一種高強抗裂混凝土材料制造技術

本發明專利技術公開了一種高強抗裂混凝土材料，由水、P.II52.5水泥、河砂、粗骨料石子、粉煤灰、礦粉、硅粉、吸水陶粒和復合型外加劑經攪拌、混合、水化及凝結而成，其中水、P.II52.5水泥、河砂、粗骨料石子、粉煤灰、礦粉、硅粉、吸水陶粒和復合型外加劑占該高強抗裂混凝土材料的重量百分比分別為：水4％～6％、P.II52.5水泥11％～14％、河砂24％～34％、粗骨料石子30％～40％、粉煤灰2％～5％、礦粉1％～3％、硅粉2％～4％、吸水陶粒1％～4％、復合型外加劑0％～1％。利用本發明專利技術，能夠維持混凝土的高強度、高彈性模量以及良好的施工性能，同時解決混凝土早期開裂的問題，并且不增加生產和施工工藝難度。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術公開了一種高強抗裂混凝土材料，由水、P.II52.5水泥、河砂、粗骨料石子、粉煤灰、礦粉、硅粉、吸水陶粒和復合型外加劑經攪拌、混合、水化及凝結而成，其中水、P.II52.5水泥、河砂、粗骨料石子、粉煤灰、礦粉、硅粉、吸水陶粒和復合型外加劑占該高強抗裂混凝土材料的重量百分比分別為：水4％～6％、P.II52.5水泥11％～14％、河砂24％～34％、粗骨料石子30％～40％、粉煤灰2％～5％、礦粉1％～3％、硅粉2％～4％、吸水陶粒1％～4％、復合型外加劑0％～1％。利用本專利技術，能夠維持混凝土的高強度、高彈性模量以及良好的施工性能，同時解決混凝土早期開裂的問題，并且不增加生產和施工工藝難度。【專利說明】一種高強抗裂混凝土材料
本專利技術屬于建筑材料
，涉及一種高強抗裂混凝土材料。
技術介紹
混凝土是建筑施工中必不可少的重要材料，具有適用環境廣泛、原料充足、工藝簡單、防火性能好等優點，但它是一種脆性材料，尤其是在基礎設施建設中，道路、橋梁和其他結構工程大量使用的高強混凝土，按常規組份和配比施工得到的高強混凝土澆筑后很容易產生微裂縫等缺陷。這是因為，隨著混凝土強度的提高，水灰比不斷降低，導致混凝土材料收縮增大；同時，材料配合比中膠凝材料量顯著增加，混凝土硬化過程中的水化升溫提高。這些因素都容易引起混凝土材料早期開裂。混凝土結構在使用過程中會出現內部應力集中，使內部存在微裂紋等缺陷的部位裂紋迅速擴展延伸最終形成較大的裂縫。 混凝土裂縫的發生與發展，不僅會影響工程的外觀質量，還會明顯增加混凝土材料的滲透性，水、二氧化碳、氯離子會加速侵入混凝土內部，影響結構材料的抗凍和抗碳化性能，容易誘發內部鋼筋的銹蝕和混凝土材料的老化，從而可能損害結構的承載能力，降低結構的耐久性。目前國內外建設的許多大型橋梁、江河堤壩、大型體育場館等公用設施，都或多或少的出現結構缺陷裂縫，有的部位已經延伸到鋼筋部位，使混凝土建筑物的整體性受到破壞，堤壩出現滲漏，地下室滲水變潮，橋梁的安全性受到質疑，并最終拆除重建，許多公共場所被迫關閉，造成大量的人力物力浪費，人們的生命財產安全受到嚴重威脅。 為了解決高強混凝土早期開裂問題，目前通用的技術措施是摻加膨脹劑減少材料早期收縮。對于處于潮濕環境及地下的混凝土工程、游泳池及水工工程，其使用的混凝土材料強度標號一般在C40以下，目前基本上實現了摻加膨脹劑后混凝土不開裂，不滲漏，保證了這些混凝土建筑物的正常使用。但對于大多數露天工程，特別是橋梁、大型體育場館的頂板和屋架、大面積公用建筑的地面、飛機跑道等混凝土構筑物，即使強度等級在C40左右，摻加膨脹劑不僅不能起到防裂的作用，而且在使用過程中開裂的更嚴重。這是由于膨脹劑的水化和水化產物的形成，必須在飽水的條件下進行，一旦周圍環境水分不足，膨脹劑不僅不會起到膨脹抗裂作用，并且由于膨脹劑水化還要爭奪原本不多的水分，混凝土內部產生毛細管力，導致混凝土收縮，形成裂紋。 國內外的研究者或工程師也有采用減縮劑以緩解高強混凝土的早期收縮開裂現象，但是減縮劑在應用中存在著摻量大、成本高，并且存在與其它外加劑的相容性問題以及因延緩水泥水化速率導致的早期強度問題，因此在我國目前沒有大范圍推廣應用。 有的研究者采用摻加纖維的方法來改善高強混凝土的抗早期開裂性能。摻加的纖維一般有玻璃纖維、有機質植物纖維和鋼纖維三種，但是摻加纖維的混凝土坍落度損失大，擴展度小，工作性差，不利于長距離運輸和泵送施工，且摻加纖維導致混凝土生產工藝復雜，纖維容易分散不均勻，嚴重影響混凝土強度，因此不能大面積推廣使用。 近年來有很多研究者采用摻加超吸水樹脂進行內養護以達到抗早期開裂的目的，但是摻加超吸水樹脂同樣存在大幅降低混凝土強度的問題。例如，Pierard J等人在(Pierard J, Pollet V, Cauberg N.Mitigat1n of autogeno usshrinkage in HPC byinternal curing using superabsorbent polymers.Belgi an Building Res Inst,2005(9):97;胡曙光，周宇飛，王發洲，等.高吸水性樹脂顆粒對混凝土自收縮與強度的影響.華中科技大學學報，2008 (3):1)中發現，在混凝土中分別添加膠凝材料質量的 0.3%和0.6%的預吸水高吸水樹脂，28d抗壓強度就降低了 8%和14%。胡曙光等人研究也表明，膠材質量0.5 %預吸水高吸水樹脂的加入對混凝土 7d強度影響較小，但28d強度下降明顯。這主要是因為:高吸水樹脂釋放出水分后，在混凝土中留下蜂窩狀孔洞，減小了試件的有效截面積，試件受壓時在孔洞處易造成應力集中，促進了微裂紋的生成與發展，從而降低了混凝土強度。 最近也有研究者嘗試采用摻加多孔陶粒的辦法緩解混凝土早期開裂現象，如韓宇棟等人(韓宇棟，張君，王振波.預吸水輕骨料對高強混凝土早期收縮的影響.硅酸鹽學報，2013 (41) =1070-1078)采用預吸水陶粒改善基準水灰比為0.33的混凝土的早期收縮性能，該研究在采用多孔陶粒的同時采取了減少水灰比的技術措施以求保證力學性能，但是混凝土的彈性模量下降幅度仍高達19%。這種材料若在工程中使用將嚴重降低結構構件的剛度，對結構產生不利影響。
技術實現思路
(一 )要解決的技術問題 有鑒于此，本專利技術的主要目的是提供一種低成本、便于施工并且能有效防止早期開裂現象的高強抗裂混凝土材料。 (二)技術方案 為達到上述目的，本專利技術提供了一種高強抗裂混凝土材料，該高強抗裂混凝土材料由水、P.1152.5水泥、河砂、粗骨料石子、粉煤灰、礦粉、硅粉、吸水陶粒和復合型外加劑經攪拌、混合、水化及凝結而成，其中水、P.1152.5水泥、河砂、粗骨料石子、粉煤灰、礦粉、硅粉、吸水陶粒和復合型外加劑占該高強抗裂混凝土材料的重量百分比分別為:水4%~6%,P.1152.5水泥11%~14%、河砂24%~34%、粗骨料石子30%~40%、粉煤灰2%~5%、礦粉I %~3%、硅粉2%~4%、吸水陶粒I %~4%、復合型外加劑0%~1%。 上述方案中，該高強抗裂混凝土材料是在攪拌和混合過程中采用復合型外加劑并加入多孔的吸水陶粒。 上述方案中，所述吸水陶粒為粉煤灰陶粒、粘土陶粒、頁巖陶粒或火成巖陶粒中的一種或多種。 上述方案中，所述吸水陶粒的預吸水量為其飽和吸水量的30% -100%。所述吸水陶粒與所述粗骨料石子的體積比小于等于3: 10。 上述方案中，所述復合型外加劑為氨基磺酸鹽系列減水劑。 上述方案中，所述粗骨料石子為級配碎石，包括10~20mm小石子與20~40mm大石子，小石子與大石子的重量比為0.8~1.2:1。 上述方案中，該高強抗裂混凝土材料中水膠比為0.22~0.32。 (三)有益效果 從上述技術方案可以看出，本專利技術具有以下有益效果: 1、本專利技術提供的高強抗裂混凝土材料，能夠防止高強混凝土早期開裂的發生，在國家標準規定的抗裂實驗中基本能夠消除混凝土的早期開裂；能夠減少道路、橋梁和其他結構工程中早期裂縫的產生，降低混凝土材料澆筑后對早期常規養護工藝的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高強抗裂混凝土材料，其特征在于，該高強抗裂混凝土材料由水、P.II52.5水泥、河砂、粗骨料石子、粉煤灰、礦粉、硅粉、吸水陶粒和復合型外加劑經攪拌、混合、水化及凝結而成，其中水、P.II52.5水泥、河砂、粗骨料石子、粉煤灰、礦粉、硅粉、吸水陶粒和復合型外加劑占該高強抗裂混凝土材料的重量百分比分別為：水4％～6％、P.II52.5水泥11％～14％、河砂24％～34％、粗骨料石子30％～40％、粉煤灰2％～5％、礦粉1％～3％、硅粉2％～4％、吸水陶粒1％～4％、復合型外加劑0％～1％。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭瑞，安明喆，韓松，劉高，高原，
申請(專利權)人：中交公路長大橋建設國家工程研究中心有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11