一种高延展性致密匀质C60海洋混凝土及其制备方法

1.一种高延展性致密匀质C60海洋混凝土，其特征在于：它由水、胶凝材料、细集料、粗集料、减缩增韧剂、减水剂和高强有机聚合物纤维组成，所述胶凝材料由水泥和矿物掺合料组成，所述的减缩增韧剂为聚醚类减缩剂与在水泥浆体中可稳定分散的聚异氰酸酯类增韧
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剂按质量比为1：2-2：1复配而成，各组分的配比为：水：135-155 kg/m ；水泥：370-410 kg/
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m ；粉煤灰：20-60 kg/m ；矿粉：50-90 kg/m ；细集料600-800 kg/m ；粗集料950-1150 kg/
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m ；减缩增韧剂2.0-3.0 kg/m ；减水剂 5.0-8.0kg/m ；高强有机聚合物纤维3.0-5.0 kg/m，®
所述的聚异氰酸酯类增韧剂为江苏博特新材料有限公司SBTITM 混凝土原位增韧材料；所述的高强有机聚合物纤维为抗拉强度≥450MPa、初始模量≥5.0GPa的聚丙烯纤维。
2.根据权利要求1所述的高延展性致密匀质C60海洋混凝土，其特征在于：所述的粗集料为普通碎石或者碎卵石，5～25mm连续级配，压碎值指标6%～16%。
3.根据权利要求1所述的高延展性致密匀质C60海洋混凝土，其特征在于：所述的矿物掺合料由粉煤灰和矿粉组成。
4.根据权利要求3所述的高延展性致密匀质C60海洋混凝土，其特征在于：所述的粉煤灰为Ⅱ级或Ⅰ级粉煤灰；所述的矿粉为S95级以上矿粉。
5.根据权利要求1所述的高延展性致密匀质C60海洋混凝土，其特征在于：所述的细集料为河砂或人工砂，所述细集料的细度模数为2.5~3.5。
6.根据权利要求1所述的高延展性致密匀质C60海洋混凝土，其特征在于：所述的水泥为42.5级及42.5级以上的P.Ⅱ硅酸盐水泥。
7.根据权利要求1所述的高延展性致密匀质C60海洋混凝土，其特征在于：所述的减水剂为聚羧酸系高效减水剂。
8.权利要求1所述的高延展性致密匀质C60海洋混凝土的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：根据原料配比选取原料，将胶凝材料、粗集料、细集料和高强有机聚合物纤维倒入混凝土搅拌机中干拌30～60s，再加入水、减水剂和减缩增韧剂，继续拌合60～
120s，即得。

一种高延展性致密匀质C60海洋混凝土及其制备方法\n技术领域\n[0001] 本发明属于混凝土结构材料领域，具体涉及一种高延展性致密匀质C60海洋混凝土及其制备方法。\n背景技术\n[0002] 目前沿海地区修建了大量的桥梁，其中很大一部分为钢混叠合梁，比杭州湾大桥等。钢混叠合梁施工工艺为：钢箱梁的施工→钢箱梁吊装作业→预应力混凝土桥面板的施工。钢混叠合梁是一种跨越能力大、建筑高度小的桥型结构，兼有混凝土桥和钢桥的特点，充分发挥了混凝土的抗压性好和钢材抗拉强度较高的特点，具有施工周期短、操作简单、施工期间基本上不影响既有交通的优点，不但满足了桥梁结构的功能要求，而且还有较好的技术经济效益。现在采用钢混叠合梁成为一种趋势，但是钢混叠合梁在支座处桥面板有较大的负弯矩，桥面板混凝土因承受较大的拉应力，易出现开裂问题，由此需要应用于该桥面板的混凝土具有较高的抗弯强度和韧性，即高延展性。目前海洋混凝土配制主要是掺加粉煤灰、矿粉、硅粉等矿物掺合料和高效减水剂，提高混凝土的密实性，进而提高了抗氯离子渗透能力。但是大量工程实践表明，矿粉在改善混凝土工作性能和抗氯离子渗透性能的同时，会增大混凝土的自收缩，当约束较大或养护不当的时候，混凝土易产生裂缝，给侵蚀性氯离子和二氧化碳提供了通道，加快了有害离子侵蚀速率，造成混凝土劣化，缩短混凝土结构使用寿命。\n发明内容\n[0003] 本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于减缩增韧剂和高强有机聚合物纤维的高延展性致密匀质C60海洋混凝土及其制备方法。该C60海洋混凝土抗压抗弯性能良好，韧性好，延展性高，匀质性高。\n[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：\n[0005] 一种高延展性致密匀质C60海洋混凝土，其特征在于：它由水、胶凝材料、细集料、粗集料、减缩增韧剂、减水剂和高强有机聚合物纤维组成，所述胶凝材料由水泥和矿物掺合料组成，所述的减缩增韧剂为聚醚类减缩剂与在水泥浆体(强碱高盐水泥浆体)中可稳定分散的聚异氰酸酯类增韧剂按质量比为1∶2-2∶1复配而成，各组分的配比为：\n3 3 3 3\n水：135-155kg/m ；水泥：370-410kg/m ；粉煤灰：20-60kg/m ；矿粉：50-90kg/m ；细集料\n3 3 3 3\n600-800kg/m ；粗集料950-1150kg/m ；减缩增韧剂2.0-3.0kg/m ；减水剂5.0-8.0kg/m ；高\n3\n强有机聚合物纤维3.0-5.0kg/m。\n[0006] 按上述方案，所述的粗集料为普通碎石或者碎卵石，5～25mm连续级配，压碎值指标6％～16％。\n[0007] 按上述方案，所述的矿物掺合料由粉煤灰和矿粉组成。\n[0008] 按上述方案，所述的粉煤灰为II级或I级粉煤灰；所述的矿粉为S95级以上矿粉。\n[0009] 按上述方案，所述的细集料为河砂或人工砂，所述细集料的细度模数为2.5～\n3.5。\n[0010] 按上述方案，所述的水泥为42.5级及42.5级以上的P.II硅酸盐水泥。\n[0011] 按上述方案，所述的减水剂为聚羧酸系高效减水剂。\n[0012] 按上述方案，所述的高强有机聚合物纤维为抗拉强度≥450MPa、初始模量≥5.0GPa的聚丙烯纤维。\n[0013] 上述高延展性致密匀质C60海洋混凝土的制备方法：其特征在于：它包括以下步骤：根据原料配比选取原料，将胶凝材料、粗集料、细集料和高强有机聚合物纤维倒入混凝土搅拌机中干拌30～60s，再加入水、减水剂和减缩增韧剂，继续拌合60～120s，即得基于减缩增韧剂和高强有机聚合物纤维的高延展性致密匀质C60海洋混凝土。\n[0014] 本发明通过在C60海洋混凝土中加入高强有机聚合物纤维后，可握裹更多的集料，同水泥基体有更紧密的结合力，而迅速并轻易地与混凝土材料混合分布均匀，同时由于其微细，比面积大的特性，能在混凝土内部构成一种均匀的乱向支撑体系，产生一种有效的二级加强效果，把混凝土的收缩能量分散到高抗拉强度而低弹模的高强有机聚合物纤维上，阻止混凝土原有缺陷(微裂缝)的扩展并延缓新裂缝的出现，减少微裂缝的尺度，增强材料内部的连续性，减少冲击波被阻断引起的局部应力集中程度，大大改善该C60海洋混凝土的脆性，此外，高强有机聚合物纤维的加入还相当于在混凝土中掺入了巨大数量的微细筋，这些微纤维筋能够抑制混凝土开裂的过程，提高混凝土的断裂韧性。\n[0015] 与此同时掺加的减缩增韧剂可在基体中相互缠结形成网络状骨架结构，降低混凝土毛细孔溶液的表面张力达到降低毛细孔力的作用，从而降低混凝土的干燥收缩和自收缩；并且当材料受到外力作用时可吸收部分冲击能，提高混凝土的断裂韧性，而通过这种网络状骨架结构的形变、吸收和传递来自基体的冲击能量的作用，达到减缩增韧的目的。\n[0016] 本发明的有益效果：\n[0017] (1)本发明提供的高延展性致密匀质C60海洋混凝土力学性能、耐久性能、体积稳定性能和匀质性得到明显改善，其中28d抗折强度≥7.0Mpa、28d劈裂抗拉强度≥5.0MPa、-12 2 -1\n弯曲韧性指数η30≥10、28d氯离子扩散系数＜1.5×10 m·s 、抗裂等级达到L-IV级、分层度≤0.1。\n[0018] (2)解决了海洋环境下桥梁混凝土易产生裂缝问题，提高了混凝土的弯曲韧性，延长了桥梁混凝土服役寿命，具有重要意义。\n具体实施方式\n[0019] 为了更好地理解本发明，下面通过实施例进一步阐明本发明的发明内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。\n[0020] 实施例1-3：\n[0021] 下述实施例1-3中：使用专利号ZL200720086777.X公开的一种轻集料混凝土流变[1][2]\n性能和均质性的检测装置测定该混凝土的分层度，从而评价该海洋混凝土的匀质性 ；\n[0022] 实施例1\n[0023] 表1实施例1中海洋混凝土的配合比\n[0024] \n[0025] 其中：所述的水泥为P.II42.5硅酸盐水泥；\n[0026] 所述的粉煤灰为II级粉煤灰；\n[0027] 所述的矿粉为S95级矿粉；\n[0028] 所述的细集料为河砂，细度模数为2.6；\n[0029] 所述粗集料为碎卵石，压碎值为15％、5～25mm连续级配；\n[0030] 所述的减缩增韧剂由聚醚类减缩剂与聚异氰酸酯类增韧剂质量比为1∶1复配而成；\n[0031] 减缩剂为江苏博特新材料有限公司 混凝土减缩剂；聚异氰酸酯类增韧剂为江苏博特新材料有限公司 混凝土原位增韧材料；\n3\n[0032] 所述的高强有机聚合物纤维为武汉新途有限公司生产的密度0.91～0.98g/cm，长度25±2mm，直径1.3mm，抗拉强度≥450MPa，断裂伸长率≤30％，初始模量≥5.0GPa的聚丙烯纤维；\n[0033] 所述的减水剂为聚羧酸系高效减水剂。\n[0034] 按照表1中的原料配比选取原料，将胶凝材料、粗集料、细集料和高强有机聚合物纤维倒入混凝土搅拌机中干拌30s，再加入水、减水剂和减缩增韧剂，继续拌合60～120s，即得高延展性致密匀质C60海洋混凝土。其物理性能技术指标和耐久性能技术指标分别列于表5和表6。\n[0035] 实施例2\n[0036] 表2实施例2中海洋混凝土的配合比\n[0037] \n[0038] 其中：所述的水泥为P.II42.5硅酸盐水泥；\n[0039] 所述的细集料为符合国家标准的人工砂，细度模数为2.8；\n[0040] 所述粗集料为普通碎石，压碎值为12％、5～25mm连续级配；\n[0041] 所述的减缩增韧剂由聚醚类减缩剂与聚异氰酸酯类增韧剂质量比为1∶2复配而成；\n[0042] 减缩剂为江苏博特新材料有限公司 混凝土减缩剂；增韧剂为江苏博特新材料有限公司 混凝土原位增韧材料；\n[0043] 所述的高强有机聚合物纤维为密度0.91～0.98g/cm3，长度30±2mm，直径0.8～\n1.1mm，抗拉强度≥450MPa，断裂伸长率≤30％，初始模量≥5.0GPa的聚丙烯纤维。\n[0044] 按照表2中的原料配比选取原料，将胶凝材料、粗集料、细集料和高强有机聚合物纤维倒入混凝土搅拌机中干拌30s，再加入水、减水剂和减缩增韧剂，继续拌合60～120s，即得高延展性致密匀质C60海洋混凝土。其物理性能技术指标和耐久性能技术指标分别列于表5和表6。\n[0045] 实施例3\n[0046] 表3实施例3中海洋混凝土的配合比\n[0047] \n[0048] 所述的水泥为P.O42.5硅酸盐水泥；\n[0049] 所述的粉煤灰为I级粉煤灰；\n[0050] 所述的矿粉为S105级矿粉；\n[0051] 所述的细集料为河砂，细度模数为3.0；\n[0052] 所述粗集料为普通碎石，压碎值为10％、5～25mm连续级配；\n[0053] 所述的减缩增韧剂由聚醚类减缩剂与聚异氰酸酯类增韧剂质量比为2∶1复配而成；\n[0054] 减缩剂为江苏博特新材料有限公司 混凝土减缩剂；增韧剂为江苏博特新材料有限公司 混凝土原位增韧材料；\n[0055] 所述的高强有机聚合物纤维为密度0.91～0.98g/cm3，长度38mm，直径1.0mm，抗拉强度≥450MPa，断裂伸长率≤35％，初始模量≥5.0GPa的聚丙烯纤维。\n[0056] 按照表3中的原料配比选取原料，将胶凝材料、粗集料、细集料和高强有机聚合物纤维倒入混凝土搅拌机中干拌30s，再加入水、减水剂和减缩增韧剂，继续拌合60～120s，即得高延展性致密匀质海洋混凝土。其物理性能技术指标和耐久性能技术指标列于表5和表6。\n[0057] 实施例4\n[0058] 表4实施例4中海洋混凝土的配合比\n[0059] \n[0060] 所述的水泥为P.O 52.5硅酸盐水泥；\n[0061] 所述的细集料的细度模数为3.6；\n[0062] 所述粗集料为普通碎石，压碎值为10％、5～25mm连续级配；\n[0063] 所述的减缩增韧剂由聚醚类减缩剂与聚异氰酸酯类增韧剂质量比为1∶1复配而成；\n[0064] 所述的高强有机聚合物纤维为密度0.91～0.98g/cm3，长度30±2mm，直径0.8～\n1.1mm，抗拉强度≥350MPa，断裂伸长率≤30％，初始模量≥4.0GPa的聚丙烯纤维。\n[0065] 按照表4中的原料配比选取原料，将胶凝材料、粗集料、细集料和高强有机聚合物纤维倒入混凝土搅拌机中干拌30s，再加入水、减水剂和减缩增韧剂，继续拌合60～120s，即得高延展性致密匀质海洋混凝土。其物理性能技术指标和耐久性能技术指标列于表5和表6。\n[0066] 表5实施例1～4制备得到的海洋混凝土的物理力学性能技术指标[0067] \n[0068] 表6实施例1～4制备得到的海洋混凝土的耐久性能技术指标\n[0069] \n 实施例 56d氯离子渗透系数(10-12m2/s) 抗裂等级 弯曲韧性指数η30\n 1 1.35 L-V级 11.9\n 2 1.38 L-V级 12.1\n 3 1.37 L-V级 12.0