技术领域
[0001] 本发明涉及建筑材料技术领域，尤其是涉及一种高抗性混凝土材料及其制备方法。
相关背景技术
[0002] 混凝土是目前建筑工程中最常用的材料之一。它是由胶凝材料，颗粒状集料，水，以及必要时加入的抗性剂和掺合料按一定比例配制，经均匀搅拌，密实成型，养护硬化而成的一种人工石材。混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大。混凝土以其无毒、易成型、强度高、耐久性好等优点成为世界上应用最广泛的建筑材料之一。混凝土的使用范围十分广泛，不仅在各种土木工程中使用，就是造船业，机械工业，海洋的开发，地热工程等，混凝土也是重要的材料。在一些特殊环境下，如海洋环境、化学腐蚀环境、冻融循环环境等，传统混凝土往往表现出较差的抗性，容易出现开裂、剥落、强度降低等问题，严重影响了建筑物的使用寿命和安全性。因此，开发一种具有高抗性的混凝土具有重要的现实意义。
具体实施方式
[0017] 以下通过实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
[0018] 除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。除非另外定义，本发明涉及的材料均为市售所得。
[0019] 实施例1
[0020] 一种高抗性混凝土材料，由以下重量份的原料组成：水泥300份、硅灰30份、重钙粉55份、矿渣粉58份、碎石1000份、砂730份、纤维6份、抗性剂1份、偏高领土0.3份、聚氨酯防水剂0.6份、有机硅防水剂0.8份、水120份。
[0021] 水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5级以上。
[0022] 硅灰的平均粒径为0.1μm。
[0023] 矿渣粉为S95级矿渣粉。
[0024] 碎石的粒径为15mm，砂为中砂，细度模数为2.5。
[0025] 纤维为聚丙烯纤维。
[0026] 抗性剂包括氧化钙膨胀熟料、糊精、粉煤灰、水滑石、水溶性碳点、水；抗性剂的制备方法为将氧化钙膨胀熟料31份、粉煤灰54份混合均匀进行研磨，研磨之后再加入5份糊精、150份水、0.2份水溶性碳点、0.03份水滑石混合均匀。
[0027] 水滑石在进行混合前要进行煅烧预处理，煅烧温度为500℃，在氮气气氛下煅烧3h。
[0028] 一种高抗性混凝土材料的制备方法，包括以下步骤：S1、将碎石、砂、纤维、偏高领土、聚氨酯防水剂、有机硅防水剂混合均匀，得到骨料混合物；
S2、将水泥、硅灰、重钙粉、矿渣粉加入到搅拌机中，搅拌均匀；
S3、将步骤S1得到的骨料混合物加入到步骤S2的搅拌机中，继续搅拌均匀；
S4、将抗性剂加入到水中，搅拌均匀，得到胶体溶液；
S5、将步骤S4得到的胶体溶液加入到步骤S3的搅拌机中，搅拌均匀，得到高抗性混凝土。
[0029] 实施例2
[0030] 一种高抗性混凝土材料，由以下重量份的原料组成：水泥350份、硅灰35份、重钙粉60份、矿渣粉50份、碎石1080份、砂800份、纤维5份、抗性剂0.8份、偏高领土0.5份、聚氨酯防水剂0.9份、有机硅防水剂1份、水150份。
[0031] 水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5级以上。
[0032] 硅灰的平均粒径为0.15μm。
[0033] 矿渣粉为S95级矿渣粉。
[0034] 碎石的粒径为20mm，砂为中砂，细度模数为2.7。
[0035] 纤维为钢纤维。
[0036] 抗性剂包括氧化钙膨胀熟料、糊精、粉煤灰、水滑石、水溶性碳点、水；抗性剂的制备方法为将氧化钙膨胀熟料28份、粉煤灰52份混合均匀进行研磨，研磨之后再加入8份糊精、200份水、0.5份水溶性碳点、0.1份水滑石混合均匀。
[0037] 水滑石在进行混合前要进行煅烧预处理，煅烧温度为480℃，在氮气气氛下煅烧2.5h。
[0038] 一种高抗性混凝土材料的制备方法，包括以下步骤：S1、将碎石、砂、纤维、偏高领土、聚氨酯防水剂、有机硅防水剂混合均匀，得到骨料混合物；
S2、将水泥、硅灰、重钙粉、矿渣粉加入到搅拌机中，搅拌均匀；
S3、将步骤S1得到的骨料混合物加入到步骤S2的搅拌机中，继续搅拌均匀；
S4、将抗性剂加入到水中，搅拌均匀，得到胶体溶液；
S5、将步骤S4得到的胶体溶液加入到步骤S3的搅拌机中，搅拌均匀，得到高抗性混凝土。
[0039] 实施例3
[0040] 一种高抗性混凝土材料，由以下重量份的原料组成：水泥400份、硅灰50份、重钙粉80份、矿渣粉65份、碎石1100份、砂800份、纤维10份、抗性剂1.5份、偏高领土0.8份、聚氨酯防水剂1.0份、有机硅防水剂1.5份、水150份。
[0041] 水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5级以上。
[0042] 硅灰的平均粒径为0.20μm。
[0043] 矿渣粉为S95级矿渣粉。
[0044] 碎石的粒径为0.10mm，砂为中砂，细度模数为2.3。
[0045] 纤维为聚丙烯纤维。
[0046] 抗性剂包括氧化钙膨胀熟料、糊精、粉煤灰、水滑石、水溶性碳点、水；抗性剂的制备方法为将氧化钙膨胀熟料35份、粉煤灰60份混合均匀进行研磨，研磨之后再加入8份糊精、200份水、0.3份水溶性碳点、0.3份水滑石混合均匀。
[0047] 水滑石在进行混合前要进行煅烧预处理，煅烧温度为520℃，在氮气气氛下煅烧3.5h。
[0048] 一种高抗性混凝土材料的制备方法，包括以下步骤：S1、将碎石、砂、纤维、偏高领土、聚氨酯防水剂、有机硅防水剂混合均匀，得到骨料混合物；
S2、将水泥、硅灰、重钙粉、矿渣粉加入到搅拌机中，搅拌均匀；
S3、将步骤S1得到的骨料混合物加入到步骤S2的搅拌机中，继续搅拌均匀；
S4、将抗性剂加入到水中，搅拌均匀，得到胶体溶液；
S5、将步骤S4得到的胶体溶液加入到步骤S3的搅拌机中，搅拌均匀，得到高抗性混凝土。
[0049] 实施例4
[0050] 一种高抗性混凝土材料，由以下重量份的原料组成：水泥380份、硅灰45份、重钙粉70份、矿渣粉55份、碎石1200份、砂900份、纤维10份、抗性剂1.5份、偏高领土0.5份、聚氨酯防水剂1.0份、有机硅防水剂1.0份、水140份。
[0051] 水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5级以上。
[0052] 硅灰的平均粒径为0.2μm。
[0053] 矿渣粉为S95级矿渣粉。
[0054] 碎石的粒径为25mm，砂为中砂，细度模数为3.0。
[0055] 纤维为聚丙烯纤维。
[0056] 抗性剂包括氧化钙膨胀熟料、糊精、粉煤灰、水滑石、水溶性碳点、水；抗性剂的制备方法为将氧化钙膨胀熟料38份、粉煤灰65份混合均匀进行研磨，研磨之后再加入3份糊精、100份水、0.4份水溶性碳点、0.15份水滑石混合均匀。
[0057] 水滑石在进行混合前要进行煅烧预处理，煅烧温度为550℃，在氮气气氛下煅烧3h。
[0058] 一种高抗性混凝土材料的制备方法，包括以下步骤：S1、将碎石、砂、纤维、偏高领土、聚氨酯防水剂、有机硅防水剂混合均匀，得到骨料混合物；
S2、将水泥、硅灰、重钙粉、矿渣粉加入到搅拌机中，搅拌均匀；
S3、将步骤S1得到的骨料混合物加入到步骤S2的搅拌机中，继续搅拌均匀；
S4、将抗性剂加入到水中，搅拌均匀，得到胶体溶液；
S5、将步骤S4得到的胶体溶液加入到步骤S3的搅拌机中，搅拌均匀，得到高抗性混凝土。
[0059] 对比例1
[0060] 一种混凝土材料，由以下重量份的原料组成：水泥300份、硅灰30份、重钙粉55份、矿渣粉58份、碎石1000份、砂730份、聚丙烯纤维6份、偏高领土0.3份、聚氨酯防水剂0.6份、有机硅防水剂0.8份、水120份。
[0061] 一种混凝土材料的制备方法，包括以下步骤：S1、将碎石、砂、纤维、偏高领土、聚氨酯防水剂、有机硅防水剂混合均匀，得到骨料混合物；
S2、将水泥、硅灰、重钙粉、矿渣粉加入到搅拌机中，搅拌均匀；
S3、将步骤S1得到的骨料混合物和水加入到步骤S2的搅拌机中，继续搅拌均匀得混凝土材料。
[0062] 对比例2
[0063] 一种混凝土材料，由以下重量份的原料组成：水泥300份、硅灰30份、重钙粉55份、矿渣粉58份、碎石1000份、砂730份、聚丙烯纤维6份、水120份。
[0064] 一种混凝土材料的制备方法，包括以下步骤：S1、将碎石、砂、纤维混合均匀，得到骨料混合物；
S2、将水泥、硅灰、重钙粉、矿渣粉加入到搅拌机中，搅拌均匀；
S3、将步骤S1得到的骨料混合物加入到步骤S2的搅拌机中，继续搅拌均匀得混凝土材料。
[0065] 对比例3
[0066] 一种混凝土材料，由以下重量份的原料组成：水泥300份、硅灰30份、重钙粉55份、矿渣粉58份、碎石1000份、砂730份、聚丙烯纤维6份、抗性剂1份、水120份。
[0067] 抗性剂包括氧化钙膨胀熟料、糊精、粉煤灰、水滑石、水溶性碳点、水；抗性剂的制备方法为将氧化钙膨胀熟料31份、粉煤灰54份混合均匀进行研磨，研磨之后再加入5份糊精、150份水、0.2份水溶性碳点、0.03份水滑石混合均匀。
[0068] 水滑石在进行混合前要进行煅烧预处理，煅烧温度为500℃，在氮气气氛下煅烧3h。
[0069] 一种混凝土材料的制备方法，包括以下步骤：S1、将碎石、砂、纤维混合均匀，得到骨料混合物；
S2、将水泥、硅灰、重钙粉、矿渣粉加入到搅拌机中，搅拌均匀；
S3、将步骤S1得到的骨料混合物加入到步骤S2的搅拌机中，继续搅拌均匀；
S4、将抗性剂加入到水中，搅拌均匀，得到胶体溶液；
S5、将步骤S4得到的胶体溶液加入到步骤S3的搅拌机中，搅拌均匀，得到高抗性混凝土。
[0070] 采用混凝土温度应力试验机进行试验，以开裂温度来评价混凝土抗裂性，开裂温度越低抗裂性能越好。混凝土的基准配比如表1所示。在该配比基础上，分别测定实施例1‑4或对比例1‑3所制得混凝土材料的抗裂性能。
[0071] 表1混凝土基准配比（重量份数）
[0072] 混凝土温升和7d龄期的应变值（正值表示膨胀）如表2所示。
[0073] 表2混凝土内部温度和7d应变值试验结果
[0074] 对比例1‑3和基准配比温升结果差距较小，而实施例1‑4由于降低了水泥早期水化速度，为混凝土内部热量的散发赢得了时间，较好地降低了混凝土内部的温升，和对比例相比均可以降低温升；7d应变值表明，实施例1‑4所制得的混凝土材料的有效膨胀值均有所提升；开裂温度试验结果表明，实施例1‑4和对比例1‑3所制得混凝土材料，均可以降低混凝土的抗裂温度，但是对比例1‑2均没有添加抗性剂，因此对比例1‑2的开裂温度降低的幅度比对比例3和实施例1‑4小，而实施例1‑4和对比例3都添加了抗性剂，抗裂效果显著提升。
[0075] 将实施例1‑4和对比例1‑3制备的混凝土进行性能测试，测试结果如下表3所示。
[0076] 表3性能测试结果
[0077] 由表3测试结果可以看出，本发明的高抗性混凝土具有较高的强度和良好的抗硫酸盐侵蚀性能、抗锈蚀性能，明显优于对比例中的混凝土。对比例1‑2均没有添加抗性剂，因此对比例1‑2的抗锈蚀性能较差，对比例2‑3没有添加偏高领土、聚氨酯防水剂、有机硅防水剂，因此对比例2‑3的抗硫酸盐侵蚀心梗较差。
[0078] 因此，本发明采用上述一种高抗性混凝土材料及其制备方法，通过添加抗性剂、偏高领土、聚氨酯防水剂，提升了混凝土的抗裂性能和抵抗外部硫酸盐侵蚀的能力，通过添加硅灰、重钙粉、矿渣粉、纤维，提高了混凝土的密实度和强度，减少了裂缝的产生，增强混凝土的抗冲击能力。
[0079] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
