本發(fā)明涉及混凝土技術(shù)領(lǐng)域，具體地是涉及一種自密實高性能混凝土及其制備方法。
背景技術(shù)：
在中國日益發(fā)展的今天，混凝土的應(yīng)用已經(jīng)普及到很多方面，據(jù)統(tǒng)計，中國每年混凝土用量約20億m3，混凝土的普及性給人民生活帶來了很多便利，但同時也帶來了環(huán)境等方面的污染，故現(xiàn)有的混凝土技術(shù)已不能滿足當(dāng)代社會的發(fā)展，新型混凝土的研究勢在必行。自密實混凝土是指在自身重力作用下，能夠流動，密實，即使存在致密鋼筋也能完全填充模板，同時獲得很好均質(zhì)性，并且不需要附加振動的混凝土。自密實混凝土具有如下優(yōu)點：1.密實性好：自密實性質(zhì)，質(zhì)量好，有較高強度，新老混凝土黏附強度高；2.降低成本：依靠自身重力進行填充，無需振搗，可提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，節(jié)約施工成本；3.環(huán)保：無施工噪音，避免了傳統(tǒng)混凝土產(chǎn)生的噪音污染。由于自密實混凝土的這些優(yōu)點，具有很廣泛的應(yīng)用前景。
現(xiàn)有自密實混凝土技術(shù)仍無法發(fā)揮出自密實混凝土的優(yōu)越性，需進一步研究開發(fā)出更加符合自密實性能的混凝土。雖然自密實混凝土可以降低噪音污染，但是仍無法解決混凝土帶來的其他環(huán)境污染問題，在經(jīng)濟與環(huán)境追求和諧發(fā)展的今天，如何在現(xiàn)有成熟技術(shù)中把對環(huán)境的污染降到最低也是我們要考慮的重要問題。納米光催化材料的應(yīng)用在混凝土環(huán)境問題上有巨大的作用，如何將其更好的應(yīng)用到混凝土的生產(chǎn)中去，達到經(jīng)濟利益和環(huán)境保護的共贏也是我們研究的重點。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明解決的技術(shù)問題就是提供一種自密實高性能混凝土及其制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案為：
一種自密實高性能混凝土，由以下重量份的原料制成：膠凝材料60-85份、細骨料70-90份、粗骨料65-85份、水20-24份、聚丙烯纖維12-16份份、納米光催化材料10-12份、膨脹劑3-6份、高效減水劑1-1.5份；所述膠凝材料由硅酸鹽水泥、粉煤灰、礦物摻和料以3:2.5:1.5的比例混合而成；所述自密實高性能混凝土開盤時需進行性能測試，才能確定其最佳施工配合比。
優(yōu)選地，所述納米光催化材料的制備步驟如下：(1)以殼聚糖為機體，經(jīng)環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)改性制得交聯(lián)殼聚糖，與活性炭纖維以1.5:2的質(zhì)量比混合得到混合負載材料，(2)用溶膠-凝膠法制得納米二氧化鈦溶膠，(3)將納米二氧化鈦溶膠和(1)制備的負載材料以2:2.5的質(zhì)量比混合，超聲振蕩1.5h，得到納米光催化材料。
優(yōu)選地，所述納米光催化材料還可以由以下方法制得：對納米二氧化鈦通過激光脈沖法將金屬離子摻雜到二氧化鈦中，在將摻雜了金屬離子的納米二氧化鈦和粉煤灰混合，得到粉煤灰負載的納米二氧化鈦光催化材料；所述金屬離子主要包括Fe3+、Co2+、Cr3+、Ni3+、Mo3+等，摻雜了金屬離子可提高二氧化鈦的光催化活性。
優(yōu)選地，所述細骨料為細度模數(shù)在2-2.5的中砂，且砂中含有20％的粒徑小于0.1mm的細沙，對于細沙的控制可以使混凝土的彈性模量和流變性能達到較好的要求。
優(yōu)選地，所述粗骨料是選用粒徑在10-15之間的石灰?guī)r碎石。
優(yōu)選地，所述礦物摻和料是將礦物廢渣經(jīng)研磨后得到的礦物粉進行納米化處理，得到的礦物粉可改善自密實混凝土的流動性和工作穩(wěn)定性，提高硬化混凝土的耐久性。
優(yōu)選地，所述膨脹劑為對傳統(tǒng)UEA膨脹劑進行改造處理后的新型膨脹劑，是將傳統(tǒng)UEA膨脹劑中的明礬石用煅燒石膏代替，減少膨脹劑中的堿含量，增加了膨脹劑的膨脹活性，減少了傳統(tǒng)膨脹劑帶來的混凝土脆性大的問題，膨脹劑的加入可降低混凝土自身的收縮量，減少混凝土開裂的可能性。
優(yōu)選地，所述高效減水劑是選用減水率在25％以上的萘系高效減水劑。
一種自密實高性能混凝土的制備方法為：
步驟一：納米光催化材料的制備步驟如下：(1)以殼聚糖為機體，經(jīng)環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)改性制得交聯(lián)殼聚糖，與活性炭纖維以1.5:2的質(zhì)量比混合得到混合負載材料，(2)用溶膠-凝膠法制得納米二氧化鈦溶膠，(3)將納米二氧化鈦溶膠和(1)制備的負載材料以2:2.5的質(zhì)量比混合，超聲振蕩1.5h，得到納米光催化材料。
步驟二：按所述重量份稱取膠凝材料、細骨料、聚丙烯纖維置于強制式攪拌機中攪拌40s后繼續(xù)加入粗骨料、水、納米光催化材料、膨脹劑和高效減水劑繼續(xù)攪拌90s，即為所述自密實高性能混凝土。
根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自密實高性能混凝土，其特征在于，所述自密實高性能混凝土硬化后的力學(xué)性能方程為：
τ＝+η
其中，τ為自重引起的剪應(yīng)力；為屈服剪應(yīng)力，由顆粒間的摩擦力引起；η為塑性粘度，是反應(yīng)各流層見流動性的參數(shù)；是混凝土的變形參數(shù)；是變形所需的時間；自密實混凝土有三個基本性能：高流動性、高穩(wěn)定性和通過鋼筋間隙的能力，屈服剪應(yīng)力和塑性粘度是決定混凝土工作性質(zhì)的主要參數(shù)，當(dāng)τ和一定是，η與成正比，即η越大流速越慢，η越小流速越快。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的一種自密實高性能混凝土具有很好的流動性、抗離析性和填充性，本發(fā)明光催化材料中納米二氧化鈦經(jīng)交聯(lián)殼聚糖與活性炭纖維組成的材料負載，促進了納米材料的分散從而避免光催化材料在水泥中被包裹而失去光催化性能，提高催化效率；本發(fā)明中的硅酸鹽水泥可增強混凝土的抗沖磨性能；本發(fā)明通過添加光催化材料可提高混凝土催化降解污染物的能力，有利于環(huán)保；聚丙烯纖維的添加可改善混凝土的流動性能、粘合性能和抗裂性能。
具體實施方式
實施例1:
一種自密實高性能混凝土，由以下重量份的原料制成：膠凝材料60份、細骨料70份、粗骨料65份、水20份、聚丙烯纖維12份、納米光催化材料10份、膨脹劑3份、高效減水劑1份；所述膠凝材料由硅酸鹽水泥、粉煤灰、礦物摻和料以3:2.5:1.5的比例混合而成；所述自密實高性能混凝土開盤時需進行性能測試，才能確定其最佳施工配合比。
其中，所述納米光催化材料的制備步驟如下：(1)以殼聚糖為機體，經(jīng)環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)改性制得交聯(lián)殼聚糖，與活性炭纖維以1.5:2的質(zhì)量比混合得到混合負載材料，(2)用溶膠-凝膠法制得納米二氧化鈦溶膠，(3)將納米二氧化鈦溶膠和(1)制備的負載材料以2:2.5的質(zhì)量比混合，超聲振蕩1.5h，得到納米光催化材料；所述納米光催化材料還可以由以下方法制得：對納米二氧化鈦通過激光脈沖法將金屬離子摻雜到二氧化鈦中，在將摻雜了金屬離子的納米二氧化鈦和粉煤灰混合，得到粉煤灰負載的納米二氧化鈦光催化材料；所述金屬離子主要包括Fe3+、Co2+、Cr3+、Ni3+、Mo3+等，摻雜了金屬離子可提高二氧化鈦的光催化活性；所述細骨料為細度模數(shù)在2的中砂，且砂中含有20％的粒徑小于0.1mm的細沙，對于細沙的控制可以使混凝土的彈性模量和流變性能達到較好的要求；所述粗骨料是選用粒徑在10之間的石灰?guī)r碎石；所述礦物摻和料是將礦物廢渣經(jīng)研磨后得到的礦物粉進行納米化處理，得到的礦物粉可改善自密實混凝土的流動性和工作穩(wěn)定性，提高硬化混凝土的耐久性；所述膨脹劑為對傳統(tǒng)UEA膨脹劑進行改造處理后的新型膨脹劑，是將傳統(tǒng)UEA膨脹劑中的明礬石用煅燒石膏代替，減少膨脹劑中的堿含量，增加了膨脹劑的膨脹活性，減少了傳統(tǒng)膨脹劑帶來的混凝土脆性大的問題，膨脹劑的加入可降低混凝土自身的收縮量，減少混凝土開裂的可能性；所述高效減水劑是選用減水率在25％以上的萘系高效減水劑。
一種自密實高性能混凝土的制備方法為：
步驟一：納米光催化材料的制備步驟如下：(1)以殼聚糖為機體，經(jīng)環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)改性制得交聯(lián)殼聚糖，與活性炭纖維以1.5:2的質(zhì)量比混合得到混合負載材料，(2)用溶膠-凝膠法制得納米二氧化鈦溶膠，(3)將納米二氧化鈦溶膠和(1)制備的負載材料以2:2.5的質(zhì)量比混合，超聲振蕩1.5h，得到納米光催化材料。
步驟二：按所述重量份稱取膠凝材料、細骨料、聚丙烯纖維置于強制式攪拌機中攪拌40s后繼續(xù)加入粗骨料、水、納米光催化材料、膨脹劑和高效減水劑繼續(xù)攪拌90s，即為所述自密實高性能混凝土。
根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自密實高性能混凝土，其特征在于，所述自密實高性能混凝土硬化后的力學(xué)性能方程為：
τ＝+η
其中，τ為自重引起的剪應(yīng)力；為屈服剪應(yīng)力，由顆粒間的摩擦力引起；η為塑性粘度，是反應(yīng)各流層見流動性的參數(shù)；是混凝土的變形參數(shù)；是變形所需的時間；自密實混凝土有三個基本性能：高流動性、高穩(wěn)定性和通過鋼筋間隙的能力，屈服剪應(yīng)力和塑性粘度是決定混凝土工作性質(zhì)的主要參數(shù)，當(dāng)τ和一定是，η與成正比，即η越大流速越慢，η越小流速越快。
實施例2：
一種自密實高性能混凝土，由以下重量份的原料制成：膠凝材料72.5份、細骨料80份、粗骨料75份、水22份、聚丙烯纖維14份、納米光催化材料11份、膨脹劑4.5份、高效減水劑1.25份；所述膠凝材料由硅酸鹽水泥、粉煤灰、礦物摻和料以3:2.5:1.5的比例混合而成；所述自密實高性能混凝土開盤時需進行性能測試，才能確定其最佳施工配合比。
其中，所述納米光催化材料的制備步驟如下：(1)以殼聚糖為機體，經(jīng)環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)改性制得交聯(lián)殼聚糖，與活性炭纖維以1.5:2的質(zhì)量比混合得到混合負載材料，(2)用溶膠-凝膠法制得納米二氧化鈦溶膠，(3)將納米二氧化鈦溶膠和(1)制備的負載材料以2:2.5的質(zhì)量比混合，超聲振蕩1.5h，得到納米光催化材料；所述納米光催化材料還可以由以下方法制得：對納米二氧化鈦通過激光脈沖法將金屬離子摻雜到二氧化鈦中，在將摻雜了金屬離子的納米二氧化鈦和粉煤灰混合，得到粉煤灰負載的納米二氧化鈦光催化材料；所述金屬離子主要包括Fe3+、Co2+、Cr3+、Ni3+、Mo3+等，摻雜了金屬離子可提高二氧化鈦的光催化活性；所述細骨料為細度模數(shù)在2.3的中砂，且砂中含有20％的粒徑小于0.1mm的細沙，對于細沙的控制可以使混凝土的彈性模量和流變性能達到較好的要求；所述粗骨料是選用粒徑在12.5之間的石灰?guī)r碎石；所述礦物摻和料是將礦物廢渣經(jīng)研磨后得到的礦物粉進行納米化處理，得到的礦物粉可改善自密實混凝土的流動性和工作穩(wěn)定性，提高硬化混凝土的耐久性；所述膨脹劑為對傳統(tǒng)UEA膨脹劑進行改造處理后的新型膨脹劑，是將傳統(tǒng)UEA膨脹劑中的明礬石用煅燒石膏代替，減少膨脹劑中的堿含量，增加了膨脹劑的膨脹活性，減少了傳統(tǒng)膨脹劑帶來的混凝土脆性大的問題，膨脹劑的加入可降低混凝土自身的收縮量，減少混凝土開裂的可能性；所述高效減水劑是選用減水率在25％以上的萘系高效減水劑。
一種自密實高性能混凝土的制備方法為：
步驟一：納米光催化材料的制備步驟如下：(1)以殼聚糖為機體，經(jīng)環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)改性制得交聯(lián)殼聚糖，與活性炭纖維以1.5:2的質(zhì)量比混合得到混合負載材料，(2)用溶膠-凝膠法制得納米二氧化鈦溶膠，(3)將納米二氧化鈦溶膠和(1)制備的負載材料以2:2.5的質(zhì)量比混合，超聲振蕩1.5h，得到納米光催化材料。
步驟二：按所述重量份稱取膠凝材料、細骨料、聚丙烯纖維置于強制式攪拌機中攪拌40s后繼續(xù)加入粗骨料、水、納米光催化材料、膨脹劑和高效減水劑繼續(xù)攪拌90s，即為所述自密實高性能混凝土。
根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自密實高性能混凝土，其特征在于，所述自密實高性能混凝土硬化后的力學(xué)性能方程為：
τ＝+η
其中，τ為自重引起的剪應(yīng)力；為屈服剪應(yīng)力，由顆粒間的摩擦力引起；η為塑性粘度，是反應(yīng)各流層見流動性的參數(shù)；是混凝土的變形參數(shù)；是變形所需的時間；自密實混凝土有三個基本性能：高流動性、高穩(wěn)定性和通過鋼筋間隙的能力，屈服剪應(yīng)力和塑性粘度是決定混凝土工作性質(zhì)的主要參數(shù)，當(dāng)τ和一定是，η與成正比，即η越大流速越慢，η越小流速越快。
實施例3：
一種自密實高性能混凝土，由以下重量份的原料制成：膠凝材料85份、細骨料90份、粗骨料85份、水24份、聚丙烯纖維16份、納米光催化材料12份、膨脹劑6份、高效減水劑1.5份；所述膠凝材料由硅酸鹽水泥、粉煤灰、礦物摻和料以3:2.5:1.5的比例混合而成；所述自密實高性能混凝土開盤時需進行性能測試，才能確定其最佳施工配合比。
其中，所述納米光催化材料的制備步驟如下：(1)以殼聚糖為機體，經(jīng)環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)改性制得交聯(lián)殼聚糖，與活性炭纖維以1.5:2的質(zhì)量比混合得到混合負載材料，(2)用溶膠-凝膠法制得納米二氧化鈦溶膠，(3)將納米二氧化鈦溶膠和(1)制備的負載材料以2:2.5的質(zhì)量比混合，超聲振蕩1.5h，得到納米光催化材料；所述納米光催化材料還可以由以下方法制得：對納米二氧化鈦通過激光脈沖法將金屬離子摻雜到二氧化鈦中，在將摻雜了金屬離子的納米二氧化鈦和粉煤灰混合，得到粉煤灰負載的納米二氧化鈦光催化材料；所述金屬離子主要包括Fe3+、Co2+、Cr3+、Ni3+、Mo3+等，摻雜了金屬離子可提高二氧化鈦的光催化活性；所述細骨料為細度模數(shù)在2.5的中砂，且砂中含有20％的粒徑小于0.1mm的細沙，對于細沙的控制可以使混凝土的彈性模量和流變性能達到較好的要求；所述粗骨料是選用粒徑在15之間的石灰?guī)r碎石；所述礦物摻和料是將礦物廢渣經(jīng)研磨后得到的礦物粉進行納米化處理，得到的礦物粉可改善自密實混凝土的流動性和工作穩(wěn)定性，提高硬化混凝土的耐久性；所述膨脹劑為對傳統(tǒng)UEA膨脹劑進行改造處理后的新型膨脹劑，是將傳統(tǒng)UEA膨脹劑中的明礬石用煅燒石膏代替，減少膨脹劑中的堿含量，增加了膨脹劑的膨脹活性，減少了傳統(tǒng)膨脹劑帶來的混凝土脆性大的問題，膨脹劑的加入可降低混凝土自身的收縮量，減少混凝土開裂的可能性；所述高效減水劑是選用減水率在25％以上的萘系高效減水劑。
一種自密實高性能混凝土的制備方法為：
步驟一：納米光催化材料的制備步驟如下：(1)以殼聚糖為機體，經(jīng)環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)改性制得交聯(lián)殼聚糖，與活性炭纖維以1.5:2的質(zhì)量比混合得到混合負載材料，(2)用溶膠-凝膠法制得納米二氧化鈦溶膠，(3)將納米二氧化鈦溶膠和(1)制備的負載材料以2:2.5的質(zhì)量比混合，超聲振蕩1.5h，得到納米光催化材料。
步驟二：按所述重量份稱取膠凝材料、細骨料、聚丙烯纖維置于強制式攪拌機中攪拌40s后繼續(xù)加入粗骨料、水、納米光催化材料、膨脹劑和高效減水劑繼續(xù)攪拌90s，即為所述自密實高性能混凝土。
根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自密實高性能混凝土，其特征在于，所述自密實高性能混凝土硬化后的力學(xué)性能方程為：
τ＝+η
其中，τ為自重引起的剪應(yīng)力；為屈服剪應(yīng)力，由顆粒間的摩擦力引起；η為塑性粘度，是反應(yīng)各流層見流動性的參數(shù)；是混凝土的變形參數(shù)；是變形所需的時間；自密實混凝土有三個基本性能：高流動性、高穩(wěn)定性和通過鋼筋間隙的能力，屈服剪應(yīng)力和塑性粘度是決定混凝土工作性質(zhì)的主要參數(shù)，當(dāng)τ和一定是，η與成正比，即η越大流速越慢，η越小流速越快。
最后應(yīng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實施例技術(shù)方案的精神和范圍。