專利名稱：高耐久減振混凝土及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及幾 種混凝土及其制備方法。
背景技術：
目前混凝土結構正向高、大、長和輕質(zhì)高強的方向發(fā)展，混凝土結構自身的阻尼明 顯減小，在風和地震作用下的動力效應更加嚴重。近三十年來發(fā)展起來的混凝土結構振動 控制特別是耗能減振技術能夠有效減輕由于風、地震和海浪等引起混凝土結構的振動。這 些技術主要是通過在混凝土結構中設置各種各樣的機械或液壓裝置，增加結構的阻尼，從 而達到減振的目的。復合材料由于高的強度和剛度而廣泛用于結構中。結構中的阻尼通常由粘彈性非 結構材料提供，由于結構中結構材料用量巨大，所以結構材料自身的阻尼能力尤為重要。結 構材料的耐久性和低成本也越來越吸引更多的研究者發(fā)展結構材料本身的阻尼能力?？?慮到鋼結構的阻尼比一般為2%，而混凝土結構的阻尼比為5%左右，因此，若能通過在混 凝土中摻入某些材料使其具有較大的阻尼特性，則可在不改變結構形式和設計方法的前提 下，使結構具有良好的抗震抗風性能?；炷两Y構在自然環(huán)境和使用條件下，隨著時間的推移，材料逐漸老化和結構性 能劣化，出現(xiàn)損傷甚至損壞，是一個不可逆的過程?；炷两Y構的劣化是環(huán)境條件和自身因 素綜合作用的結果，雖然混凝土材料自身也可能劣化，如堿_集料反應，但多數(shù)材料劣化是 環(huán)境引起的，如混凝土碳化、氯離子侵蝕、化學侵蝕、鋼筋銹蝕等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有混凝土結構材料自身阻尼能力低、耐久性差的問 題，提供了幾種高耐久減振混凝土及其制備方法。本發(fā)明第一種高耐久減振混凝土，每立方米高耐久減振混凝土由480kg水泥、 28. 8kg膠粉、220kg水、605kg中砂和1075kg石子組成；所述的膠粉為VINNAPAS 乳膠粉。本發(fā)明第二種高耐久減振混凝土，每立方米高耐久減振混凝土由480kg水泥、 2. 4kg碳纖維、210kg水、638kg中砂、1042kg石子、4. 8kg減水劑和38. 4kg硅粉組成；所述的 碳纖維是長度為IOmm的短切碳纖維；所述的減水劑為β _萘磺酸鹽甲醛縮合物陰離子表面 活性劑；所述高耐久減振混凝土的制備方法如下一、稱取480kg水泥、2. 4kg碳纖維、210kg 水、638kg中砂、1042kg石子、4. 8kg減水劑和38. 4kg硅粉；二、先將水泥、中砂和水混合攪 拌30 60秒得砂漿，然后將碳纖維、石子、減水劑和硅粉加入到砂漿中，繼續(xù)攪拌60秒，即 得高耐久減振混凝土。本發(fā)明第三種高耐久減振混凝土，每立方米高耐久減振混凝土由480kg水泥、 1. 2kg纖維、200kg水、638kg中砂、1042kg石子、2. 4kg減水劑和19. 2kg硅粉組成；所述的 纖維是2002聚丙烯腈纖維；所述的減水劑為β -萘磺酸鹽甲醛縮合物陰離子表面活性劑；所述高耐久減振混凝土的制備方法如下一、稱取480kg水泥、1. 2kg纖維、200kg水、638kg 中砂、1042kg石子、2. 4kg減水劑和19. 2kg硅粉；二、將水泥、纖維、中砂和石子在攪拌機中 攪拌30秒，然后加入水、減水劑和硅粉，繼續(xù)攪拌60秒，即得高耐久減振混凝土。
在不同頻率條件下，本發(fā)明的高耐久減振混凝土與素混凝土相比損耗因子提高了 大約80% 200%，膠粉的阻尼增強機理在于膠粉溶于水后形成穩(wěn)定的乳液，這種高分子 乳液具有很好的粘彈性能，在外力的作用下，聚合物的拉伸_回縮循環(huán)變化均需克服鏈段 間內(nèi)摩擦阻力而產(chǎn)生內(nèi)耗，將部分機械能轉化為熱能耗散掉，起到阻尼作用；碳纖維在外力 的作用下，由于碳纖維的柔性緩沖產(chǎn)生耗能；與碳纖維相比，2002聚丙烯腈纖維的截面為 腰果形，較之于圓形截面具有與水泥基材更大的接觸面積，且表面經(jīng)特殊粗糙處理，使得聚 丙烯腈纖維與水泥基材具有更好的握裹力，從而體現(xiàn)出更好的阻尼性能。本發(fā)明的制備方法在纖維混凝土的攪拌過程中，纖維在水泥之前投料和適當?shù)难?長攪拌時間對于纖維在混凝土中的均勻分散是有利的，使纖維在混凝土中分散比較均勻， 這樣不僅可以提高纖維的利用率，降低成本，還有利于提高混凝土的整體工作性能。本發(fā)明方法制備的混凝土其養(yǎng)護28天后的抗氯離子滲透性能均優(yōu)于空白混凝 土，其中摻有聚丙烯腈纖維混凝土的氯離子擴散系數(shù)比空白混凝土試樣降低了 65. 7%，在 很大程度上提高了混凝土的耐久性。膠粉加入到混凝土中，能填充其中的空隙，改善水泥與 骨料的界面狀況，約束微裂縫的產(chǎn)生和擴展，提高混凝土的抗氯離子滲透性能。本發(fā)明的高耐久減振混凝土抗碳化能力比空白混凝土的好，主要有以下幾個方面 的原因(1)活性礦物摻合料硅粉的影響，硅粉可以和水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣發(fā)生二次水 化反應生成C-S-H凝膠，其可以填充混凝土中的空隙中，在一定程度上阻礙了二氧化碳的 滲透；但是這種反應降低了混凝土的堿含量，使得摻有硅粉的混凝土的早期抗碳化能力比 未摻硅粉的空白混凝土略低；(2)纖維的影響，空白混凝土中隨著水泥水化的進行，混凝土 中的微觀缺陷(微裂紋)逐漸增多，二氧化碳的滲透途徑增多，混凝土的抗碳化能力降低； 但是對于纖維混凝土，纖維的加入在一定程度上限制微裂紋的數(shù)量和尺度，降低混凝土的 微觀缺陷，提高混凝土的抗碳化能力；(3)減水劑的影響，減水劑為表面活性劑，它可以降 低水的表面張力和水與水泥顆粒間的界面張力，使得水泥顆粒易于濕潤、利于水化，改善了 混凝土的和易性，硬化后內(nèi)部結構比較密實；同時減水劑中復摻的引氣劑，可以在混凝土中 引入許多封閉氣泡，這些氣泡占據(jù)了混凝土中的自由空間，破壞了毛細孔的連續(xù)性，使得混 凝土的抗?jié)B性得到改善。


圖1是具體實施方式
十一中三點彎曲梁式大尺寸材料阻尼測試裝置的整體結構 示意圖；圖2是圖1的左視圖(去掉信號發(fā)生器3-1、功率放大器3-2、電荷放大器4-3、電 壓放大器4-4及數(shù)據(jù)采集器4-5)；圖3是具體實施方式
十一中三點彎曲梁式大尺寸材料阻 尼測試裝置三點彎曲梁5-2與加載頭之間的裝配主視圖；圖4是圖3的左視圖；圖5是具 體實施方式十一中在頻率為0. 5Hz的條件下四種混凝土試件的耗散模量示意圖；圖6是具 體實施方式十一中在頻率為1. OHz的條件下四種混凝土試件的耗散模量示意圖；圖7是具 體實施方式十一中在頻率為1. 5Hz的條件下四種混凝土試件的耗散模量示意圖；圖8是具 體實施方式十一中在頻率為2. OHz的條件下四種混凝土試件的耗散模量示意圖；圖9是具體實施方式
十二中試樣P水泥砂漿的X射線衍射譜圖；圖10是具體實施方式
十二中試樣B 水泥砂漿的X射線衍射譜圖；圖11是具體實施方式
十二中試樣C水泥砂漿的X射線衍射譜 圖；圖12是具體實施方式
十二中試樣L水泥砂漿的X射線衍射譜圖；圖13是具體實施方式
十二中L試樣的掃描電鏡照片；圖14是具體實施方式
十二中L試樣的掃描電鏡照片；圖15 是具體實施方式
十二中P試樣的掃描電鏡照片；圖16是具體實施方式
十二中B試樣的掃描 電鏡照片；圖17是具體實施方式
十二中C試樣的掃描電鏡照片；圖18是具體實施方式
十四 中試件劈開后噴涂酚酞試劑的顯色效果圖；圖19是具體實施方式
十四中各試件的碳化深 度和齡期的關系圖，圖中 代表P試件碳化深度和齡期的關系曲線，代表B試件 碳化深度和齡期的關系曲線，《*_代表L試件碳化深度和齡期的關系曲線，代表C 試件碳化深度和齡期的關系曲線；圖20是具體實施方式
十四中各試件28天碳化深度圖。
具體實施方式
本發(fā)明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方式
間的 任意組合。
具體實施方式
一本實施方式中每立方米高耐久減振混凝土由480kg水泥、 28. 8kg膠粉、220kg水、605kg中砂和1075kg石子組成。本實施方式所述的高耐久減振混凝土由組成混凝土的各成分攪拌混合制得。本實施方式中所用水泥為32. 5普通硅酸鹽水泥，32. 5普通硅酸鹽水泥的基本物 理力學性能如表1，32. 5普通硅酸鹽水泥的化學成分(％ )如表2。表 1 量
P.032.5 21.00 4.77 3.54 1.73 2.73 0.50 63.28 1.63本實施方式中所用的砂為中砂，中砂的顆粒級配為II區(qū)級配，砂的性能指標如表 3 表3 本實施方式中所用石子的性能指標如表4 表 4
表觀密度堆積密度空隙率 含泥量泥塊含針片狀含壓碎指標具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是所述的膠粉為 VINNAPAS 乳膠粉。其它與具體實施方式
一相同。本實施方式中所用的膠粉為采用德國瓦克化學品公司生產(chǎn)的VINNAPAS 乳膠 粉。它是高分子聚合物乳液經(jīng)噴霧干燥的粉體，如果將這些乳膠粉分散到水中就會重新形 成穩(wěn)定的乳液，其物理性質(zhì)與原來乳液相同。
具體實施方式
三本實施方式中每立方米高耐久減振混凝土由480kg水泥、2. 4kg 碳纖維、210kg水、638kg中砂、1042kg石子、4. 8kg減水劑和38. 4kg硅粉組成。 SiO2 Al2O3 CaO MgO Fe2O3 SO3 Loss ， _________(cm2/g)
MiSi (SF) 93.25 0.47 0.42 0.93 0.91 0.60 5.70 Lgxlg具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
三不同的是所述的碳纖維是長度為 IOmm的短切碳纖維；所述的減水劑為萘磺酸鹽甲醛縮合物陰離子表面活性劑。其它與具體實施方式
三相同。本實施方式所用短切碳纖維由上海新卡碳素有限公司生產(chǎn)，其主要性能指標見表
6表 具體實施方式
五本實施方式中每立方米高耐久減振混凝土由480kg水泥、1. 2kg 纖維、200kg水、638kg中砂、1042kg石子、2. 4kg減水劑和19. 2kg硅粉組成。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
五不同的是所述的纖維是2002聚 丙烯腈纖維；所述的減水劑為萘磺酸鹽甲醛縮合物陰離子表面活性劑。其它與具體實 施方式五相同。本實施方式所述2002聚丙烯腈纖維由深圳海川集團生產(chǎn)，其性能指標見表7 表 7 本實施方式中所用的萘磺酸鹽甲醛縮合物陰離子表面活性劑由成都東藍星 公司生產(chǎn)。
具體實施方式
七具體實施方式
三所述高耐久減振混凝土的制備方法如下一、 稱取480kg水泥、2. 4kg碳纖維、210kg水、638kg中砂、1042kg石子、4. 8kg減水劑和38. 4kg 硅粉；二、先將水泥、中砂和水混合攪拌30 60秒得砂漿，然后將碳纖維、石子、減水劑和硅粉加入到砂漿中，繼續(xù)攪拌60秒，即得高耐久減振混凝土。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
七不同的是所述的碳纖維是長度為 IOmm的短切碳纖維；所述的減水劑為萘磺酸鹽甲醛縮合物陰離子表面活性劑。其它與具體實施方式
七相同。
具體實施方式
九具體實施方式
五所述高耐久減振混凝土的制備方法如下一、 稱取480kg水泥、1. 2kg纖維、200kg水、638kg中砂、1042kg石子、2. 4kg減水劑和19. 2kg硅 粉；二、將水泥、纖維、中砂和石子在攪拌機中攪拌30秒，然后加入水、減水劑和硅粉，繼續(xù) 攪拌60秒，即得高耐久減振混凝土。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施方式
九不同的是所述的纖維是2002聚 丙烯腈纖維；所述的減水劑為萘磺酸鹽甲醛縮合物陰離子表面活性劑。其它與具體實 施方式九相同。
具體實施方式
十一本實施方式按照表8的配比制備4種混凝土梁，試件尺寸為 60 X 60 X 900mm3,每個試件為 0. 06 X 0. 006 X0. 9 = 0. 00324m3,即每個試件為 3. 24 升，我們 按照配比制作4升，表8中的P代表空白混凝土，L代表具體實施方式
一中的高耐久減振混 凝土，C代表具體實施方式
七制備的高耐久減振混凝土，B代表具體實施方式
九制備的高耐 久減振混凝土。表 8 將按照表8的配比制備的四種混凝土梁分別采用三點彎曲梁式大尺寸材料阻尼 測試裝置進行以下測試三點彎曲梁的截面尺寸為60mmX 60mmX 900mm。輸入正弦激勵信號，從數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)中得到試樣的位移響應，用MATLAB編程求得正弦激勵信號和位移響應的相位差，及其平 均幅值，由公式(2-1)、(2-2)、(2-3)可得到試樣的損耗因子、儲存模量和損耗模量。
式中 η——損耗因子δ —相位差(弧度)P0——正弦激勵幅值(N)y0——位移響應幅值(m)E?！薄獡p耗模量(N/m2)Ε?！鎯δＡ炕驈椥阅Ａ?N/m2)其中不同頻率下4種混凝土的損耗因子和儲存模量測試結果如表9所示表 9 從表9可以看出，在不同頻率條件下，各種纖維與膠粉作為摻料均能提高素混凝 土的損耗因子，提高了大約80% 200%，其中膠粉、聚丙烯腈纖維提高的較為明顯，膠粉 的阻尼增強機理在于膠粉溶于水后形成穩(wěn)定的乳液，這種高分子乳液具有很好的粘彈性 能，在外力的作用下，聚合物的拉伸_回縮循環(huán)變化均需克服鏈段間內(nèi)摩擦阻力而產(chǎn)生內(nèi) 耗，將部分機械能轉化為熱能耗散掉，起到阻尼作用；碳纖維在外力的作用下，由于碳纖維 的柔性緩沖產(chǎn)生耗能；與碳纖維相比，聚丙烯腈纖維的截面為腰果形，較之于圓形截面具有 與水泥基材更大的接觸面積，且表面經(jīng)特殊粗糙處理，使得聚丙烯腈纖維與水泥基材具有 更好的握裹力，從而體現(xiàn)出更好的阻尼性能。結合圖1、圖2說明本實施方式所用三點彎曲梁式大尺寸材料阻尼測試裝置，三點 彎曲梁式大尺寸材料阻尼測試裝置由兩個相對平行放置并與地面固定連接的基座2、位于 兩個基座2中間并與地面固定連接的支架1、激勵系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、三點彎曲梁裝置組成；所 述的三點彎曲梁裝置由兩個鉸支座、三點彎曲梁5-2、壓梁5-3、加載頭、連接件5-5組成；所 述的激勵系統(tǒng)由信號發(fā)生器3-1、功率放大器3-2、與地面固定連接的激振器3-3組成；所述 的測量系統(tǒng)由力傳感器4-1、位移傳感器4-2、電荷放大器4-3、電壓放大器4-4、數(shù)據(jù)采集器 4-5組成；每個基座2上放置有一個鉸支座，三點彎曲梁5-2的一端固定裝在兩個鉸支座中 的一個鉸支座上，三點彎曲梁5-2的另一端固定裝在兩個鉸支座中的另一個鉸支座上，每 個鉸支座上的下半圓形構件5-1-1上放置有壓梁5-3，壓梁5-3的兩端通過連 接件5-5與所對應的基座固定連接，三點彎曲梁5-2的中間段固定裝有加載頭，力傳感器4-1的上端與加 載頭的下半圓形鋼條5-4-1螺紋連接，力傳感器4-1的下端與激振器3-3的頂桿3-3-1相 連接，激振器3-3的輸入端與功率放大器3-2的輸出端相連接，功率放大器3-2的輸入端與 信號發(fā)生器3-1的輸出端相連接，力傳感器4-1的輸出端與電荷放大器4-3的輸入端相連 接，位移傳感器4-2裝在支架1上，位移傳感器4-2的輸出端與電壓放大器4-4的輸入端相 連接，電荷放大器4-3的輸出端和電壓放大器4-4的輸出端分別與數(shù)據(jù)采集器4-5的輸入 端相連接。本實施方式中的位移傳感器4-2采用激光位移傳感器，可提高位移測量精度；力 傳感器4-1采用壓電式應力傳感器。本實施方式中所采用的儀器的型號和生產(chǎn)廠家見下 表表10 結合圖1說明本實施方式三點彎曲梁式大尺寸材料阻尼測試裝置的兩個鉸支座 中的每個鉸支座分別由下半圓形構件5-1-1、上半圓形構件5-1-2、螺桿5-1-3、螺帽5_1_4 組成；上半圓形構件5-1-2放置在下半圓形構件5-1-1的正上方，上半圓形構件5-1-2的圓 弧面與下半圓形構件5-1-1的圓弧面相對放置，所述的三點彎曲梁5-2的兩端分別裝在每 個鉸支座的上半圓形構件5-1-2和下半圓形構件5-1-1之間，上半圓形構件5-1-2與下半 圓形構件5-1-1通過螺桿5-1-3和螺帽5-1-4固定連接。為實現(xiàn)三點彎曲梁5_2的豎向尺寸可調(diào)，每個鉸支座采用螺桿5-1-3連接，并用螺帽5-1-4固定。為實現(xiàn)三點彎曲梁5-2的邊界條件為鉸接，在三點彎曲梁5-2為彈性小變形條件下，由螺桿5-1-3、螺帽5-1-4及兩 個圓弧面相對放置的兩個半圓形構件組成鉸支座，鉸支座的豎向由壓梁5-3固定，通過壓 梁5-3把豎向力傳遞給基座，進而傳遞給地基。當每個鉸支座上的兩個半圓形構件的兩個 圓弧面相背放置時，可以實現(xiàn)三點彎曲梁5-2兩端固結的邊界條件。其它組成及連接關系 與具體實施方式
一相同。結合圖1、圖3、圖4說明本實施方式，本實施方式的加載頭由上半圓形鋼條5-4-2、 下半圓形鋼條5-4-1、連接螺桿5-4-3、連接螺帽5-4-4組成；上半圓形鋼條5_4_2放置在 下半圓形鋼條5-4-1的正上方，上半圓形鋼條5-4-2的圓弧面與下半圓形鋼條5-4-1的圓 弧面相對放置，所述的三點彎曲梁5-2的中間段裝在上半圓形鋼條5-4-2和下半圓形鋼條 5-4-1之間，上半圓形鋼條5-4-2和下半圓形鋼條5-4-1通過連接螺桿5_4_3和連接螺帽 5-4-4固定連接，所述的下半圓形鋼條5-4-1的下端面具有與力傳感器4-1螺紋連接的內(nèi)螺 紋孔5-4-5。采用上述結構，可實現(xiàn)三點彎曲梁5-2的豎向尺寸可調(diào)。其它組成及連接關系 與具體實施方式
一相同。測試時，只要測出三點彎曲梁5-2在交變正弦波激勵下的應力、三點彎曲梁5-2中
段的位移和相角，就可以根據(jù)下述公式(4)計算出材料的阻尼性能(用損耗因子表示)，其
中應力和位移可以分別由力傳感器4-1和激光位移傳感器測出，相角可以按照快速傅立葉
變換的方法通過處理應力和位移信號算出。應力-應變相位角(材料損耗因子)
式中Ptl-激勵力的幅值(N)Y0-梁中點的位移幅值(m)δ -激勵力P和位移Y之間的相位差(度)I-是梁的截面的慣性矩(m4)m-梁的線密度f-激振頻率(Hz)雖然膠粉與碳纖維的摻入使得素混凝土的儲存模量有所降低，但對于綜合評價材 料耗能能力的指標-耗散模量(儲存模量與損耗因子的乘積)而言，各種摻料均能提高素 混凝土的耗能能力，如圖5、圖6、圖7和圖8所示，在各種頻率條件下，聚丙烯腈纖維的摻入 與素混凝土相比，儲存模量略有上升，且阻尼提高明顯，因此聚丙烯腈纖維是性能比較優(yōu)越 的外加摻料。
具體實施方式
十二 本實施方式按照表8(表8中的P代表空白混凝土，L代表具 體實施方式一中的高耐久減振混凝土，C代表具體實施方式
七制備的高耐久減振混凝土，B 代表具體實施方式
九制備的高耐久減振混凝土)的配比制備4種混凝土，篩選出砂漿養(yǎng)護 28天后放入無水乙醇中終止水泥水化，然后研磨成細粉(300目左右)，制成卡片放入X射 線衍射儀中進行物相分析，研究不同摻料(膠粉、短切碳纖維或2002聚丙烯腈纖維)對水 泥水化的影響，從圖9、圖10、圖11和圖12可以看出，空白試樣P的C3S的衍射峰峰強度要明顯高于其它三組試樣，即28天齡期后空白試樣中水泥熟料礦物的水化程度比其它三組 試樣要小的多，主要是因為C試樣和B試樣中加入了減水劑，提高了水泥的水化程度；空白 試樣P的CH的衍射峰強度高于其它三組，而C-S-H的衍射峰強度低于其它三組，主要是因 為硅粉具有很強的火山灰活性，它能夠在水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2及其它一些化合物的激發(fā) 作用下發(fā)生二次水化反應生成C-S-H凝膠體，而膠粉的加入(L組)也有利于水泥的早期水 化。
本實施方式采用S-4700型場發(fā)射掃描電鏡分析養(yǎng)護28天齡期水泥水化產(chǎn)物的微 觀形貌，用掃描電鏡(SEM)對樣品進行觀察時，試樣尺寸不能超過儀器樣品臺的規(guī)定范圍， 一般試樣直徑為25mm，厚度約20mm ；其次試樣的觀察面應有良好的導電性，對混凝土這種 導電性很差的材料，需要預先在試樣表面蒸涂(沉積)一層厚度約為200人 300A的金屬 導電膜(碳或金)，之后將試樣放入掃描電鏡中抽真空后進行觀察。從圖13和圖14可以看出，試件L養(yǎng)護28天后水泥水化生成向外呈輻射狀的 C-S-H，由于不同粒徑水化產(chǎn)物相互疊加、交織而成致密網(wǎng)絡狀顯微結構；而且C-S-H凝膠 為硬化水泥漿體中重要的組成部分。由圖15、圖16和圖17可以看出，纖維在混凝土中分散比較均勻，這樣不僅可以提 高纖維的利用率，降低成本，還有利于提高混凝土的整體工作性能；同時也說明，具體實施 方式七和具體實施方式
九所采用的制備方法是合理的(即在纖維混凝土的攪拌過程中，纖 維在水泥之前投料和適當?shù)难娱L攪拌時間對于纖維在混凝土中的均勻分散是有利的)。
具體實施方式
十三本實施方式采用混凝土氯離子擴散系數(shù)快速測定法(RCM)來 測定混凝土的氯離子擴散系數(shù)，評定其抗氯離子滲透性能。具體過程如下一、試件準備按照表8 (表8中的P代表空白混凝土，L代表具體實施方式
一中的高耐久減振混 凝土，C代表具體實施方式
七制備的高耐久減振混凝土，B代表具體實施方式
九制備的高耐 久減振混凝土)的配比制備4種混凝土試件(每種混凝土作3個試件)，試件標準尺寸為直 徑Φ 100士 1mm，高度h = 50士2mm。試件制作成型后立即用塑料薄膜覆蓋并移至標準養(yǎng)護 室，24小時后拆模并浸沒于標準養(yǎng)護室的水池中。(試驗前7天加工成標準尺寸的試件，并 用砂紙打磨光滑，然后繼續(xù)浸沒于水中養(yǎng)護至試驗齡期。)二、試驗準備試驗時的環(huán)境溫度應控制在20士2°C，試驗安裝前需要進行120士20s超聲浴處 理，之后在試件一周涂蠟裝入橡膠筒底，并在與試件齊高(50mm)的橡膠筒外側處安裝兩個 環(huán)箍擰緊，使試件處于密封狀態(tài)且無滲漏缺陷。三、電荷遷移試驗過程在無負荷狀態(tài)下，將40V/5A的直流電源調(diào)到30士0. 2V，然后關閉電源，把裝有試 件的橡膠筒安裝到實驗槽中，安裝好陽極板，然后再橡膠筒中注入約30ml的0. 2mol/L的 KOH溶液，使陽極板和試件表面均浸沒于溶液中。實驗槽中注入NaCl質(zhì)量濃度為5%、KOH 濃度為0. 2mol/L的溶液，直至與橡膠筒中的KOH溶液的液面齊平，連接電源、分配器和實驗 槽，陽極連至橡膠筒中陽極板，陰極連至實驗槽的電解液中陰極板。打開電源，記錄時間，立 即同步測定并聯(lián)電壓，串聯(lián)電流和電解液的初始溫度。四、氯離子擴散深度的測定
實驗時間按測得的初始電流確定(見表11)。實驗結束，將試件從橡膠筒移出后， 立即在壓力實驗機上劈成兩半，再劈開的試件表面噴涂顯色指示劑，混凝土表面一般變黃， 其中含氯離子部分明顯較亮；表面稍干后噴0. lmol/L的AgNO3溶液；然后放于采光較好的 地方，不久就會看到含氯離子的部分變成紫羅蘭色，不含氯離子的部分一般顯灰色。測量顯 色分界線離底面的距離，把所示位置的測定值(精確到Imm)填入顯色深度表中，計算所得 的平均值即位該樣品的顯色深度。
式中Dkcm——RCM法測定的混凝土氯離子擴散系數(shù)(m2/s)T——陽極電解液初始和最終溫度的平均值(K)h——試件高度(m)Xd——氯離子擴散深度(m)t——通電試驗時間(S)α——輔助變量混凝土氯離子擴散系數(shù)為3個試樣的算術平均值。如任一個測值與中值的差值超 過中值的15%，則取中值為測定值；如有兩個測值與中值的差值都超過中值的15%，則該 組試驗結果無效。六、試驗結果及分析氯離子滲透系數(shù)見表12和表13 表12從表12和表13可以看出，摻有纖維和膠粉的混凝土其養(yǎng)護28天后的抗氯離子滲 透性能均優(yōu)于空白混凝土(P)，其中摻有聚丙烯腈纖維混凝土的氯離子擴散系數(shù)比空白混 凝土試樣降低了 65. 7%，在很大程度上提高了混凝土的耐久性。膠粉以一定的摻量加入到 混凝土中，能填充其中的空隙，改善水泥與骨料的界面狀況，約束微裂縫的產(chǎn)生和擴展，提 高混凝土的抗氯離子滲透性能。
具體實施方式
十四本實施方式按照表8(表8中的P代表空白混凝土，L代表具 體實施方式一中的高耐久減振混凝土，C代表具體實施方式
七制備的高耐久減振混凝土，B 代表具體實施方式
九制備的高耐久減振混凝土)的配比制備4種混凝土試件每種混凝土作 3個試件)，用CCB-70F型混凝土碳化試驗箱來測定阻尼增強混凝土的抗碳化能力，過程如 下(一)、試樣制備試件為IOOmmX IOOmmX IOOmm的立方體。試件成型養(yǎng)護28天后，在60°C溫度下烘 48小時移出，除留下一個側面外，其余表面用加熱的石蠟予以密封，并且在側面上順長度方 向用鉛筆以IOmm間距畫出平行線，以預定碳化深度的測量點。(二)、試驗步驟(1)將經(jīng)過處理的試件放入碳化箱內(nèi)，各試件經(jīng)受碳化的表面之間的距離至少應 不少于50mm。(2)將碳化箱蓋嚴密封。開動箱內(nèi)氣體對流裝置，沖入二氧化碳氣體，并測定箱內(nèi) 的二氧化碳濃度，逐步調(diào)節(jié)二氧化碳的流量，使箱內(nèi)的二氧化碳濃度保持在20士3%。在整 個試驗期間可用去濕裝置或放入硅膠，使箱內(nèi)的相對濕度控制在70 士 5 %的方位內(nèi)。碳化試 驗應在20 士 5 °C的溫度下進行。(3)每隔一定時期對箱內(nèi)的二氧化碳濃度、溫度以及濕度作一次測定。一般在第 一、二天每隔兩個小時測定一次，以后每隔四小時測定一次。并根據(jù)所測得的二氧化碳濃度 隨時調(diào)節(jié)其流量。(4)碳化到了 3、7、14及28天時，各取出試樣，在試件中部劈開，隨即噴上濃度為 的酚酞酒精溶液(含20%的蒸餾水)。經(jīng)過30s后，按原先標劃的每IOmm—個測量點
測出兩側面各點的碳化深度。如果測點處的碳化分界線上剛好嵌有粗骨料顆粒，則可取該 顆粒兩側處碳化深度的平均值作為該點的深度值。碳化深度測量精確至1mm。(三)、碳化深度的計算
混凝土在各試驗齡期時的平均碳化深度按下式計算，精確至0. 1mm
(7)式中dt——試件碳化t天后的平均碳化深度(mm)；屯——兩個側面上各測點的碳化深度(mm)；n——兩個側面上的測點總數(shù)；在標準條件下(即二氧化碳濃度為20 士 3 %，溫度為20 士 5°C，濕度為70 士 5 % )的 三個試件碳化28天的碳化深度平均值作為相互對比用的混凝土碳化值，以次值來對比各 種混凝土的抗碳化能力以及對鋼筋的保護作用。同時以各齡期計算所得的碳化深度繪制碳 化時間與碳化深度的關系曲線，以表示該條件下的混凝土碳化發(fā)展規(guī)律。(四)、試驗結果及其分析試件劈開后噴涂酚酞試劑的顯色效果如圖18所示，試件不同齡期下的碳化深度 見表14，各試件的碳化深度和齡期的關系如圖19所示。各試件28天碳化深度如圖20所不。表14 從圖19可以看出，碳化齡期為3天時，各混凝土試樣的碳化深度均為零，即混凝土 基本沒有被碳化，7天時，各試樣均開始有不同程度的碳化；而且14天以前，聚丙烯腈纖維 混凝土(試樣B)和碳纖維混凝土(試樣C)的碳化深度均比空白試樣(試樣P)大，14天以 后，B、C和L的碳化深度增長緩慢，28天時的碳化深度(如圖20所示)分別為2. 7mm, 3. 1mm 和2. 4mm,而空白混凝土的碳化深度增長迅速，28天時的碳化深度達到3. 9mm,也就是說試 樣B、C和L抗碳化能力均比空白混凝土的好。試樣B、C和L抗碳化能力均比空白混凝土的好，主要有以下幾個方面的原因 (1)活性礦物摻合料硅粉的影響，硅粉可以和水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣發(fā)生二次水化反應生 成C-S-H凝膠，其可以填充混凝土中的空隙中，在一定程度上阻礙了二氧化碳的滲透；但是 這種反應降低了混凝土的堿含量，使得摻有硅粉的混凝土的早期抗碳化能力比未摻硅粉的 空白混凝土略低；(2)纖維的影響，空白混凝土中隨著水泥水化的進行，混凝土中的微觀缺 陷(微裂紋)逐漸增多，二氧化碳的滲透途徑增多，混凝土的抗碳化能力降低；但是對于纖 維混凝土，纖維的加入在一定程度上限制微裂紋的數(shù)量和尺度，降低混凝土的微觀缺陷，提 高混凝土的抗碳化能力；(3)減水劑的影響，減水劑為表面活性劑，它可以降低水的表面張 力和水與水泥顆粒間的界面張力，使得水泥顆粒易于濕潤、利于水化，改善了混凝土的和易 性，硬化后內(nèi)部結構比較密實；同時減水劑中復摻的引氣劑，可以在混凝土中引入許多封閉氣泡，這些氣泡占據(jù)了混凝土中的自由空間，破壞了毛細孔的連續(xù)性，使得混凝土的抗?jié)B性 得到改善。
權利要求
一種高耐久減振混凝土，其特征在于每立方米高耐久減振混凝土由480kg水泥、28.8kg膠粉、220kg水、605kg中砂和1075kg石子組成。
2.根據(jù)權利要求1所述的高耐久減振混凝土，其特征在于所述的膠粉為 VINNAPAS 乳膠粉。
3.一種高耐久減振混凝土，其特征在于每立方米高耐久減振混凝土由480kg水泥、 2. 4kg碳纖維、210kg水、638kg中砂、1042kg石子、4. 8kg減水劑和38. 4kg硅粉組成。
4.根據(jù)權利要求3所述的高耐久減振混凝土，其特征在于所述的碳纖維是長度為10mm 的短切碳纖維；所述的減水劑為萘磺酸鹽甲醛縮合物陰離子表面活性劑。
5.一種高耐久減振混凝土，其特征在于每立方米高耐久減振混凝土由480kg水泥、1.2kg纖維、200kg水、638kg中砂、1042kg石子、2. 4kg減水劑和19. 2kg硅粉組成。
6.根據(jù)權利要求5所述的高耐久減振混凝土，其特征在于所述的纖維是2002聚丙烯腈 纖維；所述的減水劑為萘磺酸鹽甲醛縮合物陰離子表面活性劑。
7.權利要求3所述高耐久減振混凝土的制備方法，其特征在于所述高耐久減振混凝土 的制備方法如下一、稱取480kg水泥、2. 4kg碳纖維、210kg水、638kg中砂、1042kg石子、 4. 8kg減水劑和38. 4kg硅粉；二、先將水泥、中砂和水混合攪拌30 60秒得砂漿，然后將 碳纖維、石子、減水劑和硅粉加入到砂漿中，繼續(xù)攪拌60秒，即得高耐久減振混凝土。
8.根據(jù)權利要求7所述的高耐久減振混凝土的制備方法，其特征在于所述的碳纖維是 長度為10mm的短切碳纖維；所述的減水劑為萘磺酸鹽甲醛縮合物陰離子表面活性劑。
9.權利要求5所述高耐久減振混凝土的制備方法，其特征在于所述高耐久減振混凝 土的制備方法如下一、稱取480kg水泥、1. 2kg纖維、200kg水、638kg中砂、1042kg石子、2.4kg減水劑和19. 2kg硅粉；二、將水泥、纖維、中砂和石子在攪拌機中攪拌30秒，然后加 入水、減水劑和硅粉，繼續(xù)攪拌60秒，即得高耐久減振混凝土。
10.根據(jù)權利要求9所述的高耐久減振混凝土的制備方法，其特征在于所述的纖維是 2002聚丙烯腈纖維；所述的減水劑為3 -萘磺酸鹽甲醛縮合物陰離子表面活性劑。
全文摘要
高耐久減振混凝土及其制備方法，它涉及幾種混凝土及其制備方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有混凝土結構材料自身阻尼能力低、耐久性差的問題。高耐久減振混凝土由水泥、膠粉、水、中砂和石子攪拌混合制成，還可以添加纖維和硅粉。在不同頻率條件下，本發(fā)明的高耐久減振混凝土與素混凝土相比損耗因子提高了大約80％～200％；本發(fā)明方法制備的混凝土其養(yǎng)護28天后的抗氯離子滲透性與抗碳化能力均優(yōu)于空白混凝土。
文檔編號C04B14/38GK101857402SQ20101018456
公開日2010年10月13日 申請日期2010年5月27日 優(yōu)先權日2010年5月27日
發(fā)明者劉鐵軍, 梁超鋒, 鄒篤建 申請人:劉鐵軍