CN111548114A - 一种高性能混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种高性能混凝土及其制备方法。该高性能混凝土，包括以下重量份的原料：机制砂100‑110、碎石130‑140、海砂30‑45、海水30‑45、硅酸盐水泥25‑35、硅粉30‑32、丙纶25‑30、钢渣粉20‑28、补偿收缩剂20‑25、聚苯乙烯泡沫颗粒20‑22、硅砂颗粒16‑20、钢纤维15‑20、脱硫石膏15‑18、红泥颗粒15‑18、矿渣粉15‑18、飞灰12‑16、纳米白云土颗粒10‑15、磷渣粉10‑15、铝酸盐水泥8‑10、礁石粉8‑10、陶瓷颗粒8‑10、褐藻胶8‑10、蚁酸钙5‑8、亚硝酸钙5‑7、吡啶‑3‑甲酸4‑5、聚羧酸减水剂2‑5、白炭黑2‑3、泡花碱1‑1.5、火碱0.8‑1.2、晶形蜡1‑2、聚乙烯醇1‑1.5、二甘醇一丁醚0.5‑1、消泡剂0.3‑0.7、偶氮二甲酰胺0.2‑0.5。本发明的高性能混凝土稳定性高、耐久性好，抗离析性和填充性优异，混凝土质量稳定。本发明的制造方法工艺简单，能耗低，投入成本低，生产效率高。

Description

一种高性能混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料的技术领域，具体地，涉及一种高性能混凝土及其制备方法。
背景技术
我国是海洋大国，海域辽阔，海岸线绵延约1.8万公里。随着我国现代化基础建设的发展以及海洋资源开发战略的制定实施，各地跨海大桥、跨海隧道、离岸深水港等工程建设项目日益增多。随着跨海大型桥梁和海底隧道等基础建设工程的不断发展，海工混凝土被广泛地应用于基础建设工程中，这对海工混凝土的性能提出了比普通混凝土更高的技术要求。
通常情况下，钢筋在混凝土的高碱环境中呈钝态而不受腐蚀。对于海水环境下的混凝土结构，氯离子和海水中的其他成分在浓度梯度作用下以扩散方式逐渐浸入到混凝土中，与其中的胶凝材料发生反应，造成混凝土的侵蚀，结构过早破坏的现象非常严重。另一方面，由于大量氯离子侵入到混凝土内部到达钢筋表面，破坏钢筋表面的钝化膜，使被保护的钢筋受到严重腐蚀，锈蚀产物体积膨胀使混凝土保护层胀裂甚至脱落，严重威胁混凝土结构物的安全性与使用性。在北方地区，氯盐与冻融共同作用，加速了混凝土的损伤。因此迫切需要研制出性能高、寿命长的海工混凝土。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种高性能混凝土及其制备方法。本发明的高性能混凝土稳定性高、耐久性好，抗离析性和填充性优异，混凝土质量稳定，满足海工混凝土的技术指标。本发明的制造方法工艺简单，能耗低，投入成本低，生产效率高。
为实现上述目的，本发明提供了一种高性能混凝土，包括以下重量份的原料：
机制砂100-110、碎石130-140、海砂30-45、海水30-45、硅酸盐水泥25-35、硅粉30-32、丙纶25-30、钢渣粉20-28、补偿收缩剂20-25、聚苯乙烯泡沫颗粒20-22、硅砂颗粒16-20、钢纤维15-20、脱硫石膏15-18、红泥颗粒15-18、矿渣粉15-18、飞灰12-16、纳米白云土颗粒10-15、磷渣粉10-15、铝酸盐水泥8-10、礁石粉8-10、陶瓷颗粒8-10、褐藻胶8-10、蚁酸钙5-8、亚硝酸钙5-7、吡啶-3-甲酸4-5、聚羧酸减水剂2-5、白炭黑2-3、泡花碱1-1.5、火碱0.8-1.2、晶形蜡1-2、聚乙烯醇1-1.5、二甘醇一丁醚0.5-1、消泡剂0.3-0.7、偶氮二甲酰胺0.2-0.5；
所述丙纶由PP树脂、大苏打、二氧化钛和PE树脂制成，其质量比为70:2:13:15；制备时先将准备好的所述PP树脂、大苏打、二氧化钛和PE树脂进行搅拌干燥并混合，干燥温度为120-126℃，干燥时间为1.5-2h；然后通进行熔融、挤出纺丝，熔融纺丝时的分段温度分别为：200-205℃、210-215℃、220-225℃、230-235℃、240-245℃、250-255℃；骤冷至130-135℃，并保冷10-15min；采用孔直径为0.5-0.6mm、长径比为10-12的喷丝头进行牵伸，牵引后进行冷却，冷却的温度为30-40℃；最后冷却至室温，切断，制得丙纶。
优选的，所述海砂的细度模数为2.4-2.6，含泥量为小于0.5-0.7％；所述钢纤维的长度15-19mm，纤维直径为0.3-0.5mm，抗拉强度为2950-3000MPa。
在上述任一方案中优选的是，所述硅酸盐水泥的比表面积为360m2/kg-370m2/kg，强度等级为42.5级；所述铝酸盐水泥熟的比表面积为370m2/kg-380m2/kg，所含的氧化铝的质量百分比为50-55％；所述硅砂颗粒的细度为850-880目，所含的二氧化硅的质量百分比为93-96％。
在上述任一方案中优选的是，所述补偿收缩剂以重量份计，包括：硫铝酸钙40-55、硫酸钙14-16、矾土4-12、三氧化二铁1-3、硫酸酐10-15、煅石灰20-26；制备所述补偿收缩剂时将所述重量份的硫铝酸钙、硫酸钙、矾土、三氧化二铁、硫酸酐和煅石灰分别破碎后进行混合研磨1-2h，得到成品。
在上述任一方案中优选的是，所述机制砂的粒径为0.5mm-3mm，细度模数为3.4-3.6，所述碎石为粒径10mm-25mm的连续级配碎石；所述红泥颗粒是将红泥在90-100℃烘干至恒重，将烘干后的红泥破碎，过400-425目的筛子，即得处理好的红泥颗粒。
为实现上述目的，本发明还提供了一种高性能混凝土的制造方法，包括以下步骤：
(1)制备机制砂；首先将质量比为2：1的碎石和尾矿砂的混合物进行杂质去除，去除后混合物中剩余的杂质为5-8％；接着对所述混合物进行破碎，破碎料由皮带输送到振动筛进行筛分；粒度大于3mm的破碎料输送至高效细碎机进行二次破碎；粒度小于3mm的半成品直接进入轮斗式洗砂机，经过清洗后的水洗砂由皮带机送入脱水筛进行水冲脱水，经过水冲干净后的机制砂出料；
(2)按上述重量份分别称取原材料，备用；
(3)第一次混合；将所述重量份的硅酸盐水泥、硅粉、丙纶、脱硫石膏、红泥颗粒、纳米白云土颗粒、铝酸盐水泥、礁石粉、褐藻胶、晶形蜡投入到搅拌机中搅拌3-5min充分混合，混合过程中加入1/3所述重量份的海水；
(4)第二次混合；将所述重量份的钢渣粉、聚苯乙烯泡沫颗粒、硅砂颗粒、钢纤维、矿渣粉、飞灰、磷渣粉、陶瓷颗粒、蚁酸钙、亚硝酸钙和白炭黑加入到步骤(3)中的产物中，搅拌5-7min充分混合，混合过程中再加入1/3所述重量份的海水；
(5)第三次混合；将所述重量份的剩余原料加入到步骤(4)中的产物中，搅拌3-5min充分混合，混合过程中再加入剩余1/3所述重量份的海水，即可制备出高性能混凝土。
优选的，在所述步骤(1)中，每一步处理过程都设置有吸尘设备，水冲之后的废水处理采用循环回收系统对废水进行回收处理再利用。
在上述任一方案中优选的是，每次混合时搅拌机的转速为120-135r/min；制备礁石粉时是将礁石破碎为粒径在10-25μm的粉体。
本发明是根据多年的实际应用实践和经验所得，采用最佳的技术手段和措施来进行组合优化，获得了最优的技术效果，并非是技术特征的简单叠加和拼凑，因此本发明具有显著的意义。
本发明的有益效果为：
1.本发明的高性能混凝土稳定性高、耐久性好，抗离析性和填充性优异，混凝土质量稳定，满足海工混凝土的技术指标。本发明的制造方法工艺简单，能耗低，投入成本低，生产效率高。
2.本发明的高性能混凝土充分合理利用各种矿产资源，节约资源；吡啶-3-甲酸的使用防止钢筋制品在混凝土环境中或相应的碱性条件下与海水或氯化钠溶液中氯盐接触时所发生的腐蚀电化学反应局部腐蚀和全面腐蚀，提高了混凝土的抗氯离子侵蚀能力；本发明使得水泥基材料更加密实且不易发生离析，提高混凝土的抗渗性能，有效抑制离子的侵蚀。
3.本发明中使用的专用补偿收缩剂，产生均匀的体积膨胀，有效地补偿了地质聚合物硬化过程中体积收缩；在保证混凝土的抗氯离子渗透性能良好的同时还具有良好的抗裂性，在强度方面也有一定的提升，能够阻止氯离子的侵蚀，且大大降低了溶液中的氯离子，有效固结氯离子的浓度。制备的混凝土更加密实，制备的混凝土标准试件抗压强度比普通混凝土强度大，能够抵抗海水海砂有害离子的侵入，提高混凝土结构的耐久性。
4.本发明中使用的高强度丙纶成本低廉、力学性能优秀、耐热性能好。同时，PP树脂材料丰富，可以大量生产出应用于工程领域所需要的性能优良的增强混凝土纤维，能够提高我国基础设施建设和军事建筑物的安全性能并且延长了其使用寿命。
5.本发明中使用的机制砂产品质量达到了高使用标准，既可解决当前尾矿砂无法有效利用的问题，又可以替代天然砂，从而达到保护环境的目的；本发明的机制砂质量好，能适应各种标号混凝土的需要，弥补了普通机制砂配制混凝土容易泌水的缺点，减少了泌水和离析，坍落度损失小，并且有良好的粘结性能，混凝土的和易性得到很大提高；同时由于该种机制砂的颗粒级配好，颗粒圆滑，无棱角，与水泥浆体接触面大，浆体内空隙小，使得混凝土更加密实，混凝土强度及耐久性能得到提高。
6.本发明的混凝土整体性能得到改善，工作性能良好、早期和中后期力学性能高，具有高流动性、高粘聚性、高体积稳定性、高耐久性和高可泵性；礁石粉加入到混凝土既能就地取材又能实现固体废弃物的重新利用，具有极大的经济和现实意义，且大大减少水泥用量，同时利用海水代替淡水，利用海砂和机制砂替代河砂，减少建筑废弃物和工业废渣排放对环境造成的污染，节省大量的处理费用和水泥基材料原材料成本，又可以弥补河砂的不足，大大的降低了工程的建设成本；并且海砂和机制砂配合使用，可以充分发挥两者的联合作用，进一步提高混凝土的性能。
7.通过混凝土的自流平、自密实，有效消除了混凝土表面的气孔、麻面与蜂窝，提高了混凝土的抗裂防渗性能，加强了对钢筋的保护性；有效避免了普通混凝土的振捣声，无需为振动消耗能源，且不会对钢模产生疲劳破坏，降低混凝土制造的生产成本。
具体实施方式
下面将结合本申请的具体实施方式，对本申请的技术方案进行详细的说明，但如下实施例仅是用以理解本发明，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，本申请可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
一种高性能混凝土，包括以下重量份的原料：
机制砂100-110、碎石130-140、海砂30-45、海水30-45、硅酸盐水泥25-35、硅粉30-32、丙纶25-30、钢渣粉20-28、补偿收缩剂20-25、聚苯乙烯泡沫颗粒20-22、硅砂颗粒16-20、钢纤维15-20、脱硫石膏15-18、红泥颗粒15-18、矿渣粉15-18、飞灰12-16、纳米白云土颗粒10-15、磷渣粉10-15、铝酸盐水泥8-10、礁石粉8-10、陶瓷颗粒8-10、褐藻胶8-10、蚁酸钙5-8、亚硝酸钙5-7、吡啶-3-甲酸4-5、聚羧酸减水剂2-5、白炭黑2-3、泡花碱1-1.5、火碱0.8-1.2、晶形蜡1-2、聚乙烯醇1-1.5、二甘醇一丁醚0.5-1、消泡剂0.3-0.7、偶氮二甲酰胺0.2-0.5；
所述丙纶由PP树脂、大苏打、二氧化钛和PE树脂制成，其质量比为70:2:13:15；制备时先将准备好的所述PP树脂、大苏打、二氧化钛和PE树脂进行搅拌干燥并混合，干燥温度为120-126℃，干燥时间为1.5-2h；然后通进行熔融、挤出纺丝，熔融纺丝时的分段温度分别为：200-205℃、210-215℃、220-225℃、230-235℃、240-245℃、250-255℃；骤冷至130-135℃，并保冷10-15min；采用孔直径为0.5-0.6mm、长径比为10-12的喷丝头进行牵伸，牵引后进行冷却，冷却的温度为30-40℃；最后冷却至室温，切断，制得丙纶。
所述海砂的细度模数为2.4-2.6，含泥量为小于0.5-0.7％；所述钢纤维的长度15-19mm，纤维直径为0.3-0.5mm，抗拉强度为2950-3000MPa。
所述硅酸盐水泥的比表面积为360m2/kg-370m2/kg，强度等级为42.5级；所述铝酸盐水泥熟的比表面积为370m2/kg-380m2/kg，所含的氧化铝的质量百分比为50-55％；所述硅砂颗粒的细度为850-880目，所含的二氧化硅的质量百分比为93-96％。
所述补偿收缩剂以重量份计，包括：硫铝酸钙40-55、硫酸钙14-16、矾土4-12、三氧化二铁1-3、硫酸酐10-15、煅石灰20-26；制备所述补偿收缩剂时将所述重量份的硫铝酸钙、硫酸钙、矾土、三氧化二铁、硫酸酐和煅石灰分别破碎后进行混合研磨1-2h，得到成品。
所述机制砂的粒径为0.5mm-3mm，细度模数为3.4-3.6，所述碎石为粒径10mm-25mm的连续级配碎石；所述红泥颗粒是将红泥在90-100℃烘干至恒重，将烘干后的红泥破碎，过400-425目的筛子，即得处理好的红泥颗粒。
一种高性能混凝土的制造方法，包括以下步骤：
(1)制备机制砂；首先将质量比为2：1的碎石和尾矿砂的混合物进行杂质去除，去除后混合物中剩余的杂质为5-8％；接着对所述混合物进行破碎，破碎料由皮带输送到振动筛进行筛分；粒度大于3mm的破碎料输送至高效细碎机进行二次破碎；粒度小于3mm的半成品直接进入轮斗式洗砂机，经过清洗后的水洗砂由皮带机送入脱水筛进行水冲脱水，经过水冲干净后的机制砂出料；
(2)按上述重量份分别称取原材料，备用；
(3)第一次混合；将所述重量份的硅酸盐水泥、硅粉、丙纶、脱硫石膏、红泥颗粒、纳米白云土颗粒、铝酸盐水泥、礁石粉、褐藻胶、晶形蜡投入到搅拌机中搅拌3-5min充分混合，混合过程中加入1/3所述重量份的海水；
(4)第二次混合；将所述重量份的钢渣粉、聚苯乙烯泡沫颗粒、硅砂颗粒、钢纤维、矿渣粉、飞灰、磷渣粉、陶瓷颗粒、蚁酸钙、亚硝酸钙和白炭黑加入到步骤(3)中的产物中，搅拌5-7min充分混合，混合过程中再加入1/3所述重量份的海水；
(5)第三次混合；将所述重量份的剩余原料加入到步骤(4)中的产物中，搅拌3-5min充分混合，混合过程中再加入剩余1/3所述重量份的海水，即可制备出高性能混凝土。
在所述步骤(1)中，每一步处理过程都设置有吸尘设备，水冲之后的废水处理采用循环回收系统对废水进行回收处理再利用。
每次混合时搅拌机的转速为120-135r/min；制备礁石粉时是将礁石破碎为粒径在10-25μm的粉体。
实施例2
一种高性能混凝土，包括以下重量份的原料：
机制砂100-110、碎石130-140、海砂30-45、海水30-45、硅酸盐水泥25-35、硅粉30-32、丙纶25-30、钢渣粉20-28、补偿收缩剂20-25、聚苯乙烯泡沫颗粒20-22、硅砂颗粒16-20、钢纤维15-20、脱硫石膏15-18、红泥颗粒15-18、矿渣粉15-18、飞灰12-16、纳米白云土颗粒10-15、磷渣粉10-15、铝酸盐水泥8-10、礁石粉8-10、陶瓷颗粒8-10、褐藻胶8-10、蚁酸钙5-8、亚硝酸钙5-7、吡啶-3-甲酸4-5、聚羧酸减水剂2-5、白炭黑2-3、泡花碱1-1.5、火碱0.8-1.2、晶形蜡1-2、聚乙烯醇1-1.5、二甘醇一丁醚0.5-1、消泡剂0.3-0.7、偶氮二甲酰胺0.2-0.5；
所述丙纶由PP树脂、大苏打、二氧化钛和PE树脂制成，其质量比为70:2:13:15；制备时先将准备好的所述PP树脂、大苏打、二氧化钛和PE树脂进行搅拌干燥并混合，干燥温度为120-126℃，干燥时间为1.5-2h；然后通进行熔融、挤出纺丝，熔融纺丝时的分段温度分别为：200-205℃、210-215℃、220-225℃、230-235℃、240-245℃、250-255℃；骤冷至130-135℃，并保冷10-15min；采用孔直径为0.5-0.6mm、长径比为10-12的喷丝头进行牵伸，牵引后进行冷却，冷却的温度为30-40℃；最后冷却至室温，切断，制得丙纶。
所述海砂的细度模数为2.4-2.6，含泥量为小于0.5-0.7％；所述钢纤维的长度15-19mm，纤维直径为0.3-0.5mm，抗拉强度为2950-3000MPa。
所述硅酸盐水泥的比表面积为360m2/kg-370m2/kg，强度等级为42.5级；所述铝酸盐水泥熟的比表面积为370m2/kg-380m2/kg，所含的氧化铝的质量百分比为50-55％；所述硅砂颗粒的细度为850-880目，所含的二氧化硅的质量百分比为93-96％。
所述补偿收缩剂以重量份计，包括：硫铝酸钙40-55、硫酸钙14-16、矾土4-12、三氧化二铁1-3、硫酸酐10-15、煅石灰20-26；制备所述补偿收缩剂时将所述重量份的硫铝酸钙、硫酸钙、矾土、三氧化二铁、硫酸酐和煅石灰分别破碎后进行混合研磨1-2h，得到成品。
所述机制砂的粒径为0.5mm-3mm，细度模数为3.4-3.6，所述碎石为粒径10mm-25mm的连续级配碎石；所述红泥颗粒是将红泥在90-100℃烘干至恒重，将烘干后的红泥破碎，过400-425目的筛子，即得处理好的红泥颗粒。
一种高性能混凝土的制造方法，包括以下步骤：
(1)制备机制砂；首先将质量比为2：1的碎石和尾矿砂的混合物进行杂质去除，去除后混合物中剩余的杂质为5-8％；接着对所述混合物进行破碎，破碎料由皮带输送到振动筛进行筛分；粒度大于3mm的破碎料输送至高效细碎机进行二次破碎；粒度小于3mm的半成品直接进入轮斗式洗砂机，经过清洗后的水洗砂由皮带机送入脱水筛进行水冲脱水，经过水冲干净后的机制砂出料；
(2)按上述重量份分别称取原材料，备用；
(3)第一次混合；将所述重量份的硅酸盐水泥、硅粉、丙纶、脱硫石膏、红泥颗粒、纳米白云土颗粒、铝酸盐水泥、礁石粉、褐藻胶、晶形蜡投入到搅拌机中搅拌3-5min充分混合，混合过程中加入1/3所述重量份的海水；
(4)第二次混合；将所述重量份的钢渣粉、聚苯乙烯泡沫颗粒、硅砂颗粒、钢纤维、矿渣粉、飞灰、磷渣粉、陶瓷颗粒、蚁酸钙、亚硝酸钙和白炭黑加入到步骤(3)中的产物中，搅拌5-7min充分混合，混合过程中再加入1/3所述重量份的海水；
(5)第三次混合；将所述重量份的剩余原料加入到步骤(4)中的产物中，搅拌3-5min充分混合，混合过程中再加入剩余1/3所述重量份的海水，即可制备出高性能混凝土。
在所述步骤(1)中，每一步处理过程都设置有吸尘设备，水冲之后的废水处理采用循环回收系统对废水进行回收处理再利用。
每次混合时搅拌机的转速为120-135r/min；制备礁石粉时是将礁石破碎为粒径在10-25μm的粉体。
进一步的，所述硅酸盐水泥包括以下重量份的原料：
石灰石40-50、粘土30-35、中砂25-30、高岭石15-20、蒙脱石10-15、树脂组合物10-15、氟化钙10-12、芒硝8-10、硫酸渣5-8、碳酸钠3-5，硅酸钠2-3、氯化钙1-2份、减水剂1-2。
所述硅酸盐水泥的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备树脂组合物：树脂组合物包括酚醛环氧树脂、二亚乙基三胺和胺基嚓吮二酮，三者的重量比为6-8:3-4:0.8-1.2；将酚醛环氧树脂和和胺基嚓吮二酮混合均匀，温度升至48-52℃，在高速搅拌下缓慢的加入二亚乙基三胺，搅拌35-45min，得到树脂组合物。
(2)将石灰石、高岭石和蒙脱石进行研磨，转速为128-135r/min，研磨4-5h，颗粒度大小为1.2-1.4mm，之后进行控温烧制：以3-4℃/min的速率慢速升温至600℃，而后恒温保温3.5-4h；出炉自然冷却.
(3)将剩余的原料加入，进行机械混合搅拌1.5-2.5h，得到所述硅酸盐水泥。
本实施例制备的硅酸盐水泥可以显著改善抗压强度和韧性，并且能有效提高水泥的防腐性能。生产工艺不复杂，简单易于生产产品，使用过程中方便并能均匀使用，满足生产的稳定性，并且提高了生产效率，节省了成本。
实施例3
一种高性能混凝土，包括以下重量份的原料：
机制砂100-110、碎石130-140、海砂30-45、海水30-45、硅酸盐水泥25-35、硅粉30-32、丙纶25-30、钢渣粉20-28、补偿收缩剂20-25、聚苯乙烯泡沫颗粒20-22、硅砂颗粒16-20、钢纤维15-20、脱硫石膏15-18、红泥颗粒15-18、矿渣粉15-18、飞灰12-16、纳米白云土颗粒10-15、磷渣粉10-15、铝酸盐水泥8-10、礁石粉8-10、陶瓷颗粒8-10、褐藻胶8-10、蚁酸钙5-8、亚硝酸钙5-7、吡啶-3-甲酸4-5、聚羧酸减水剂2-5、白炭黑2-3、泡花碱1-1.5、火碱0.8-1.2、晶形蜡1-2、聚乙烯醇1-1.5、二甘醇一丁醚0.5-1、消泡剂0.3-0.7、偶氮二甲酰胺0.2-0.5；
所述丙纶由PP树脂、大苏打、二氧化钛和PE树脂制成，其质量比为70:2:13:15；制备时先将准备好的所述PP树脂、大苏打、二氧化钛和PE树脂进行搅拌干燥并混合，干燥温度为120-126℃，干燥时间为1.5-2h；然后通进行熔融、挤出纺丝，熔融纺丝时的分段温度分别为：200-205℃、210-215℃、220-225℃、230-235℃、240-245℃、250-255℃；骤冷至130-135℃，并保冷10-15min；采用孔直径为0.5-0.6mm、长径比为10-12的喷丝头进行牵伸，牵引后进行冷却，冷却的温度为30-40℃；最后冷却至室温，切断，制得丙纶。
所述海砂的细度模数为2.4-2.6，含泥量为小于0.5-0.7％；所述钢纤维的长度15-19mm，纤维直径为0.3-0.5mm，抗拉强度为2950-3000MPa。
所述硅酸盐水泥的比表面积为360m2/kg-370m2/kg，强度等级为42.5级；所述铝酸盐水泥熟的比表面积为370m2/kg-380m2/kg，所含的氧化铝的质量百分比为50-55％；所述硅砂颗粒的细度为850-880目，所含的二氧化硅的质量百分比为93-96％。
所述补偿收缩剂以重量份计，包括：硫铝酸钙40-55、硫酸钙14-16、矾土4-12、三氧化二铁1-3、硫酸酐10-15、煅石灰20-26；制备所述补偿收缩剂时将所述重量份的硫铝酸钙、硫酸钙、矾土、三氧化二铁、硫酸酐和煅石灰分别破碎后进行混合研磨1-2h，得到成品。
所述机制砂的粒径为0.5mm-3mm，细度模数为3.4-3.6，所述碎石为粒径10mm-25mm的连续级配碎石；所述红泥颗粒是将红泥在90-100℃烘干至恒重，将烘干后的红泥破碎，过400-425目的筛子，即得处理好的红泥颗粒。
一种高性能混凝土的制造方法，包括以下步骤：
(1)制备机制砂；首先将质量比为2：1的碎石和尾矿砂的混合物进行杂质去除，去除后混合物中剩余的杂质为5-8％；接着对所述混合物进行破碎，破碎料由皮带输送到振动筛进行筛分；粒度大于3mm的破碎料输送至高效细碎机进行二次破碎；粒度小于3mm的半成品直接进入轮斗式洗砂机，经过清洗后的水洗砂由皮带机送入脱水筛进行水冲脱水，经过水冲干净后的机制砂出料；
(2)按上述重量份分别称取原材料，备用；
(3)第一次混合；将所述重量份的硅酸盐水泥、硅粉、丙纶、脱硫石膏、红泥颗粒、纳米白云土颗粒、铝酸盐水泥、礁石粉、褐藻胶、晶形蜡投入到搅拌机中搅拌3-5min充分混合，混合过程中加入1/3所述重量份的海水；
(4)第二次混合；将所述重量份的钢渣粉、聚苯乙烯泡沫颗粒、硅砂颗粒、钢纤维、矿渣粉、飞灰、磷渣粉、陶瓷颗粒、蚁酸钙、亚硝酸钙和白炭黑加入到步骤(3)中的产物中，搅拌5-7min充分混合，混合过程中再加入1/3所述重量份的海水；
(5)第三次混合；将所述重量份的剩余原料加入到步骤(4)中的产物中，搅拌3-5min充分混合，混合过程中再加入剩余1/3所述重量份的海水，即可制备出高性能混凝土。
在所述步骤(1)中，每一步处理过程都设置有吸尘设备，水冲之后的废水处理采用循环回收系统对废水进行回收处理再利用。
每次混合时搅拌机的转速为120-135r/min；制备礁石粉时是将礁石破碎为粒径在10-25μm的粉体。
进一步的，所述纳米白云土颗粒的制备包括以下步骤：
(1)以白云土、小苏打、水按重量比为1∶3-5∶12-15混合并搅拌，反应12-14h，反应温度为60-65℃；
(2)向步骤(1)中的产品中再加入次氯酸，加入量为步骤(1)中的产品的总质量的5-10％，继续反应3-4h，反应温度为82-85℃，反应后过滤、洗涤、烘干；
(3)取步骤(2)所得的产品、二甲亚砜、西曲溴铵，按重量比为3∶4-6∶1-2混合，得混合物，加入所述混合物总质量的20-25％的水，进行插层处理，反应4-5小时，反应温度为43℃-44℃，过滤、洗涤、烘干，即为所述纳米白云土颗粒。
本实施例的纳米白云土颗粒可以改善水泥混凝土材料的抗氯离子渗透性能，确保混凝土的强度不降低，同时经济性要得到保障。加入纳米白云土颗粒后，混凝土抗氯离子渗透性提高50％以上，强度提高20％以上。本实施例具有新颖、简单实用、施工工艺简单、实用效果好、造价低廉、提高混凝土设施使用寿命等优点。
性能测试
混凝土抗压强度、抗折强度根据GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行，混凝土、冻融、抗硫酸盐侵蚀干湿循环、抗氯离子渗透能力等根据GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》进行，测得的相关力学及耐久性能实验数据如下：
Figure BDA0002492558770000141
Figure BDA0002492558770000151
综合以上结果可知，快速养护48小时后本发明的高性能混凝土的抗压强度、耐久性及各项工作性能远高于传统高性能混凝土。
由上述实施例可知，本发明的高性能混凝土稳定性高、耐久性好，抗离析性和填充性优异，混凝土质量稳定，满足海工混凝土的技术指标。本发明的制造方法工艺简单，能耗低，投入成本低，生产效率高。
本发明的高性能混凝土充分合理利用各种矿产资源，节约资源；吡啶-3-甲酸的使用防止钢筋制品在混凝土环境中或相应的碱性条件下与海水或氯化钠溶液中氯盐接触时所发生的腐蚀电化学反应局部腐蚀和全面腐蚀，提高了混凝土的抗氯离子侵蚀能力；本发明使得水泥基材料更加密实且不易发生离析，提高混凝土的抗渗性能，有效抑制离子的侵蚀。
本发明中使用的专用补偿收缩剂，产生均匀的体积膨胀，有效地补偿了地质聚合物硬化过程中体积收缩；在保证混凝土的抗氯离子渗透性能良好的同时还具有良好的抗裂性，在强度方面也有一定的提升，能够阻止氯离子的侵蚀，且大大降低了溶液中的氯离子，有效固结氯离子的浓度。制备的混凝土更加密实，制备的混凝土标准试件抗压强度比普通混凝土强度大，能够抵抗海水海砂有害离子的侵入，提高混凝土结构的耐久性。
本发明中使用的高强度丙纶成本低廉、力学性能优秀、耐热性能好。同时，PP树脂材料丰富，可以大量生产出应用于工程领域所需要的性能优良的增强混凝土纤维，能够提高我国基础设施建设和军事建筑物的安全性能并且延长了其使用寿命。
本发明中使用的机制砂产品质量达到了高使用标准，既可解决当前尾矿砂无法有效利用的问题，又可以替代天然砂，从而达到保护环境的目的；本发明的机制砂质量好，能适应各种标号混凝土的需要，弥补了普通机制砂配制混凝土容易泌水的缺点，减少了泌水和离析，坍落度损失小，并且有良好的粘结性能，混凝土的和易性得到很大提高；同时由于该种机制砂的颗粒级配好，颗粒圆滑，无棱角，与水泥浆体接触面大，浆体内空隙小，使得混凝土更加密实，混凝土强度及耐久性能得到提高。
本发明的混凝土整体性能得到改善，工作性能良好、早期和中后期力学性能高，具有高流动性、高粘聚性、高体积稳定性、高耐久性和高可泵性；礁石粉加入到混凝土既能就地取材又能实现固体废弃物的重新利用，具有极大的经济和现实意义，且大大减少水泥用量，同时利用海水代替淡水，利用海砂和机制砂替代河砂，减少建筑废弃物和工业废渣排放对环境造成的污染，节省大量的处理费用和水泥基材料原材料成本，又可以弥补河砂的不足，大大的降低了工程的建设成本；并且海砂和机制砂配合使用，可以充分发挥两者的联合作用，进一步提高混凝土的性能。
通过混凝土的自流平、自密实，有效消除了混凝土表面的气孔、麻面与蜂窝，提高了混凝土的抗裂防渗性能，加强了对钢筋的保护性；有效避免了普通混凝土的振捣声，无需为振动消耗能源，且不会对钢模产生疲劳破坏，降低混凝土制造的生产成本。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种高性能混凝土，其特征在于，包括以下重量份的原料：
机制砂100-110、碎石130-140、海砂30-45、海水30-45、硅酸盐水泥25-35、硅粉30-32、丙纶25-30、钢渣粉20-28、补偿收缩剂20-25、聚苯乙烯泡沫颗粒20-22、硅砂颗粒16-20、钢纤维15-20、脱硫石膏15-18、红泥颗粒15-18、矿渣粉15-18、飞灰12-16、纳米白云土颗粒10-15、磷渣粉10-15、铝酸盐水泥8-10、礁石粉8-10、陶瓷颗粒8-10、褐藻胶8-10、蚁酸钙5-8、亚硝酸钙5-7、吡啶-3-甲酸4-5、聚羧酸减水剂2-5、白炭黑2-3、泡花碱1-1.5、火碱0.8-1.2、晶形蜡1-2、聚乙烯醇1-1.5、二甘醇一丁醚0.5-1、消泡剂0.3-0.7、偶氮二甲酰胺0.2-0.5；
所述丙纶由PP树脂、大苏打、二氧化钛和PE树脂制成，其质量比为70:2:13:15；制备时先将准备好的所述PP树脂、大苏打、二氧化钛和PE树脂进行搅拌干燥并混合，干燥温度为120-126℃，干燥时间为1.5-2h；然后通进行熔融、挤出纺丝，熔融纺丝时的分段温度分别为：200-205℃、210-215℃、220-225℃、230-235℃、240-245℃、250-255℃；骤冷至130-135℃，并保冷10-15min；采用孔直径为0.5-0.6mm、长径比为10-12的喷丝头进行牵伸，牵引后进行冷却，冷却的温度为30-40℃；最后冷却至室温，切断，制得丙纶。
2.根据权利要求1所述的高性能混凝土，其特征在于，所述海砂的细度模数为2.4-2.6，含泥量为小于0.5-0.7％；所述钢纤维的长度15-19mm，纤维直径为0.3-0.5mm，抗拉强度为2950-3000MPa。
3.根据权利要求1-2所述的高性能混凝土，其特征在于，所述硅酸盐水泥的比表面积为360m2/kg-370m2/kg，强度等级为42.5级；所述铝酸盐水泥熟的比表面积为370m2/kg-380m2/kg，所含的氧化铝的质量百分比为50-55％；所述硅砂颗粒的细度为850-880目，所含的二氧化硅的质量百分比为93-96％。
4.根据权利要求3所述的高性能混凝土，其特征在于，所述补偿收缩剂以重量份计，包括：硫铝酸钙40-55、硫酸钙14-16、矾土4-12、三氧化二铁1-3、硫酸酐10-15、煅石灰20-26；制备所述补偿收缩剂时将所述重量份的硫铝酸钙、硫酸钙、矾土、三氧化二铁、硫酸酐和煅石灰分别破碎后进行混合研磨1-2h，得到成品。
5.根据权利要求1-4所述的高性能混凝土，其特征在于，所述机制砂的粒径为0.5mm-3mm，细度模数为3.4-3.6，所述碎石为粒径10mm-25mm的连续级配碎石；所述红泥颗粒是将红泥在90-100℃烘干至恒重，将烘干后的红泥破碎，过400-425目的筛子，即得处理好的红泥颗粒。
6.一种制造根据权利要求1-5所述的高性能混凝土的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备机制砂；首先将质量比为2：1的碎石和尾矿砂的混合物进行杂质去除，去除后混合物中剩余的杂质为5-8％；接着对所述混合物进行破碎，破碎料由皮带输送到振动筛进行筛分；粒度大于3mm的破碎料输送至高效细碎机进行二次破碎；粒度小于3mm的半成品直接进入轮斗式洗砂机，经过清洗后的水洗砂由皮带机送入脱水筛进行水冲脱水，经过水冲干净后的机制砂出料；
(2)按上述重量份分别称取原材料，备用；
(3)第一次混合；将所述重量份的硅酸盐水泥、硅粉、丙纶、脱硫石膏、红泥颗粒、纳米白云土颗粒、铝酸盐水泥、礁石粉、褐藻胶、晶形蜡投入到搅拌机中搅拌3-5min充分混合，混合过程中加入1/3所述重量份的海水；
(4)第二次混合；将所述重量份的钢渣粉、聚苯乙烯泡沫颗粒、硅砂颗粒、钢纤维、矿渣粉、飞灰、磷渣粉、陶瓷颗粒、蚁酸钙、亚硝酸钙和白炭黑加入到步骤(3)中的产物中，搅拌5-7min充分混合，混合过程中再加入1/3所述重量份的海水；
(5)第三次混合；将所述重量份的剩余原料加入到步骤(4)中的产物中，搅拌3-5min充分混合，混合过程中再加入剩余1/3所述重量份的海水，即可制备出高性能混凝土。
7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，每一步处理过程都设置有吸尘设备，水冲之后的废水处理采用循环回收系统对废水进行回收处理再利用。
8.根据权利要求6-7所述的制造方法，其特征在于，每次混合时搅拌机的转速为120-135r/min；制备礁石粉时是将礁石破碎为粒径在10-25μm的粉体。
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