本發(fā)明涉及混凝土技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高性能結(jié)構(gòu)輕集料混凝土及其制備方法。
背景技術(shù)：
輕集料混凝土是指用輕粗骨料、輕砂(或普通砂)、水泥和水配制而成的干表觀密度不大于1950kg/m3的混凝土。輕集料混凝土的強(qiáng)度一般可達(dá)15～50級(jí)，最高可達(dá)70級(jí)。輕集料混凝土較普通混凝土的區(qū)別在于使用了輕集料從而質(zhì)量減輕、內(nèi)部存在空隙，這一組成結(jié)構(gòu)特點(diǎn)賦予了輕集料混凝土不同于普通混凝土的一些性能特點(diǎn)。
對(duì)于普通混凝土造成其結(jié)構(gòu)不均的主要原因是，粗骨料的密度較大在密度較小的水泥漿體中下沉，某些大顆粒細(xì)集料也會(huì)出現(xiàn)下沉現(xiàn)象。而輕集料混凝土，由于輕集料密度較小隨著水一起上浮，水泥漿體則由于密度較大下沉，造成拌合物的分層離析?；炷涟韬衔锏纳喜亢休^多輕集料而下部含量較少，在其成型初期這一變化現(xiàn)象導(dǎo)致了整體勻質(zhì)性的下降。同時(shí)在拌合過(guò)程中，密度較小的水會(huì)持續(xù)上浮，若遇到較大的集料阻攔則會(huì)在其下部形成一個(gè)水囊；若上浮至拌合物表面，容易在水分完全蒸發(fā)后形成空洞。輕集料混凝土的分層現(xiàn)象降低了輕集料混凝土的強(qiáng)度和耐久性，導(dǎo)致使用該材料的建筑物的可靠性和使用壽命降低，也延緩了高強(qiáng)度輕集料混凝土的發(fā)展進(jìn)程。因此，改善或者消除輕集料上浮帶來(lái)的勻質(zhì)性問(wèn)題十分關(guān)鍵。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種高性能結(jié)構(gòu)輕集料混凝土及其制備方法，設(shè)計(jì)合理，質(zhì)量輕，強(qiáng)度高，解決了輕質(zhì)原料與混凝土和易性差；改進(jìn)由于輕集料上浮現(xiàn)象所帶來(lái)的輕集料混凝土性能下降的問(wèn)題，得到輕集料分布均勻，具有良好吸能特性的混凝土。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
一種高性能結(jié)構(gòu)輕集料混凝土，原料按重量份數(shù)包括，
水泥200份至400份；
碎石300份至900份；
砂300份至600份；
粉煤灰100份至200份；
硅灰20份至50份；
水180份至250份；
減水劑2份至8份；
玄武巖纖維5份至10份；
空心玻璃微珠150份至300份。
下面是對(duì)上述發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn)：
進(jìn)一步，所述空心玻璃微珠為經(jīng)過(guò)憎水劑溶液憎水改性處理的空心玻璃微珠。
進(jìn)一步，所述憎水劑溶液機(jī)硅憎水劑。
進(jìn)一步，所述減水劑為高效萘系減水劑。
進(jìn)一步，所述玄武巖纖維為短切玄武巖纖維，平均短切長(zhǎng)度18mm。
進(jìn)一步，所述空心玻璃微珠粒徑20-50mm。
下面是對(duì)上述發(fā)明技術(shù)方案的高性能結(jié)構(gòu)輕集料混凝土的其制備方法，步驟如下：
步驟一：將憎水劑試劑稀釋到0.5-10％質(zhì)量濃度的水溶液，將空心玻璃微珠均勻攤開(kāi)在塑料薄膜上，再用噴霧器將憎水劑試劑均勻噴涂在空心玻璃微珠上面，放入烘箱，在60℃的環(huán)境下干燥20～50h至恒重；
步驟二：按配比，先將玄武巖纖維，和沙一同倒入攪拌機(jī)中進(jìn)行干拌，以使玄武巖纖維能夠均勻分散，而后再將溶有減水劑的水倒入，分多次撒入空心玻璃微珠，并人工攪拌均勻后倒入在模具里使其均勻充滿整個(gè)模具并蓋上板蓋模，模具的四周和上方留下預(yù)留孔；
步驟三：按配比，將水泥，碎石，粉煤灰，硅灰和水投入攪拌機(jī)中攪拌均勻，最后通過(guò)預(yù)留孔灌入模具中，經(jīng)過(guò)自身重力作用和振搗，使空隙中充滿水泥漿體，等到成型后在進(jìn)行拆模。
本發(fā)明通過(guò)摻入空心玻璃微珠和玄武巖纖維替代部分水泥，得到的輕集料混凝土，質(zhì)量輕，強(qiáng)度高?？招牟Ａ⒅槭且环N中空的圓球粉末狀超輕質(zhì)無(wú)機(jī)非金屬材料，是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種用途廣泛、性能優(yōu)異的新型材料。高性能空心玻璃微珠具有質(zhì)量輕、抗壓強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)低及流動(dòng)性好等特點(diǎn)。玄武巖纖維以其優(yōu)異的物理力學(xué)性能以及耐高溫、耐腐蝕性，是一種制備纖維增強(qiáng)混凝土的理想纖維材料。
由于空心玻璃微珠與基體間形成了大量接觸界面，使得混凝土內(nèi)部薄弱區(qū)增加，摻入玄武巖纖維后，維亂向分布的纖維在試件內(nèi)部形成一個(gè)均勻的網(wǎng)狀支撐體系，通過(guò)纖維的橋接阻裂作用，可以有效抑制裂縫的萌生和擴(kuò)展，并促使裂縫在演化開(kāi)展過(guò)程中不斷偏轉(zhuǎn)、繞行，從而起到一定的增強(qiáng)增韌效果。同時(shí)，由于纖維的摻入提高了裂縫擴(kuò)展的臨界應(yīng)力，增大了裂縫的起裂、貫穿難度。此外，在復(fù)摻玄武巖纖維后，因?yàn)榭招牟Ａ⒅榈闹锌战Y(jié)構(gòu)不但增大了試件內(nèi)部的變形空間，而且通過(guò)沖擊壓縮過(guò)程中自身的變形、擠壓破壞，造成試件的平均變形程度增大并吸收了大量的外部動(dòng)能。因此可以制備得到強(qiáng)度高，具有良好吸能特性的輕質(zhì)混凝土。
本發(fā)明首先對(duì)輕集料通過(guò)有機(jī)硅憎水劑進(jìn)行憎水改性處理，有機(jī)硅憎水劑具有活性硅氧烷，可以相互作用形成氫鍵，與空心玻璃微珠中的羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)后有機(jī)硅憎水劑在空心玻璃微珠外表面形成一層牢固的硅樹(shù)脂聚合物薄膜，減少空心玻璃微珠表面張力。增大了基材表面和水的接觸角，阻止毛細(xì)孔對(duì)水的吸收作用，從而使其吸水率明顯降低，減少用水量。
傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的輕集料混凝土，由于輕集料是分散的分布在水泥漿體中，極易上浮造成集料分布不均的問(wèn)題。而采用本發(fā)明的方法，一方面提高了輕集料的含量，另一方面在封閉的模具中，均勻填充好的輕集料點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接觸，并不是完全分散在流動(dòng)的水泥漿體中。同時(shí)，充分發(fā)揮出了骨料的嵌鎖和骨架作用。使得輕集料的均勻性更好。
與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是：
1、本發(fā)明通過(guò)摻入空心玻璃微珠和玄武巖纖維替代部分水泥，得到具有質(zhì)量輕，強(qiáng)度高，吸能特性良好的高性能結(jié)構(gòu)輕集料混凝土。
2、本發(fā)明的生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單合理，減少用水量，使得輕集料混合均勻。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1：
一種高性能結(jié)構(gòu)輕集料混凝土，原料按重量份數(shù)包括，水泥370份；碎石1000份；砂580份；粉煤灰110份；硅灰26份；水180份；減水劑5份；玄武巖纖維7份；空心玻璃微珠200份。所述空心玻璃微珠為經(jīng)過(guò)憎水劑溶液憎水改性處理的空心玻璃微珠。
實(shí)施例2：
一種高性能結(jié)構(gòu)輕集料混凝土，原料按重量份數(shù)包括，水泥370份；碎石1000份；砂580份；粉煤灰110份；硅灰26份；水180份；減水劑5份；玄武巖纖維8份；空心玻璃微珠250份。所述空心玻璃微珠為經(jīng)過(guò)憎水劑溶液憎水改性處理的空心玻璃微珠。
實(shí)施例3：
一種高性能結(jié)構(gòu)輕集料混凝土，原料按重量份數(shù)包括，水泥370份；碎石1000份；砂580份；粉煤灰110份；硅灰26份；水180份；減水劑5份；玄武巖纖維6份；空心玻璃微珠280份。所述空心玻璃微珠為經(jīng)過(guò)憎水劑溶液憎水改性處理的空心玻璃微珠。
上述實(shí)施例一至三中，所述所述憎水劑溶液機(jī)硅憎水劑。所述減水劑為高效萘系減水劑。所述玄武巖纖維為短切玄武巖纖維，平均短切長(zhǎng)度18mm。所述空心玻璃微珠粒徑20-50mm。
這種高性能結(jié)構(gòu)輕集料混凝土的制備方法，步驟如下：
步驟一：將憎水劑試劑稀釋到0.5-10％質(zhì)量濃度的水溶液，將空心玻璃微珠均勻攤開(kāi)在塑料薄膜上，再用噴霧器將憎水劑試劑均勻噴涂在空心玻璃微珠上面，放入烘箱，在60℃的環(huán)境下干燥20～50h至恒重；
步驟二：按配比，先將玄武巖纖維，和沙一同倒入攪拌機(jī)中進(jìn)行干拌，以使玄武巖纖維能夠均勻分散，而后再將溶有減水劑的水倒入，分多次撒入空心玻璃微珠，并人工攪拌均勻后倒入在模具里使其均勻充滿整個(gè)模具并蓋上板蓋模，模具的四周和上方留下預(yù)留孔；
步驟三：按配比將水泥，碎石，粉煤灰，硅灰和水投入攪拌機(jī)中攪拌均勻，最后通過(guò)預(yù)留孔灌入模具中，經(jīng)過(guò)自身重力作用和振搗，使空隙中充滿水泥漿體，等到成型后在進(jìn)行拆模。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。