一種用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)c50強(qiáng)度等級(jí)的混凝土的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級(jí)為 C50高性能混凝土。
【背景技術(shù)】
[0002] 1824年波特蘭水泥的發(fā)明使混凝土技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，其用量之大，適用范 圍之廣堪居世界之最。盡管混凝土是一種傳統(tǒng)的人造建筑材料，但因其具有不可取代的優(yōu) 越性(原料豐富、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)）以及混凝土材料科學(xué)與技術(shù)的不斷進(jìn)步， 混凝土已成為土木工程用材的主體，在未來(lái)的土木工程和國(guó)家建設(shè)中也將是不可缺少的主 材之一。同時(shí)，隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，人口的不斷增多，地價(jià)的不斷升高，建筑所處環(huán)境 的嚴(yán)酷化，建筑技術(shù)的不斷進(jìn)步及經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，建筑物越來(lái)越向空中、地下及水中延 伸，即建筑(超)高化、（超)大跨化、地下化、輕量化及重型結(jié)構(gòu)的發(fā)展，尤其是型鋼混凝土結(jié) 構(gòu)在超高化、超大跨化、地下化、海上或水下化、輕量化等新奇或巨型建筑工程領(lǐng)域的應(yīng)用， 對(duì)混凝土這種建筑材料的要求也越來(lái)越高。
[0003] 型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)稱SRC結(jié)構(gòu)）是鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)的一種主要形式，由 于其承載能力高、剛度大、延性好、抗震性能優(yōu)越、防火防腐、便于施工等一系列優(yōu)點(diǎn)，已被 越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于大跨、重型結(jié)構(gòu)，地下、水下或海上工程及地震/臺(tái)風(fēng)區(qū)的高層和超高 層建筑。與鋼結(jié)構(gòu)相比，SRC結(jié)構(gòu)可節(jié)省大量鋼材，增強(qiáng)截面剛度，克服鋼結(jié)構(gòu)耐火性、耐腐 蝕性和耐久性差及易屈曲失穩(wěn)等缺點(diǎn)，使鋼材的能力得以充分的發(fā)揮;與普通鋼筋混凝土 結(jié)構(gòu)(簡(jiǎn)稱RC結(jié)構(gòu))相比，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)可減小構(gòu)件的截面尺寸，減小所占的空間，從而增 大建筑使用空間；在施工上，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的鋼骨架本身可作為混凝土掛模、滑模的骨 架，不僅大大簡(jiǎn)化了支模工程，還是承受全部施工荷載(包括掛、滑模與所澆混凝土)的支承 體系；另外，由于SRC結(jié)構(gòu)具有整體性強(qiáng)，延性性能好等優(yōu)點(diǎn)，能大大改善鋼筋混凝土受剪破 壞的脆性性質(zhì)，使結(jié)構(gòu)的抗震性能得到明顯的改善，承載能力及延性均比RC結(jié)構(gòu)有較大的 提高。因此，在日本和歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，具有良好抗震性能的SRC結(jié)構(gòu)已成為一種公認(rèn)的新 型抗震結(jié)構(gòu)體系，且與鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)并稱為四大結(jié)構(gòu)。我國(guó)自50年代，從 前蘇聯(lián)引進(jìn)了 SRC結(jié)構(gòu)，80年代中后期，隨著我國(guó)建筑業(yè)的迅猛發(fā)展，SRC結(jié)構(gòu)才開始逐步在 高層建筑中得到應(yīng)用，如上海環(huán)球金融中心、深圳地王大廈等超高層建筑采用了型鋼商品 混凝土組合結(jié)構(gòu)，但發(fā)展自今全國(guó)采用SRC建筑面積還不到建筑總面積的千分之一。我國(guó)也 是一個(gè)多地震國(guó)家，絕大多數(shù)地區(qū)為地震區(qū)，部分位于高烈度及多遇地震區(qū)，在這些地區(qū)推 廣SRC結(jié)構(gòu)就具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此，SRC結(jié)構(gòu)在我國(guó)有非常廣闊的應(yīng)用前景，尤其 是隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷增強(qiáng)及(超)高強(qiáng)鋼材和(超)高強(qiáng)高性能混凝土(它們是被公認(rèn) 的21世紀(jì)材料)的成功研制與應(yīng)用，將極大促進(jìn)這種結(jié)構(gòu)體系的推廣應(yīng)用和發(fā)展進(jìn)步。
[0004] 已有研究證明，高性能混凝土的強(qiáng)度越高，其脆性將會(huì)增加，延性也會(huì)較差，在高 應(yīng)力或復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，高性能混凝土構(gòu)件將由脆性控制破壞過程，工作的可靠性降低。但 是，將這種新型高技術(shù)混凝土應(yīng)用在型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)稱SRC結(jié)構(gòu)）中，可以揚(yáng)長(zhǎng)避 短，克服普通混凝土脆性大和延性差的弱點(diǎn)，使其優(yōu)越性能和經(jīng)濟(jì)效益得以充分發(fā)揮。
[0005] SRC結(jié)構(gòu)中，型鋼與混凝土之間良好的粘結(jié)作用是保證SRC構(gòu)件中型鋼與混凝土協(xié) 調(diào)工作的基礎(chǔ)，型鋼、鋼筋和混凝土三種材料元件協(xié)同工作，以抵抗各種作用效應(yīng)，才能夠 充分發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)。但SRC結(jié)構(gòu)與RC結(jié)構(gòu)的顯著區(qū)別之一在于型鋼與混凝土之間的粘結(jié)力遠(yuǎn) 遠(yuǎn)小于鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力，型鋼與普通混凝土的粘結(jié)力大約只相當(dāng)于光面鋼筋粘 結(jié)力的45 %。國(guó)內(nèi)外諸多試驗(yàn)研究結(jié)果表明，型鋼與混凝土之間存在著粘結(jié)滑移現(xiàn)象，且對(duì) SRC構(gòu)件的受力性能乃至承載能力有顯著影響。因此，如何保證型鋼與混凝土有效地協(xié)同工 作成為SRC結(jié)構(gòu)研究的重點(diǎn)之一。目前，工程設(shè)計(jì)中對(duì)型鋼與混凝土之間粘結(jié)滑移問題的處 理方法一般有兩種:其一是通過計(jì)算在構(gòu)件表面加設(shè)一定數(shù)量的剪切連接件，這樣勢(shì)必造 成施工中的不便并提高造價(jià)，且易造成混凝土內(nèi)部先天性微裂縫等缺陷；其二是不設(shè)置或 僅設(shè)置少量剪切連接件，在承載能力計(jì)算中考慮粘結(jié)滑移的影響，相應(yīng)降低構(gòu)件的承載能 力，這樣必然存在不經(jīng)濟(jì)的因素。另一方面，在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中普遍存在著重強(qiáng)度而輕耐久 性的現(xiàn)象，國(guó)內(nèi)外已出現(xiàn)過諸多混凝土結(jié)構(gòu)在使用過程中的安全性和耐久性方面的問題。 一些混凝土結(jié)構(gòu)工程在使用不足設(shè)計(jì)年限一半即由于堿骨料反應(yīng)、氯離子侵蝕等原因而完 全喪失使用功能乃至承載能力，個(gè)別工程甚至出現(xiàn)局部坍塌或整體倒塌，造成人員傷亡或 建筑設(shè)施破壞。因此，SRC結(jié)構(gòu)中，提高型鋼與混凝土之間的自然粘結(jié)性能，在型鋼表面不設(shè) 置或僅按構(gòu)造要求設(shè)置少量剪切連接件就可保證型鋼與混凝土有效地協(xié)同工作的研究具 有重大意義；同時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)工程的耐久性也日益引起人們的密切關(guān)注和高度重視，并成 為亟待解決的問題。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的混凝土的強(qiáng)度等級(jí)有C60~C100高強(qiáng)高性能 混凝土和C110~C200超高強(qiáng)高性能混凝土的制備技術(shù)。上述各強(qiáng)度等級(jí)混凝土顯著提高了 型鋼與高強(qiáng)或超高強(qiáng)混凝土之間的粘結(jié)性能，并提高了結(jié)構(gòu)的耐久性，但是對(duì)于SRC結(jié)構(gòu)中 一些受力相對(duì)較小的樓層或部位的構(gòu)件，如果采用高強(qiáng)高性能或者超高強(qiáng)高性能混凝土， 會(huì)造成材料浪費(fèi)、不經(jīng)濟(jì)等問題。另外，現(xiàn)有技術(shù)中雖也存在部分將低強(qiáng)度混凝土高性能化 的制備技術(shù)，但是它們均未涉及或未解決用于SRC結(jié)構(gòu)時(shí)型鋼與低強(qiáng)高性能混凝土之間的 自然粘結(jié)性能差的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級(jí)為C50的高性能混凝 土。該混凝土應(yīng)用在型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)中，能在自然狀態(tài)(亦即型鋼表面不設(shè)置或僅按構(gòu) 造要求設(shè)置少量剪切連接件）下顯著改進(jìn)型鋼與混凝土之間的粘結(jié)性能，有效發(fā)揮鋼與混 凝土兩種材料各自的力學(xué)性能與相互協(xié)同工作性能，從而大幅度提升結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力 與使用性能；另外，該混凝土能提高結(jié)構(gòu)的耐久性，并具有良好的工作性能、高體積穩(wěn)定性 和經(jīng)濟(jì)性。
[0008] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種用于型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)C50強(qiáng) 度等級(jí)的高性能混凝土，該混凝土的配合比為(單位:kg/m 3):
[0009] 水泥:細(xì)骨料:粗骨料:水:高效減水劑：消泡劑:硅灰:粉煤灰:復(fù)合激發(fā)劑=320: 706:1201:156:6:1:40:60:2.5。
[0010]所述的水泥選擇質(zhì)量穩(wěn)定、性能較好的P.0425R普通硅酸鹽水泥，使用前需與聚羧 酸系高效減水劑進(jìn)行兩者之間的適應(yīng)性試驗(yàn)，試驗(yàn)方法采用現(xiàn)行建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水泥與減 水劑相容性試驗(yàn)方法》JC/T 1083-2008中的方法，并選擇與聚羧酸系高效減水劑相容性好 的水泥品種。所選水泥性能指標(biāo)(包括細(xì)度、S03含量、MgO含量、初凝時(shí)間、終凝時(shí)間、3天強(qiáng) 度、28天強(qiáng)度)應(yīng)不低于國(guó)家現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，并選用堿含量少、水化熱低、需水性也低 的水泥品種。
[0011] 所述的細(xì)骨料采用顆粒圓滑、質(zhì)地堅(jiān)硬、級(jí)配良好的中粗河砂，砂的品質(zhì)應(yīng)不低于 現(xiàn)行建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》JC/T 52-2006及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 《建筑用砂》GB/T 14684 - 2011中規(guī)定的優(yōu)質(zhì)砂標(biāo)準(zhǔn)。其細(xì)度模數(shù)為2.8，含泥量和泥塊含量 均控制在0.5% (以質(zhì)量計(jì)）以下，氯離子含量控制在0.05% (以干砂的質(zhì)量計(jì)）以下。
[0012] 所述的粗骨料采用質(zhì)量致密堅(jiān)硬、強(qiáng)度高、表面粗糙、粒形為近似球形、針片狀含 量小、級(jí)配良好的以花崗巖、玄武巖為主要成分的人工碎石，碎石的品質(zhì)應(yīng)不低于現(xiàn)行建材 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》JC/T 52-2006等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要 求。骨料母體巖石的立方體抗壓強(qiáng)度不應(yīng)低于所配制混凝土強(qiáng)度的1.2倍，碎石粒徑為5mm ~25mm，最大粒徑不應(yīng)超過25mm，級(jí)配良好，含泥量控制在1.0% (以質(zhì)量計(jì)）以下，泥塊含量 控制