本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種中低頻振動(dòng)改性水泥基材料強(qiáng)度和耐久性的方法。
背景技術(shù)：
混凝土是當(dāng)代最大宗的人造材料，也是最主要的建筑材科之一。根據(jù)預(yù)測，它仍將是21世紀(jì)最主要的建筑材料。目前，混凝土結(jié)構(gòu)在許多領(lǐng)域中都已經(jīng)取代其他結(jié)構(gòu)，成為世界各國占主導(dǎo)地位的結(jié)構(gòu)。隨著建筑事業(yè)的不斷發(fā)展，混凝土結(jié)構(gòu)在土木建筑工程中所占的比重將會(huì)愈來愈大，對混凝土質(zhì)量也提出了更高的要求，特別是混凝土的強(qiáng)度和耐久性方面。
混凝土的力學(xué)性能和耐久性與混凝土結(jié)構(gòu)之間存在著密切的依存關(guān)系。在通常情況下，我們可以把普通混凝土看作是水泥石與粗細(xì)集料組成的復(fù)合材料，所以可以把混凝土近似地看作均質(zhì)而各向同性的材料，但嚴(yán)格地講，硬化后的混凝土組成與結(jié)構(gòu)是有很大差異的，是至少由九種成分組成的多相材料，即：粗集料、砂、未水化的顆粒、氫氧化鈣和其它結(jié)晶顆粒、水泥凝膠、凝膠孔隙、毛細(xì)管孔隙、空隙水以及水泡。因此，在研究混凝土材料的性能時(shí)，必須與其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來，這樣才能認(rèn)識(shí)其性能的內(nèi)在原因和變化規(guī)律。
現(xiàn)有技術(shù)中有人采用振動(dòng)方法提高混凝土強(qiáng)度，但一般采用振搗方式，目的是使混凝土內(nèi)部氣泡排出，達(dá)到密實(shí)效果，并且起到表面平整的作用，振動(dòng)時(shí)間很短，在混凝土初凝之前停止振動(dòng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供一種采用振動(dòng)方式提高水泥基材料強(qiáng)度和耐久性的方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：
提供一種中低頻振動(dòng)改性水泥基材料強(qiáng)度和耐久性的方法，其步驟如下：將混凝土攪拌好后放入四度空間振動(dòng)臺(tái)，中低頻振動(dòng)處理直至硬化成型，得到水泥基材料。
按上述方案，所述混凝土包括混凝土凈漿，所述混凝土凈漿由水泥、水、粉煤灰、s95礦粉、減水劑按質(zhì)量比50-100：30-60：40-67：4-15：0-2混合攪拌得到。
優(yōu)選的是，所述粉煤灰為一級(jí)粉煤灰。
優(yōu)選的是，所述減水劑為聚羧酸系減水劑。
按上述方案，所述中低頻振動(dòng)處理工藝條件為：振動(dòng)頻率100-500hz，振動(dòng)時(shí)間2-4h，振動(dòng)幅度0.5-1.5毫米。
振動(dòng)促進(jìn)水泥中主要礦物c3s發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，ca(oh)2和c-s-h核開始形成，進(jìn)一步加速水化反應(yīng)，加速c-s-h的水化效率,消除了水泥在水化過程中產(chǎn)生的裂紋及部分孔隙，凝固后水泥石內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加致密，最后制成的水泥基材料的強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，水泥的凝結(jié)時(shí)間縮短，水泥基材料的密度提高，孔隙率降低。振動(dòng)對漿體的具體影響為，在誘導(dǎo)期，水泥中主要礦物c3s會(huì)快速發(fā)生化學(xué)應(yīng)，ca(oh)2和c-s-h核開始形成，ca2+離子濃度達(dá)到過飽和狀態(tài)，此時(shí)發(fā)生振動(dòng)，促進(jìn)c3s與水發(fā)生水化反應(yīng)，縮短水泥的誘導(dǎo)期。在凝結(jié)期，此時(shí)ca(oh)2和c-s-h核已經(jīng)形成，并發(fā)生快速水化反應(yīng)，進(jìn)一步形成c-s-h凝膠和ca(oh)2結(jié)晶體。此時(shí)，大量的ca(oh)2從溶液中析出形成結(jié)晶體，大量的c-s-h凝膠生成并充滿整個(gè)水化體系。部分水化產(chǎn)物吸附或沉積在c-s-h凝膠表面上，影響了c-s-h水化反應(yīng)速度。通過振動(dòng)，部分破壞水化產(chǎn)物與水泥礦物顆粒的沉積和吸附作用，增大了c-s-h凝膠與周圍的水體接觸面積，促進(jìn)了水泥的早期水化，也增加了c-s-h的水化效率，達(dá)到提高水泥早期強(qiáng)度、降低水泥孔隙度、增加水泥密實(shí)性的作用。
本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明采用中低頻的振動(dòng)加速水泥中主要礦物c3s發(fā)生化學(xué)應(yīng)，ca(oh)2和c-s-h核開始形成，ca2+離子濃度達(dá)到過飽和狀態(tài)，此時(shí)發(fā)生振動(dòng)，促進(jìn)c3s與水發(fā)生水化反應(yīng)，縮短水泥的誘導(dǎo)期，并且通過振動(dòng)，部分破壞水化產(chǎn)物與水泥礦物顆粒的沉積和吸附作用，增大了c-s-h凝膠與周圍的水體接觸面積，促進(jìn)了水泥的早期水化，也增加了c-s-h的水化效率，達(dá)到提高水泥早期強(qiáng)度、降低水泥孔隙度、增加水泥密實(shí)性的作用。采用本發(fā)明所述方法處理水泥混凝土，能夠使水泥基材料的1d凈漿抗壓強(qiáng)度提高30％以上，孔隙率降低，凝結(jié)時(shí)間縮短至少0.5小時(shí)。
具體實(shí)施方式
為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
實(shí)施例1
中低頻振動(dòng)改性水泥基材料強(qiáng)度和耐久性的方法，步驟如下：
將普通硅酸鹽水泥、水、一級(jí)粉煤灰、s95礦粉、聚羧酸減水劑按質(zhì)量比為100：60：67：12：1置于攪拌機(jī)中，先慢攪2分鐘，然后快攪2分鐘，得到混凝土漿體；將40mm(長)×40mm(寬)×160mm(高)的3聯(lián)鋼模具置于四維空間振動(dòng)臺(tái)上，在模具內(nèi)澆注好混凝土漿體后，設(shè)置四維空間振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)頻率分別為100hz(200hz)，振動(dòng)幅度分別為1.5mm(1mm)，振動(dòng)時(shí)間為2小時(shí)，啟動(dòng)振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行模擬振動(dòng)試驗(yàn)，同時(shí)在靜置條件下制備40mm×40mm×160mm的試樣作為對比實(shí)驗(yàn)組(1-1)。實(shí)驗(yàn)性能結(jié)果如表1所示：
表1
由表1可知，1d強(qiáng)度，100hz振動(dòng)下的水泥基材料上下端強(qiáng)度分別比0hz狀態(tài)下的強(qiáng)度提高30％以上，200hz振動(dòng)下的水泥基材料上下端強(qiáng)度分別比0hz狀態(tài)下的強(qiáng)度提高50％以上，振動(dòng)會(huì)使?jié){體更加密實(shí)，同時(shí)振動(dòng)也可以促進(jìn)水泥早期水化，使凝結(jié)時(shí)間縮短至少0.5h，消除了水泥在水化過程中產(chǎn)生的裂紋及部分孔隙，漿體硬化后水泥石內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加致密。下端硬化體密度大于上端硬化體密度，下端孔隙率小于上端孔隙率密度，振動(dòng)頻率越大，性能改善越明顯。
實(shí)施例2
中低頻振動(dòng)改性水泥基材料強(qiáng)度和耐久性的方法，步驟如下：
將普通硅酸鹽水泥、水、一級(jí)粉煤灰、s95礦粉、聚羧酸減水劑按質(zhì)量比為100：60：67：12：1置于攪拌機(jī)中，先慢攪2分鐘，然后快攪2分鐘，得到混凝土漿體；將40mm(長)×40mm(寬)×160mm(高)的3聯(lián)鋼模具置于四維空間振動(dòng)臺(tái)上，在模具內(nèi)澆注好混凝土漿體后，設(shè)置四維空間振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)頻率分別為100hz，振動(dòng)幅度分別為1.5mm，振動(dòng)時(shí)間分別為2小時(shí)和3小時(shí)，啟動(dòng)振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行模擬振動(dòng)試驗(yàn)，同時(shí)在靜置條件下制備40mm×40mm×160mm的試樣作為對比實(shí)驗(yàn)組(2-1)。實(shí)驗(yàn)性能結(jié)果如表2所示：
表2
由表2可知，28d強(qiáng)度，100hz振動(dòng)2小時(shí)狀態(tài)下，水泥基材料上下端強(qiáng)度分別比0hz狀態(tài)下的強(qiáng)度提高4mpa以上，振動(dòng)3小時(shí)狀態(tài)下,水泥基材料上下端強(qiáng)度分別比0hz狀態(tài)下的強(qiáng)度提高6mpa以上；振動(dòng)時(shí)間越長，水泥基材料孔隙率降低，硬化體密度增大。
實(shí)施例3
中低頻振動(dòng)改性水泥基材料強(qiáng)度和耐久性的方法，步驟如下：
將普通硅酸鹽水泥、水、一級(jí)粉煤灰、s95礦粉、聚羧酸減水劑按質(zhì)量比為100：50：50：15：1置于攪拌機(jī)中，先慢攪2分鐘，然后快攪2分鐘，得到混凝土漿體；將40mm(長)×40mm(寬)×160mm(高)的3聯(lián)鋼模具置于四維空間振動(dòng)臺(tái)上，在模具內(nèi)澆注好混凝土漿體后，設(shè)置四維空間振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)頻率分別為100hz，振動(dòng)幅度分別為1.5mm，振動(dòng)時(shí)間分別為2小時(shí)和3小時(shí)，啟動(dòng)振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行模擬振動(dòng)試驗(yàn)，同時(shí)在靜置條件下制備40mm×40mm×160mm的試樣作為對比實(shí)驗(yàn)組(3-1)。實(shí)驗(yàn)性能結(jié)果如表3所示：
表3
調(diào)整凈漿配比之后，在相同頻率振動(dòng)情況下，通過振動(dòng)不同的時(shí)間，凈漿試塊1d的抗壓強(qiáng)度提高50％以上，孔隙率降低，凈漿的性能得到改善。