但是人工成本较高。
25.而本技术采用香蕉纤维和剑麻纤维均能够吸收水分来增强自身的韧性，从而减少自密实混凝土出现开裂的可能性，同时香蕉纤维、剑麻纤维、玻璃纤维复合后，掺和在自密实混凝土中，在自密实混凝土中形成纤维网，且柔硬结合，使得混凝土的结构具有缓冲力，提高其抗开裂性能和抗压性能，进而减少桥面出现开裂或塌陷的现象，减少桥面维护的频率。
26.优选的，所述纤维填料经过表面处理剂进行表面处理。
27.为了进一步提高纤维填料与自密实混凝土原料体系混合的均匀性，本技术进一步对纤维填料进行表面进行处理。使其填充至自密实混凝土后形成结构稳定的纤维网，进而提高自密实混凝土凝结后的结构稳定性。当其用于桥面修建，减少桥梁表面出现开裂或塌陷的可能性。
28.优选的，表面处理剂包括以下步骤：步骤1：按照重量份计，称取7.5-12份壳聚糖溶解于n,n-二甲基甲酰胺，加热至65-75℃，在转速200-300r/min下，边搅拌，边滴加1.5-3份水杨酸，滴加完成后，反应3.5-4.5h，停止搅拌，静置30-60min，过滤，用无水乙醇冲洗，烘干，得到水杨酸-壳聚糖复合物；步骤2：按照重量份计，称取步骤1得到的水杨酸-壳聚糖复合物2.8-4.7份、质量分数为1.3-1.8％的pvp溶液8-13份混合均匀，再加入1.8-3.3份n-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，搅拌15-25min，得到表面处理剂。
29.由于香蕉纤维和剑麻纤维均为天然纤维，长期使用会出现老化的现象从而降低其性能，同时在爆嗮下也加快其老化现象，特备是用于桥梁的纤维，由于桥面大多时候周围没有遮挡物，特别是桥面、桥围栏等，长期受到光直射，这也架加快了香蕉纤维和剑麻纤维老化，将低其性能。为此本技术经过表面处理剂进行表面改性，在纤维表面形成包覆膜，该包覆膜不仅能够提高纤维在自密实混凝土中的填充性，而且能够减少香蕉纤维和剑麻纤维出现老化的可能性。
30.具体地，本技术通过n,n-二甲基甲酰胺作为溶剂对其壳聚糖进行溶解，再加入水杨酸，该水杨酸的羧基与壳聚糖的氨基进行接枝反应得到水杨酸-壳聚糖复合物。由于水杨酸和壳聚糖都具有抗紫外的效果，接枝后也具有较佳的抗紫外效果和溶解性。
31.进一步地，将水杨酸-壳聚糖与pvp、n-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷进一步复合，pvp为聚乙烯吡咯烷酮，具有较佳的粘附性、成膜性，n-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷
是一种偶联剂，具有偶连作用，同时还能提高其耐水性、耐热性、粘附性等。
32.因此，通过水杨酸-壳聚糖、pvp、n-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷复合后，得到的表面处理剂具有较好的成膜性、粘附性，当其对纤维填料进行处理后，在纤维填料的表面形成稳定的包覆膜，使其纤维填料容易与自密实混凝土的原料体系充分混合均匀，提高自密实混凝土凝结后的抗裂性和抗凹陷性，当其用在桥面能够减少桥面出现开裂、塌陷的可能性，减少桥面维护的频率。
33.优选的，所述粗骨料为粒径4-7mm的碎石；所述中骨料为粒径为1-3mm的碎石；所述细骨料为50-80目的河砂。
34.上述粗骨料、中骨料、细骨料的粒径或目数的范围选择，均为本技术较佳范围，且用其制得的自密实混凝土具有较好的自密实性，且凝结之后具有较好的结构稳定性，当其用于桥面，减少出现开裂、塌陷的可能性，减少桥面的维护频率。
35.优选的，所述缓凝剂为酒石酸、柠檬酸、木质酸磺酸钠、海藻酸钠、葡萄糖酸钠中的一种或者多种组成。
36.以上酒石酸、柠檬酸、木质酸磺酸钠、海藻酸钠、葡萄糖酸钠用于自密实混凝土均具有缓凝的作用。采用酒石酸、柠檬酸、木质酸磺酸钠、海藻酸钠、葡萄糖酸钠中的一种或者多种复配时，都能起到较好的缓凝作用，进一步提高自密实混凝土凝结后的结构稳定性，减少其出现开裂的可能性。
37.优选的，所述减水剂为聚羧酸类减水剂或者氨基磺酸盐减水剂。
38.采用聚羧酸类减水剂或者氨基磺酸盐减水剂都能够进一步提高自密实混凝土凝结后的结构稳定性。
39.第二方面，本技术提供一种自密实混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：按照重量份计，称取粗骨料、中骨料、细骨料、水泥搅拌均匀，得到混合料，再称取水、缓凝剂、自密实掺和料、减水剂加入至混合料中，搅拌均匀，得到自密实混凝土。
40.上述制备方法操作简单、生产效率高，且制得的自密实混凝土用于桥面，能够减少其表面出现开裂、塌陷的可能性，减少其进行维护的频率。
41.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、本技术通过自密实掺和料、粗骨料、中骨料、细骨料、水泥、水、缓凝剂、减水剂的复配，得到的自密实混凝土浆液的流动性、抗离析性、自填充性等较佳，其用在桥梁固化后，形成的桥梁结构稳定，不易出现开裂、塌陷的现象，减少桥面维护的频率。
42.2、通过无机填料、纤维填料、有机硅防水剂以及水复配，能够进一步提高自密实混凝土的流动性、自填充性、自密实性，当其用在桥梁时，凝结后的结构更稳定，进而减少桥面出现开裂、塌陷的可能性，减少桥面维护的频率。
43.3、本技术通过粉煤灰、矿粉、硅微粉复配使用，能够使得自密实混凝土具有较佳的自密实性，使其凝结后的结构更稳定，减少出现塌陷、开裂的可能性。
具体实施方式
44.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。
45.部分原料的来源或性能参数：粉煤灰、矿粉、硅微粉的粒径均为10-100nm；
香蕉纤维的细度为1-10微米，长度为30-50微米；剑麻纤维细度为0.1-5微米，长度为10-50微米；玻璃纤维的细度为1-10微米，长度为10-30微米；壳聚糖的脱乙酰量为85-95％；pvp，平均分子量10000-50000。实施例
46.实施例1一种自密实混凝土的制备方法，包括以下步骤：称取60kg粗骨料、35kg中骨料、50kg细骨料、15kg水泥放入水泥搅拌机中搅拌均匀，得到混合料；再称取8kg水、0.2kg缓凝剂、16kg自密实掺和料、3kg减水剂依次加入至水泥搅拌机中，搅拌均匀，得到自密实混凝土。
47.其中，自密实掺和料由以下步骤得到：以重量份之比为1:1.8：2.5称取粉煤灰、矿粉、硅微粉混合均匀，得到无机填料；以重量(kg)之比为4.2：2.3:1称取为香蕉纤维、剑麻纤维、玻璃纤维混合均匀，得到纤维填料；称取0.5kg有机硅防水剂和7kg水混合均匀，得到稀释液；再依次将3.5kg无机填料、5kg纤维填料加入至稀释液中，搅拌均匀，得到自密实掺和料。
48.粗骨料为粒径4-7mm的碎石；中骨料为粒径为1-3mm的碎石；所述细骨料为50-80目的河砂。
49.缓凝剂为酒石酸。
50.减水剂为聚羧酸类减水剂。
51.实施例2实施例2与实施例1的不同之处在于：自密实混凝土的原料不同，具体如下：80kg粗骨料、50kg中骨料、65kg细骨料、16.5kg水泥、12kg水、0.25kg缓凝剂、20kg自密实掺和料、3.5kg减水剂。
52.实施例3实施例3与实施例1的不同之处在于：自密实混凝土的原料不同，具体如下：100kg粗骨料、80kg中骨料、80kg细骨料、18kg水泥、15kg水、0.3kg缓凝剂、25kg自密实掺和料、4kg减水剂。
53.实施例4实施例4与实施例2的不同之处在于：自密实掺和料的原料组成不同，如：无机填料由粉煤灰、矿粉、硅微粉以重量(kg)之比为1:2.1：3.0组成；纤维填料由香蕉纤维、剑麻纤维、玻璃纤维以重量(kg)之比为5.5：2.8:1；0.7kg有机硅防水剂、11kg水、4.5kg无机填料、6.5kg纤维填料。
54.实施例5实施例5与实施例2的不同之处在于：自密实掺和料的原料组成不同，如：无机填料由粉煤灰、矿粉、硅微粉以重量(kg)之比为1:2.5：3.3组成；纤维填料由香蕉纤维、剑麻纤维、玻璃纤维以重量(kg)之比为6.5：3.8:1；0.7kg有机硅防水剂、11kg水、4.5kg无机填料、6.5kg纤维填料。
55.实施例6
实施例6与实施例4的不同之处在于：纤维填料经过表面处理剂进行处理，该表面处理步骤如下：将表面处理剂与纤维填料1:1进行混合搅拌30min，过滤，将其进行烘干得到表面处理的纤维填料。
56.该表面处理的制备方法如下：步骤1：称取7.5kg壳聚糖放入搅拌器中，加入n,n-二甲基甲酰胺，搅拌至壳聚糖完全溶解，再加热至65℃，在转速200r/min下，边搅拌，边滴加1.5kg水杨酸，滴加完成后，反应3.5h，停止搅拌，静置30min，进行抽滤，过滤过程需要用无水乙醇进行冲洗，烘干，得到水杨酸-壳聚糖复合物；步骤2：称取步骤1得到的水杨酸-壳聚糖复合物2.8kg、质量分数为1.3的pvp溶液8kg混合均匀，再加入1.8kgn-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，搅拌15min，得到表面处理剂。
57.实施例7实施例7与实施例6的不同之处在于：原料的用量不同，该表面处理的制备方法如下：步骤1：称取10kg壳聚糖放入搅拌器中，加入n,n-二甲基甲酰胺，搅拌至壳聚糖完全溶解，再加热至70℃，在转速200r/min下，边搅拌，边滴加2.5kg水杨酸，滴加完成后，反应4h，停止搅拌，静置50min，进行抽滤，过滤过程需要用无水乙醇进行冲洗，烘干12h，得到水杨酸-壳聚糖复合物；步骤2：称取步骤1得到的水杨酸-壳聚糖复合物3.5kg、质量分数为1.5％的pvp溶液11kg混合均匀，再加入2.5kgn-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，搅拌20min，得到表面处理剂。
58.实施例8实施例8与实施例6的不同之处在于：原料的用量不同，该表面处理的制备方法如下：步骤1：称取12kg壳聚糖放入搅拌器中，加入n,n-二甲基甲酰胺，搅拌至壳聚糖完全溶解，再加热至75℃，在转速300r/min下，边搅拌，边滴加3kg水杨酸，滴加完成后，反应4.5h，停止搅拌，静置60min，进行抽滤，过滤过程需要用无水乙醇进行冲洗，烘干，得到水杨酸-壳聚糖复合物；步骤2：称取步骤1得到的水杨酸-壳聚糖复合物4.7kg、质量分数为1.8％的pvp溶液13kg混合均匀，再加入3.3kgn-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，搅拌25min，得到表面处理剂。
59.对比例对比例1对比例1与实施例1的不同之处在于：纤维填料等量替换成无机填料。
60.对比例2对比例2与实施例1的不同之处在于：无机填料等量替换成纤维填料。
61.对比例3对比例3与实施例1的不同之处在于：有机硅防水剂等量替换成纤维填料。
62.对比例4对比例4与实施例1的不同之处在于：无机填料为粉煤灰。
63.对比例5对比例5与实施例1的不同之处在于：纤维填料为香蕉纤维。
64.对比例6对比例6与实施例1的不同之处在于：香蕉纤维等量替换成剑麻纤维。
65.对比例7对比例7与实施例6的不同之处在于；表面处理剂为硅烷偶联剂kh560以1:20兑水。
66.性能检测试验将实施例1-8和对比例1-7得到的自密实混凝土用于以下性能测试。
67.检测方法/试验方法1)参考jgj/t 283-2012《自密实混凝土应用技术规程》和gb/t 50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》坍落度扩展度。
68.2)参考gb/t 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中混凝土立方体抗压强度试验方法开展混凝土力学性能试验，具体数据如表1所示；表1实施例1-8和对比例1-7的实验数据
结合实施例1和对比例1-3并结合表1可以看出，对比例1-3的第7天和第28天的抗压强度均比实施例1的小，说明纤维填料、无机填料、有机硅防水剂三种复合得到的自密实掺和料能够进一步提高自密实混凝土的结构稳定性，减少其凝固后出现塌陷、开裂的可能性。
69.对比实施例1和对比例4-5，可以看出，对比例4-5的第7天和第28天的抗压强度均比实施例1的小，说明采用香蕉纤维、剑麻纤维、玻璃纤维复合，起到协同作用，增强混凝土的结构稳定性。采用粉煤灰、矿粉、硅微粉复合起到协同作用，增强混凝土的结构稳定性。
70.对比对比例7与实施例6，可以看出，本技术的制得的表面处理剂，用于处理填充纤维后，再得到的自密实混凝土凝结后，具有较佳的结构稳定性，减少其出现开裂、塌陷的可能性。
71.对比实施例4和实施例6，实施例4的第7天和第28天的抗压强度均比实施例6的小，说明通过表面处理剂处理后的纤维填料能够更好地与自密实混凝土的原料体系混合，提高其抗裂性和抗塌陷性。
72.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本
申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

技术特征：
1.一种自密实混凝土，其特征在于，包括以下重量份原料：自密实掺和料160-250份粗骨料600-1000份中骨料350-800份细骨料500-800份水泥150-180份水80-150份缓凝剂2-3份减水剂30-40份。2.根据权利要求1所述的一种自密实混凝土，其特征在于，所述自密实掺和料包括以下重量份的原料组成：无机填料35-55份纤维填料50-80份有机硅防水剂5-10份水70-105份。3.根据权利要求2所述的一种自密实混凝土，其特征在于：所述无机填料由粉煤灰、矿粉、硅微粉以重量份之比为1:（1.8-2.5）：（2.5-3.3）组成。4.根据权利要求2所述的一种自密实混凝土，其特征在于：所述纤维填料由香蕉纤维、剑麻纤维、玻璃纤维以重量份之比为（4.2-6.5）：（2.3-3.8）:1。5.根据权利要求4所述的一种自密实混凝土，其特征在于：所述纤维填料经过表面处理剂进行表面处理。6.根据权利要求5所述的一种自密实混凝土，其特征在于，表面处理剂包括以下步骤：步骤1：按照重量份计，称取7.5-12份壳聚糖溶解于n,n-二甲基甲酰胺，加热至65-75℃，在转速200-300r/min下，边搅拌，边滴加1.5-3份水杨酸，滴加完成后，反应3.5-4.5h，停止搅拌，静置30-60min，过滤，用无水乙醇冲洗，烘干，得到水杨酸-壳聚糖复合物；步骤2：按照重量份计，称取步骤1得到的水杨酸-壳聚糖复合物2.8-4.7份、质量分数为1.3-1.8%的pvp溶液8-13份混合均匀，再加入1.8-3.3份n-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，搅拌15-25min，得到表面处理剂。7.根据权利要求1所述的一种自密实混凝土，其特征在于：所述粗骨料为粒径4-7mm的碎石；所述中骨料为粒径为1-3mm的碎石；所述细骨料为50-80目的河砂。8.根据权利要求1所述的一种自密实混凝土，其特征在于：所述缓凝剂为酒石酸、柠檬酸、木质酸磺酸钠、海藻酸钠、葡萄糖酸钠中的一种或者多种组成。9.根据权利要求1所述的一种自密实混凝土，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸类减水剂或者氨基磺酸盐减水剂。10.一种如权利要求1-9任一项所述的自密实混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照重量份计，称取粗骨料、中骨料、细骨料、水泥搅拌均匀，得到混合料，再称取水、缓凝剂、自密实掺和料、减水剂加入至混合料中，搅拌均匀，得到自密实混凝土。

技术总结
本申请涉及混凝土的领域，更具体地说，它涉及一种自密实混凝土及其制备方法。包括以下重量份原料：自密实掺和料160-250份、粗骨料600-1000份、中骨料350-800份、细骨料500-800份、水泥150-180份、水80-150份、缓凝剂2-3份、减水剂30-40份。本申请通过自密实掺和料、粗骨料、中骨料、细骨料、水泥、水、缓凝剂、减水剂的复配，得到的自密实混凝土浆液的流动性、抗离析性、自填充性等较佳，其用在桥梁固化后，形成的桥梁结构稳定，不易出现开裂、塌陷的现象，减少其维护频率。少其维护频率。


技术研发人员：王文 董晓朋 李泽群
受保护的技术使用者：东莞市建业混凝土有限公司
技术研发日：2023.06.08
技术公布日：2023/8/14