CN112341098A - 一种高强度的商品混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及建筑材料技术领域，具体公开了一种高强度的商品混凝土及其制备方法。高强度的商品混凝土包括以下组分：水泥、粉煤灰、矿渣粉、膨胀剂、细骨料、粗骨料、水、外加剂；粉煤灰预处理：（1）将粉煤灰与酸溶液混合，洗涤、焙烧，制得多孔粉煤灰；（2）将抗渗耐磨助剂经雾化后沉积在多孔粉煤灰上，混合研磨，制得粉煤灰颗粒，多孔粉煤灰和抗渗耐磨助剂的质量比为1:0.1‑0.3；（3）将激发剂经雾化后沉积在粉煤灰颗粒上，至于800‑960℃下，保温2‑3h，粉煤灰颗粒和激发剂的质量比为1:0.3‑0.5。本申请的高强度的商品混凝土具有抗渗性、耐磨性和耐腐蚀性强，耐渗流冲刷性和耐久性好的优点。

Description

一种高强度的商品混凝土及其制备方法
技术领域
本申请涉及建筑材料技术领域，更具体地说，它涉及一种高强度的商品混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土材料是建筑工程中必不可少的材料，商品混凝土又称预拌混凝土，简称商砼，是目前混凝土材料的主要产品，现代建筑施工大部分均使用商品混凝土，商品混凝土强度值是一个重要的指标，目前高强度混凝土应用越来越广泛，是未来混凝土发展的主要方向之一。
沿海城市的近海地带一直都是城市的黄金地段，在临海地区沿海岸线建设的高层、超高层建筑越来越多，临海地区既有地质条件好的沿海地基，又有杂填土、充填土等软弱地基，与强风化基岩面接触的大多为碎石、角砾层或中、粗砂等富含水且透水性强的土层，这就形成了沿海或临海地区地质的不均匀性和复杂性，在临海地区，由于海水影响，地质不均匀性和复杂性更加明显，临海的地下混凝土结构遭受的破坏具有极大的隐蔽性，长期深埋于地下不易被发觉和修复，而因此造成的安全隐患危害性极大，目前对临海地区应用的混凝土研究多倾向于抗腐蚀等耐久性研究，但在临海地区，因为地下混凝土结构距离地表深度较大，每日受到潮汐作用的影响，地下混凝土结构会长期受到冲刷作用，并且由于市内对地下水的过度开采，海水倒灌现象日益严重，地下混凝土结构受到的渗流冲刷作用有增无减，使得地下混凝土结构不仅会受到海水中腐蚀性离子的侵蚀，还会受到海水的渗流冲刷作用，导致地下混凝土结构的耐久性较差。
针对上述中的相关技术，发明人认为混凝土在临海地区易受到海水的渗流冲刷作用，导致混凝土的耐久性较差，建筑物寿命较短。
发明内容
为了提高商品混凝土的耐海水渗流冲刷性能，改善商品混凝土在临海地区的耐久性和使用寿命，本申请提供一种高强度的商品混凝土及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种高强度的商品混凝土，采用如下的技术方案：
一种高强度的商品混凝土，包括以下重量份的组分：
340-380份水泥、20-36份粉煤灰、90-110份矿渣粉、38-48份膨胀剂、650-690份细骨料、1000-1080份粗骨料、135-175份水、8.69-12.69份外加剂；
所述粉煤灰经过以下预处理：(1)将粉煤灰与酸溶液混合，搅拌5-7h，洗涤、焙烧，制得多孔粉煤灰；(2)将抗渗耐磨助剂经雾化后沉积在多孔粉煤灰上，混合研磨，制得粉煤灰颗粒，多孔粉煤灰和抗渗耐磨助剂的质量比为1:0.1-0.3；(3)将激发剂经雾化后沉积在粉煤灰颗粒上，至于800-960℃下，保温2-3h，粉煤灰颗粒和激发剂的质量比为1:0.3-0.5；
所述抗渗耐磨助剂包括以下重量份的组分：0.2-0.5份稻壳灰、0.1-0.3份二氧化硅粉、0.05-0.2份桐油酸和0.01-0.1份2BaO·SiO2；
所述激发剂由以下重量份的组分混合制成：1-1.5份赤泥、0.6-1份石膏、0.5-0.8份钙矾石和0.7-1份氟化钙。
通过采用上述技术方案，由于首先将粉煤灰使用酸溶液浸泡，经洗涤、焙烧后，其表面出现较多孔隙，再采用雾化方式将抗渗耐磨助剂和激发剂沉积在粉煤灰的外表面和内部的孔隙内，使得抗渗耐磨助剂在粉磨过程中与粉煤灰作用更充分，同时使得激发剂更均匀的吸附在粉煤灰颗粒表面和内部孔隙内，保证粉煤灰的稳定性；抗渗耐磨助剂中的稻壳灰具有优良的微集料填充效应和火山灰活性，可增加混凝土的抗盐酸溶液侵蚀、抗碳化和抗渗能力，能增加混凝土的抗氯离子渗透能力，二氧化硅粉能提升抗渗和耐磨性，而桐油酸具有防水、耐酸碱、防腐防锈的作用，能延缓2BaO·SiO2的水化速度，避免石膏与Ba0反应，影响水泥的正常凝结，Ba0与渗入混凝土中的硫酸根离子反应，生成几乎不可溶的混合物-硫酸钡，使水泥结构更加致密，同时也避免了生成钙矾石的反应，从而提升混凝土的抗硫酸盐腐蚀的能力，同时增强了混凝土的耐磨性；激发剂中石膏对赤泥中的部分铝硅酸盐有一定的激发作用，有利于赤泥早期活性的发挥，钙矾石和氟化钙能增强混凝土的耐磨性和抗渗性，且氟化钙和钙矾石能互相填充包裹，阻碍水分进入粉煤灰中，改善了复合胶结材料的耐水性，能改善混凝土的抗渗、耐磨和干缩性能，防止混凝土在海水的渗流冲刷下，磨损量较多，防水效果下降。
优选的，所述稻壳灰经过以下预处理：将稻壳灰加入到浓度为1moL/L的氢氧化钠溶液中，在90-100℃下搅拌2-3h，用硫酸调节pH值为3-3.5，离心、干燥，将疏水改性剂经雾化喷涂在稻壳灰表面，在80-90℃下陈化24-30h，稻壳灰、氢氧化钠溶液和疏水改性剂的质量比为1:1-1.5:0.2-0.5。
通过采用上述技术方案，因稻壳灰表面疏水性能不高，将稻壳灰用疏水改性剂喷涂在表面，陈化后，疏水改性剂固着在稻壳灰的外表面，从而提高稻壳灰的疏水效果，提高粉煤灰的防水性，进而提高混凝土的抗渗性和耐磨性，改善混凝土的耐海水渗流冲刷效果。
优选的，所述疏水改性剂由质量比为1:0.3-0.8:0.1-0.3的六甲基二硅氮烷、羟基硅油和硅烷偶联剂KH550混合制成。
通过采用上述技术方案，稻壳灰虽然比表面积大，主要成分为二氧化硅，但其表面具有亲水性，对混凝土的抗渗性能有一定影响，六甲基二硅氮烷中的烷基、氨基等基团能取代二氧化硅中的羟基，使稻壳灰呈现疏水性能，银稻壳灰表面用硫酸调节后呈酸性，羟基硅油在酸性的稻壳灰表面能水解成小分子物质，水解产物的羟基与稻壳灰内的二氧化硅表面羟基反应，带有甲基的小分子有机物接枝到二氧化硅表面，使二氧化硅由亲水性变成疏水性，从而使预处理粉煤灰的稻壳灰具有防渗效果，进而提升混凝土的耐渗流冲刷性能。
优选的，所述稻壳灰的制备方法如下：将稻壳用去离子水清洗3-5次，放入450-550℃下煅烧3-4h，过200目筛，研磨20-30min，制得稻壳灰。
通过采用上述技术方案，用去离子水清洗，去除稻壳表面附带的泥土和其他杂质，煅烧温度适宜，能防止煅烧温度过高，导致稻壳灰中无定形二氧化硅转变为结晶态二氧化硅，又能防止温度过低，使得灰分残留过多，影响稻壳灰的高火山灰活性，经煅烧后，稻壳灰的比表面积大，易于附着较多量的疏水改性剂，从而改善稻壳灰的疏水性和抗氯离子腐蚀性。
优选的，所述二氧化硅粉由以下方法制成：以重量份计，将5-10份二氧化硅、90-100份蒸馏水和3-5份十六烷基三甲基溴化铵、5-10份烷基改性海藻酸钠混合，超声，调节pH为5.5-6，干燥，制得二氧化硅粉。通过采用上述技术方案，
通过采用上述技术方案，因二氧化硅表面亲水，当附着于粉煤灰表面时，易引起混凝土抗渗性能下降，因海藻酸钠分子链上存在大量的羟基和羧基基团，具有较强的亲水性，使用疏水性的烷基改性海藻酸钠，能改善二氧化硅粉的疏水效果，且改性后的海藻酸钠的粘性增加，能有效改善二氧化硅粒子与十六烷基三甲基溴化铵和氨基改性海藻酸钠的粘合力，氨基改性海藻酸钠的交联作用使二氧化硅粉形成比较稳定的网络结构或连接膜，从而增强粉煤灰的抗渗、耐磨和抗氯离子渗透性能。
优选的，所述外加剂包括质量比为1:0.3-0.5的减水剂和引气剂。
通过采用上述技术方案，因在临海区域，冬季温度低，混凝土易发生冻裂，使用引气剂，能缓解低温下混凝土的膨胀压力，避免混凝土冻裂，提升混凝土的抗冻性。
优选的，所述引气剂由三萜皂苷与水混合后，加入硫代硫酸钠，混合均匀，干燥至含水量低于1％后，与桃胶混合粉碎制成，三萜皂苷与水的质量比为1:2-3，三萜皂苷、硫代硫酸钠和桃胶的质量比为1:0.4-0.6:0.2-0.3。
通过采用上述技术方案，桃胶具有很好的吸附性，可用于吸附大颗粒的人工骨料，防止大颗粒骨料在混凝土浆体中产生孔隙，降低混凝土的干缩率，三萜皂苷具有分散性强，水性好的特点，能改善混凝土的表面张力，提高混凝土的耐久性，硫代硫酸钠对混凝土具有一定的塑化作用，具有早强效果，能加强混凝土的抗压强度，改善混凝土表面的耐磨性。
优选的，所述粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，细度(45μm方孔筛筛余量)为≤12％，需水量比为95-98％，烧失量为≤4.5％。
通过采用上述技术方案，粉煤灰的活性成分为二氧化硅和三氧化二铝，与水泥和水混合后，能够生成较为稳定的胶凝材料，从而使混凝土具有较高的强度，同时粉煤灰中70％以上的颗粒是无定型的球形玻璃体，主要起到滚珠轴承作用，在混凝土拌合物中发挥润滑作用，改善混凝土拌合物的和易性，且粉煤灰与粗骨料、细骨料等构成合理级配，使彼此之间互相填充，能有效增加混凝土密实度，进一步提高混凝土的抗渗效果。
优选的，所述粗骨料为粒径为5-10mm和粒径为10-20mm的玄武岩，粗骨料的表观密度为2710-2800kg/m3，压碎值为4.0-4.5％；
所述细骨料为机制砂，细度模数为3.4，石粉含量为3.5％，表观密度为2.64-2.665g/cm3，紧装密度为1.67-1.79g/cm3，压碎值为16-17％。
通过采用上述技术方案，使用两种不同粒径的玄武岩进行复配，能够有效提高混凝土的强度，避免颗粒较大，使得骨料之间的孔隙较大，造成混凝土强度较低，与细骨料、粉煤灰和矿渣粉形成合理级配，可提高混凝土的密实度，从而提高混凝土的抗渗性能和耐磨性能；机制砂的含泥量少，避免较多泥土包裹在砂粒表面，造成混凝土流动性较高，发生离析现象，机制砂的颗粒小，能填充于粗骨料之间的孔隙内，提高混凝土的密实度和强度，降低混凝土中孔隙率，提高混凝土的耐磨性和抗渗性，从而改善混凝土的耐渗流冲刷性能。
第二方面，本申请提供一种高强度的商品混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：一种高强度的商品混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、将水泥、粗骨料、细骨料、粉煤灰、矿渣粉混合均匀，制得预混料；
S2、将膨胀剂和外加剂加入到水中，混合均匀后加入到预混料中，搅拌均匀，制高强度的商品混凝土。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用气相沉积方式将抗渗耐磨助剂和激发剂沉积于被酸化的粉煤灰表面，使得粉煤灰与抗渗耐磨助剂和激发剂作用更充分，同时又能保证粉煤灰的稳定性，而抗渗耐磨助剂由稻壳灰、桐油酸、二氧化硅粉和硅酸二钡制成，附着于粉煤灰表面的抗渗耐磨助剂能增强混凝土的结构密实度，改善混凝土的抗渗性和耐磨性，并提高混凝土耐氯离子和硫酸根离子腐蚀的能力，再将激发剂雾化沉积在粉煤灰表面，经过二次附着，粉煤灰颗粒增大，能与骨料形成合力级配，进一步提高混凝土的密实性，激发剂中赤泥、石膏、氟化钙等能增强混凝土的抗渗性、耐磨性和耐氯离子腐蚀性，从而改善混凝土的耐渗流冲刷效果。
2、本申请中优选采用六甲基二硅氮烷、羟基硅油和硅烷偶联剂KH550作为疏水改性剂对稻壳灰进行表面处理，由于六甲基二硅氮烷中烷基、氨基等能与稻壳灰表面的二氧化硅发生取代反应，从而改善稻壳灰的防水性能，同时羟基硅油在酸性条件下能水解成小分子物质，水解出的物质能与二氧化硅接枝，使二氧化硅呈现疏水性能，从而改善稻壳灰的疏水和防水效果，进而提高混凝土的抗渗性能。
3、本申请中优选采用十六烷基三甲基溴化铵和烷基改性海藻酸钠与二氧化硅进行混合，对二氧化硅进行疏水改性，十六烷基三甲基溴化铵能吸附在二氧化硅表面，烷基改性海藻酸钠具有疏水性，能增加二氧化硅与十六烷基三甲基溴化铵的粘合力，并使二氧化硅形成较为稳定的连接膜，增加粉煤灰的抗渗效果和抗氯离子渗透能力。
4、本申请中优选采用三萜皂苷、硫代硫酸钠和桃胶制备引气剂，使混凝土能缓解临海地区冬季低温环境引起的膨胀应力，使混凝土具有较强的抗冻性能。
具体实施方式
烷基改性海藻酸钠的制备例1
氧化海藻酸钠选自青岛九龙海润工贸有限公司，氰基硼氢化钠选自郑州亿冠化工产品有限公司，型号为A-1。
将2g氧化海藻酸钠溶于100mL磷酸缓冲液中，加入0.46g氰基硼氢化钠和50mL含十二胺的甲醇溶液，室温搅拌12h，反应产物用甲醇沉淀、离心分离、沉淀用蒸馏水溶解，透析3d，冷冻干燥，得到烷基改性海藻酸钠。
改性粉煤灰的制备例1-16
制备例1-16中，粉煤灰为II级粉煤灰，六甲基二硅氮烷选自广州市中贻商贸有限公司，分子量为161.29；羟基硅油选自济南硅港化工有限公司，型号为201；和硅烷偶联剂KH550选自济南翱翔化工有限公司，型号为AOX68；十六烷基三甲基溴化铵选自厦门市先端科技有限公司，型号为CTAB；桐油酸选自安徽省瑞芬得油脂深加工有限公司，型号为T160制备例1：(1)将粉煤灰与酸溶液混合，搅拌5h，用去离子水洗涤，在1000℃下焙烧1h，制得多孔粉煤灰，粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，细度(45μm方孔筛筛余量)为≤12％，需水量比为95％，烧失量为≤4.5％，化学成分如表1所示，酸溶液为浓度为30％的盐酸，粉煤灰与盐酸的质量比为1:1；(2)将抗渗耐磨助剂经雾化后沉积在多孔粉煤灰上，混合研磨15min，制得粉煤灰颗粒，多孔粉煤灰和抗渗耐磨助剂的质量比为1:0.1，抗渗耐磨助剂由0.2kg稻壳灰、0.1kg二氧化硅粉、0.05份桐油酸和0.01kg BaO·SiO2混合制成，雾化压力为0.03MPa；(3)将激发剂经雾化后沉积在粉煤灰颗粒上，至于800℃下，保温3h，粉煤灰颗粒和激发剂的质量比为1:0.3，激发剂由1kg赤泥、0.6kg石膏、0.5kg钙矾石和0.7kg氟化钙混合制成，雾化压力为0.02MPa，赤泥和石膏的化学成分如表2所示。
表1制备例1-3中粉煤灰的化学成分
项目 SiO<sub>2</sub> CaO Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> TiO MgO
w/％ 47.54 1.84 20.14 18.68 2.03 1.94
表2赤泥和石膏的化学成分
w/％ SiO<sub>2</sub> MgO Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> CaO Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> K<sub>2</sub>O SO<sub>3</sub> Na<sub>2</sub>O
赤泥 23.24 1.24 5.64 42.01 13.76 1.01 2.1 3.22
石膏 / / / 37.62 / 0.02 50.75 0.00
制备例2：(1)将粉煤灰与酸溶液混合，搅拌6h，用去离子水洗涤，在1100℃下焙烧0.8h，制得多孔粉煤灰，粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，细度(45μm方孔筛筛余量)为≤12％，需水量比为97％，烧失量为≤4.5％，化学成分如表1所示，酸溶液为浓度为30％的硫酸，粉煤灰与硫酸的质量比为1:1；(2)将抗渗耐磨助剂经雾化后沉积在多孔粉煤灰上，混合研磨20min，制得粉煤灰颗粒，多孔粉煤灰和抗渗耐磨助剂的质量比为1:0.2，抗渗耐磨助剂由0.4kg稻壳灰、0.2kg二氧化硅粉、0.1份桐油酸和0.05kg BaO·SiO2混合制成，雾化压力为0.04MPa；(3)将激发剂经雾化后沉积在粉煤灰颗粒上，至于880℃下，保温2.5h，粉煤灰颗粒和激发剂的质量比为1:0.4，激发剂由1.3kg赤泥、0.8kg石膏、0.6kg钙矾石和0.8kg氟化钙混合制成，雾化压力为0.03MPa。
制备例3：(1)将粉煤灰与酸溶液混合，搅拌7h，用去离子水洗涤，在1200℃下焙烧0.5h，制得多孔粉煤灰，粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，细度(45μm方孔筛筛余量)为≤12％，需水量比为98％，烧失量为≤4.5％，化学成分如表1所示，酸溶液为浓度为30％的硝酸，粉煤灰与硝酸的质量比为1:1；(2)将抗渗耐磨助剂经雾化后沉积在多孔粉煤灰上，混合研磨30min，制得粉煤灰颗粒，多孔粉煤灰和抗渗耐磨助剂的质量比为1:0.3，抗渗耐磨助剂由0.5kg稻壳灰、0.3kg二氧化硅粉、0.2份桐油酸和0.1kg BaO·SiO2混合制成，雾化压力为0.05MPa；(3)将激发剂经雾化后沉积在粉煤灰颗粒上，至于960℃下，保温2h，粉煤灰颗粒和激发剂的质量比为1:0.5，激发剂由1.5kg赤泥、1kg石膏、0.8kg钙矾石和1kg氟化钙混合制成，雾化压力为0.04MPa。
制备例4：与制备例1的区别在于，稻壳灰经过以下预处理：将稻壳灰加入到浓度为1moL/L的氢氧化钠溶液中，在90℃下搅拌3h，用硫酸调节pH值为3，离心、干燥，将疏水改性剂经雾化喷涂在稻壳灰表面，在80℃下陈化30h，雾化压力为0.02MPa，稻壳灰、氢氧化钠溶液和疏水改性剂的质量比为1:1:0.2，疏水改性剂选自广州博峰化工科技有限公司，型号为B482；稻壳灰的制备方法如下：将稻壳用去离子水清洗3次，放入450℃下煅烧4h，过200目筛，以220r/min的转速研磨20min，平均粒径为50nm，比表面积为124.3m2/g，具体化学成分如表3所示。
表3稻壳灰的化学成分
项目 SiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> CaO MgO K<sub>2</sub>O Na<sub>2</sub>O 烧失量
w/％ 92.31 0.3 0.4 0.79 0.33 2.74 0.09 2.85
制备例5：与制备例4的区别在于，疏水改性剂由质量比为1:0.3:0.1的六甲基二硅氮烷、羟基硅油和硅烷偶联剂KH550混合制成。
制备例6：与制备例4的区别在于，疏水改性剂由质量比为1:0.5:0.2的六甲基二硅氮烷、羟基硅油和硅烷偶联剂KH550混合制成。
制备例7：与制备例4的区别在于，疏水改性剂由质量比为1:0.8:0.3的六甲基二硅氮烷、羟基硅油和硅烷偶联剂KH550混合制成。
制备例8：与制备例4的区别在于，疏水改性剂由质量比为1:0.1的六甲基二硅氮烷和硅烷偶联剂KH550混合制成。
制备例9：与制备例4的区别在于，疏水改性剂由质量比为0.3:0.1的羟基硅油和硅烷偶联剂KH550混合制成。
制备例10：与制备例1的区别在于，二氧化硅粉由以下方法制成：将5kg二氧化硅、90kg蒸馏水和3kg十六烷基三甲基溴化铵、5kg烷基改性海藻酸钠混合，以100w的功率超声30min，调节pH为5.5，干燥，研磨，过150目筛，制得二氧化硅粉，烷基改性海藻酸钠选自烷基改性海藻酸钠的制备例1。
制备例11：与制备例1的区别在于，二氧化硅粉由以下方法制成：将8kg二氧化硅、95kg蒸馏水和4kg十六烷基三甲基溴化铵、8kg烷基改性海藻酸钠混合，以100w的功率超声40min，调节pH为5.8，干燥，研磨，过150目筛，制得二氧化硅粉，烷基改性海藻酸钠选自烷基改性海藻酸钠的制备例1。
制备例12：与制备例1的区别在于，二氧化硅粉由以下方法制成：将10kg二氧化硅、100kg蒸馏水和5kg十六烷基三甲基溴化铵、10kg烷基改性海藻酸钠混合，以100w的功率超声40min，调节pH为6，干燥，研磨，过150目筛，制得二氧化硅粉，烷基改性海藻酸钠选自烷基改性海藻酸钠的制备例1。
制备例13：与制备例10的区别在于，未添加十六烷基三甲基溴化铵。
制备例14：与制备例10的区别在于，未添加烷基改性海藻酸钠。
制备例15：与制备例10的区别在于，烷基改性海藻酸钠使用海藻酸钠替代。
制备例16：与制备例1的区别在于，稻壳灰经过以下预处理：将稻壳灰加入到浓度为1moL/L的氢氧化钠溶液中，在90℃下搅拌3h，用硫酸调节pH值为3，离心、干燥，将疏水改性剂经雾化喷涂在稻壳灰表面，在80℃下陈化30h，雾化压力为0.02MPa，稻壳灰、氢氧化钠溶液和疏水改性剂的质量比为1:1:0.2，疏水改性剂由质量比为1:0.3:0.1的六甲基二硅氮烷、羟基硅油和硅烷偶联剂KH550混合制成；稻壳灰的制备方法如下：将稻壳用去离子水清洗3次，放入550℃下煅烧3h，过200目筛，以200r/min的转速研磨30min，平均粒径为50nm，比表面积为124.3m2/g，具体化学成分如表3所示；二氧化硅粉由以下方法制成：将5kg二氧化硅、90kg蒸馏水和3kg十六烷基三甲基溴化铵、5kg烷基改性海藻酸钠混合，以100w的功率超声30min，调节pH为5.5，干燥，制得二氧化硅粉。
实施例
以下实施例和对比例中矿渣粉由重庆钰宏再生资源有限公司生产的S95级矿渣粉；水泥为冀东水泥重庆合川有限责任公司生产的P.O42.5R级水泥；减水剂选自青州市英创建材科技有限公司，型号为YC-101聚羧酸减水剂，DC6108型膨胀剂选自北京德昌伟业建筑工程技术有限公司；K12型引气剂为绍兴浙创化工有限公司出售的型号。
实施例1：一种高强度的商品混凝土，每立方米混凝土的原料用量如表4所示，该高强度的商品混凝土的制备方法包括以下步骤：
S1、将340kg/m3水泥、1080kg/m3粗骨料、690kg/m3细骨料、20kg/m3粉煤灰、110kg/m3矿渣粉混合均匀，制得预混料；
水泥为P.042.5R水泥，粗骨料为粒径为5-10mm和粒径为10-20mm的玄武岩，粒径为5-10mm的玄武岩与粒径为10mm的玄武岩的质量比为1:1，粗骨料的表观密度为2710kg/m3，压碎值为4.0％，细骨料为机制砂，细度模数为3.4，石粉含量为3.5％，表观密度为2.64g/cm3，紧装密度为1.67g/cm3，压碎值为16％，粉煤灰选自粉煤灰的制备例1，矿渣粉为S95级矿渣粉；S2、将38kg/m3膨胀剂和8.69kg/m3外加剂加入到135kg/m3水中，混合均匀后加入到预混料中，搅拌均匀，制得高强度的商品混凝土，膨胀剂为DC6108型膨胀剂，外加剂包括质量比为1:0.3的减水剂和引气剂，引气剂为K12的引气剂。
表4实施例1-5中高强度的商品混凝土原料用量
Figure BDA0002793126160000081
Figure BDA0002793126160000091
实施例2：一种高强度的商品混凝土，每立方米混凝土的原料用量如表1所示，该高强度的商品混凝土的制备方法包括以下步骤：
S1、将350kg/m3水泥、1060kg/m3粗骨料、680kg/m3细骨料、24kg/m3粉煤灰、105kg/m3矿渣粉混合均匀，制得预混料；
水泥为P.042.5R水泥，粗骨料为粒径为5-10mm和粒径为10-20mm的玄武岩，粒径为5-10mm的玄武岩与粒径为10mm的玄武岩的质量比为1:1，粗骨料的表观密度为2750kg/m3，压碎值为4.3％，细骨料为机制砂，细度模数为3.4，石粉含量为3.5％，表观密度为2.665g/cm3，紧装密度为1.7g/cm3，压碎值为16.5％，粉煤灰选自粉煤灰的制备例2，矿渣粉为S95级矿渣粉；
S2、将40kg/m3膨胀剂和9.69kg/m3外加剂加入到145kg/m3水中，混合均匀后加入到预混料中，搅拌均匀，制得高强度的商品混凝土，膨胀剂为DC6108型膨胀剂，外加剂包括质量比为1:0.4的减水剂和引气剂，引气剂为K12的引气剂。
实施例3：一种高强度的商品混凝土，每立方米混凝土的原料用量如表1所示，该高强度的商品混凝土的制备方法包括以下步骤：
S1、将360kg/m3水泥、1040kg/m3粗骨料、670kg/m3细骨料、28kg/m3粉煤灰、100kg/m3矿渣粉混合均匀，制得预混料；
水泥为P.042.5R水泥，粗骨料为粒径为5-10mm和粒径为10-20mm的玄武岩，粒径为5-10mm的玄武岩与粒径为10mm的玄武岩的质量比为1:1，粗骨料的表观密度为2800kg/m3，压碎值为4.5％，细骨料为机制砂，细度模数为3.4，石粉含量为3.5％，表观密度为2.64g/cm3，紧装密度为1.79g/cm3，压碎值为17％，粉煤灰选自粉煤灰的制备例3，矿渣粉为S95级矿渣粉；
S2、将43kg/m3膨胀剂和10.69kg/m3外加剂加入到155kg/m3水中，混合均匀后加入到预混料中，搅拌均匀，制得高强度的商品混凝土，膨胀剂为DC6108型膨胀剂，外加剂包括质量比为1:0.5的减水剂和引气剂，引气剂为K12的引气剂。
实施例4：一种高强度的商品混凝土，与实施例1的区别在于，原料用量如表3所示，粉煤灰选自粉煤灰的制备例4。
实施例5：一种高强度的商品混凝土，与实施例1的区别在于，原料用量如表3所示，粉煤灰选自粉煤灰的制备例5。
实施例6：一种高强度的商品混凝土，与实施例1的区别在于，粉煤灰选自粉煤灰的制备例6。
实施例7：一种高强度的商品混凝土，与实施例1的区别在于，粉煤灰选自粉煤灰的制备例7。
实施例8：一种高强度的商品混凝土，与实施例1的区别在于，粉煤灰选自粉煤灰的制备例8。
实施例9：一种高强度的商品混凝土，与实施例1的区别在于，粉煤灰选自粉煤灰的制备例9。
实施例10：一种高强度的商品混凝土，与实施例1的区别在于，粉煤灰选自粉煤灰的制备例10。
实施例11：一种高强度的商品混凝土，与实施例1的区别在于，粉煤灰选自粉煤灰的制备例11。
实施例12：一种高强度的商品混凝土，与实施例1的区别在于，粉煤灰选自粉煤灰的制备例12。
实施例13：一种高强度的商品混凝土，与实施例1的区别在于，粉煤灰选自粉煤灰的制备例14。
实施例14：一种高强度的商品混凝土，与实施例1的区别在于，粉煤灰选自粉煤灰的制备例14。
实施例15：一种高强度的商品混凝土，与实施例1的区别在于，粉煤灰选自粉煤灰的制备例15。
实施例16：一种高强度的商品混凝土，与实施例1的区别在于，粉煤灰选自粉煤灰的制备例16。
实施例17：一种高强度的商品混凝土，与实施例1的区别在于，引气剂由三萜皂苷与水混合后，加入硫代硫酸钠，混合均匀，干燥至含水量低于1％后，与桃胶混合粉碎制成，三萜皂苷与水的质量比为1:2，三萜皂苷、硫代硫酸钠和桃胶的质量比为1:0.4:0.2。
实施例18：所述引气剂由三萜皂苷与水混合后，加入硫代硫酸钠，混合均匀，干燥至含水量低于1％后，与桃胶混合粉碎制成，三萜皂苷与水的质量比为1:3，三萜皂苷、硫代硫酸钠和桃胶的质量比为1:0.6:0.3。
对比例
对比例1：一种高强度的商品混凝土，与实施例1的区别在于，粉煤灰为II级粉煤灰，未进行预处理。
对比例2：一种高强度的商品混凝土，与实施例1的区别在于，抗渗耐磨助剂中未添加桐油酸和2BaO·SiO2。
对比例3：一种高强度的商品混凝土，与实施例1的区别在于，抗渗耐助剂中未添加二氧化硅粉。
对比例4：一种高强度的商品混凝土，与实施例1的区别在于，抗渗耐磨助剂中未添加稻壳灰。
对比例5：一种高强度的商品混凝土，与实施例1的区别在于，激发剂中未添加钙矾石。
对比例6：一种高强度的商品混凝土，与实施例1的区别在于，激发剂中未添加氟化钙。
对比例7：一种高强度的商品混凝土，与实施例1的区别在于，改性粉煤灰由粉煤灰、抗渗耐磨助剂和激发剂混合制成，抗渗耐磨助剂由0.2kg稻壳灰、0.1kg二氧化硅粉、0.05份桐油酸和0.01kg BaO·SiO2混合制成，激发剂由1kg赤泥、0.6kg石膏、0.5kg钙矾石和0.7kg氟化钙混合制成。
对比例8：一种高强度的商品混凝土的制备方法，与实施例1的区别在于，S1：按250kg普通硅酸盐水泥、80kg粉煤灰、700kg砂、12kg乙酸钙、20kg海藻酸钠800kg骨料和170kg的水先混合，混合均匀后再加入50kg可溶性铵盐，得到混合物A；
S2：将45kg瓜尔豆胶和剩余的水混合，得到混合物B，将混合物B加入混合物A中混合均匀，得到高强度的商品混凝土。
性能检测试验
按照实施例1-18和对比例1-8中的方法制备混凝土浆体，并按照以下方法检测混凝土的各项性能，将检测结果记录于表5中。
1、按照GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中规定，并利用SJS-1.5型1.2模砂浆抗渗仪进行抗渗试验，将各实施例和各对比例制备的试样成型后放入温度为20℃，相对湿度95％的预养室中养护24h，脱模后立即将试样放入20℃、相对湿度为98％％的养护室中养护到龄期后，取出、擦净、表面风干，抗渗仪压力为1.2MPa，加压过程不大于5min，以达到稳定压力的时间为试验记录起始时间，24h后停止试验，取出试件，劈开试件，测量试件的渗水高度；
2、使用TMS-400水泥胶砂耐磨试验机进行耐磨性试验，试样尺寸为15cm×15cm×3cm，试样成型后放入温度为20℃，相对湿度为95％的预养室中养护24h，脱模后立即将试样放入20℃、相对湿度为95％的养护室中养护到龄期后，从水中取出，在空气中自然干燥，在60℃以下的温度下充分干燥，将试验放在耐磨机上，在300N负荷下预磨30转后，取下试件扫净粉粒称量，该重量作为试件的原始重量G1，再磨40转，取下试件扫粉粒称重G2，试件的磨损量用每一试件上单位面积的磨损质量来表示，计算至0.01kg/m2，计算公式为g＝(G1-G2)/0.0125；
3、抗压强度：按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法》进行测试；
4、干缩率：按照GB/T751-1981《水泥胶砂干缩试验方法》进行检测；
5、抗硫酸盐侵蚀性能：按照GB/T749-2008《水泥抗硫酸盐侵蚀试验方法》进行检测；
6、氯离子扩散系数：按照GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》中“混凝土氯离子迁移系数的非稳态迁移试验-氯离子扩散系数快速实验NTBUILD492”进行测试。
表5高强度的商品混凝土性能检测结果
Figure BDA0002793126160000121
Figure BDA0002793126160000131
实施例1-3中使用气相沉积法将抗渗耐磨知己和激发剂雾化沉积在粉煤灰表面和内部的孔隙内，以稻壳灰、二氧化硅粉、桐油酸和BaO·SiO2混合制备抗渗耐磨助剂，以赤泥、石膏、钙矾石和氟化钙混合作为激发剂，由表5中数据可知，实施例1-3制备的高强度的商品混凝土在1.2MPa下的渗透高度为1.21-1.26cm，氯离子渗透系数为1.2-1.7×10-12m2/s，磨损量为1.18-1.24kg/m3，具有较强的抗渗性和耐磨性，能有效阻止氯离子扩散和硫酸盐腐蚀，降低干缩率，防止干缩开裂，提高抗冻性。
实施例4因预处理粉煤灰时，抗渗耐磨助剂中组分稻壳灰，使用疏水改性剂进行预处理，疏水改性剂使用市售产品，与实施例1-3相比，实施例4制备的混凝土渗水高度下降，说明疏水改性剂能提高混凝土的抗渗效果。
实施例5-7中因疏水改性剂由六甲基二硅氮烷、羟基硅油和硅烷偶联剂KH550组成，与实施例4相比，混凝土的抗渗性能有所提高，说明六甲基二硅氮烷、羟基硅油和硅烷偶联剂KH550混合作为疏水改性剂，能提高稻壳灰的疏水效果，从而改善混凝土的防渗性能和耐渗流冲刷性能。
实施例8中因疏水改性剂中未添加羟基硅油，实施例9中因疏水改性剂中未添加六甲基二硅氮烷，由表5中数据可以看出，实施例8-9制备的混凝土渗水高度与实施例5-7相比有所升高，但与实施例1-4相比，抗渗性能有所提升，说明六甲基二硅氮烷和羟基硅油能配合提升混凝土的抗渗性能。
实施例10-12中使用十六烷基三甲基溴化铵和烷基改性海藻酸钠对二氧化硅进行表面处理，实施例10-12制备的混凝土，抗渗高度降低，氯离子扩散系数下降，说明使用十六烷基三甲基溴化铵和烷基改性海藻酸钠对二氧化硅进行处理，能有效改善二氧化硅的表面疏水性，提高混凝土的抗渗性和耐氯离子腐蚀性能，从而提高混凝土的耐海水冲刷性能。
实施例13中制备二氧化硅粉时未添加十六烷基三甲基溴化铵，实施例14中制备二氧化硅粉时未添加烷基改性海藻酸钠，由表5中数据可以看出，与实施例1相比，实施例13和实施例14制备的混凝土抗渗性能有所提高，但与实施例10-12相比，抗渗性能下降明显，且氯离子扩酸系数明显增大，说明使用十六烷基三甲基溴化铵和烷基改性海藻酸钠，能有效改善二氧化硅粉的疏水性能和耐腐蚀性能。
实施例15中因处理二氧化硅粉时使用海藻酸钠，因海藻酸钠具有亲水性，使得混凝土的抗渗性能下降，耐海水冲刷能力降低。
实施例16中制备粉煤灰时，对稻壳灰进行预先处理，疏水改性剂由质量比为1:0.3:0.1的六甲基二硅氮烷、羟基硅油和硅烷偶联剂KH550混合制成，使用十六烷基三甲基溴化铵和烷基改性海藻酸钠对二氧化硅粉进行处理，由表5中数据可知，实施例16制备的混凝土渗水高度小，磨损量低，耐氯离子和硫酸盐腐蚀能力高，具有较强的耐海水渗流冲刷效果。
实施例17-18中，引气剂由三萜皂苷、硫代硫酸钠和桃胶混合制成，由检测结果可知，与实施例1使用的K12型引气剂相比，本申请制备的引气剂能降低混凝土的干缩率，增加混凝土的耐磨性和抗压强度，并增强混凝土的抗渗性能和抗氯离子渗透性能，从而改善混凝土的耐渗流冲刷性能。
对比例1因使用的II级粉煤灰未使用抗渗耐磨助剂和激发剂进行预处理，由检测结果可知，对比例1制备的混凝土渗透高度明显增高至1.65cm，与实施例1相比，对比例1制备的混凝土试样磨损质量变大，氯离子扩散系数升高，抗压强度降低，由此可知，使用抗渗耐磨助剂和激发剂对粉煤灰进行预先处理，能有效提高混凝土的抗渗和耐磨性，并改善混凝土的抗氯离子腐蚀性，从而提高混凝土的耐渗流冲刷效果。
对比例2因抗渗耐磨助剂中未添加桐油酸和硅酸二钡，硅酸二钡能与海水中硫酸盐反应生产硫酸钡，从而延缓硫酸盐的腐蚀并提高耐磨性能，且桐油酸能提高混凝土的防水性和抗氯离子腐蚀性，由检测结果可知，混凝土的抗渗性、耐磨性和抗硫酸盐、氯离子腐蚀性能下降。
对比例3因抗渗耐磨助剂中未添加二氧化硅粉，对比例4因抗渗耐磨助剂中未添加稻壳灰，与实施例1相比，混凝土的耐磨性、抗渗性和防氯离子和硫酸盐的腐蚀性下降，说明二氧化硅粉和稻壳灰具有较好的复配性，二氧化硅粉能附着于稻壳灰表面和内部的孔隙，填充稻壳灰，提高稻壳灰的耐磨性、抗渗性和耐腐蚀性，从而提高混凝土的耐海参渗流冲刷性能。
对比例5因激发剂中未添加钙矾石，对比例6因激发剂中未添加氟化钙，由表5中检测数据可知，对比例5和对比例6制备的混凝土耐磨性下降，抗渗性能减弱，氯离子扩散系数增大，耐腐蚀性下降，由此可知，使用钙矾石和氟化钙作为激发剂能有效提高混凝土的耐磨性、抗渗性和耐腐蚀性，从而提高混凝土的耐渗流冲刷性能。
对比例7因直接将抗渗耐磨助剂、激发剂与粉煤灰混合，进行粉煤灰预处理，由表5中检测结果可知，与对比例1-6相比，混凝土的耐磨性、抗渗性和耐氯离子腐蚀性均有所提高，但与实施例1-3相比，对比例7制备的混凝土抗渗性、耐磨性等性能均变差。
对比例8为现有技术制备的高强度的商品混凝土，其抗渗性仅为P10，而本申请实施例1中混凝土在1.2MPa下的渗透高度为1.24cm，本申请的抗渗性较高，耐磨性好，具有较强的耐腐蚀性能，耐海水渗流冲刷性好。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种高强度的商品混凝土，其特征在于，包括以下重量份的组分：
340-380份水泥、20-36份粉煤灰、90-110份矿渣粉、38-48份膨胀剂、650-690份细骨料、1000-1080份粗骨料、135-175份水、8.69-12.69份外加剂；
所述粉煤灰经过以下预处理：（1）将粉煤灰与酸溶液混合，搅拌5-7h，洗涤、焙烧，制得多孔粉煤灰；（2）将抗渗耐磨助剂经雾化后沉积在多孔粉煤灰上，混合研磨，制得粉煤灰颗粒，多孔粉煤灰和抗渗耐磨助剂的质量比为1:0.1-0.3；（3）将激发剂经雾化后沉积在粉煤灰颗粒上，至于800-960℃下，保温2-3h，粉煤灰颗粒和激发剂的质量比为1:0.3-0.5；
所述抗渗耐磨助剂包括以下重量份的组分：0.2-0.5份稻壳灰、0.1-0.3份二氧化硅粉、0.05-0.2份桐油酸和0.01-0.1份2BaO·SiO2；
所述激发剂由以下重量份的组分混合制成：1-1.5份赤泥、0.6-1份石膏、0.5-0.8份钙矾石和0.7-1份氟化钙。
2.根据权利要求1所述的高强度的商品混凝土，其特征在于：所述稻壳灰经过以下预处理：将稻壳灰加入到浓度为1moL/L的氢氧化钠溶液中，在90-100℃下搅拌2-3h，用硫酸调节pH值为3-3.5，离心、干燥，将疏水改性剂经雾化喷涂在稻壳灰表面，在80-90℃下陈化24-30h，稻壳灰、氢氧化钠溶液和疏水改性剂的质量比为1:1-1.5:0.2-0.5。
3.根据权利要求2所述的高强度的商品混凝土，其特征在于，所述疏水改性剂由质量比为1:0.3-0.8:0.1-0.3的六甲基二硅氮烷、羟基硅油和硅烷偶联剂KH550混合制成。
4.根据权利要求2所述的高强度的商品混凝土，其特征在于，所述稻壳灰的制备方法如下：将稻壳用去离子水清洗3-5次，放入450-550℃下煅烧3-4h，过200目筛，研磨20-30min，制得稻壳灰。
5.根据权利要求1所述的高强度的商品混凝土，其特征在于，所述二氧化硅粉由以下方法制成：以重量份计，将5-10份二氧化硅、90-100份蒸馏水和3-5份十六烷基三甲基溴化铵、5-10份烷基改性海藻酸钠混合，超声，调节pH为5.5-6，干燥，制得二氧化硅粉。
6.根据权利要求1所述的高强度的商品混凝土，其特征在于，所述外加剂包括质量比为1:0.3-0.5的减水剂和引气剂。
7.根据权利要求6所述的高强度的商品混凝土，其特征在于，所述引气剂由三萜皂苷与水混合后，加入硫代硫酸钠，混合均匀，干燥至含水量低于1%后，与桃胶混合粉碎制成，三萜皂苷与水的质量比为1:2-3，三萜皂苷、硫代硫酸钠和桃胶的质量比为1:0.4-0.6:0.2-0.3。
8.根据权利要求1所述的高强度的商品混凝土，其特征在于，所述粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，细度（45μm方孔筛筛余量）为≤12％，需水量比为95-98％，烧失量为≤4.5％。
9.根据权利要求1所述的高强度的商品混凝土，其特征在于，所述粗骨料为粒径为5-10mm和粒径为10-20mm的玄武岩，粗骨料的表观密度为2710-2800kg/m3，压碎值为4.0-4.5%；
所述细骨料为机制砂，细度模数为3.4，石粉含量为3.5%，表观密度为2.64-2.665g/cm3，紧装密度为1.67-1.79g/cm3，压碎值为16-17%。
10.权利要求1-9任一项所述的高强度的商品混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将水泥、粗骨料、细骨料、粉煤灰、矿渣粉混合均匀，制得预混料；
S2、将膨胀剂和外加剂加入到水中，混合均匀后加入到预混料中，搅拌均匀，制得高强度的商品混凝土。
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