[发明专利]一种高韧性抗开裂水泥混凝土及其制备方法

说明书

本发明提供一种高韧性抗开裂水泥混凝土及其制备方法，混凝土制备原料包括纤维素醚、pH敏感水凝胶、水泥、集料和水。混凝土的制备方法为先制备pH敏感水凝胶，再将集料与水泥拌合均匀，最后加入纤维素醚、pH敏感水凝胶，拌合均匀，即可制得混凝土。本发明使用的自制pH敏感水凝胶为轻度交联高分子材料，释水后聚合成薄膜，不会在水泥混凝土中留下孔洞，提高混凝土抗开裂性能的同时不影响水泥混凝土的其他性能。在纤维素醚与pH敏感水凝胶的共同作用下水泥混凝土内部形成连续网状结构，极大地提高了混凝土的韧性，且有效地阻止了混凝土的干燥收缩和开裂。

技术领域

本发明属于道路工程材料领域，涉及水泥混凝土材料，具体涉及一种高韧性抗开裂水泥混凝土及其制备方法。

背景技术

水泥混凝土是我国国民经济建设的主要材料。随着混凝土应用范围的日益扩展，它在自然环境中的性能退化问题逐渐暴露出来。普通水泥混凝土具有很高的抗压强度和较大的刚度，但存在凝结与硬化过程中易产生收缩开裂、抗拉强度低、韧性差等特点，并且随着强度的提高其脆性特征更加明显，给混凝土结构物的耐久性带来极大的影响。

水泥混凝土由于置于未饱和空气中，内部毛细孔和凝胶孔失去吸附水而发生不可逆收缩就会引起混凝土的开裂，从而导致混凝土耐久性能的下降。目前针对水泥混凝土因失水导致的干缩开裂问题，最常见的养护措施是洒水、喷雾、蓄水养护、使用高性能吸水树脂等；另外一种常见的增强混凝土抗裂性能的方法是在混凝土中掺入纤维增强材料。但由于两种方法原材料以及施工工艺的差别，效果差别较大。

主要原因在于：首先，外养护措施：洒水、喷雾、蓄水养护，水分在短时间内不易进入混凝土内部，不能达到预期的养护效果。其次，使用高性能吸水树脂作为混凝土的内养护材料，虽然水分直接释放在混凝土内部，但其释水后会在混凝土内部留有孔洞，影响混凝土的力学性能。再次，使用纤维增强材料，虽然会一定程度地提高混凝土的抗裂性，增强混凝土的韧性，但会增加混凝土制备的成本，因此极少用于土木工程建设中。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种高韧性抗开裂混凝土材料及其制备方法，解决现有水泥混凝土易开裂、脆性大等问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种pH敏感水凝胶，所述pH敏感水凝胶由以下原料制成：羧甲基纤维素、丙烯酸、氢氧化钠、去离子水、引发剂和交联剂。

具体的，所述羧甲基纤维素、丙烯酸、氢氧化钠、去离子水、引发剂和交联剂的加入量按质量比为2.45％～2.65％：22％～23.8％：9％～10％：62％～66.6％：0.6％～0.9％：0.0037％～0.0041％。

进一步，所述引发剂采用过硫酸钾。

另外，所述交联剂采用质量浓度为1g/L的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺溶液。

pH敏感水凝胶提高水泥混凝土韧性和抗开裂性的应用。

一种高韧性抗开裂水泥混凝土，所述水泥混凝土以质量百分数计，由以下原料制成：纤维素醚为0.02％～0.08％，pH敏感水凝胶为0.2％～0.8％，水泥为16.22％～17.22％，集料为74％～76％，水为7.03％～8.43％，原料的质量百分数之和为100％。

具体的，所述水泥混凝土以质量百分数计，由以下原料组成：纤维素醚为0.05％，pH敏感水凝胶为0.5％，水泥为16.72％，集料为75％，水为7.73％。

可选的，所述纤维素醚采用甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的一种。

可选的，所述集料包括粒径范围小于5mm的细集料以及粒径范围为10～31.5mm的粗集料。

一种高韧性抗开裂水泥混凝土的制备方法，该方法以上述高韧性抗开裂水泥混凝土的配方为基准，包括以下步骤：