一種高性能混凝土及其製備方法與流程
2023-10-10 14:34:14 1
本發明屬於建築材料技術領域，具體涉及一種高性能混凝土及其製備方法。
背景技術：
混凝土是一種水泥基複合材料，它是以水泥為膠結劑，結合各種集料、外加劑等而形成的水硬性膠凝材料。然而，由於普通混凝土脆性大、強度(尤其是抗拉強度)低、抗氯離子侵蝕和耐久性差等原因，嚴重影響和限制了它的使用範圍。同時，對於低強度的混凝土，在滿足相同功能時水泥用量較大，這加劇了對自然資源和能源的消耗，另外也增加了廢氣和粉塵的排放，增大了對能源的需求和環境的汙染。
高性能混凝土，簡稱HPC(High Performance Concrete)，是過去三十年中最具創新性的水泥基工程材料，HPC具有優異的力學性能，包括極高的抗壓強度，優良的抗衝擊、抗疲勞性能、抗拉性能、韌性高等優點；另外，HPC材料內部緻密，具有極佳的耐久性。因此，研究製備高性能混凝土能提高對建築長期性能和全壽命造價降低的綜合經濟效益以及對環保、節能、低碳等社會可持續發展的社會效益。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種高性能混凝土及其製備方法，其製備方法簡單，並具有極高的抗壓強度、優良的抗衝擊、抗疲勞性能、抗拉性能、韌性高等優點。
本發明提供了一種高性能混凝土，該混凝土包含以下質量份的組分：水泥200-400份、粉煤灰30-120份、礦粉30-150份、矽灰15-60份、河砂550-800份、碎石750-1200份、聚乙烯醇纖維2-10份、減縮劑0.1-3份、氯離子吸附劑0.1-2份、聚羧酸減水劑2-20份、水90-220份。
本發明高性能混凝土通過摻入聚乙烯醇纖維，使得混凝土的抗拉性能、韌性顯著提高；通過摻入氯離子吸附劑和減縮劑，混凝土的抗氯離子侵蝕性和耐久性都明顯優於普通混凝土。
進一步的，氯離子吸附劑包含以下質量份的組分：漂珠10-30份、介孔分子篩5-25份、納米SiO21-8份。漂珠為經過處理的粉煤灰空心球，具有很大的內比表面積，起到吸附氯離子的作用；同時其表面光滑，能很好的改善混凝土的工作性能。介孔分子篩是一種孔徑介於微孔與大孔之間的具有巨大表面積和三維孔道結構的材料，其巨大的表面積對氯離子具有很強的物理吸附能力。納米SiO2為超細納米級的球形顆粒，具有很高的活性，一方面，以其極大地表面積對氯離子等有害物質進行物理吸附，另一方面，通過參與水化反應生成膠凝物質提高混凝土結構的緻密度，從輸運途徑上阻止氯離子等有害離子進入混凝土內部。
進一步的，聚乙烯醇纖維的長度為5-15mm。
進一步的，礦粉為S95級以上礦粉，比表面積為350-500m2/kg。
進一步的，粉煤灰為一級粉煤灰，比表面積為400-550m2/kg。
進一步的，河砂為中粗砂。
進一步的，碎石顆粒級配為連續級配。
本發明還提供了上述高性能混凝土的製備方法，該方法包括以下步驟：
(1)稱取上述質量份的水泥、粉煤灰、礦粉、矽灰、氯離子吸附劑、河砂和碎石加入攪拌機內，攪拌1-3min；
(2)然後加入上述質量份的減縮劑、聚羧酸減水劑和水，攪拌1-2min；
(3)最後加入上述質量份的聚乙烯醇纖維，攪拌2-5min，即得所述高性能混凝土。
進一步的，步驟(3)中，攪拌機順時針攪拌2-5min。
本發明的有益效果：本發明高性能混凝土的各組分科學配伍、協同作用，其製備方法簡單，並具有極高的抗壓強度、優良的抗衝擊、抗疲勞性能；通過摻入聚乙烯醇纖維，混凝土的抗拉性能、韌性顯著提高；通過摻入氯離子吸附劑和減縮劑，混凝土的抗氯離子侵蝕性和耐久性都明顯優於普通混凝土。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明進行詳細地解釋說明。
實施例1
一種高性能混凝土，該混凝土包含：水泥200kg/m3、粉煤灰30kg/m3、礦粉30kg/m3、矽灰15kg/m3、河砂550kg/m3、碎石750kg/m3、聚乙烯醇纖維2kg/m3、減縮劑0.1kg/m3、氯離子吸附劑0.1kg/m3、聚羧酸減水劑2kg/m3、水90kg/m3。氯離子吸附劑是由漂珠10kg/m3、介孔分子篩5kg/m3和納米SiO21kg/m3組成，聚乙烯醇纖維長度為5mm；礦粉為S95級以上礦粉，比表面積為350m2/kg；粉煤灰為一級粉煤灰，比表面積為400m2/kg；河砂為中粗砂；碎石顆粒級配為連續級配。
上述高性能混凝土的製備方法，包括以下步驟：
(1)將上述稱量好的水泥、粉煤灰、礦粉、矽灰、氯離子吸附劑、河砂和碎石加入攪拌機內，攪拌1min；
(2)然後加入上述稱量好的減縮劑、聚羧酸減水劑和水，攪拌2min；
(3)最後加入稱量好的聚乙烯醇纖維，攪拌機順時針攪拌2min，即得所述高性能混凝土。
根據國標GB 50107-2010《混凝土強度檢驗評定標準》檢測上述無機聚合物混凝土強度和國標GB/T 50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》檢測上述無機聚合物混凝土的坍落度。
上述高性能混凝土坍落度89mm；7d抗壓強度76.5MPa；7d抗折強度8.5MPa；28d抗壓強度108.6MPa，28d抗折強度12.8MPa。
實施例2
一種高性能混凝土，該混凝土包含：水泥395kg/m3、粉煤灰70kg/m3、礦粉85kg/m3、矽灰30kg/m3、河砂680kg/m3、碎石890kg/m3、聚乙烯醇纖維5kg/m3、減縮劑2kg/m3、氯離子吸附劑0.3kg/m3、聚羧酸減水劑11kg/m3、水155kg/m3。氯離子吸附劑是由漂珠15kg/m3、介孔分子篩10kg/m3和納米SiO25kg/m3組成，聚乙烯醇纖維長度為8mm；礦粉為S95級以上礦粉，比表面積為400m2/kg；粉煤灰為一級粉煤灰，比表面積為450m2/kg；河砂為中粗砂；碎石顆粒級配為連續級配。
上述高性能混凝土的製備方法，包括以下步驟：
(1)將上述稱量好的水泥、粉煤灰、礦粉、矽灰、氯離子吸附劑、河砂和碎石加入攪拌機內，攪拌2min；
(2)然後加入上述稱量好的減縮劑、聚羧酸減水劑和水，攪拌2min；
(3)最後加入稱量好的聚乙烯醇纖維，攪拌機順時針攪拌3min，即得所述高性能混凝土。
根據國標GB 50107-2010《混凝土強度檢驗評定標準》檢測上述無機聚合物混凝土強度和國標GB/T 50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》檢測上述無機聚合物混凝土的坍落度。
上述高性能混凝土坍落度90mm；7d抗壓強度76.8MPa；7d抗折強度8.7MPa；28d抗壓強度110.5MPa，28d抗折強度13.5MPa。
實施例3
一種高性能混凝土，該混凝土包含：水泥400kg/m3、粉煤灰70kg/m3、礦粉55kg/m3、矽灰30kg/m3、河砂690kg/m3、碎石880kg/m3、聚乙烯醇纖維6kg/m3、減縮劑2.1kg/m3、氯離子吸附劑0.4kg/m3、聚羧酸減水劑11.5kg/m3、水157kg/m3。氯離子吸附劑是由漂珠18kg/m3、介孔分子篩15kg/m3和納米SiO26kg/m3組成，聚乙烯醇纖維長度為10mm；礦粉為S95級以上礦粉，比表面積為450m2/kg；粉煤灰為一級粉煤灰，比表面積為480m2/kg；河砂為中粗砂；碎石顆粒級配為連續級配。
上述高性能混凝土的製備方法，包括以下步驟：
(1)將上述稱量好的水泥、粉煤灰、礦粉、矽灰、氯離子吸附劑、河砂和碎石加入攪拌機內，攪拌2min；
(2)然後加入上述稱量好的減縮劑、聚羧酸減水劑和水，攪拌2min；
(3)最後加入稱量好的聚乙烯醇纖維，按攪拌機順時針攪拌4min，即得所述高性能混凝土。
根據國標GB 50107-2010《混凝土強度檢驗評定標準》檢測上述無機聚合物混凝土強度和國標GB/T 50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》檢測上述無機聚合物混凝土的坍落度。
上述高性能混凝土坍落度85mm；7d抗壓強度80.5MPa；7d抗折強度8.8MPa；28d抗壓強度115.8MPa，28d抗折強度14.6MPa。
實施例4
一種高性能混凝土，該混凝土包含：水泥375kg/m3、粉煤灰80kg/m3、礦粉85kg/m3、矽灰40kg/m3、河砂680kg/m3、碎石900kg/m3、聚乙烯醇纖維5.5kg/m3、減縮劑1.8kg/m3、氯離子吸附劑0.25kg/m3、聚羧酸減水劑10.5kg/m3、水154kg/m3。氯離子吸附劑是由漂珠25kg/m3、介孔分子篩20kg/m3和納米SiO26kg/m3組成，聚乙烯醇纖維長度為12mm；礦粉為S95級以上礦粉，比表面積為480m2/kg；粉煤灰為一級粉煤灰，比表面積為480m2/kg；河砂為中粗砂；碎石顆粒級配為連續級配。
上述高性能混凝土的製備方法，包括以下步驟：
(1)將上述稱量好的水泥、粉煤灰、礦粉、矽灰、氯離子吸附劑、河砂和碎石加入攪拌機內，攪拌1min；
(2)然後加入上述稱量好的減縮劑、聚羧酸減水劑和水，攪拌2min；
(3)最後加入稱量好的聚乙烯醇纖維，按攪拌機順時針攪拌5min，即得所述高性能混凝土。
根據國標GB 50107-2010《混凝土強度檢驗評定標準》檢測上述無機聚合物混凝土強度和國標GB/T 50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》檢測上述無機聚合物混凝土的坍落度。
上述高性能混凝土坍落度95mm；7d抗壓強度72.5MPa；7d抗折強度8.3MPa；28d抗壓強度106.9MPa，28d抗折強度12.5MPa。
實施例5
一種高性能混凝土，該混凝土包含：水泥400kg/m3、粉煤灰120kg/m3、礦粉150kg/m3、矽灰60kg/m3、河砂800kg/m3、碎石1200kg/m3、聚乙烯醇纖維10kg/m3、減縮劑3kg/m3、氯離子吸附劑2kg/m3、聚羧酸減水劑20kg/m3、水220kg/m3。氯離子吸附劑是由漂珠30kg/m3、介孔分子篩25kg/m3和納米SiO28kg/m3組成，聚乙烯醇纖維長度為15mm；礦粉為S95級以上礦粉，比表面積為500m2/kg；粉煤灰為一級粉煤灰，比表面積為550m2/kg；河砂為中粗砂；碎石顆粒級配為連續級配。
上述高性能混凝土的製備方法，包括以下步驟：
(1)將上述稱量好的水泥、粉煤灰、礦粉、矽灰、氯離子吸附劑、河砂和碎石加入攪拌機內，攪拌3min；
(2)然後加入上述稱量好的減縮劑、聚羧酸減水劑和水，攪拌2min；
(3)最後加入稱量好的聚乙烯醇纖維，攪拌機順時針攪拌5min，即得所述高性能混凝土。
根據國標GB 50107-2010《混凝土強度檢驗評定標準》檢測上述無機聚合物混凝土強度和國標GB/T 50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》檢測上述無機聚合物混凝土的坍落度。
上述高性能混凝土坍落度96mm；7d抗壓強度72.8MPa；7d抗折強度8.9MPa；28d抗壓強度105.2MPa，28d抗折強度13.6MPa。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明實質內容上所作的任何修改、等同替換和簡單改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。