本發(fā)明涉及的是一種高強混凝土，具體地說是一種在潮濕環(huán)境下長期力學(xué)性能和耐久性能優(yōu)異的高強混凝土。
背景技術(shù)：
高強混凝土由于高強度和高耐久的特點，廣泛應(yīng)用于高層建筑結(jié)構(gòu)、大跨度橋梁結(jié)構(gòu)以及某些特種結(jié)構(gòu)中。由于高強混凝土結(jié)構(gòu)具有高強度和剛度，可減小截面尺寸，從而可以減輕結(jié)構(gòu)自重，同時增大了房屋建筑的有效空間，增加橋梁建筑的橋下凈空或降低兩岸路堤標(biāo)高，以及減少地下建筑的巖土開挖量等。此外，高強混凝土結(jié)構(gòu)相對于普通混凝土結(jié)構(gòu)還具有更好的抗震性能。因此，高耐久的高強混凝土可以使建筑結(jié)構(gòu)更經(jīng)濟，更耐久和更安全。
雖然高強混凝土作為經(jīng)濟的土木工程材料具有很多的優(yōu)點，如抗壓強度高，剛度大，混凝土內(nèi)部密實，孔隙率小，但是高強混凝土中未水化的水泥顆粒很多(幾乎占據(jù)水泥總量的40％～70％)，在潮濕環(huán)境下高強混凝土吸水后，內(nèi)部未水化的水泥會繼續(xù)水化，生成的水化產(chǎn)物體積明顯大于原來水泥的體積，水化產(chǎn)物逐漸填充滿混凝土內(nèi)部孔隙；若繼續(xù)反應(yīng)，則會使水泥水化產(chǎn)物的體積大于混凝土內(nèi)部孔隙的體積，從而在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)較多的微裂縫，大大降低了混凝土的力學(xué)性能和耐久性；隨著混凝土服役時間的延長，混凝土結(jié)構(gòu)的失效概率增加，特別是在發(fā)生較大烈度的地震時，高強混凝土結(jié)構(gòu)破壞的幾率會急劇增大，并帶來不可估量的損失。因此，迫切需要人們開發(fā)出一種長期力學(xué)性能和耐久性能優(yōu)異的高強混凝土，特別是長期處于潮濕環(huán)境下的高強混凝土。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種長期處于潮濕環(huán)境下長期力學(xué)性能和耐久性能優(yōu)異的適應(yīng)潮濕環(huán)境的高強混凝土。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：
本發(fā)明的適應(yīng)潮濕環(huán)境的高強混凝土由包括水泥、石子、中砂、礦物摻和料、空心輕質(zhì)材料、引氣劑、微纖維、超吸水樹脂、防水材料、減水劑和水制成，水泥、礦物摻和料、空心輕質(zhì)材料、引氣劑、微纖維、超吸水樹脂、防水材料、減水劑、石子、中砂和水的重量配比依次為：10％～25％、1.8％～18％、0.36％～2.4％、0.0009％～0.0075％、0.036％～0.6％、0.09％～0.75％、0.09％～0.9％、40％～50％、24％～32％和4％～7.5％。
所述的水泥為強度等級≥42.5的水泥；所述的石子的最大粒徑不超過20mm；所述的中砂為Ⅱ區(qū)中砂。
所述的石子分為粗、細兩種，且粗：細＝2:3。
本發(fā)明的適應(yīng)潮濕環(huán)境的高強混凝土的制備方法之一為：將水泥、石子、砂子、礦物摻和料投到強制式攪拌機的混合盤中，之后向混合盤內(nèi)加入水，一起攪拌2～3分鐘；將超吸水樹脂進行預(yù)飽和吸水后成為膏狀之后，和防水材料、空心輕質(zhì)材料、引氣劑、微纖維以及減水劑一起加入到攪拌機中，攪拌1～2分鐘，攪拌均勻即進行施工。
本發(fā)明的適應(yīng)潮濕環(huán)境的高強混凝土的制備方法之二為：將水泥、石子、砂子、礦物摻和料投到強制式攪拌機的混合盤中，之后向混合盤內(nèi)加入水，一起攪拌2～3分鐘；將超吸水樹脂進行預(yù)飽和吸水后成為膏狀之后，和空心輕質(zhì)材料、引氣劑、微纖維以及減水劑一起加入到攪拌機中，攪拌1～2分鐘，攪拌均勻后即進行施工，在施工完成后將防水材料涂抹在混凝土表面。
本發(fā)明的特點主要在于：
膠凝材料里的礦物摻合料采用工業(yè)廢棄物,如硅灰，比表面積很大，活性較高，粒徑很小，在混凝土中微小的球狀體可以填充孔隙還可以起到潤滑的作用，大大提高了高強混凝土的抗?jié)B性。
空心輕質(zhì)材料本身自重較輕，內(nèi)部結(jié)構(gòu)是氣體被包裹進殼內(nèi)而形成的細密蜂窩狀微孔。
優(yōu)質(zhì)引氣劑較低摻量下在混凝土中能夠引入大量細小且均勻分布的氣泡，從而有效提高混凝土的孔隙率。同時，與混凝土中其他外加劑都能有良好的復(fù)配相容性，存儲穩(wěn)定性好。
纖維在混凝土內(nèi)部能夠連接不同的界面并創(chuàng)造大小相當(dāng)、分布比較均勻的孔，同時能夠使混凝土的抗折、劈拉強度和抗裂性、抗沖擊性均有較大幅度的提高。
防水材料屬于水泥類防水材料，對水泥有促凝密實的作用，可增強水泥砂漿和混凝土的憎水性和抗?jié)B性。
超吸水樹脂(SAP)能大量吸收水分，在并沒有改變混凝土水灰比的情況下釋水，提供水泥水化所需的水分，從而減小高強混凝土后期未水化水泥顆粒的比例，同時超吸水樹脂(SAP)釋水后能夠給水泥水化產(chǎn)物提供一定的空間。
高效減水劑在保證用水量一定的情況下，改善混凝土的工作性。
通過對混凝土防水、減小混凝土中未水化水泥顆粒的比例和內(nèi)部增加孔隙率，使各組成成分形成了均勻的微觀結(jié)構(gòu)，提升混凝土長期的力學(xué)性能和耐久性。
本發(fā)明提供的潮濕環(huán)境下長期性能優(yōu)異的高強混凝土，與普通高強混凝土相比具有的有效增益是：通過在混凝土內(nèi)部摻加或外部涂抹防水材料(如防水劑)同時內(nèi)摻大宗量的工業(yè)廢棄物(如硅灰、粉煤灰和礦渣)，提高混凝土抗?jié)B性，內(nèi)摻空心輕質(zhì)材料、優(yōu)質(zhì)引氣劑和纖維來增加混凝土的孔隙率，加入可釋水的材料減小混凝土中未水化水泥顆粒的比例，使各組成成分形成了均勻的微觀結(jié)構(gòu)，降低了高強混凝土后期在潮濕環(huán)境下由于水化產(chǎn)物體積過大產(chǎn)生膨脹應(yīng)力帶來的開裂風(fēng)險，延長了高強混凝土結(jié)構(gòu)的服役壽命。且與一般高強混凝土相比本發(fā)明用到的材料易得，早期混凝土收縮變形較小，抗裂能力強，后期在潮濕環(huán)境下仍能保持優(yōu)異的力學(xué)性能和耐久性能。
附圖說明
圖1混凝土配合比表。
具體實施方式
下面舉例對本發(fā)明做更詳細的描述。
本發(fā)明的潮濕環(huán)境下長期性能優(yōu)異的高強混凝土，它以強度等級≥42.5的水泥，最大粒徑一般不超過20mm的石子(其中粗細石子的比例按照2:3的顆粒級配)，Ⅱ區(qū)中砂再加上礦物摻合料(如硅灰、粉煤灰、礦渣等)，空心輕質(zhì)材料(如陶粒粉末、碳化硼空心微珠)，優(yōu)質(zhì)引氣劑(如松香樹脂類引氣劑)，纖維(如碳纖維、聚丙烯微纖維、木質(zhì)纖維)、防水材料(如防水劑)，超吸水樹脂，高效減水劑和水作為主要原料。
本發(fā)明的潮濕環(huán)境下長期性能優(yōu)異的高強混凝土是按照以下方法制成：
混凝土配比：按照水膠比0.18～0.28進行的配比設(shè)計。其中，當(dāng)水膠比為0.18～0.23時，混凝土的膠凝材料用量為540kg/m3，當(dāng)水膠比為0.23～0.28時混凝土的膠凝材料用量為500kg/m3，砂率設(shè)計的范圍為37％～39％，其中礦物摻料的比例占膠凝材料的10％～60％，水泥占膠凝材料的40％～90％可以最好的達到我們實驗的要求，對于空心輕質(zhì)材料、優(yōu)質(zhì)引氣劑、纖維、防水材料、超吸水樹脂和高效減水劑按照膠凝材料的2％～8％、0.005％～0.025％、0.2％～2.0％、0.4％～2％、0.5％～2.5％和0.5％～3％。粗骨料石子分為粗、細兩種，且粗：細＝2:3。制備的高強混凝土可以達到所需的具有長期優(yōu)異的力學(xué)性能和耐久性如附圖1。
制備方法1：首先進行稱料環(huán)節(jié)，將強度等級≥42.5的水泥，最大粒徑一般不超過20mm的石子、砂子、礦物摻和料投到強制式攪拌機的混合盤中，之后向混合盤內(nèi)加入一定量的水質(zhì)量為m1，一起攪拌2～3分鐘；將超吸水樹脂按照一定比例進行預(yù)飽和吸水后成為膏狀之后，和內(nèi)摻的防水材料、空心輕質(zhì)材料、優(yōu)質(zhì)引氣劑、纖維以及高效減水劑一起加入到攪拌機中，攪拌1～2分鐘，待混合盤中的骨料、膠凝材料、空心輕質(zhì)材料、優(yōu)質(zhì)引氣劑、纖維、超吸水樹脂和高效減水劑攪拌均勻后拉開料門即可進行施工。
制備方法2：首先進行稱料環(huán)節(jié)，將強度等級≥42.5的水泥，最大粒徑一般不超過20mm的石子、砂子、礦物摻和料投到強制式攪拌機的混合盤中，之后向混合盤內(nèi)加入一定量的水質(zhì)量為m1，一起攪拌2～3分鐘；將超吸水樹脂按照一定比例進行預(yù)飽和吸水后成為膏狀之后，和空心輕質(zhì)材料、優(yōu)質(zhì)引氣劑、纖維以及高效減水劑一起加入到攪拌機中，攪拌1～2分鐘，待混合盤中的骨料、膠凝材料、空心輕質(zhì)材料、優(yōu)質(zhì)引氣劑、纖維、超吸水樹脂和高效減水劑攪拌均勻后拉開料門即可進行施工。在施工完成后將外涂的防水材料涂抹在混凝土表面。
實施例1、實施例2、實施例3、實施例4、實施例5、實施例6見附圖1混凝土配合比設(shè)計。
經(jīng)過測試主要力學(xué)性能如下：
潮濕環(huán)境下長期性能優(yōu)異的高強混凝土28d抗壓強度80MPa～120MPa。依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)進行的開裂實驗48小時內(nèi)并未出現(xiàn)裂縫,抗裂性能較好。
本發(fā)明提出高強混凝土的配合比只是一種情況，可以根據(jù)實際需求改動但是要保證在設(shè)計范圍內(nèi)。由于高強混凝土中各種原材料之間的作用比較復(fù)雜，改動過多會出現(xiàn)高強混凝土前期出現(xiàn)裂縫或者后期強度、耐久性下降等現(xiàn)象。