專利名稱：一種用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級為c150的混凝土的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級為 C150的超高強(qiáng)高性能混凝土。
背景技術(shù)：
自從1824年波特蘭水泥發(fā)明之后，使混凝土技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，其用量之 大，適用范圍之廣堪居世界之最。盡管混凝土這種人造材料是一種傳統(tǒng)的建筑材料，但由于 這種材料具有不可取代的優(yōu)越性以及混凝土材料科學(xué)與技術(shù)的不斷進(jìn)步，混凝土已成為土 木工程用材的主體，在未來的土木工程和國家建設(shè)中也將是不可缺少的主材之一。隨著城 市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，人口的不斷增多，地價(jià)的不斷升高，建筑技術(shù)的不斷進(jìn)步及經(jīng)濟(jì)的高速 發(fā)展，建筑物越來越向空中延伸，即建筑(超)高化、(超)大跨化，及重型結(jié)構(gòu)的發(fā)展，尤 其是型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在(超)高化、(超)大跨化建筑等的廣泛應(yīng)用，對混凝土這種建筑材 料的要求也越來越高。因此，混凝土的高強(qiáng)化、超高強(qiáng)化，同時(shí)保證其耐久化、超耐久化的研 究和實(shí)踐將成為該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。型鋼超高強(qiáng)高性能混凝土組合結(jié)構(gòu)是新型高技術(shù)混凝土在型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu) (簡稱SRC結(jié)構(gòu))中的應(yīng)用。其中，SRC結(jié)構(gòu)是鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的一種主要形式，由于 其承載能力高、剛度大、延性好、抗震性能優(yōu)越、防火防腐、便于施工等一系列優(yōu)點(diǎn)，已被越 來越廣泛地應(yīng)用于大跨、重型結(jié)構(gòu)及地震/臺(tái)風(fēng)區(qū)的高層和超高層建筑。與鋼結(jié)構(gòu)相比， SRC結(jié)構(gòu)可節(jié)省大量鋼材，增強(qiáng)截面剛度，克服鋼結(jié)構(gòu)耐火性和耐久性差及易屈曲失穩(wěn)等缺 點(diǎn)，使鋼材的能力得以充分的發(fā)揮；與普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(簡稱RC結(jié)構(gòu))相比，型鋼混凝 土結(jié)構(gòu)可減小構(gòu)件的截面尺寸，減小所占的空間，從而增大建筑使用空間；在施工上，型鋼 混凝土結(jié)構(gòu)的鋼骨架本身可作為混凝土掛模、滑模的骨架，不僅大大簡化了支模工程，還是 承受全部施工荷載(包括掛、滑模與所澆混凝土)的支承體系；另外，由于SRC結(jié)構(gòu)具有整 體性強(qiáng)，延性性能好等優(yōu)點(diǎn)，能大大改善鋼筋混凝土受剪破壞的脆性性質(zhì)，使結(jié)構(gòu)的抗震性 能得到明顯的改善，承載能力及延性均比RC結(jié)構(gòu)有較大的提高。因此，在日本和歐美等發(fā) 達(dá)國家，具有良好抗震性能的SRC結(jié)構(gòu)已成為一種公認(rèn)的新型抗震結(jié)構(gòu)體系，且與鋼結(jié)構(gòu)、 木結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)并稱為四大結(jié)構(gòu)。我國也是一個(gè)多地震國家，絕大多數(shù)地區(qū)為地震 區(qū)，部分位于高烈度區(qū)，因此在我國，特別是經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)而且受地震影響較大的西部地區(qū)推 廣SRC結(jié)構(gòu)就具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此，SRC結(jié)構(gòu)在我國有非常廣闊的應(yīng)用前景，尤 其是隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷增強(qiáng)及高強(qiáng)鋼材和高強(qiáng)/超高強(qiáng)高性能混凝土(它們是被公 認(rèn)的21世紀(jì)材料)的成功研制與應(yīng)用，將促進(jìn)這種結(jié)構(gòu)體系的推廣應(yīng)用和發(fā)展進(jìn)步。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)中，型鋼與混凝土之間良好的粘結(jié)作用是保證型鋼混凝土構(gòu)件中 型鋼與混凝土協(xié)調(diào)工作的基礎(chǔ)，型鋼、鋼筋和混凝土三種材料元件協(xié)同工作，以抵抗各種外 部作用效應(yīng)，才能夠充分發(fā)揮型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。但型鋼混凝土結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝 土結(jié)構(gòu)的顯著區(qū)別之一在于型鋼與混凝土之間的粘結(jié)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鋼筋與混凝土之間的粘 結(jié)力，型鋼與普通混凝土的粘結(jié)力大約只相當(dāng)于光面鋼筋粘結(jié)力的45%。國內(nèi)外諸多試驗(yàn)研究結(jié)果表明，型鋼與混凝土之間存在著粘結(jié)滑移現(xiàn)象，且對SRC構(gòu)件的受力性能乃至承 載能力有顯著影響。因此，如何保證型鋼與混凝土有效地協(xié)同工作成為型鋼混凝土組合結(jié) 構(gòu)研究的重點(diǎn)之一。目前工程設(shè)計(jì)中對型鋼與混凝土之間粘結(jié)滑移問題的處理方法一般有 兩種其一是通過計(jì)算在構(gòu)件表面加設(shè)一定數(shù)量的剪切連接件，這樣勢必造成施工中的不 便并提高造價(jià)，且易造成混凝土內(nèi)部先天性微裂縫等缺陷；其二是不設(shè)或僅設(shè)置少量剪切 連接件，在承載能力計(jì)算中考慮粘結(jié)滑移的影響，相應(yīng)降低構(gòu)件的承載能力，這樣必然存在 不經(jīng)濟(jì)的因素。另一方面，在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中普遍存在著重強(qiáng)度而輕耐久性的現(xiàn)象，國內(nèi) 外已出現(xiàn)過諸多混凝土結(jié)構(gòu)在使用過程中的安全性和耐久性方面的問題。一些混凝土結(jié) 構(gòu)工程在使用不足設(shè)計(jì)年限一半即由于堿骨料反應(yīng)、氯離子侵蝕等原因而完全喪失使用功 能乃至承載能力，個(gè)別工程甚至出現(xiàn)局部坍塌或整體倒塌，造成人員傷亡或建筑設(shè)施破壞。 因此，提高型鋼與超高強(qiáng)高性能混凝土之間的自然粘結(jié)性能，在型鋼表面不設(shè)或僅按構(gòu)造 要求設(shè)置少量剪切連接件就可保證型鋼與混凝土有效地協(xié)同工作的研究具有重大意義；同 時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)工程的耐久性也日益引起人們的密切關(guān)注和高度重視。現(xiàn)有技術(shù)用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的混凝土的強(qiáng)度等級類別為C60、C70、C80、C90 及ClOO的高強(qiáng)高性能混凝土的制備技術(shù)，上述各強(qiáng)度等級混凝土顯著提高了型鋼與高強(qiáng) 混凝土之間的粘結(jié)性能，并提高了結(jié)構(gòu)的耐久性；但是，還存在不能由此延伸到超高強(qiáng)高性 能混凝土，即混凝土的超高強(qiáng)化、超耐久化，且將其用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)時(shí)不能解決型 鋼與超高強(qiáng)高性能混凝土之間的自然粘結(jié)性能差的問題，故不能滿足土木工程建筑向空中 延伸，即建筑(超)高化、(超)大跨化、(超)耐久化及重型結(jié)構(gòu)等發(fā)展這一趨勢的要求。 另外，現(xiàn)有技術(shù)中也存在部分將混凝土超高強(qiáng)化、超耐久化的制備技術(shù)，但是它們均未涉及 或未解決用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)時(shí)型鋼與超高強(qiáng)高性能混凝土之間的自然粘結(jié)性能差 的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級為C150的超高強(qiáng)高 性能混凝土。該混凝土應(yīng)用在型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)中，能在自然狀態(tài)(亦即型鋼表面不設(shè) 或僅按構(gòu)造要求設(shè)置少量剪切連接件)下顯著改進(jìn)型鋼與混凝土之間的粘結(jié)性能，有效發(fā) 揮鋼與混凝土兩種材料各自的能力與協(xié)同工作性能，從而大幅度提升結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力 與性能；另外，該混凝土能提高結(jié)構(gòu)的耐久性，并具有良好的工作性能、高體積穩(wěn)定性和經(jīng) 濟(jì)性。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 等級為C150的混凝土，其特征在于，該混凝土的配合比為(單位kg/m3)水泥細(xì)骨料粗骨料水減水劑消泡劑硅灰粉煤灰= 485 701 1145 104 15 1 65 100。本發(fā)明還給出了該用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級為C150的混凝土的制備方 法，該方法采用水泥裹砂法混凝土二次攪拌工藝，具體工藝步驟如下按照重量配比在強(qiáng)制式攪拌機(jī)中每立方米混凝土加入701kg的細(xì)骨料和用水總 量的1/2的水52kg，均勻攪拌1 2分鐘后，加入343. 5kg的粗骨料(粒徑為Φ 5 Φ IOmm 單粒級碎石)，均勻攪拌1 2分鐘后加入801. 5kg的粗骨料(粒徑為Φ 10 Φ 16mm單粒級碎石)，均勻攪拌2分鐘后，再加入全部膠結(jié)材料485kg的水泥、65kg的硅灰和IOOkg的 粉煤灰，均勻攪拌2 3分鐘后，加入15kg的聚羧酸系高效減水劑、Ikg的AGITAN0P803粉 末消泡劑和剩余水52kg，最后均勻攪拌2 5分鐘后，出料，即得所制備混凝土拌合物。所述的水泥選擇質(zhì)量穩(wěn)定、性能較好的625R普通硅酸鹽水泥，使用前需與高效減 水劑進(jìn)行兩者之間的適應(yīng)性試驗(yàn)，試驗(yàn)方法采用現(xiàn)行建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水泥與減水劑相容性 試驗(yàn)方法》JC/T 1083-2008中的方法，并選擇與高效減水劑相容性好的水泥品種。所選水 泥性能指標(biāo)(包括細(xì)度、SO3含量、MgO含量、初凝時(shí)間、終凝時(shí)間、3天強(qiáng)度、28天強(qiáng)度)應(yīng) 不低于國家現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，并選用堿含量少、水化熱低、需水性也低的水泥品種。所述的細(xì)骨料采用顆粒圓滑、質(zhì)地堅(jiān)硬、級配良好的中偏粗河砂，砂的品質(zhì)應(yīng)不低 于現(xiàn)行建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》JC/T 52-2006及國家標(biāo)準(zhǔn) 《建筑用砂》GB/T 14684-2001中規(guī)定的優(yōu)質(zhì)砂標(biāo)準(zhǔn)。其細(xì)度模數(shù)為2. 4 3. 2之間，含泥 量控制在1.0%以下。所述的粗骨料采用質(zhì)量致密堅(jiān)硬、強(qiáng)度高、表面粗糙、粒形為近似球形、針片狀含 量小、級配良好的石灰?guī)r、花崗巖、輝綠巖等人工碎石，碎石的品質(zhì)應(yīng)不低于現(xiàn)行建材行業(yè) 標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》JC/T 52-2006等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求。骨 料母體巖石的立方體抗壓強(qiáng)度不應(yīng)比所配制的混凝土強(qiáng)度低。最大粒徑應(yīng)控制在16mm，含 泥量控制在0. 4%以下，針片狀顆粒含量不宜大于4%，且不得混入風(fēng)化顆粒。進(jìn)行該混凝 土配制時(shí)，采用單粒級碎石粒徑為Φ5 ΦΙΟπιπι和Φ10 Φ 16mm的兩級配投料，投料比 例為3 7。所述的粉煤灰采用燃煤工藝先進(jìn)的電廠生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)I級特細(xì)粉煤灰。其品質(zhì)應(yīng)不 低于國家標(biāo)準(zhǔn)《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T 1596-2005等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求， 其燒失量應(yīng)不大于3 %，SO3含量應(yīng)不大于2 %，需水量比應(yīng)不大于95 %，比表面積應(yīng)大于 700m2/kgo所述的硅灰應(yīng)采用超細(xì)硅灰，其品質(zhì)應(yīng)不低于國家標(biāo)準(zhǔn)《高強(qiáng)高性能混凝土用 礦物外加劑》GB/T 18736-2002等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，硅灰中的二氧化硅含量應(yīng)不小于 90 %，含水率應(yīng)小于3 %，燒失量應(yīng)小于4%，火山灰活性指數(shù)應(yīng)大于90 %，比表面積應(yīng)不小 于 25000m2/kg。經(jīng)過大量嘗試性對比試驗(yàn)及與水泥相容性試驗(yàn)，該發(fā)明所選用的減水劑為聚羧酸 系高效減水劑，其品質(zhì)應(yīng)不低于現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土外加劑》GB 8076-2008等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的 規(guī)定要求，所選用高效減水劑的減水率應(yīng)大于30%。所選用高效減水劑的最大摻量不小于 全部膠凝材料總量的2%，采用同摻法，且使用前需與所選擇的水泥品種進(jìn)行相容性試驗(yàn)。經(jīng)過大量嘗試性試驗(yàn)與相容性試驗(yàn)，本發(fā)明所選用的消泡劑為德國生產(chǎn)的粉末消 泡劑AGITAN0P803，其品質(zhì)、流動(dòng)性、相容性與穩(wěn)定性均較好。所選用粉末消泡劑的最大摻量 為全部膠凝材料總量的1 %，采用同摻法，且使用前需與所選擇的水泥品種和聚羧酸系高效 減水劑進(jìn)行相容性試驗(yàn)。所述的拌合水選用自來水，其品質(zhì)應(yīng)不低于國家建設(shè)部部標(biāo)準(zhǔn)《混凝土拌合用水 標(biāo)準(zhǔn)》JGJ 63-89等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，并要求所選用自來水的堿含量少。本發(fā)明的有益效果是1.本發(fā)明生產(chǎn)的混凝土是一種適用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級為C150的超高強(qiáng)高性能混凝土。該混凝土在能確保其所應(yīng)具備的力學(xué)性能(即C150強(qiáng)度等級、塑性 等)以及具有高耐久性、高工作性、高體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，顯著地改進(jìn)該混凝土 與型鋼之間的自然粘結(jié)性能，使其應(yīng)用在型鋼混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中無需(或僅需按構(gòu)造要求 少許地)在型鋼表面加設(shè)剪切連接件，即可保證型鋼與該混凝土的有效協(xié)同工作，從而減 少了施工工序，節(jié)約了鋼材，提高了施工效率，并避免了在型鋼表面大量設(shè)置剪切連接件且 易造成該混凝土內(nèi)部先天性微裂縫等缺陷，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和施工質(zhì)量改進(jìn)效果，其 力學(xué)性能對比試驗(yàn)結(jié)果見表2。2.本發(fā)明中使用的高效減水劑選擇聚羧酸系高效減水劑(減水率應(yīng)大于30% )， 相比其它類型的減水劑，與普通硅酸鹽水泥的相容性良好，其不含Na2SO4，可進(jìn)一步提高該 混凝土的耐久性。3.本發(fā)明中使用的消泡劑選擇粉末消泡劑，型號為AGITAN@P803，可對混凝土攪 拌過程中形成且振搗密實(shí)后仍殘留在混凝土內(nèi)的大量微泡進(jìn)行脫泡，使其密實(shí)度有效提 高，增強(qiáng)了混凝土的耐久性和剪切穩(wěn)定性。4.本發(fā)明生產(chǎn)的用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級為C150的超高強(qiáng)高性能混凝 土是在普通混凝土生產(chǎn)工藝條件下，并采用盡量減少水泥顆粒及超細(xì)活性礦物顆粒在混凝 土攪拌時(shí)到處飛揚(yáng)的水泥裹砂攪拌工藝的投料方法實(shí)現(xiàn)的，制備工藝簡單并易于實(shí)現(xiàn)，適 合于工程化，便于大規(guī)模推廣應(yīng)用，具有較好的社會(huì)效益。5.本發(fā)明生產(chǎn)的用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級為C150的超高強(qiáng)高性能混 凝土的原材料中含有大量的粉煤灰、硅灰，它們是工業(yè)廢料和廢棄物，為大量生產(chǎn)的市場流 通、買售產(chǎn)品，原材料易得；其消納可對環(huán)境保護(hù)做出巨大貢獻(xiàn)，符合可持續(xù)發(fā)展的要求，是 一種綠色混凝土，一種環(huán)境友好材料。6.本發(fā)明生產(chǎn)的用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級為C150的超高強(qiáng)高性能混凝 土的原材料中采用單粒級碎石粒徑為Φ 5 Φ IOmm和Φ 10 Φ 16mm的兩級配投料，投料 比例為3 7，不僅可以避免或減少粗骨料質(zhì)量的不穩(wěn)定對所配制超高強(qiáng)高性能混凝土強(qiáng) 度和性能的影響，還使混凝土材料中粗骨料的顆粒級配得到更好的優(yōu)化，并使粗骨料中不 同粒徑顆粒之間及其與細(xì)骨料顆粒之間有良好的填充，減少了骨料的空隙率。7.本發(fā)明生產(chǎn)的用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級為C150的超高強(qiáng)高性能混凝 土是通過加入超細(xì)活性礦物慘料(粉煤灰和硅灰)，利用活性礦物摻合料的火山灰反應(yīng)、增 強(qiáng)效應(yīng)、填充效應(yīng)、耐久性改善效應(yīng)及超高強(qiáng)高性能混凝土水化熱的溫峰消減效應(yīng)，并充分 利用活性礦物摻合料復(fù)合摻入及活性礦物摻合料與高效減水劑的復(fù)合摻合料所產(chǎn)生的超 疊加效應(yīng)，根據(jù)它們與水泥顆粒粒徑不在同一級的特點(diǎn)優(yōu)化超高強(qiáng)高性能混凝土材料中膠 凝材料部分的顆粒級配，不僅使超高強(qiáng)高性能混凝土中集料與水泥石之間的界面結(jié)構(gòu)以及 水泥石的孔結(jié)構(gòu)均得到了大幅改善，提高了水泥石的致密度、抗?jié)B性，同時(shí)典型的致密結(jié)構(gòu) 能擴(kuò)展到骨料表面，從而使超高強(qiáng)高性能混凝土更加密實(shí)堅(jiān)硬，超高強(qiáng)高性能混凝土的力 學(xué)性能(尤其是與型鋼之間的粘結(jié)性能)、耐久性能和工作性能均有很大的提高。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是以在自然狀態(tài)(亦即型鋼表面不設(shè)或僅按構(gòu)造要求設(shè)置少量剪切連接 件)下顯著改進(jìn)型鋼與混凝土之間的粘結(jié)性能，有效發(fā)揮鋼與混凝土兩種材料各自的能力
6與協(xié)同工作性能，從而大幅度提升結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力與性能，并提高結(jié)構(gòu)的耐久性為宗 旨，來研究用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級為C150的超高強(qiáng)高性能混凝土的制備技術(shù)。 目前，國內(nèi)外制作超高強(qiáng)高性能混凝土所用的普通硅酸鹽水泥的質(zhì)量和強(qiáng)度越來越高，所 用活性礦物摻合料(硅灰、粉煤灰等)的加工技術(shù)與質(zhì)量不斷改進(jìn)，加之高效減水劑、超塑 化劑等混凝土外加劑的研究與應(yīng)用均已取得了較大的進(jìn)展，且消泡劑在混凝土中的研究與 應(yīng)用也正逐步發(fā)展，從而為上述研究宗旨的實(shí)現(xiàn)鑒定了基礎(chǔ)。同時(shí)，超高強(qiáng)高性能混凝土的 配制要求的水泥用量相對較少，而生產(chǎn)水泥意味著二氧化碳的大量排放，故在一定程度上 減輕了對地球造成的溫室效應(yīng)；它要求有足夠數(shù)量并占膠結(jié)材料比重較大的粉煤灰、硅灰 等優(yōu)質(zhì)的活性礦物摻料，意味著工業(yè)廢料的合理處置利用，將有利于形成良好的生產(chǎn)循環(huán) 和環(huán)境保護(hù)，而這些優(yōu)質(zhì)的活性礦物摻料正是改善混凝土材料自身性能所需要的?？傊瑧?yīng) 用超高強(qiáng)高性能混凝土可以節(jié)約水泥、將工業(yè)廢料變廢為寶、延長結(jié)構(gòu)工程使用年限，并最 終保護(hù)生態(tài)環(huán)境和自然資源。綜上所述，用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的超高強(qiáng)高性能混凝土 的研究與開發(fā)將為更好地使用混凝土走出了一條可持續(xù)發(fā)展的道路，它將提升結(jié)構(gòu)工程的 綜合能力與性能，促進(jìn)鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)在我國，尤其中西部等欠發(fā)達(dá)地區(qū)的高層、超高 層建筑，大跨結(jié)構(gòu)和重型工業(yè)(如電力廠、大型鋼鐵廠等)廠房中推廣應(yīng)用，改善基礎(chǔ)設(shè)施 和人居環(huán)境中建筑結(jié)構(gòu)的科技含量，并發(fā)揮它具有較大的承載能力和剛度、良好的抗震性 能、施工進(jìn)度快、耐久和耐火性好及顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益等獨(dú)特優(yōu)勢。本發(fā)明研制的用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級為C150的超高強(qiáng)高性能混凝 土，除了與普通混凝土采用類似的材料-水泥、砂、碎石、水外，還加入了其不可缺少的組 分高效減水劑和活性礦物摻合料，另外還摻入了粉末消泡劑。超高強(qiáng)高性能混凝土與普 通混凝土不同，其強(qiáng)度和性能均較普通混凝土有大幅度的提高，并較高強(qiáng)混凝土也有進(jìn)一 步的提高。超高強(qiáng)高性能混凝土的水灰比一般都小于0.24，而普通混凝土的水灰比一般 在0. 45以上，高強(qiáng)混凝土的水灰比一般在0. 3左右，超高強(qiáng)高性能混凝土的粗骨料最大粒 徑亦小于普通混凝土的，甚至小于高強(qiáng)混凝土的。上述各項(xiàng)差異導(dǎo)致了超高強(qiáng)高性能混凝 土與普通混凝土在性能上有著很大的差別，與高強(qiáng)混凝土在性能上也有著較大的差別，通 過加入超細(xì)活性礦物慘料，利用超細(xì)活性礦物摻料的火山灰反應(yīng)、填充效應(yīng)及增塑效應(yīng)，優(yōu) 化超高強(qiáng)高性能混凝土材料中膠凝材料部分的顆粒級配，不僅使超高強(qiáng)高性能混凝土中集 料與水泥石之間的界面結(jié)構(gòu)以及水泥石的孔結(jié)構(gòu)均得到了大幅改善，提高了水泥石的致密 度、抗?jié)B性，同時(shí)典型的致密結(jié)構(gòu)能擴(kuò)展到骨料表面，從而使超高強(qiáng)高性能混凝土更加密實(shí) 堅(jiān)硬，超高強(qiáng)高性能混凝土的力學(xué)性能(尤其是與型鋼之間的粘結(jié)性能)和耐久性能均有 很大的提高。同時(shí)，通過粉末消泡劑的摻入，可減少在混凝土攪拌過程中形成且振搗密實(shí)后 仍殘留在混凝土內(nèi)水泥漿體中或水泥漿體與骨料之間的界面過度區(qū)的大量氣泡進(jìn)行脫泡， 使其密實(shí)度有效提高，對超高強(qiáng)高性能混凝土的力學(xué)性能(包括與型鋼之間的粘結(jié)性能) 和耐久性能的提高均做出了不小的貢獻(xiàn)。和光圓鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)相似，型鋼與混凝土之間的粘結(jié)力也主要由化學(xué) 膠結(jié)力、摩擦阻力和機(jī)械咬合力三部分組成。型鋼與混凝土之間的粘結(jié)力的每一組成部分 都與混凝土的性能密切相關(guān)?；瘜W(xué)膠結(jié)力是混凝土中的水泥凝膠體在型鋼表面產(chǎn)生的化學(xué)粘著力或吸附力，其 (抗剪)極限值取決于水泥的性質(zhì)和型鋼表面的粗糙程度。澆筑混凝土?xí)r，水泥漿體在鋼材
7表面產(chǎn)生表面張力，在表面張力的作用下，鋼材表面上的水泥漿體將形成自平衡；澆注混凝 土一般要進(jìn)行振搗，振搗力(擾動(dòng))能夠加強(qiáng)并加快水泥漿體向鋼材表面氧化層的滲透；在 養(yǎng)護(hù)過程中水泥漿體結(jié)晶，水泥晶體硬化形成化學(xué)膠結(jié)力?；瘜W(xué)膠結(jié)力只在型鋼混凝土構(gòu) 件的原始形成狀態(tài)下存在，一旦發(fā)生連接面上的(局部)粘結(jié)滑移，水泥晶體就會(huì)被剪斷并 擠壓破碎，化學(xué)膠結(jié)力則喪失。影響化學(xué)膠結(jié)力的主要因素有混凝土強(qiáng)度、型鋼鋼材表面粗 糙程度、試件澆筑方式與振搗程度以及后期的養(yǎng)護(hù)和混凝土的收縮情況等。化學(xué)膠結(jié)力喪失后，由于鋼材表面的粗糙不平以及其它原因所引起的鋼材表面狀 況變化(鋼材表面凹凸不平)，使其與接觸面上的混凝土晶體顆粒咬合在一起，這樣就形成 了機(jī)械咬合力。對于工廠生產(chǎn)并經(jīng)后期處理的軋制工字鋼等型鋼，一旦粘結(jié)滑移發(fā)展加快， 型鋼與混凝土接觸面上的混凝土晶體被壓碎整合，這時(shí)機(jī)械咬合力也基本上喪失。影響機(jī) 械咬合力的主要因素為型鋼鋼材表面的粗糙程度與表面狀況(銹蝕程度等)、混凝土骨料 級配、混凝土強(qiáng)度以及型鋼混凝土構(gòu)件的受力方式等。型鋼周圍混凝土對型鋼的摩阻力亦是在型鋼與混凝土之間的粘著力破壞后形成， 且主要是在機(jī)械咬合力基本喪失后才發(fā)揮作用。當(dāng)化學(xué)膠結(jié)力，尤其是機(jī)械咬合力喪失后， 由于與型鋼接觸面上的混凝土晶體被剪斷、壓碎且膨脹，加之保護(hù)層和箍筋等橫向約束，將 在型鋼與混凝土的連接面上產(chǎn)生正壓力，加上連接面上摩擦系數(shù)較大，從而形成了摩擦阻 力。摩擦阻力在化學(xué)膠結(jié)力喪失以后一直都存在，是型鋼與混凝土之間后期粘結(jié)力的主要 部分。影響摩擦阻力的因素有型鋼的配鋼形式及其表面特征、型鋼與混凝土之間粘結(jié)面的 大小、構(gòu)件受力方式、混凝土骨料級配以及影響橫向約束的因素(型鋼的混凝土保護(hù)層厚 度、配箍率、混凝土收縮)等。本發(fā)明所要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題是，在確保超高強(qiáng)高性能混凝土所應(yīng)具備的力學(xué) 性能(即強(qiáng)度和塑性)以及具有高耐久性、高工作性、高體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，顯 著地改進(jìn)混凝土與型鋼之間的(自然)粘結(jié)性能，使在型鋼混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中無需(或僅 需按構(gòu)造要求少許地)在型鋼表面加設(shè)剪切連接件，即可保證型鋼與混凝土之間有可靠的 粘結(jié)和錨固，使兩者在荷載作用下能協(xié)調(diào)一致、共同工作。本發(fā)明從原理和設(shè)計(jì)原則上，打破“飽羅米”公式的限制，通過正交試驗(yàn)法及對比 實(shí)驗(yàn)法，考慮高效減水劑與水泥的相容性、消泡劑與水泥的相容性、高效減水劑與消泡劑的 相容性、粗骨料最大粒徑、粗骨料不同粒徑之間及其與細(xì)骨料粒徑之間的級配對混凝土強(qiáng) 度及性能的影響以及活性礦物摻料的火山灰活性等性能因素，選用優(yōu)質(zhì)粗細(xì)骨料并控制粒 徑和級配，在超高強(qiáng)高性能混凝土配制材料中摻入適量的高效減水劑和優(yōu)質(zhì)復(fù)合活性礦物 超細(xì)粉，并考慮消泡劑的加入，降低水灰比，立足于當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有的易得材料，不改變常規(guī)生產(chǎn) 工藝，為盡量減少水泥顆粒及超細(xì)活性礦物顆粒在混凝土攪拌時(shí)到處飛揚(yáng)采用水泥裹砂攪 拌工藝的投料方法，利用活性礦物摻合料的火山灰反應(yīng)、增強(qiáng)效應(yīng)、填充效應(yīng)、耐久性改善 效應(yīng)及超高強(qiáng)高性能混凝土水化熱的溫峰消減效應(yīng)，并充分利用活性礦物摻合料復(fù)合摻入 及活性礦物摻合料與高效減水劑的復(fù)合摻合料所產(chǎn)生的超疊加效應(yīng)及消泡劑的脫泡作用， 配制出力學(xué)性能(尤其是與型鋼之間的粘結(jié)性能)好、工作性能優(yōu)異、耐久性能好、成本相 對較低的適用于在型鋼混凝土結(jié)構(gòu)中大量應(yīng)用的強(qiáng)度等級為C150的超高強(qiáng)高性能混凝 土。本發(fā)明與普通混凝土(強(qiáng)度等級為C30 C50的混凝土)、一般高強(qiáng)混凝土(強(qiáng)度等級 為C60 ClOO的混凝土)和一般超高強(qiáng)混凝土(強(qiáng)度等級為C110、C120、C130的混凝土)的力學(xué)性能對比試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。本發(fā)明選擇原材料時(shí)，不僅要求原材料為優(yōu)質(zhì)，還要求配制超高強(qiáng)高性能混凝土 所用的原材料為當(dāng)?shù)匾椎?。另外，考慮到所配制混凝土的強(qiáng)度很高，根據(jù)最大密實(shí)度理論對 混凝土材料中粗細(xì)骨料的顆粒級配進(jìn)行優(yōu)化，使粗細(xì)顆粒互相有良好的填充，以減少骨料 的空隙率；同時(shí)，一般水泥的平均粒徑為20 30 μ m,小于10 μ m的顆粒并不多，而活性礦 物摻合料的顆粒粒徑遠(yuǎn)比水泥顆粒粒徑細(xì)小，超細(xì)粉煤灰的平均粒徑為3 6μπι，能填充 水泥顆粒之間的空隙，硅灰的平均粒徑更小，為0. 10 0. 26 μ m,能填充水泥顆粒與超細(xì)粉 煤灰顆粒之間以及超細(xì)粉煤灰粒子之間的空隙，故此在所配制的超高強(qiáng)高性能混凝土材料 中對膠凝材料部分的顆粒級配進(jìn)行優(yōu)化也至關(guān)重要。而外部劣化因子(如硫酸鹽等因子) 對混凝土的侵蝕性很大程度上取決于混凝土的空隙構(gòu)造，而這正是造成混凝土耐久性問題 的主要原因?；钚缘V物摻合料的摻入，降低了水泥顆粒之間和界面的空隙率，使水泥石結(jié)構(gòu) 和界面結(jié)構(gòu)更為致密，阻斷了可能形成的滲透通路，從而使所配制的超高強(qiáng)高性能混凝土 的抗?jié)B性大幅度提高，水及其它各種侵蝕介質(zhì)(07、5042_、0)2等)均難以進(jìn)入混凝土內(nèi)部， 并可減少堿-硅反應(yīng)的發(fā)生幾率和次氯酸鈣的生成幾率，其強(qiáng)度和耐久性能得到大幅度提 高。即當(dāng)水泥石結(jié)構(gòu)和界面結(jié)構(gòu)中大于0. Iym的大孔含量較低時(shí)，將有利于所配制超高強(qiáng) 高性能混凝土的各項(xiàng)性能的改善，否則，對所配制超高強(qiáng)高性能混凝土的強(qiáng)度、抗?jié)B性能和 耐久性能均不利。以活性礦物摻合料取代部分水泥后，還可以使水泥顆粒空隙中的一部分水分被填 充其內(nèi)的礦物摻合料置換出來，可使水泥凈漿的流動(dòng)度增大。但也并不是所有的礦物摻合 料都具有這種顯著的增塑效應(yīng)，主要是由于部分活性礦物摻合料的比表面積太大或者其本 身具有多孔結(jié)構(gòu)，雖然其取代水泥后能置換出水泥凈漿中的部分水分，但由于其本身吸水 或潤濕表面需要較多自由水，導(dǎo)致水泥凈漿的流動(dòng)性并不增大。為了保證所研制超高強(qiáng)高 性能混凝土的高工作性能，本發(fā)明采用高效減水劑和活性礦物摻合料復(fù)合摻入的方法，在 兩者的協(xié)同工作下，活性礦物摻料的微細(xì)顆粒不僅充分發(fā)揮了它們的填充效應(yīng)，并將填充 于空隙之中的水分置換出來，使顆粒之間的間隔水層加厚；另外，活性礦物摻合料的微細(xì) 顆粒吸附了高效減水劑分子，其表面形成的雙電層電位所產(chǎn)生的靜電斥力大于粉體粒子之 間的萬有引力，促使粉體顆粒分散，并進(jìn)一步加劇水泥顆粒的分散，使水泥凈漿的流動(dòng)性增 加，從而有效地改善了混合料的流動(dòng)性；同時(shí)，超細(xì)活性礦物摻合料的復(fù)合摻入降低了水化 熱，可提高混凝土的體積穩(wěn)定性。另外，對于普通混凝土，通常水泥漿體孔液中含有大量的堿，其PH值可達(dá)到13，且 骨料也具有堿性物質(zhì)，因此當(dāng)該混凝土處于潮濕環(huán)境中時(shí)，其孔液中的氫氧根離子將與骨 料中的活性硅發(fā)生堿骨料反應(yīng)，從而引起混凝土的膨脹和開裂。另外，氯鹽是一種最有害的 侵蝕性化合物，當(dāng)氯離子侵蝕到混凝土微結(jié)構(gòu)中，將向析出的水泥水化相移動(dòng)，并最終導(dǎo)致 混凝土被侵蝕損壞。因此，改進(jìn)混凝土的孔結(jié)構(gòu)和抗?jié)B透性能是提高其抵御堿骨料反應(yīng)和 氯離子侵蝕能力的有效途徑。本發(fā)明采用低堿水泥、活性硅含量小的骨料，并復(fù)合摻入活性 礦物摻料等措施來抑制堿骨料反應(yīng)和氯離子侵蝕。試驗(yàn)結(jié)果表明，以摻入的硅灰取代一部 分水泥后，可以有效地緩解甚至完全消除堿骨料反應(yīng)引起的自膨脹。其作用機(jī)理是在混 凝土強(qiáng)度發(fā)展之前，硅灰會(huì)迅速消耗掉孔液中的鉀堿和鈉堿，以使氫氧根離子濃度達(dá)到較 低的水平；硅灰還會(huì)消耗掉由水泥水化釋放的氫氧化鈣，對提高混凝土的耐久性作用顯著。本發(fā)明的超高強(qiáng)高性能混凝土中加入活性礦物超細(xì)粉后，混凝土的導(dǎo)電量也明顯下降，將 氯離子的滲透能力控制在很低的水平，可減少堿-硅反應(yīng)的發(fā)生幾率和次氯酸鈣的生成幾 率，從而提高了混凝土的耐久性。用于配制超高強(qiáng)高性能混凝土的原材料中的骨料應(yīng)具有較高的固有強(qiáng)度、韌度和 穩(wěn)定性，以能夠抵御各種靜態(tài)和動(dòng)態(tài)應(yīng)力、沖擊及磨蝕作用，而不會(huì)導(dǎo)致所配制混凝土性能 的下降。由于不同骨料的表面狀態(tài)不同，導(dǎo)致水泥漿體與骨料之間的粘結(jié)強(qiáng)度也不相同， 通常情況下碎石較卵石有較高的粘結(jié)強(qiáng)度；另一方面，水泥漿體中硅灰含量比例不同時(shí)的 粘結(jié)強(qiáng)度相差亦很大，摻硅灰時(shí)，水泥漿體與骨料之間的粘結(jié)強(qiáng)度比不摻時(shí)高得多。普通 混凝土在破壞時(shí)，水泥漿體與骨料的粘結(jié)界面是薄弱的環(huán)節(jié)，裂縫是沿著水泥漿體與骨料 的界面出現(xiàn)的，骨料一般不會(huì)破壞，且外界侵蝕也往往從此界面開始發(fā)展，而超高強(qiáng)高性能 混凝土中的水泥漿體與骨料的粘結(jié)界面不再是薄弱環(huán)節(jié)，它的破壞也不再沿著界面發(fā)生， 而是由于骨料的破壞而導(dǎo)致的，因此骨料的性能對超高強(qiáng)高性能混凝土的性能有較大的影 響。本發(fā)明的研究中選用的粗骨料為表面粗糙、質(zhì)地優(yōu)良、級配良好的碎石。細(xì)骨料采用顆 粒圓滑、質(zhì)地堅(jiān)硬、級配良好、含泥量小的中粗河砂。同時(shí)，市面上連續(xù)粒級碎石粒為Φ5 Φ 16mm的質(zhì)量良莠不齊，即使是同一廠家也不能保證連續(xù)粒級碎石粒徑為Φ5 Φ16πιπι的 優(yōu)質(zhì)和質(zhì)量穩(wěn)定性，為了避免或減少粗骨料質(zhì)量的不穩(wěn)定對所配制超高強(qiáng)高性能混凝土強(qiáng) 度和性能的影響，并獲得粗骨料中不同粒徑顆粒之間及其與細(xì)骨料顆粒之間等的填充最優(yōu) 化，本發(fā)明根據(jù)最大密實(shí)度理論對混凝土材料中粗骨料的顆粒級配進(jìn)行優(yōu)化，采用單粒級 碎石粒徑為Φ 5 Φ IOmm和Φ 10 Φ 16mm的兩級配投料，投料比例為3:7，使混凝土材 料中粗、細(xì)骨料中粗細(xì)顆粒之間互相有良好的填充，以減少骨料的空隙率。本發(fā)明在制備時(shí)采用水泥裹砂法(又稱SEC法)混凝土二次攪拌工藝，在強(qiáng)制式 攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌，其投料順序?yàn)榧尤爰?xì)骨料和1/2的總用水量一攪拌均勻(1 2分 鐘)一加入粗骨料(粒徑為Φ5 Φ IOmm單粒級碎石)一攪拌均勻(1 2分鐘)一加入 粗骨料(粒徑為Φ 10 Φ 16mm單粒級碎石)—攪拌均勻(1 2分鐘)—加入全部膠結(jié)材 料一攪拌均勻(2 3分鐘)—加入外加劑、消泡劑和剩余水一攪拌均勻(2 5分鐘)— 出料。這種工藝能盡量減少水泥顆粒及超細(xì)活性礦物顆粒在混凝土攪拌時(shí)到處飛揚(yáng)，并可 提高所制備混凝土的強(qiáng)度，且所制備的混凝土不宜形成離析現(xiàn)象，泌水少，工作性能相對較 好。實(shí)施例(一 )原材料1.水泥選擇質(zhì)量穩(wěn)定、性能較好的秦嶺牌P · 0 62. 5R水泥，使用前與高效減水劑進(jìn)行兩 者之間的適應(yīng)性試驗(yàn)，試驗(yàn)方法采用現(xiàn)行建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水泥與減水劑相容性試驗(yàn)方法》 JC/T1083-2008中的方法，與高效減水劑相容性好。所選水泥性能指標(biāo)符合國家現(xiàn)行相關(guān)標(biāo) 準(zhǔn)的要求，其堿含量少、水化熱低、需水性也低。2.骨料細(xì)骨料采用顆粒圓滑、質(zhì)地堅(jiān)硬、級配良好的中偏粗、灞河砂，砂的品質(zhì)符合現(xiàn)行 建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》JC/T 52-2006及國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑 用砂》GB/T 14684-2001中規(guī)定的優(yōu)質(zhì)砂標(biāo)準(zhǔn)。其細(xì)度模數(shù)為2. 8，含泥量控制在0. 8%以下。粗骨料采用質(zhì)量致密堅(jiān)硬、強(qiáng)度高、表面粗糙、粒形為近似球形、針片狀含量小、級 配良好的石灰?guī)r、花崗巖、輝綠巖等人工碎石，碎石的品質(zhì)符合現(xiàn)行建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《普通混 凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》JC/T 52-2006等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求。骨料母體巖石 的立方體抗壓強(qiáng)度為120 250MPa。最大粒徑控制在16mm，含泥量控制在0. 4%以下，針片 狀顆粒含量控制在4%以下，且不得混入風(fēng)化顆粒。采用單粒級碎石粒徑為Φ5 ΦΙΟπιπι 和Φ 10 Φ 16mm的兩級配投料，投料比例為3 7。3.粉煤灰采用燃煤工藝先進(jìn)的電廠生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)I級特細(xì)粉煤灰。其品質(zhì)符合國家標(biāo)準(zhǔn)《用 于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T 1596-2005等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，其燒失量為2. 5%, SO3含量為1. 5%，需水量比為95%，比表面積為800m2/kg。4.硅灰選用的硅灰的品質(zhì)符合國家標(biāo)準(zhǔn)《高強(qiáng)高性能混凝土用礦物外加劑》GB/T 18736-2002等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，硅灰中的二氧化硅含量為95%，含水率為2. 5%，燒失 量為3. 5%，火山灰活性指數(shù)為95%，比表面積為28000m2/kg。5.高效減水劑經(jīng)過大量嘗試性對比試驗(yàn)及與水泥相容性試驗(yàn)，該發(fā)明所選用的高效減水劑為聚 羧酸系高效減水劑，其品質(zhì)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土外加劑》GB 8076-2008等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的 規(guī)定要求，所選用高效減水劑的減水率大于30%。所選用高效減水劑的最大摻量為全部膠 凝材料總量的2. 5%，采用同摻法，使用前與所選擇的水泥品種進(jìn)行相容性試驗(yàn)且相容性良 好。6.消泡劑選用的消泡劑為德國生產(chǎn)的粉末消泡劑AGITAN@P803，其品質(zhì)、流動(dòng)性、相容性與 穩(wěn)定性均較好。所選用粉末消泡劑的最大摻量為全部膠凝材料總量的1%，采用同摻法，使 用前與所選擇的水泥品種和聚羧酸系高效減水劑進(jìn)行相容性試驗(yàn)且相容性較好。7.拌合水選用自來水為拌合水，其品質(zhì)符合國家建設(shè)部部標(biāo)準(zhǔn)《混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)》JGJ 63-89等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，且堿含量少。(二)配合比本發(fā)明對于將會(huì)在型鋼混凝土結(jié)構(gòu)中大量應(yīng)用的強(qiáng)度等級為C150的超高強(qiáng)高性 能混凝土提供的配合比如表1所示。表1用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的超高強(qiáng)高性能混凝土配合比(單位kg/m3) (三)攪拌工藝該方法采用水泥裹砂法混凝土二次攪拌工藝，具體工藝步驟如下按照重量配比在強(qiáng)制式攪拌機(jī)中每立方米混凝土加入701kg的細(xì)骨料和用水總
11量的1/2的水52kg，均勻攪拌1 2分鐘后，加入343. 5kg的粗骨料(粒徑為Φ 5 Φ IOmm 單粒級碎石)，均勻攪拌1 2分鐘后加入801. 5kg的粗骨料(粒徑為Φ 10 Φ 16mm單 粒級碎石)，均勻攪拌2分鐘后，再加入全部膠結(jié)材料485kg的水泥、65kg的硅灰和IOOkg 的粉煤灰，均勻攪拌2 3分鐘后，加入15kg的聚羧酸系高效減水劑、Ikg的AGITAN@P803 粉末消泡劑和剩余水52kg，最后均勻攪拌2 5分鐘后，出料，即得即得所制備混凝土拌合 物。這種工藝能盡量減少水泥顆粒及超細(xì)活性礦物顆粒在混凝土攪拌時(shí)到處飛揚(yáng)，并 可提高所制備混凝土的強(qiáng)度，且所制備的混凝土不宜形成離析現(xiàn)象，泌水少，工作性能相對 較好。(四)力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果對比按照上述配合比所配制的適用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度等級為C150的超高 強(qiáng)高性能混凝土與普通混凝土(強(qiáng)度等級為C30 C50的混凝土)、一般高強(qiáng)混凝土(強(qiáng)度 等級為C60 ClOO的混凝土)和一般超高強(qiáng)混凝土(強(qiáng)度等級為C110、C120、C130的混凝 土)的力學(xué)性能對比試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。表2混凝土力學(xué)性能對比試驗(yàn)結(jié)果 從表2可以看出，按該技術(shù)制備的強(qiáng)度等級為C150的超高強(qiáng)高性能混凝土，實(shí)現(xiàn) 了在能確保其所應(yīng)具備的力學(xué)性能(即C150強(qiáng)度等級、塑性等)以及具有高耐久性、高工 作性、高體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，顯著地改進(jìn)混凝土與型鋼之間的(自然)粘結(jié)性能，使在型鋼混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中無需(或僅需按構(gòu)造要求少許地)在型鋼表面加設(shè)剪切連 接件，即可保證型鋼與混凝土的有效協(xié)同工作，從而減少了施工工序，節(jié)約了鋼材，提高了 施工效率，并避免了在型鋼表面大量設(shè)置剪切連接件且易造成混凝土內(nèi)部先天性微裂縫等 缺陷，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和施工質(zhì)量改進(jìn)效果。
權(quán)利要求
一種用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級為C150的混凝土，其特征在于，該混凝土按照kg/m3的配合比為水泥∶細(xì)骨料∶粗骨料∶水∶減水劑∶消泡劑∶硅灰∶粉煤灰＝485∶701∶1145∶104∶15∶1∶65∶100。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級為C150的混凝土，其特征 在于，所述粗骨料采用單粒級碎石粒徑為Φ5 Φ IOmm和Φ 10 Φ 16mm兩級配投料，投 料比例為3 7。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級為C150的混凝土，其特征 在于，所述減水劑選擇聚羧酸系高效減水劑，減水率大于30%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級為C150的混凝土，其特征 在于，所述消泡劑采取AGITAN@P803粉末消泡劑。
5.用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級為C150的混凝土的制備方法，其特征在于，該方 法采用水泥裹砂法混凝土二次攪拌工藝，具體工藝步驟如下按照重量配比在強(qiáng)制式攪拌機(jī)中每立方米混凝土加入701kg的細(xì)骨料和用水總量的 1/2的水52kg，均勻攪拌1 2分鐘后，加入343. 5kg粒徑為Φ5 Φ IOmm單粒級碎石的 粗骨料，均勻攪拌1 2分鐘后加入801. 5kg粒徑為Φ 10 Φ 16mm單粒級碎石的粗骨料， 均勻攪拌2分鐘后，再加入全部膠結(jié)材料485kg的水泥、65kg的硅灰和IOOkg的粉煤灰，均 勻攪拌2 3分鐘后，加入15kg的聚羧酸系高效減水劑、Ikg的AGITAN0P803粉末消泡劑和 剩余水52kg，最后均勻攪拌2 5分鐘后，出料，即得所制備混凝土拌合物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級為C150的混凝土，其特征在于，該混凝土的配合比為水泥∶細(xì)骨料∶粗骨料∶水∶減水劑∶消泡劑∶硅灰∶粉煤灰(kg/m3)＝485∶701∶1145∶104∶15∶1∶65∶100。其制備方法為按照重量配比在強(qiáng)制式攪拌機(jī)中依次加入細(xì)骨料和用水總量1/2的水，均勻攪拌1～2分鐘，加入粗骨料，均勻攪拌2～4分鐘，加入水泥、硅灰和粉煤灰，均勻攪拌2～3分鐘，加入減水劑、消泡劑和剩余水，均勻攪拌2～5分鐘，出料即得混凝土拌合物。該混凝土能在自然狀態(tài)下顯著改進(jìn)型鋼與混凝土之間的粘結(jié)性能，有效發(fā)揮該兩種材料各自的能力與協(xié)同工作性能，從而大幅度提升構(gòu)件的承載能力與性能，提高其耐久性、高體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。
文檔編號C04B24/26GK101913822SQ201010256539
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月18日
發(fā)明者李志強(qiáng), 李磊, 王帆, 王斌, 謝明, 鄭山鎖, 鄭捷 申請人:西安建筑科技大學(xué)