一种高强度耐水性混凝土及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及混凝土技术领域，尤其涉及一种高强度耐水性混凝土及其制备方法。【背景技术】
[0002] 混凝土作为世界上用量大、使用范围广的建筑材料，其良好的力学性能、经济性以 及对环境的适应性在各国和地区得到了广泛的发展，随着社会的发展，人们对建筑物的性 能提出了更高的要求。混凝土结构作为土木工程领域最常用的结构形式，其施工与服役环 境极其复杂，恶劣环境中混凝土的耐久性问题尤其突出，已成为国内外研究热点。强度和耐 水性是影响混凝土耐久性的重要因素。目前市场上的混凝土其强度和耐水性不是很理想， 耐久性差，不能满足人们高要求的需要。
【发明内容】
[0003] 本发明提出了一种高强度耐水性混凝土，其强度高，耐水性好；本发明还提出了一 种高强度耐水性混凝土的制备方法，其原料易得，易于操作，得到的混凝土性能稳定性好。
[0004]本发明提出了一种高强度耐水性混凝土，其原料按重量份包括以下组分：水泥 220-350份、海砂330-450份、石子480-560份、水90-150份、矿渣微粉95-150份、镍渣微粉 20-35份、超细粉煤灰20-50份、硅藻土 10-30份、脱硫石膏3-9份、纳米碳酸钙5-20份、花 岗岩石粉5-25份、纤维1-3份、高吸水性树脂0. 3-0. 9份、二丙基乙二醇1. 2-1. 9份、硬脂酸 钾0. 3-1. 3份、纳米氧化镁3-12份、早强剂0. 6-1. 2份、缓凝剂0. 3-0. 9份、发泡剂0. 2-0. 5 份、稳泡剂0. 1-0. 5份、阻锈剂0. 2-0. 5份。
[0005]优选地，其原料按重量份包括以下组分：水泥280-320份、海砂380-420份、石子 500-530份、水100-125份、矿渣微粉115-130份、镍渣微粉26-32份、超细粉煤灰32-41份、 娃藻土 19-23份、脱硫石骨5. 6-6. 8份、纳米碳酸興13-17份、花岗岩石粉15-21份、纤维 1. 8-2. 2份、高吸水性树脂0. 5-0. 72份、二丙基乙二醇1. 46-1. 6份、硬脂酸钾0. 8-1. 1份、 纳米氧化镁7-10份、早强剂0. 8-1. 1份、缓凝剂0. 5-0. 7份、发泡剂0. 38-0. 42份、稳泡剂 0. 34-0. 42 份、阻锈剂 0. 38-0. 43 份。
[0006] 优选地，其原料按重量份包括以下组分：水泥300份、海砂410份、石子520份、水 106份、矿渣微粉120份、镍渣微粉29份、超细粉煤灰37. 6份、硅藻土 21. 3份、脱硫石膏6. 4 份、纳米碳酸钙14. 5份、花岗岩石粉20份、纤维1. 9份、高吸水性树脂0. 63份、二丙基乙二 醇1. 5份、硬脂酸钾1份、纳米氧化镁9. 2份、早强剂1份、缓凝剂0. 56份、发泡剂0. 4份、 稳泡剂0. 36份、阻锈剂0. 4份。
[0007] 优选地，所述海砂的平均粒径为0. 3-0. 6mm;所述石子的平均粒径为8-15mm;所述 矿渣微粉的比表面积为550-620m2/kg;所述镍渣微粉的比表面积为400-550m2/kg，粒径小 于10微米的占45-65wt% ;所述脱硫石膏的平均粒径为20-40微米；所述纳米碳酸钙的粒 径为15_30nm;所述纳米氧化镁的粒径为20_40nm。
[0008]优选地，所述纤维为聚乙烯醇纤维、玻璃纤维、钢纤维、聚乙烯纤维、聚酰胺纤维中 的一种或者多种的组合。
[0009] 优选地，所述聚乙烯纤维的长度为5-10mm，直径为0. 04-0. 06mm。
[0010] 优选地，所述发泡剂为十二烷基苯磺酸钠与甜菜碱两性表面活性剂按1:3-6重量 份之比的组合
[0011] 优选地，所述稳泡剂为十二醇、季戊四醇、羟乙基纤维素按1:2-3:3-5重量份之比 的组合。
[0012] 优选地，所述缓凝剂由2-3重量份磷酸三乙酯、2-6重量份酒石酸、3-5重量份乙烯 二胺-四甲基膦酸、〇. 3-0. 9重量份甘露醇、50-80重量份水搅拌而成。
[0013] 本发明还提出了一种所述高强度耐水性混凝土的制备方法，包括以下步骤：将水 泥、海砂和水混合后进行搅拌，然后在搅拌的状态下依次加入矿渣微粉、镍渣微粉、超细粉 煤灰、硅藻土、脱硫石膏、纳米碳酸钙、花岗岩石粉、纤维后进行搅拌，加入石子进行搅拌后 加入高吸水性树脂、二丙基乙二醇、硬脂酸钾、纳米氧化镁、早强剂、缓凝剂、发泡剂、稳泡 齐IJ、阻锈剂进行搅拌得到所述高强耐水性混凝土。
[0014] 本发明中，以海砂为细骨料并添加了阻锈剂，防止了海砂中氯离子对混凝土中钢 筋的腐蚀，提高了混凝土的耐腐蚀性，以石子为粗骨料，以水泥为胶凝材料，配合添加矿渣 微粉、镍渣微粉、超细粉煤灰、硅藻土、花岗岩石粉矿物质，在上述其他原料的辅助下得到的 高强度耐水性混凝土，强度高，耐水性好，可以用在水泥管、桥梁、海洋环境等领域；具体地， 花岗岩石粉以最优掺量配合矿渣微粉、镍渣微粉、硅藻土加入到混凝土中，在脱硫石膏的激 发下，具有较高的活性，在水泥水化过程中能与氢氧化钙反应生成胶状水化硅酸盐，提高了 混凝土的密实性，改善了混凝土的工作性能，提高了混凝土的早期强度和抗渗性，加入的早 强剂改善了因超细粉煤灰的加入引起的早期强度低的现象，使得到的混凝土维持高的强 度，同时脱硫石膏的颗粒可以填充在混凝土的空隙中，进一步提高了混凝土的密实度，改善 了混凝土的耐水性；纳米碳酸钙同时具有微集料效应、晶核效应、钉扎效应，以上述最优掺 量加入到混凝土基体中，能提高混凝土中各材料间的级配，增大混凝土的堆积密度，与纤维 配合进一步优化了混凝土力学性能，提高了混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击以及韧性，但是加 入纳米碳酸钙会增大混凝土的自收缩率；纳米氧化镁在提高早期强度的同时产生延迟性微 膨胀，能够补偿混凝土在降温过程中产生的收缩变形，在高吸水树脂、二丙基乙醇的辅助下 加入到混凝土中，可以降低空隙水的表面张力，减小毛细孔失水时产生的收缩应力，增大混 凝土中孔隙水的黏度，改善混凝土的收缩值，降低了纳米碳酸钙对混凝土性能的不利影响； 发泡剂和稳泡剂的加入会在混凝土中引入大量的密封的气泡，切断了毛细管通道，提高了 混凝土的抗渗性，硬脂酸钾的加入能在混凝土的表面形成憎水表面，减小毛细管作用引起 的水通过能力，进一步提高了混凝土的抗渗性；在优选方式中，配合选择了多种物质的比表 面积和粒径，有助于各物质在早期更好地发挥微集料效应，后期更好地发挥火山灰效应，从 而使混凝土在早期和后期的抗压强度都显著增强。
[0015] 本发明中，通过选择合适的原料，控制各原料的含量，使其处于最优的比例，配合 本发明所述的高强度耐水性混凝土的制备方法，得到的混凝土混合均匀，其强度高，耐水性 好。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发 明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发 明的保护范围内。
[0017] 在具体实施例中，本发明所述高强度耐水性混凝土，其原料中，水泥的重量份可 以为 226、235、243、256、267、274、283、292、304. 5、312、326、334. 6、338. 4、341、346、348. 3 份，海砂的重量份可以为 332、339、341、346. 7、353、358、364、369、372、378. 6、384、392、 400、405、412、418、423、427、431. 5、436、442、447. 5 份，石子的重量份可以为 483、486、492、 497. 5、501、507. 3、512、517. 3、523、527、534、538、542. 6、547. 8、552、557. 6 份，水的重量份 可以为 93、97、98.3、100、105、106.4、112、117.4、124、128.3、131、137.4、142、147、148.5、 149. 2 份，矿渣微粉的重量份可以为 97、99、102、107. 3、114. 5、117. 6、124、128、134、138、 142、147. 5、148. 3、149. 2 份，镍渣微粉的重量份可以为 22、23. 4、24. 3、25、25. 6、26. 7、28、 28. 3、29. 4、30、30. 3、31、31. 6、32. 4、33、33. 5、34、34. 7 份，超细粉煤灰的重量份可以为 23、 24.6、25、26、26.7、28、28. 3、29、29. 4、30、30. 4、32. 6、33、33. 4、34、34. 6、36、36. 7、38、38. 4、 39、39. 4、40、403、42、43、45、47. 6、48、48. 2、49、49. 3 份，硅藻土的重量份可以为 10. 3、11、 11.5、12、12.6、13、13.7、14、14.5、15、15. 6、16、16. 8、17、17. 4、18、18. 3、19. 4、20、20. 6、21、 24. 5、26、26. 7、27、27. 3、28、28. 4、29、29. 3 份，脱硫石膏的重量份可以为 3. 2、4、4. 3、5、 5. 3、6、6. 7、7、7. 4、8、8. 2、8. 7 份，纳米碳酸钙的重量份可以为 5. 3、6、6. 4、7、7. 5、8、8. 3、 9、9.4、10、10.3、11、11.6、12、12.4、13.7、14、14.6、15、15.3、16、16.8、17.4、18、18.3、19、 19. 4 份，花岗岩石粉的重量份可以为 5. 6、6、6. 7、7、7. 4、8、8. 3、9、9. 5、10、10. 6、11、1L3、 12、12. 5、13、13. 6、14、14. 7、15. 3、16、16. 8、18、18. 4、19、19. 3、20. 6、21. 7、24、24. 3 份，纤 维的重量份可以为 1. 2、1. 3、1. 45、1. 6、1. 67、1. 86、2、2. 3、2. 45、2. 6、2. 78、2. 8、2. 83、2. 9、 2. 94 份，高吸水性树脂的重量份可以为 0. 36、0. 4、0. 45、0. 53、0. 6、0. 67、0. 7、0. 75、0. 8、 0. 83 份，二丙基乙二醇的重量份可以为 1. 26、1. 3、1. 34、1. 4、1. 45、1. 63、1. 7、1. 75、1. 8、 1. 84 份，硬脂酸钾的重量份可以为 0. 34、0. 4、0. 45、0. 5、0. 56、0. 6、0. 62、0. 7、0. 78、0. 9、 0. 94、1. 23、1. 27 份，纳米氧化镁的重量份可以为 3. 4、4、4. 3、5、5. 6、6、6. 7、7. 4、8、8. 4、9、 9. 3、10. 3、11、1L4 份，早强剂的重量份可以为 0? 63、0. 7、0. 75、0. 84、0. 9、0. 93、L16 份，缓 凝剂的重量份可以为〇. 34、0. 4、0. 45、0. 6、0. 67、0. 74、0. 8、0. 83份，发泡剂的重量份可以 为 0? 23、0. 27、0. 3、0. 34、0. 46、0. 48 份，稳泡剂的重量份可以为 0? 12、0. 16、0. 2、0. 24、0. 3、 0. 35、0. 4、0. 46 份，阻锈剂的重量份可以为 0. 23、0. 3、0. 34、0. 45、0. 48 份。
[0018] 实施例1
[0019] 本发明所述高强度耐水性混凝土，其原料按重量份包括以下组分：水泥220份、海 砂450份、石子480份、水150份、矿渣微粉