一种抗压强度高、密实性好的高性能混凝土及其制备方法与流程

本技术涉及高性能混凝土，尤其是涉及一种抗压强度高、密实性好的高性能混凝土。

背景技术：

1、随着城市化进程的加快和基础设施建设的不断推进，高性能混凝土的需求将会持续增长。此外，随着人们对环保、节能和绿色建筑的重视，高性能混凝土的环保优势也将得到进一步发挥。因此，具有抗压强度高、密实性好的高性能环保混凝土在建筑结构、水利工程、海洋工程、地下工程等领域中具有广泛的应用前景。

2、目前，高性能环保混凝土主要是由凝胶材料、细骨料、粗骨料、纤维补强料、水、减水剂制备而成，所述的凝胶材料主要是由普通硅酸盐水泥【符合《通用硅酸盐水泥》(gb/t175-2007)】搭配粉煤灰【符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(gb/t1596-2005】、硅灰、石膏粉、矿渣、钢渣中的至少一种组成；所述的细骨料符合《自密实混凝应用技术规程》(jgj/t283-2012)和《普通混凝用砂、石质量及检验方法标准》(jgj52-2006)的有关规定的级配ii区天然中砂和/或机制砂，细度模数为2.60-2.95。所述的粗骨料符合《自密实混凝土应用技术规程》(jgj/t283-2012)和《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》(jgj52-2006)的有关规定的天然碎石。

3、高性能环保混凝土的性能改良主要在于纤维补强料，现有技术中的纤维补强料通常为钢纤维(0.5-1.5wt％掺杂量)、玻璃纤维(0.40-0.80wt％掺杂量)、玄武岩纤维(0.15-0.25wt％掺杂量)、聚丙烯纤维(0.08-0.20wt％掺杂量)、pva纤维(0.07-0.10wt％掺杂量)、玄武岩纤维(0.15-0.25wt％掺杂量)和纤维素纤维(0.10-0.15wt％掺杂量)形成的混杂纤维中的至少一种。当前，单一纤维材料形成的改性环保混凝土材料依旧存在不可避免的缺陷问题，如钢纤维通过纤维桥接机制显著抑制了微裂纹的产生和扩展，减少混凝土在高温及高温后的性能损失，但是存在自重大、成本高、易性差、泵送困难、难以施工、易锈蚀、抗腐蚀性差等缺点。高性能环保混凝土通常采用混杂纤维制成，如邹登雄与杨悦提出的玄武岩纤维对聚丙烯再生混凝土高温力学性能的影响中显示：玄武岩纤维体积掺量0.24％和0.12％体积掺量的聚丙烯纤维形成的环保混凝土，虽然改善了其抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、阻裂性能，但是其抗渗能力差强人意且收缩率也相对偏高，无法满足当前市场对高性能环保混凝土的需求，为此，申请人提供了一种抗压强度高、密实性好的高性能混凝土及其制备方法。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术中存在的问题，本技术提供了一种抗压强度高、密实性好的高性能混凝土及其制备方法。

2、本技术提供的一种抗压强度高、密实性好的高性能混凝土，是通过以下方案得以实现的：

3、一种抗压强度高、密实性好的高性能混凝土主要是由以下重量份的原料制成：850-880份的粗骨料、780-800份的细骨料、165-180份的水、480-500份的凝胶材料、8-9份的减水剂、30-80份的改性组合物；所述高性能混凝土的水胶比为0.32-0.36；所述凝胶材料主要是由p·o 42.5普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、含有埃洛石纳米管的超细埃洛石粉以质量比(64-70):(28-32):(2-4):(0.5-2)；所述改性组合物主要是由芳纶纤维、陶瓷纤维、无机晶须以质量比(20-50):(40-60):(2-10)组成；所述芳纶纤维为表面官能团化改性的芳纶纤维和/或芳纶纳米纤维anf；所述陶瓷纤维为氧化铝纤维、氮化铝纤维、氧化锆纤维中的至少一种；所述无机晶须为氮化硼晶须、氧化锌晶须、钛酸钾晶须中的至少一种；所述细骨料为级配ii区机制砂。

4、本技术中采用p·o 42.5普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、埃洛石纳米管以特定配比形成凝胶材料，本技术凝胶材料中的粉煤灰可起到较好的二次水化作用改善混凝土整体的机械强度；本技术凝胶材料中的硅灰的比表面积相对较大，有效提高水化反应速率，提升水化效果，改善混凝土整体的机械强度；此外，本技术凝胶材料中搭配使用适量含有埃洛石纳米管的超细埃洛石粉(双硅酸钙铝ca2al2sio7)与混凝土浆料具有良好的相容性和分散性，不仅可进一步提高水化反应速率，改善整体水化效果，而且可起到良好的填充作用，减少微孔形成，使混凝土基体更加致密、密实性好，同时凝胶材料中含有的埃洛石纳米管比表面积大，具有大量羟基活性基团，其与混凝土浆料具有良好的相容性和分散性，不易团聚，可较为均匀分散于混凝土浆料体系中，对水化反应速率、水化效果有明显提升效果，埃洛石纳米管特殊结构可有效抑制裂纹生产，赋予了所制备的高性能混凝土优良的抗折强度、抗冲击强度、抗冻性能、抗渗透性能、抗硫酸盐侵蚀性能。

5、本技术中芳纶纤维、陶瓷纤维、无机晶须以特定配比形成改性组合物，芳纶纤维为表面官能团化改性的芳纶纤维和/或芳纶纳米纤维anf可有效改善其与混凝土浆料具有良好的相容性和分散性，不易团聚，可较为均匀分散于混凝土浆料体系中，有效改善混凝土材料的易性、韧性、抗冲击强度、拉伸凝结强度、输送加工性和有效降低收缩率。陶瓷纤维、无机晶须均可有效改善混凝土材料的抗压强度和抗折强度，且陶瓷纤维自身具有优异的耐腐蚀性能和耐高温稳定性能可有效提升混凝土的使用寿命和使用稳定性能，且氧化铝纤维、氮化铝纤维、氧化锆纤维中的至少一种作为陶瓷纤维使用，其与混凝土浆料具有良好的相容性和分散性，也可通过进一步表面改性进一步改善两者的相容性，便于陶瓷纤维充分有效分散于混凝土浆料体系中，起到更好的增强效果；无机晶须还可起到有效的填充微孔的作用有效改善混凝土整体的密实度；无机晶须选择氮化硼晶须、氧化锌晶须、钛酸钾晶须中的至少之一，氮化硼晶须是类似石墨晶须，化学性质稳定且低热膨胀系数，在混凝土材料中可起到增韧补强、耐高温抗腐蚀、降低整体收缩率、膨胀率的作用；氧化锌晶须的形态高度规整且尺寸均一，可起到有效的增韧补强效果，且其具有高密度性能还可改善混凝土的减振性能；钛酸钾晶须具有优异的抗折性、抗拉强度、弹性模量，可大幅提升混凝土材料的抗压强度和抗折强度，同时其具有良好的耐酸碱性能和耐腐性能，可保证所制备的混凝土材料的使用寿命。本技术中采用机制砂替代天然砂作为细骨料，在保证混凝土材料综合性能同时赋予整体良好环保性。

6、综上所述，本技术中制备的高性能环保混凝土材料具有优异的抗压强度、抗折强度、拉伸凝结强度、密实性、抗渗能力、抗侵蚀性能、抗冲击韧性能且28天收缩率相对较低，在水利工程、海洋工程、地下工程等特殊环境中具有很大的应用价值，市场前景相对较好。

7、优选的，所述粗骨料主要由标准粗骨料碎石和改性粗骨料碎石以质量比(80-90):(10-20)组成；所述标准粗骨料碎石为粒径5-20mm的天然碎石；所述改性粗骨料碎石为粒径5-10mm的沸石碎石。

8、本技术中粗骨料中的沸石碎石孔隙较多，有较大吸水率，其吸水、放水功能可以有效改善混凝土多相界面，有利于提高混凝土整体的强度。

9、优选的，所述凝胶材料是由p·o 42.5普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、含有埃洛石纳米管的超细埃洛石粉以质量比66:30:3:1组成；所述含有埃洛石纳米管的超细埃洛石粉中含有3-6wt％的埃洛石纳米管。

10、通过优化p·o 42.5普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、含有埃洛石纳米管的超细埃洛石粉的质量比形成的凝胶材料可有效改善混凝土材料的密实性、强度、抗渗入性能、抗侵蚀性能、冲击韧性、耐热性能、收缩性能和膨胀性能，赋予制备的混凝土优异综合性能即“高性能”。

11、优选的，所述改性组合物是由芳纶纤维、陶瓷纤维、无机晶须以质量比40:55:5组成。

12、通过优化芳纶纤维、陶瓷纤维、无机晶须的质量比形成的改性组合物，不仅可保证所制备的混凝土具有良好综合性能，且可降低整体的生产成本，进而便于高性能混凝土产品推广。

13、优选的，所述述芳纶纤维是由长度5-25mm的表面官能团化改性的芳纶纤维、芳纶纳米纤维anf以质量比(7-8):(1-2)组成；所述芳纶纳米纤维anf表面接枝有埃洛石纳米管，接枝于芳纶纳米纤维anf表面的埃洛石纳米管表面接枝有二氧化硅。

14、通过优化表面官能团化改性的芳纶纤维、芳纶纳米纤维anf配比，保证所制备的混凝土的综合性能同时，可降低整体的生产成本，进而便于高性能混凝土产品推广。此外，对芳纶纳米纤维anf表面接枝处理，可有效改善其与混凝土浆料具有良好的相容性和分散性，不易团聚，可较为均匀分散于混凝土浆料体系，赋予芳纶纤维优异增韧效果和一定补强效果；接枝的埃洛石纳米管及其表面的二氧化硅可有效填充微孔空隙改善整体的密实度和抗渗入性能，也具有较好的表面活性可提高水化反应速率和水化效果，即起到更优的增韧补强效果。

15、优选的，所述陶瓷纤维为氧化铝纤维，所述氧化铝纤维是由普通氧化铝纤维、表面接枝碳纳米管的氧化铝纤维、表面接枝二氧化硅的氧化铝纤维以质量比(80-90):(5-10):(5-10)组成。

16、通过优化氧化铝纤维组成可起到更好的增强效果，同时赋予整体一定的抗菌防霉效果。

17、优选的，所述无机晶须由氮化硼晶须、氧化锌晶须、钛酸钾晶须以质量比(20-60):(20-40):(20-40)组成。

18、通过优化氮化硼晶须、氧化锌晶须、钛酸钾晶须的质量比形成的无机晶须可改善整体的综合性能，同时在保证较好的综合性能下，可降低无机晶须的添加量，降低整体的生产成本。

19、优选的，所述还包括水性改性沥青乳液，水性改性沥青乳液中含有30-60份的改性沥青乳胶粒子；所述水性改性沥青乳液是由水性沥青乳液和水性有机硅改性聚氨酯乳液以质量比(3-7):(1-2)组成。

20、优选的，所述水性改性沥青乳液是由水性沥青乳液和水性有机硅改性聚氨酯乳液以质量比3:1组成，所述水性改性沥青乳液是由30-40份的70#沥青乳液、5-10份的90#沥青乳液、1-2份的n-氨乙基酰胺、40-50份的去离子高速乳化分散制得；所述水性有机硅改性聚氨酯乳液是由异氰酸酯、扩链剂、多元醇、去离子水、功能助剂、催化剂制成；所述异氰酸酯为芳香族异氰酸酯和脂肪族异氰酸酯的混合物；所述多元醇主要是双羟基封端硅油搭配数均分子量500-5000的聚酯多元醇、数均分子量500-5000的聚醚多元醇、数均分子量500-5000的聚碳酸酯多元醇中的至少一种组成；所述双羟基封端硅油的添加量占所述多元醇总质量的10-25wt％；所述扩链剂主要是由二羟甲基丙酸搭配1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、乙二胺、己二胺、三羟甲基丙烷中的至少一种组成；所述异氰酸酯中的-nco摩尔量是所述扩链剂、多元醇中活性官能团总摩尔量的1.02-1.05倍；所述催化剂为有机铋或者有机锡；所述功能助剂为抗氧化剂、抗紫外线剂、阻燃填料、抗菌填料、爽滑剂中的至少一种。

21、本技术中引入水性改性沥青乳液可进一步改善整体的力学性能，提高抗折强度、极限形变，增加柔韧性，降低体积收缩率，降低孔隙率，提高整体的密实度、抗渗入、抗侵蚀性能。

22、本技术提供的一种抗压强度高、密实性好的高性能混凝土的制备方法，是通过以下方案得以实现的：

23、一种抗压强度高、密实性好的高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：

24、步骤一，改性组合物的配制；

25、步骤二，将计量准确的粗骨料、细骨料、水、凝胶材料、改性组合物、减水剂投置于胶沙搅拌机中多级搅拌处理，一级搅拌：以30r/min的搅拌速度搅拌600-800s，停滞60-65s后进行二级搅拌；二级搅拌：以45-50r/min的搅拌速度搅拌300-400s，停滞60-65s后进行三级搅拌；三级搅拌：以60-65r/min的搅拌速度搅拌600-800s即可制得成品高性能混凝土浆料。

26、本技术提供的制备方法相对简单，实施操作难度低，便于实现工业化生产制造。

27、综上所述，本技术具有以下优点：

28、1、本技术具有优异的抗压强度、抗折强度、拉伸凝结强度、密实性、抗渗能力、抗侵蚀性能、抗冲击韧性能且28天收缩率相对较低，在水利工程、海洋工程、地下工程等特殊环境中具有很大的应用价值。

29、2、本技术提供的制备方法相对简单，实施操作难度低，便于实现工业化生产制造。