本發(fā)明涉及混凝土耐久性領(lǐng)域，尤其是指一種應(yīng)對(duì)水工用抗開裂混凝土及其制備方法。

背景技術(shù)：

水工混凝土常應(yīng)用在閘、大壩等混凝土工程中，一般面積大，厚度薄，長期與壓力水接觸或暴露在空氣中。對(duì)于目前現(xiàn)有的混凝土工程都普遍存在著早期開裂問題，水工混凝土也不例外，而造成混凝土開裂的原因主要是由混凝土的收縮引起的?；炷恋氖湛s包括塑性收縮、干燥收縮、自生收縮、碳化收縮以及溫度引起的變形，其中干燥收縮和自生收縮對(duì)混凝土開裂問題的影響尤為重要。當(dāng)混凝土內(nèi)部產(chǎn)生收縮并且收縮應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土就會(huì)產(chǎn)生微裂縫；除此之外，外界荷載(因素)對(duì)混凝土開裂的影響也不容忽視，外界荷載(因素)如風(fēng)荷載、水荷載、水位變化、溫差變化以及凍融作用等對(duì)混凝土的開裂也會(huì)造成很大的負(fù)影響。由于混凝土內(nèi)部干燥收縮、自生收縮和外界荷載(因素)造成的混凝土開裂問題，隨著混凝土服役時(shí)間的延長，混凝土結(jié)構(gòu)的失效概率會(huì)大大增加。一旦混凝土出現(xiàn)裂縫或者不夠密實(shí)，混凝土就會(huì)出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，進(jìn)而出現(xiàn)溶蝕，溶蝕進(jìn)行一定程度時(shí)，混凝土?xí)魇Т罅康拟}離子，混凝土堿度下降，已生成的水化產(chǎn)物與鈣離子濃度平衡條件遭到破壞，隨著游離的鈣離子從混凝土中溶出，只能憑借混凝土中水化產(chǎn)物成化學(xué)結(jié)合的鈣離子轉(zhuǎn)入溶液，也就會(huì)引起已經(jīng)硬化的化合物水解，混凝土的強(qiáng)度大大下降甚至喪失。同時(shí)，在這種環(huán)境下的施工存在著一定的難度且維修工序復(fù)雜、費(fèi)用又高。因此，水工用混凝土需要選擇合適的配合比，增加自身的密實(shí)度和抗拉強(qiáng)度，降低收縮應(yīng)力，通過采用細(xì)化內(nèi)部孔隙、防止外部水的滲入法中的一種或者幾種，從而使水工混凝土在相應(yīng)的環(huán)境下長期服役后仍具有優(yōu)異的力學(xué)性能和耐久性能。

施工環(huán)境多變和施工人員的素質(zhì)差異以及實(shí)際條件的限制，往往導(dǎo)致混凝土易出現(xiàn)早期的微裂縫。在此種情況下，要求人們開發(fā)出高耐久性的水工混凝土，而這種水工用抗裂混凝土，具有高耐久性的優(yōu)點(diǎn)，在一定程度上能夠防止混凝土的開裂從而使結(jié)構(gòu)的服役壽命得以延長。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種水工用抗開裂混凝土及其制備方法，以解決由于環(huán)境條件，本身結(jié)構(gòu)，建筑材料，施工等多方面因素造成的開裂問題。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案：包括下列重量百分比的原料：

p·o42.5水泥9.5％～13.5％，石子40％～50％，ⅱ區(qū)中砂25.5％～30％，礦物摻合料5％～15％，納米礦物纖維0.1％～0.15％，引氣劑0.009％～0.075％，水6.5％～8％。

本發(fā)明所述納米礦物纖維的化學(xué)式為：mg5si8o20(oh)2(oh2)4·4h2o。

本發(fā)明所述引氣劑的分子式為c12h25o·(c2h4o)n。

本發(fā)明所述石子中包括粗石子、細(xì)石子兩種，且粗：細(xì)＝2:3，并且粗、細(xì)石子的粒徑范圍分別為2～4cm和0.5～2cm。

本發(fā)明所述礦物摻合料采用粉煤灰、硅灰或礦渣中的一種或幾種。

本發(fā)明所述水工用抗開裂混凝土制備方法：包括下列步驟：

首先進(jìn)行稱料，將p·o42.5水泥，石子、ⅱ區(qū)中砂、礦物摻合料投到強(qiáng)制式攪拌機(jī)的混合盤中，之后通過加水泵向混合盤內(nèi)加入一定量的水質(zhì)量為m1，一起攪拌2～3分鐘；

然后將納米礦物纖維加入到攪拌機(jī)中，攪拌1～2分鐘，待混合盤中的骨料、膠凝材料、納米礦物纖維攪拌均勻后，稱量質(zhì)量為m2的水，將稱量后的水和引氣劑放入混合盤中繼續(xù)進(jìn)行攪拌直到攪拌均勻，當(dāng)混凝土攪拌均勻后拉開料門即可進(jìn)行施工，其中m1+m2＝m，m為配方中水的總質(zhì)量。

本發(fā)明礦物摻合料如粉煤灰在前期可以增大混凝土的流動(dòng)性，幫助混凝土在小水灰比的條件下澆注成型而且后期可以提供更高的強(qiáng)度和更緊密的孔隙結(jié)構(gòu)；礦物摻合料如礦渣可以很好的改善混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)，提高混凝土的耐久性。納米礦物纖維采用的是天然粘土礦物，能夠使混凝土的抗拉強(qiáng)度和抗?jié)B性、抗裂性、抗沖擊性均有較大幅度的提高，納米礦物纖維具有特殊的纖維結(jié)構(gòu)和吸水性，納米礦物纖維能夠很強(qiáng)的吸附水，在自生收縮消耗水時(shí)能夠及時(shí)補(bǔ)充水分，并且能夠在很大程度上防止混凝土中水分的散失，減少了混凝土的早期收縮，水泥是由硅鋁組成的物質(zhì)，親和性很好，易于在納米礦物纖維兩端上生成水化產(chǎn)物，進(jìn)而增加抗拉強(qiáng)度。引氣劑較低摻量下在混凝土中能夠引入大量細(xì)小且均勻分布的氣泡，與混凝土中其他外加劑都能有良好的復(fù)配相容性，存儲(chǔ)穩(wěn)定性好。

本發(fā)明的有益效果是：通過混凝土的最緊密堆積，各組成成分形成了均勻的微觀結(jié)構(gòu)，混凝土中有害孔隙率降低，增大了混凝土的密實(shí)度，提升了混凝土的耐久性；使用的納米礦物纖維屬于天然粘土礦物，儲(chǔ)蓄量大并且易得，在混凝土中吸水能力較強(qiáng)，容易給水泥水化提供更多的空間，能夠細(xì)化混凝土孔結(jié)構(gòu)，增大混凝土的抗拉能力，降低混凝土的早期收縮，且與一般混凝土相比本發(fā)明用到的原材料的價(jià)格都很便宜且運(yùn)輸方便，大大提高了經(jīng)濟(jì)性，早期混凝土3天、7天和28天這幾個(gè)齡期混凝土在相應(yīng)的環(huán)境條件下收縮很小，密實(shí)度很大，基本不會(huì)出現(xiàn)裂縫。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

包括下列重量百分比的原料：

p·o42.5水泥9.5％，石子40％，ⅱ區(qū)中砂30％，礦物摻合料13.891％，納米礦物纖維0.1％，引氣劑0.009％，水6.5％；

所述納米礦物纖維的化學(xué)式為：mg5si8o20(oh)2(oh2)4·4h2o；

所述引氣劑的分子式為c12h25o·(c2h4o)n；

所述石子中包括粗石子、細(xì)石子兩種，且粗：細(xì)＝2:3，并且粗、細(xì)石子的粒徑范圍分別為2cm和0.5cm；

所述礦物摻合料采用粉煤灰；

所述水工用抗開裂混凝土制備方法：包括下列步驟：

首先進(jìn)行稱料，將p·o42.5水泥，石子、ⅱ區(qū)中砂、礦物摻合料投到強(qiáng)制式攪拌機(jī)的混合盤中，之后通過加水泵向混合盤內(nèi)加入一定量的水質(zhì)量為m1，一起攪拌2分鐘；

然后將納米礦物纖維加入到攪拌機(jī)中，攪拌1分鐘，待混合盤中的骨料、膠凝材料、納米礦物纖維攪拌均勻后，稱量質(zhì)量為m2的水，將稱量后的水和引氣劑放入混合盤中繼續(xù)進(jìn)行攪拌直到攪拌均勻，其中m1+m2＝m，m為配方中水的總質(zhì)量，當(dāng)混凝土攪拌均勻后拉開料門即可進(jìn)行施工。

實(shí)施例2

包括下列重量百分比的原料：

p·o42.5水泥13.5％，石子47.775％，ⅱ區(qū)中砂25.5％，礦物摻合料5％，納米礦物纖維0.15％，引氣劑0.075％，水8％；

所述納米礦物纖維的化學(xué)式為：mg5si8o20(oh)2(oh2)4·4h2o；

所述引氣劑的分子式為c12h25o·(c2h4o)n；

所述石子中包括粗石子、細(xì)石子兩種，且粗：細(xì)＝2:3，并且粗、細(xì)石子的粒徑范圍分別為3cm和1.5cm；

所述礦物摻合料采用硅灰；

所述水工用抗開裂混凝土制備方法：包括下列步驟：

首先進(jìn)行稱料，將p·o42.5水泥，石子、ⅱ區(qū)中砂、礦物摻合料投到強(qiáng)制式攪拌機(jī)的混合盤中，之后通過加水泵向混合盤內(nèi)加入一定量的水質(zhì)量為m1，一起攪拌2.5分鐘；

然后將納米礦物纖維加入到攪拌機(jī)中，攪拌1.5分鐘，待混合盤中的骨料、膠凝材料、納米礦物纖維攪拌均勻后，稱量質(zhì)量為m2的水，將稱量后的水和引氣劑放入混合盤中繼續(xù)進(jìn)行攪拌直到攪拌均勻，其中m1+m2＝m，m為配方中水的總質(zhì)量，當(dāng)混凝土攪拌均勻后拉開料門即可進(jìn)行施工。

實(shí)施例3

包括下列重量百分比的原料：

p·o42.5水泥11.5％，石子43.333％，ⅱ區(qū)中砂27.75％，礦物摻合料10％，納米礦物纖維0.125％，引氣劑0.042％，水7.25％；

所述納米礦物纖維的化學(xué)式為：mg5si8o20(oh)2(oh2)4·4h2o；

所述引氣劑的分子式為c12h25o·(c2h4o)n；

所述石子中包括粗石子、細(xì)石子兩種，且粗：細(xì)＝2:3，并且粗、細(xì)石子的粒徑范圍分別為4cm和2cm；

所述礦物摻合料采用礦渣；

所述水工用抗開裂混凝土制備方法：包括下列步驟：

首先進(jìn)行稱料，將p·o42.5水泥，石子、ⅱ區(qū)中砂、礦物摻合料投到強(qiáng)制式攪拌機(jī)的混合盤中，之后通過加水泵向混合盤內(nèi)加入一定量的水質(zhì)量為m1，一起攪拌3分鐘；

然后將納米礦物纖維加入到攪拌機(jī)中，攪拌2分鐘，待混合盤中的骨料、膠凝材料、納米礦物纖維攪拌均勻后，稱量質(zhì)量為m2的水，將稱量后的水和引氣劑放入混合盤中繼續(xù)進(jìn)行攪拌直到攪拌均勻，其中m1+m2＝m，m為配方中水的總質(zhì)量，當(dāng)混凝土攪拌均勻后拉開料門即可進(jìn)行施工。

經(jīng)檢測(cè),所得抗裂混凝土材料28d抗壓強(qiáng)度35mpa～60mpa,抗折強(qiáng)度6mpa～8mpa,依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的開裂實(shí)驗(yàn)48小時(shí)內(nèi)并未出現(xiàn)裂縫,抗裂性能較好。