本發(fā)明涉及建筑材料，具體為一種高性能混凝土及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、混凝土是一種由水泥、砂、骨料和水混合而成的材料，廣泛應用于建筑、道路、橋梁等工程中，混凝土的歷史可以追溯到公元前7世紀的古希臘和羅馬時期，當時人們使用石灰和黏土制作建筑材料，然而，真正的混凝土是在19世紀初由英國工程師約翰·斯密頓發(fā)明的，他在設(shè)計第三埃迪斯通燈塔時首次使用了水硬性水泥與骨料、水的混合物，這被認為是現(xiàn)代混凝土的起點；

2、盡管混凝土作為一種脆性大、抗拉強度低的材料，如何提升抗裂性能一直是關(guān)鍵難題，但混凝土仍然是目前世界上使用最廣泛的建筑材料之一，無論是數(shù)千年前的古城金字塔，還是現(xiàn)代城市的高樓大廈，為了提高混凝土質(zhì)量，我們還可以采用一些先進的技術(shù)手段，如使用高性能外加劑或摻合料，以提高混凝土的強度和耐久性，通過這些措施的綜合應用，我們可以有效地提高混凝土的質(zhì)量，確保其在使用過程中能夠達到預期的效果，超高性能混凝土（ultra-high?performance?concrete，簡稱uhpc）是一種新一代超高性能混凝土（ultra-high?performance?concrete，簡稱uhpc）是一種新一代的水泥基土木工程材料，具有水膠比低、膠凝材料摻量高、顆粒堆積緊密程度高等材料特性，從而賦予了?uhpc?優(yōu)異的力學與耐久性能，使其在橋梁、鐵路、特殊結(jié)構(gòu)等重要基礎(chǔ)設(shè)施；uhpc是過去三十年中最具創(chuàng)新性的水泥基工程材料之一，實現(xiàn)工程材料性能的大跨越；它具有超高的力學性能和超高的耐久性能，被認為過去三十年最優(yōu)異的水泥基復合材料之一，能較好地適應當前土木工程結(jié)構(gòu)大型化、復雜化的趨勢，也能符合社會可持續(xù)發(fā)展對高性能材料發(fā)展要求；

3、超高性能混凝土（uhpc）雖然是一種創(chuàng)新性的水泥基工程材料，具有許多優(yōu)點，但同時也存在一些缺點；首先，uhpc的制備成本相對較高，這可能會增加工程的總成本；其次，uhpc的結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工過程相對復雜，需要專業(yè)知識和技術(shù)，這也會增加工程的難度和復雜性；此外，uhpc的水化熱通常較大，可能會導致混凝土內(nèi)部和表面的溫度升高，從而引發(fā)裂縫等質(zhì)量問題；最后，目前uhpc的應用技術(shù)發(fā)展的成熟程度還較低，這意味著在使用過程中可能會出現(xiàn)一些未知的問題，因此，具備與超高性能混凝土相似的優(yōu)點，同時補充了其缺點的高性價比的高性能混凝土被急需。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種高性能混凝土及其制備方法，新型高性混凝土具備成本低、施工簡單、強度高、耐久性和抗裂性等優(yōu)點，解決了傳統(tǒng)混凝土脆性大、抗拉強度低、成本高和有裂縫的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：所述高性能混凝土由水、粗骨料、細骨料、膠凝材料、摻合料、減水劑、緩凝劑和早強劑組成，其組成原料質(zhì)量百分比為：水9%；石子38%；細沙18%；水泥13.5%；瀝青2%；輪胎渣4%；稻殼灰5%；煤渣3%；磺化古馬隆樹脂3%；三鈣磷酸鹽1.5%和石膏3%。

3、優(yōu)選的，所述高性能混凝土中，水是所有原材料的媒介；粗骨料由輪胎渣和石子組成，細骨料則由細沙和瀝青構(gòu)成；水泥作為凝結(jié)材料，而稻殼灰和煤渣都屬于摻合料；磺化古馬隆樹脂起到減水劑的作用；三鈣磷酸鹽和石膏分別作為緩凝劑和早強劑使用。

4、優(yōu)選的，所述高性能混凝土原材料－稻殼灰的制備過程：

5、s1.1、收集：回收農(nóng)田稻谷精制后產(chǎn)生的稻殼；

6、s1.2、酸化：收集到的稻殼用15%的h2so4酸化攪拌浸泡處理4.5小時，將稻殼水洗至ph值在5-5.5之間；

7、s1.3、脫水：將水洗后的稻殼瀝干后，放入電熱鼓風干燥箱內(nèi)在115℃下干燥3小時以烘干多余水分；

8、s1.4、煅燒：先在低溫500-600℃下燃燒2—2.5小時，再高溫800-820℃燃燒3—3.5小時，這樣的兩次燃燒制度可以獲得優(yōu)質(zhì)的稻殼灰，冷卻后作為摻合料備用原材料。

9、優(yōu)選的，所述高性能混凝土原材料－石膏的制備過程：

10、s2.1、選材：選用小塊天然石膏礦石；

11、s2.2、磨粉：石膏礦石使用顎式破碎機進行初步破碎處理，破碎后的石膏使用石膏磨粉機磨粉；

12、s2.3、煅燒：將天然石膏礦石在煅燒設(shè)備中以150-165℃的溫度煅燒1小時得到β型半水石膏，也就是建筑石膏，作為早強劑備用原材料。

13、優(yōu)選的，所述高性能混凝土的制備過程：

14、步驟一、原材料的準備：使用電子秤和電子天平精確測量各種原材料的質(zhì)量百分比備用；

15、步驟二、攪拌步驟：通過精確計量好的原材料，按照一定的先后順序進入自落式攪拌機進行攪拌，為確?；炷翑嚢杈鶆蚝蜏p少混凝土的氣泡，根據(jù)原材料的不同功能來調(diào)整攪拌器的時間和速度。

16、優(yōu)選的，所述步驟二混凝土原材料放入的先后順序及其對應的時間和速度如下：

17、（1）在自落式攪拌機攪拌過程中，首先放入輪胎渣、石子、細沙和瀝青，此時轉(zhuǎn)速為20轉(zhuǎn)每分鐘，攪拌時間為4分鐘；

18、（2）再加入水泥和水，此時轉(zhuǎn)速為15轉(zhuǎn)每分鐘，攪拌時間為3分鐘；

19、（3）最后加入稻殼灰、煤渣、磺化古馬隆樹脂、三鈣磷酸鹽和石膏，此時轉(zhuǎn)速為20轉(zhuǎn)每分鐘，攪拌時間為8分鐘。

20、優(yōu)選的，所述步驟二混凝土（1）－（3）中自落式攪拌機攪拌時間根據(jù)混凝土的體積改變，此步驟中以（3）時間8分鐘為攪拌時間，對應混凝土體積48l。

21、優(yōu)選的，所述高性能混凝土原料質(zhì)量百分比為：水9%；石子35%；細沙18%；水泥13.5%；瀝青9%；稻殼灰5%；煤渣3%；磺化古馬隆樹脂3%；三鈣磷酸鹽1.5%和石膏3%。

22、優(yōu)選的，所述高性能混凝土原料質(zhì)量百分比為：水9%；石子43%；細沙18%；水泥13.5%；瀝青2%；輪胎渣4%；煤渣3%；磺化古馬隆樹脂3%；三鈣磷酸鹽1.5%和石膏3%。

23、優(yōu)選的，所述高性能混凝土原料質(zhì)量百分比為：水9%；石子41%；細沙18%；水泥13.5%；瀝青2%、輪胎渣4%；稻殼灰5%；煤渣3%；三鈣磷酸鹽1.5%和石膏3%。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種高性能混凝土及其制備方法，具備以下有益效果：

25、1、本發(fā)明通過輪胎渣、稻殼灰、煤渣混合使用，輪胎渣在混凝土中的應用具有強度和堅固性，能夠抵抗凍融循環(huán)、太陽光照以及自然物理風化腐蝕，從而保證混凝土的耐久性，另外，廢棄的輪胎渣再次利用在道路建設(shè)中能代替少量瀝青的彈性和恢復能力，從而降低混凝土的生產(chǎn)成本，提高混凝土早期的強度和耐久性；稻殼灰是經(jīng)過低溫和高溫煅燒制備的，其煅燒后性質(zhì)具有火山灰活性，將其摻入混凝土中能改善抗壓強，稻殼在農(nóng)田儲備量大，能夠持續(xù)供應，價格低廉；當其用量不超過一定比例時，可以代替部分水泥，利用稻殼灰作為原料成分可以降低混凝土制備成本；煤渣粉碎后作為混凝土的摻合料使用，用于填充混凝土中的孔隙，來降低混凝土的密度，提高混凝土的保溫性能，把固體廢棄物如煤渣和輪胎渣用于混凝土制作，不僅減少了土地的占用，也降低了對環(huán)境的污染，達到了提高混凝土強度、節(jié)約成本和提高耐久性的有益效果。

26、2、本發(fā)明通過原材料磺化古馬隆樹脂、三鈣磷酸鹽和石膏搭配使用，磺化古馬隆樹脂是一種高效減水劑，以范德華力為基礎(chǔ)的分子間吸附的原理，和活性炭吸附原理相似，能降低水泥顆粒間的吸引力，從而減少混凝土的用水量來增加混凝土的強度；三鈣磷酸鹽是一種早強劑，能改善混凝土的耐久性，延長混凝土的使用壽命，提高混凝土的早期強度；石膏在混凝土中主要起到緩凝劑的作用，它能與水泥中的鋁酸三鈣快速溶解生成鈣礬石，從而延緩了水泥的凝結(jié)時間，有效減短混凝土的施工時間，通過合理比例搭配使用三種原材料，達到了混凝土早期強度、耐久性和施工簡單的有益效果。

27、3、本發(fā)明通過研究發(fā)現(xiàn)，當混凝土中的氣泡出現(xiàn)過多、過大氣泡時，會減少混凝土斷面體積，致使混凝土內(nèi)部不密實，從而降低混凝土的強度；為了解決這一問題，所述混凝土新型制備過程中，找到了一種降低氣泡的方法：在混凝土攪拌過程中，按照一定的先后順序?qū)⒃牧霞尤胱月涫綌嚢铏C進行攪拌；根據(jù)原材料的不同功能，調(diào)整攪拌器的時間和速度；通過控制攪拌時間，能有效地排出混凝土中的氣泡，由于混凝土有一個最佳攪拌時間，在這個時間之前，不同計量的原材料對應的攪拌時間都能有效地排出混凝土中的氣泡；這種方法不僅提高了混凝土的抗凍耐久性，而且不影響混凝土的強度，達到了抗凍耐久性和質(zhì)量提升的有益效果。