CN112624695A - 高强高性能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领域，具体公开了一种高强高性能混凝土及其制备方法；所述高强高性能混凝土由包含以下重量份的原料制成：水泥、河砂、碎石、水、矿渣粉、粉煤灰、减水剂、复合增强纤维、硫酸镁、改性氧化钙；改性氧化钙是在氧化钙外表面包覆一层隔膜；其制备方法为：称取水泥、河砂、碎石、水、矿渣粉、粉煤灰混合后进行搅拌，制得预混料；称取硫酸镁和改性氧化钙混合后制得混合料；预混料和混合料混合后添加复合增强纤维制得搅拌料，添加减水剂混合后倒入模具，养护48h，制得高强高性能混凝土；具有避免高强高性能混凝土干缩过程中容易产生裂缝的效果。

Description

高强高性能混凝土及其制备方法
技术领域
本申请涉及建筑材料领域，更具体地说，它涉及一种高强高性能混凝土及其制备方法。
背景技术
高强高性能混凝土因具有高强度、高抗腐蚀耐久性，可减小结构尺寸、减轻结构自重、节约用地、降低能耗、降低结构维修费和重建费等优点，在超高层建筑、跨海大桥、海上采油平台等大型工程中具有突出的应用优势。
但是由于高强混凝土的水泥用量较大，则水化热较大，导致混凝土自收缩程度较大，干缩程度同样较大，因此容易产生裂缝。
发明内容
为了改善高强高性能混凝土干缩过程中容易产生裂缝的问题，本申请提供一种高强高性能混凝土及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种高强高性能混凝土，采用如下的技术方案：
一种高强高性能混凝土，所述高强高性能混凝土由包含以下重量份的原料制成：水泥380-450份、河砂700-800份、碎石900-1000份、水120-190份、矿渣粉100-130份、粉煤灰20-32份、减水剂12-18份、复合增强纤维10-18份、硫酸镁10-20份、改性氧化钙10-20份；改性氧化钙是在氧化钙外表面包覆一层隔膜。
通过采用上述技术方案，水泥、河砂、碎石、水、矿渣粉、粉煤灰相配合使制得的混凝土具有较高的强度，配合减水剂能够减少拌合水的用量，增加混凝土的和易性；增强复合纤维、硫酸镁和改性氧化钙相配合，通过填充以及缓凝的作用，减少混凝土裂缝的产生。
将硫酸镁和改性氧化钙附着在复合增强纤维上，水泥在水化初期大量的氢氧化钙逐渐生成，氢氧化钙与复合纤维表层的硫酸镁反应生成氢氧化镁沉淀和硫酸钙，氢氧化镁沉淀在水泥水化膨胀初期对产生的小孔隙起到填充的作用，配合复合增强纤维赋予混凝土较强的抗拉性能，能够减小后期混凝土收缩率，从而减少混凝土裂缝的产生；随着水化反应的进行，水泥水化放热量逐渐增大，氧化钙表面的隔膜受热分解，氧化钙表面隔膜破裂，释放出氧化钙晶体，氧化钙晶体遇水生成氢氧化钙晶体，通过氢氧化钙晶体体积膨胀，填充在混凝土水化后期产生的较大膨胀孔隙中，从而减少后期混凝土收缩率；通过控制不同阶段的填充效果减少混凝土裂缝的产生。
在水泥水化初期，硫酸镁与氢氧化钙的反应产物硫酸钙具有缓凝的作用，初步促进水化热的散失，水化初期时由于温度不高，改性氧化钙的隔膜包裹氧化钙晶体，从而延缓其水化反应的进行，避免水化初期混凝土过度膨胀，从而减少混凝土表面早期裂缝的产生；随着水化反应的进行，温度逐渐升高，隔膜逐渐破裂，从而控制氧化钙晶体水化反应的进行，减少混凝土表面裂缝的产生。
优选的，所述复合增强纤维由重量比为2:1的玻璃纤维和钢纤维组成。
通过采用上述技术方案，玻璃纤维和刚纤维相配合，能够提高混凝土的强度，避免混凝土裂缝的产生；玻璃纤维和钢纤维均具有良好的抗拉性能、耐高温性能、并且吸水性小，随着水化放热的进行玻璃纤维和钢纤维自身不会产生膨胀，从而不会对混凝土内部产生能量冲击，而玻璃纤维和钢纤维较高的弹性系数能够吸收较大的冲击能量，从而吸收混凝土出现裂缝的冲击能量，避免混凝土裂缝。
玻璃纤维和钢纤维能够形成网状搭接结构，从而进一步增强混凝土的强度；但是网状搭接结构位置处与水泥、砂石之间的孔隙相比于砂石、水泥之间相连接的孔隙有所增大，孔隙较大，干缩性能明显，从而容易产生裂缝。
改性氧化钙和硫酸镁相配合，能够有效填充复合增强纤维周围的孔隙；附着在复合增强纤维表面的改性氧化钙和硫酸镁随着反应的初期进行，硫酸镁生成的氢氧化镁沉淀稳定的附着在复合增强纤维表面，随着水化反应的进行，氧化钙与水反应生成体积膨胀的氢氧化钙晶体，从而填充在复合增强纤维周围与水泥、砂石之间的孔隙位置处，配合玻璃纤维、钢纤维较强的抗拉性能，能够很好的抑制混凝土裂缝的产生。
优选的，所述高强高性能混凝土还包括：羧甲基纤维素钠3-6份。
通过采用上述技术方案，玻璃纤维、钢纤维和羧甲基纤维素钠相配合，利用羧甲基纤维素钠的粘结性提高玻璃纤维与钢纤维之间的粘结性，使得玻璃纤维较大程度的抱合钢纤维，从而减少玻璃纤维与钢纤维之间的孔隙，提高混凝土的强度并减少混凝土裂缝的产生；并且玻璃纤维、钢纤维和羧甲基纤维素钠相配合还能够避免钢纤维被腐蚀，玻璃纤维具有较高的抗腐蚀性，玻璃纤维含量高，抱合钢纤维的效果好，从而能够避免钢纤维被腐蚀。
优选的，所述改性氧化钙采用如下方法制备而成：
Ⅰ称取1-3份松香，60-75份乙醇混合后制得松香混合液，称取炭黑1-3份，将炭黑置于松香混合液中搅拌制得搅拌液；
Ⅱ称取氧化钙置于Ⅰ中的搅拌液中进行搅拌混合，氧化钙与搅拌液的重量比为8:1，混合后立即干燥，制得改性氧化钙。
通过采用上述技术方案，利用松香、炭黑相配合制备隔膜，使得隔膜具有憎水效果，从而延缓氧化钙晶体水化反应的进行，在初期阶段减少混凝土裂缝的产生；随着水化反应温度逐渐升高后，松香膜破裂，松香膜破裂吸热，从而吸收水化热量，能够进一步减少裂缝的产生；隔膜破裂后释放出炭黑对混凝土中的孔隙起到填充作用，并且释放出氧化钙晶体逐渐进行水化，生成氢氧化钙晶体，通过氢氧化钙晶体体积的膨胀对混凝土水化膨胀过程中产生的孔隙进行填充，最终避免混凝土裂缝的产生。
优选的，Ⅱ中混合10-20s后立即干燥。
通过采用上述技术方案，通过立即干燥，能够保证松香成膜效果良好，保证松香膜能够随着水化放热的进行逐渐破裂，释放出炭黑和氧化钙晶体，从而对混凝土内部孔隙进行填充。
优选的，Ⅱ中搅拌混合的同时进行超声震荡。
通过采用上述技术方案，通过在搅拌混合时采用超声震荡的方法，便于将氧化钙晶体较为均匀的分散在搅拌液中，避免氧化钙晶体出现聚集现象，从而避免隔膜包覆的氧化钙晶体体积较大，影响其填充性能，从而影响混凝土的强度以及混凝土早期裂缝的产生。
优选的，所述玻璃纤维选用无碱玻璃纤维。
通过采用上述技术方案，通过选用无碱玻璃纤维，能够提高混凝土内部的抗腐蚀性能，并且避免钢纤维被腐蚀，从而保证混凝土具有较高强度的同时，抗腐蚀性能优异。
第二方面，本申请提供一种高强高性能混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：
高强高性能混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按重量称取水泥、河砂、碎石、水、矿渣粉、粉煤灰混合后进行搅拌，制得预混料；
S2、称取硫酸镁和改性氧化钙混合后制得混合料；
S3、称取S2制得的混合料重量1/2的混合料置于将S1制得的预混料中进行搅拌制得拌合料；
S4、称取复合增强纤维，将剩余的混合料与复合增强纤维进行混合搅拌，制得搅拌料；
S5、称取减水剂，将减水剂、S4制得的搅拌料与S3制得的拌合料混合搅拌后，倒入模具，养护48h，制得高强高性能混凝土。
通过采用上述技术方案，将水泥、河砂、碎石、水、矿渣粉、粉煤灰相配合，使得制得的混凝土具有较高的强度；将部分硫酸镁和改性氧化钙的混合料与预混料相配合，使得硫酸镁直接与水泥水化过程中释放的氢氧化钙相反应，从而填充水泥水化过程初期产生的孔隙；水泥水化热产生的热量逐渐升高，从而使得改性氧化钙中的炭黑填充混凝土内部孔隙，氧化钙晶体水化膨胀生成氢氧化钙晶体，从而对混凝土内部孔隙进行填充，减少混凝土裂缝的产生；另外一部分混合料与复合增强纤维相配合，通过填充复合增强纤维周围位置处的孔隙并配合复合增强纤维较高的抗拉强度，从而避免混凝土内部裂缝的产生。
优选的，S4中复合增强纤维在150r/min的条件下转动，然后缓慢倒入混合料，在90-150s的时间内倾倒完成。
通过采用上述技术方案，利用复合纤维首先转动，然后倒入混合料，使得混合料逐渐附着在复合增强纤维表面，从而使得混合料在复合增强纤维表面分布的更加均匀，保证混合料在复合增强纤维位置处的填充效果，从而避免裂缝的产生；并且限定转速为150r/min，避免搅拌过程中复合增强纤维被破碎，影响其与混凝土之间的连接性能，从而相应混凝土的抗拉强度。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、硫酸镁和改性氧化钙直接与混凝土中的水泥相接触，硫酸镁与水泥水化生成的氢氧化钙反应生成氢氧化镁沉淀和硫酸钙，在水泥水化反应初期，利用氢氧化镁沉淀对混凝土内部孔隙进行填充，配合硫酸钙的缓凝效果减少混凝土裂缝的产生；另一部分硫酸镁和改性氧化钙附着在增强纤维表面，随着水化反应的进行，混凝土内部温度逐渐升高，从而使得改性氧化钙表面隔膜破裂释放出炭黑和氧化钙晶体，氧化钙晶体水化生成氢氧化钙晶体，利用炭黑、氢氧化钙晶体、氢氧化镁沉淀对复合增强纤维位置处的孔隙进行填充，配合复合增强纤维较强的抗拉强度，使得混凝土具有较高强度的同时能够减少混凝土裂缝的产生。
2、羧甲基纤维素钠、玻璃纤维和钢纤维相配合，能够提高玻璃纤维、钢纤维与水泥之间的粘结性能，从而使得玻璃纤维和钢纤维较为稳定的连结混凝土，在裂缝产生的过程中，玻璃纤维和钢纤维较高的弹性性能能够吸收裂缝产生时的能量，从而对裂缝进行孔隙拉紧，避免混凝土中裂缝的产生。
3、玻璃纤维和钢纤维搅拌混合后，使得玻璃纤维和钢纤维在混凝土中均匀分布，能够避免混凝土中部分位置玻璃纤维含量高，部分位置钢纤维含量较高，从而避免钢纤维含量高位置处钢纤维被腐蚀。
4、减水剂、硫酸镁和改性氧化钙的配合，能够使得混凝土具有较好的缓凝效果，从而能够减少混凝土中裂缝的产生。
5、羧甲基纤维素钠的粘结性能够进一步将硫酸镁、改性氧化钙附着在复合增强纤维表面，从而保证氢氧化镁沉淀能够稳定附着在复合增强纤维表面，随着膨胀的进行，改性氧化钙中的氧化钙生成氢氧化钙晶体产生膨胀，从而填充混凝土内部膨胀孔隙，从水化反应进程的时间情况避免混凝土产生裂缝。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
改性氧化钙的制备例
以下制备例中的松香购买于山东瑞港化工有限公司；乙醇质量分数75％；炭黑购买于合肥安邦化工有限公司，有效物质含量99％；其他原料及设备均为普通市售。
制备例1：改性氧化钙采用如下方法制备而成：
Ⅰ称取2kg松香，70kg乙醇混合后在550r/min的条件下搅拌15min，制得松香混合液，称取炭黑2kg，将炭黑置于松香混合液中继续搅拌5min制得搅拌液；
Ⅱ称取氧化钙置于Ⅰ中的搅拌液中在500r/min的条件下混合搅拌15s同时进行超声震荡，氧化钙与搅拌液的重量比为8:1，搅拌后立即冷风干燥后制得改性氧化钙。
制备例2：改性氧化钙采用如下方法制备而成：
Ⅰ称取1kg松香，60kg乙醇混合后在550r/min的条件下搅拌15min，制得松香混合液，称取炭黑1kg，将炭黑置于松香混合液中继续搅拌5min制得搅拌液；
Ⅱ称取氧化钙置于Ⅰ中的搅拌液中在500r/min的条件下混合搅拌10s同时进行超声震荡，氧化钙与搅拌液的重量比为8:1，搅拌后立即冷风干燥后制得改性氧化钙。
制备例3：改性氧化钙采用如下方法制备而成：
Ⅰ称取3kg松香，75kg乙醇混合后在550r/min的条件下搅拌15min，制得松香混合液，称取炭黑3kg，将炭黑置于松香混合液中继续搅拌5min制得搅拌液；
Ⅱ称取氧化钙置于Ⅰ中的搅拌液中在500r/min的条件下混合搅拌20s同时进行超声震荡，氧化钙与搅拌液的重量比为8:1，搅拌后立即冷风干燥后制得改性氧化钙。
制备例4：改性氧化钙采用如下方法制备而成：
Ⅰ称取1kg淀粉，75kg水混合后在75摄氏度、550r/min的条件下搅拌15min，制得搅拌液；
Ⅱ称取氧化钙置于Ⅰ中的搅拌液中在500r/min的条件下混合搅拌20s同时进行超声震荡，氧化钙与搅拌液的重量比为6:1，搅拌后立即冷风干燥后制得改性氧化钙。
制备例5：改性氧化钙采用如下方法制备而成：
Ⅰ称取1kg阿拉伯胶，75kg水混合后在75摄氏度、550r/min的条件下搅拌15min，制得搅拌液；
Ⅱ称取氧化钙置于Ⅰ中的搅拌液中在500r/min的条件下混合搅拌20s同时进行超声震荡，氧化钙与搅拌液的重量比为6:1，搅拌后立即冷风干燥后制得改性氧化钙。
制备例6：改性氧化钙采用如下方法制备而成：
Ⅰ称取1kg黄原胶，75kg水混合后在75摄氏度、550r/min的条件下搅拌15min，制得搅拌液；
Ⅱ称取氧化钙置于Ⅰ中的搅拌液中在500r/min的条件下混合搅拌20s同时进行超声震荡，氧化钙与搅拌液的重量比为6:1，搅拌后立即冷风干燥后制得改性氧化钙。
实施例
以下实施例中的水泥购买于青岛山水创新水泥有限公司；河砂购买于黄岛区昌珏建材中心；碎石购买于黄岛区云渡建材中心；矿渣粉购买于青岛中矿宏远工贸有限公司；粉煤灰购买于黄岛电厂；DH-3高效减水剂购买于青岛东宏纺机有限公司；硫酸镁购买于潍坊共创化工有限公司；玻璃纤维购买于南京兴兴玻璃纤维制品有限公司生产的玻璃纤维短切丝，规格0.3cm；钢纤维购买于衡水粤通橡胶制品有限公司；聚丙烯纤维购买于青岛汇德新科建材有限公司；其他原料均为普通市售。
实施例1：高强高性能混凝土的制备方法：
S1、称取412kg水泥、740kg河砂、941kg碎石、154kg水、110kg矿渣粉、28kg粉煤灰置于搅拌机在1200r/min的转速下搅拌5min，制得预混料；水泥为P.O42.5硅酸盐水泥；河砂为Ⅱ中砂，细度模数2.9，含泥量1.6％；碎石粒径为5.0-31.5mm，含泥量0.4％；矿渣粉选用S95级矿渣粉；粉煤灰选用Ⅱ级粉煤灰；
S2、称取16kg硫酸镁和16kg改性氧化钙混合后制得混合料；改性氧化钙选用制备例4制备的改性氧化钙；
S3、称取S2制得的16kg混合料置于将S1制得的预混料中继续搅拌5min，制得拌合料；
S4、称取15kg复合增强纤维在150r/min的转速下搅拌，搅拌的同时缓慢倒入16kg混合料，在120s内倾倒完成，制得搅拌料；复合增强纤维由重量比为2:1的玻璃纤维和钢纤维组成；玻璃纤维为无碱玻璃纤维；
S5、称取15kg减水剂，减水剂为DH-3高效减水剂，将DH-3高效减水剂、S4制得的搅拌料与S3制得的拌合料混合后在500r/min的转速下搅拌10min，然后倒入模具，自然养护48h，制得高强高性能混凝土。
实施例2：高强高性能混凝土的制备方法：
S1、称取380kg水泥、700kg河砂、900kg碎石、120kg水、100kg矿渣粉、20kg粉煤灰置于搅拌机在1200r/min的转速下搅拌5min，制得预混料；水泥为P.O42.5硅酸盐水泥；河砂为Ⅱ中砂，细度模数2.9，含泥量1.6％；碎石粒径为5.0-31.5mm，含泥量0.4％；矿渣粉选用S95级矿渣粉；粉煤灰选用Ⅱ级粉煤灰；
S2、称取10kg硫酸镁和10kg改性氧化钙混合后制得混合料；改性氧化钙选用制备例5制备的改性氧化钙；
S3、称取S2制得的10kg混合料置于将S1制得的预混料中继续搅拌5min，制得拌合料；
S4、称取10kg复合增强纤维在150r/min的转速下搅拌，搅拌的同时缓慢倒入10kg混合料，在90s内倾倒完成，制得搅拌料；复合增强纤维由重量比为2:1的聚丙烯纤维和玻璃纤维组成；玻璃纤维选用中碱玻璃纤维；
S5、称取12kg减水剂，减水剂为萘系高效减水剂，将萘系高效减水剂、S4制得的搅拌料与S3制得的拌合料混合后在500r/min的转速下搅拌10min，然后倒入模具，自然养护48h，制得高强高性能混凝土。
实施例3：高强高性能混凝土的制备方法：
S1、称取450kg水泥、800kg河砂、1000kg碎石、190kg水、130kg矿渣粉、320kg粉煤灰置于搅拌机在1200r/min的转速下搅拌5min，制得预混料；水泥为P.O42.5硅酸盐水泥；河砂为Ⅱ中砂，细度模数2.9，含泥量1.6％；碎石粒径为5.0-31.5mm，含泥量0.4％；矿渣粉选用S95级矿渣粉；粉煤灰选用Ⅱ级粉煤灰；
S2、称取20kg硫酸镁和20kg改性氧化钙混合后制得混合料；改性氧化钙选用制备例3制备的改性氧化钙；
S3、称取S2制得的20kg混合料置于将S1制得的预混料中继续搅拌5min，制得拌合料；
S4、称取18kg复合增强纤维在150r/min的转速下搅拌，搅拌的同时缓慢倒入20kg混合料，在150s内倾倒完成，制得搅拌料；复合增强纤维由重量比为1:1的聚丙烯纤维和钢纤维组成；
S5、称取18kg减水剂，减水剂为聚羧酸减水剂，将聚羧酸减水剂、S4制得的搅拌料与S3制得的拌合料混合后在500r/min的转速下搅拌10min，然后倒入模具，自然养护48h，制得高强高性能混凝土。
实施例4：高强高性能混凝土的制备方法：
S1、称取412kg水泥、740kg河砂、941kg碎石、140kg水、110kg矿渣粉、28kg粉煤灰置于搅拌机在1200r/min的转速下搅拌5min，制得预混料；水泥为P.O42.5硅酸盐水泥；河砂为Ⅱ中砂，细度模数2.9，含泥量1.6％；碎石粒径为5.0-31.5mm，含泥量0.4％；矿渣粉选用S95级矿渣粉；粉煤灰选用Ⅱ级粉煤灰；
S2、称取16kg硫酸镁和16kg改性氧化钙混合后制得混合料；改性氧化钙选用制备例1制备的改性氧化钙；
S3、称取S2制得的16kg混合料置于将S1制得的预混料中继续搅拌5min，制得拌合料；
S4、称取1.4kg羧甲基纤维素钠、14kg水，将羧甲基纤维素钠与水混合后制得水溶液，称取15kg复合增强纤维，复合增强纤维由重量比为2:1的玻璃纤维和钢纤维组成，将钢纤维置于水溶液中以100r/min的速度搅拌然后添加玻璃纤维继续搅拌2min，搅拌后干燥80％，制得混合纤维；
S5、将S4制得的混合纤维在150r/min的转速下搅拌，搅拌的同时缓慢倒入16kgS2制得的混合料，在120s内倾倒完成，制得搅拌料；
S6、称取15kg减水剂，减水剂为DH-3高效减水剂，将DH-3高效减水剂、S5制得的搅拌料与S3制得的拌合料混合后在500r/min的转速下搅拌10min，然后倒入模具，自然养护48h，制得高强高性能混凝土。
实施例5：本实施例与实施例4的不同之处在于：
S2、改性氧化钙选用制备例2制备的改性氧化钙；
S4、称取1kg羧甲基纤维素钠、14kg水，将羧甲基纤维素钠与水混合后制得水溶液，称取15kg复合增强纤维，复合增强纤维由重量比为2:1的玻璃纤维和钢纤维组成，将钢纤维置于水溶液中以100r/min的速度搅拌然后添加玻璃纤维继续搅拌2min，搅拌后干燥80％，制得混合纤维。
实施例6：本实施例与实施例4的不同之处在于：
S2、改性氧化钙选用制备例3制备的改性氧化钙；
S4、称取2kg羧甲基纤维素钠、14kg水，将羧甲基纤维素钠与水混合后制得水溶液，称取15kg复合增强纤维，复合增强纤维由重量比为2:1的玻璃纤维和钢纤维组成，将钢纤维置于水溶液中以100r/min的速度搅拌然后添加玻璃纤维继续搅拌2min，搅拌后干燥80％，制得混合纤维。
对比例
对比例1：本对比例与实施例4的不同之处在于，原料中未添加复合增强纤维。
对比例2：本对比例与实施例4的不同之处在于，原料中未添加玻璃纤维。
对比例3：本对比例与实施例4的不同之处在于，原料中未添加钢纤维。
对比例4：本对比例与实施例4的不同之处在于，原料中未添加硫酸镁。
对比例5：本对比例与实施例4的不同之处在于，原料中未添加改性氧化钙。
对比例6：本对比例与实施例4的不同之处在于，原料中改性氧化钙替换为同等质量的氧化钙。
对比例7：本对比例与实施例4的不同之处在于，
S3、称取S2制得的混合料置于将S1制得的预混料中继续搅拌5min，制得拌合料；
S4、称取1.4kg羧甲基纤维素钠、14kg水，将羧甲基纤维素钠与水混合后制得水溶液，称取15kg复合增强纤维，复合增强纤维由重量比为2:1的玻璃纤维和钢纤维组成，将钢纤维置于水溶液中以100r/min的速度搅拌然后添加玻璃纤维继续搅拌2min，搅拌后经干燥制得混合纤维；
S5、称取15kg减水剂，减水剂为DH-3高效减水剂，将DH-3高效减水剂、S4制得的混合纤维与S3制得的拌合料混合后在500r/min的转速下搅拌10min，然后倒入模具，自然养护48h，制得高强高性能混凝土。
对比例8：本对比例与实施例4的不同之处在于，
S5、将S4制得的混合纤维在500r/min的转速下搅拌，搅拌的同时缓慢倒入15kgS2制得的混合料，在120s内倾倒完成，制得搅拌料。
性能检测试验
分别采用实施例1-6以及对比例1-8的制备方法制备高强高性能混凝土，采用如下方法检测混凝土的性能。
1、抗压强度检测
按照GB/T50081-2019《普通混凝士力学性能试验方法标准》制作标准试块，并测量标准试块养护7d以及28d的抗压强度。
2、抗折强度检测
按照GB/T50081-2019《普通混凝士力学性能试验方法标准》制作标准试块，并测量标准试块养护7d以及28d的抗折强度。
3、氯离子含量检测
按照JGJ/T322-2013《混凝土中氯离子含量检测技术规程》中硬化混凝土中水溶性氯离子含量测试方法检测混凝土中氯离子含量。
4、早期抗裂性能
按照GB/T50081-2019《普通混凝士力学性能试验方法标准》制作标准试块，计算混凝土浇注24h后测量得到单位面积的裂缝数目以及单位面积上的总开裂面积；其中单位面积的裂缝数目记为裂缝数；单位面积上的总开裂面积记为开裂面积。
表1高强高性能混凝土性能测试表
Figure BDA0002849796810000091
Figure BDA0002849796810000101
结合实施例1-3和实施例4-6并结合表1可以看出，实施例4-6在制备混凝土的过程中，利用羧甲基纤维素钠对复合增强纤维进行粘结，并且改性氧化钙的改性方法不同，相比于实施例1-3，实施例4-6制备的混凝土无论在7d还是28d其检测的抗压强度、抗折强度均大于实施例1-3制备的混凝土，并且实施例4-6制备的混凝土其裂缝条数和开裂面积均小于实施例1-3制备的混凝土；说明羧甲基纤维素钠能够将玻璃纤维和钢纤维较高的粘结，减少玻璃纤维与钢纤维之间的孔隙，提高混凝土的强度并减少混凝土裂缝的产生，并且玻璃纤维抱合钢纤维后能够提高混合增强纤维的强度，避免搅拌过程中将玻璃纤维和钢纤维破碎，影响其与混凝土的粘结性能，从而影响其抗拉性能，导致混凝土裂缝的产生；采用松香作为隔膜的原料，能够使改性氧化钙具有较高的憎水效果，延缓水化反应的进程，而淀粉、阿拉伯胶等仅仅是通过粘结性能达到其成膜效果，其自身具有吸水的效果，并不能产生憎水的作用，更加不能促进水化热量散失，则选用松香作为隔膜能够避免混凝土裂缝的产生。
对比例1原料中未添加复合增强纤维，相比于实施例4，对比例1制备的混凝土无论在7d还是28d其检测的抗压强度、抗折强度均小于实施例4制备的混凝土，并且对比例1制备的混凝土其裂缝条数和开裂面积均大于实施例4制备的混凝土；说明复合增强纤维、硫酸镁、改性氧化钙相配合，利用氢氧化镁沉淀的填充、硫酸钙的缓凝、氢氧化钙晶体的膨胀填充配合复合增强纤维的抗拉性能，能够使得混凝土具有较高的强度，并且能够有效减少混凝土裂缝的产生。
对比例2原料中未添加玻璃纤维，相比于实施例4，对比例2制备的混凝土无论在7d还是28d其检测的抗压强度、抗折强度均小于实施例4制备的混凝土，并且对比例2制备的混凝土其裂缝条数和开裂面积均大于实施例4制备的混凝土；说明玻璃纤维、钢纤维相配合，能够使混凝土具有较高的强度并且通过其较高的抗拉性能减少混凝土裂缝的产生；玻璃纤维、硫酸镁、改性氧化钙的配合，能够有效填充复合增强纤维周围的孔隙，从而提高混凝土的强度，减小混凝土裂缝的产生。
对比例3原料中未添加钢纤维，相比于实施例4，对比例3制备的混凝土无论在7d还是28d其检测的抗压强度、抗折强度均小于实施例4制备的混凝土，并且对比例3制备的混凝土其裂缝条数和开裂面积均大于实施例4制备的混凝土；说明玻璃纤维、钢纤维相配合能够提高混凝土的抗拉、抗压强度，并且能够减少混凝土裂缝的产生。
对比例4原料中未添加硫酸镁，相比于实施例4，对比例4制备的混凝土无论在7d还是28d其检测的抗压强度、抗折强度均小于实施例4制备的混凝土，并且对比例4制备的混凝土其裂缝条数和开裂面积均大于实施例4制备的混凝土；说明硫酸镁、复合增强纤维、改性氧化钙相配合能够提高混凝土的强度，减少混凝土裂缝的产生，硫酸镁能够与水泥水化生成的氢氧化钙反应，从而生成稳定的氢氧化镁沉淀，附着在复合增强纤维表面的硫酸镁生成的沉淀附着在复合增强纤维表面，从而填充复合增强纤维表面与水泥、砂石之间形成的孔隙，分散在混凝土内部的硫酸镁直接与水泥水化反应生成的氢氧化钙反应生成稳定的氢氧化镁沉淀填充到混凝土内部孔隙中，从而对混凝土内部分散的孔隙进行填充，保证混凝土具有较高强度的同时减少混凝土裂缝的产生。
对比例5原料中未添加改性氧化钙，相比于实施例4，对比例5制备的混凝土无论在7d还是28d其检测的抗压强度、抗折强度均小于实施例4制备的混凝土，并且对比例5制备的混凝土其裂缝条数和开裂面积均大于实施例4制备的混凝土；说明改性氧化钙、硫酸镁、复合增强纤维相配合，能够提高混凝土的强度，并且减少混凝土裂缝的产生。
对比例6原料中的改性氧化钙替换为氧化钙，相比于实施例4，对比例6制备的混凝土无论在7d还是28d其检测的抗压强度、抗折强度均小于实施例4制备的混凝土，并且对比例6制备的混凝土其裂缝条数和开裂面积均大于实施例4制备的混凝土；说明改性氧化钙、复合增强纤维、硫酸镁相配合，能够提高混凝土的强度，并且减少混凝土裂缝的产生；未经改性的氧化钙添加到混凝土中直接与水反应生成氢氧化钙晶体，通过氢氧化钙晶体体积膨胀，填充混凝土中的孔隙，氢氧化钙晶体的快速膨胀将混凝土内部孔隙扩大，而随着混凝土水化反应的进行，混凝土内部孔隙会继续膨胀，从而使得混凝土裂缝增加。
对比例7在制备高强高性能混凝土时，硫酸镁、改性氧化钙直接与其他原料进行混合，相比于实施例4，对比例7制备的混凝土无论在7d还是28d其检测的抗压强度、抗折强度均小于实施例4制备的混凝土，并且对比例7制备的混凝土其裂缝条数和开裂面积均大于实施例4制备的混凝土；说明部分硫酸镁、改性氧化钙附着的复合增强纤维能够对复合增强纤维位置处的孔隙进行高效填充，避免复合增强纤维形成的三维网状搭接结构扩充混凝土内部孔隙，则将硫酸镁和改性氧化钙分成两份，分别填充混凝土内部小孔隙和填充复合纤维网状搭接结构的孔隙，能够使得混凝土具有较高的强度，并且能够有效减少混凝土的裂缝。
对比例8在制备高强高性能混凝土时，将S4制得的混合纤维在500r/min的条件下进行搅拌，相比于实施例4，对比例8制备的混凝土无论在7d还是28d其检测的抗压强度、抗折强度均小于实施例4制备的混凝土，并且对比例8制备的混凝土其裂缝条数和开裂面积均大于实施例4制备的混凝土；说明较高的搅拌速度将混合纤维进行破碎打断，从而影响混合纤维的抗拉性能，最终影响混凝土的强度并且导致混凝土产生裂缝。
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 (9)

1.一种高强高性能混凝土，其特征在于，所述高强高性能混凝土由包含以下重量份的原料制成：水泥380-450份、河砂700-800份、碎石900-1000份、水120-190份、矿渣粉100-130份、粉煤灰20-32份、减水剂12-18份、复合增强纤维10-18份、硫酸镁10-20份、改性氧化钙10-20份；改性氧化钙是在氧化钙外表面包覆一层隔膜。
2.根据权利要求1所述的高强高性能混凝土，其特征在于：所述复合增强纤维由重量比为2:1的玻璃纤维和钢纤维组成。
3.根据权利要求2所述的高强高性能混凝土，其特征在于，所述高强高性能混凝土还包括：羧甲基纤维素钠1-2份。
4.根据权利要求1所述的高强高性能混凝土，其特征在于，所述改性氧化钙采用如下方法制备而成：
Ⅰ称取1-3份松香，60-75份乙醇混合后制得松香混合液，称取炭黑1-3份，将炭黑置于松香混合液中搅拌制得搅拌液；
Ⅱ称取氧化钙置于Ⅰ中的搅拌液中进行搅拌混合，氧化钙与搅拌液的重量比为8:1，混合后立即干燥，制得改性氧化钙。
5.根据权利要求4所述的高强高性能混凝土，其特征在于，Ⅱ中混合10-20s后立即干燥。
6.根据权利要求4所述的高强高性能混凝土，其特征在于，Ⅱ中搅拌混合的同时进行超声震荡。
7.根据权利要求1所述的高强高性能混凝土，其特征在于，所述玻璃纤维选用无碱玻璃纤维。
8.权利要求1-7任一所述的高强高性能混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按重量称取水泥、河砂、碎石、水、矿渣粉、粉煤灰混合后进行搅拌，制得预混料；
S2、称取硫酸镁和改性氧化钙混合后制得混合料；
S3、称取S2制得的混合料重量1/2的混合料置于将S1制得的预混料中进行搅拌制得拌合料；
S4、称取复合增强纤维，将剩余的混合料与复合增强纤维进行混合搅拌，制得搅拌料；
S5、称取减水剂，将减水剂、S4制得的搅拌料与S3制得的拌合料混合搅拌后，倒入模具，养护48h，制得高强高性能混凝土。
9.权利要求8所述的高强高性能混凝土的制备方法，其特征在于，S4中复合增强纤维在150r/min的条件下转动，然后倒入混合料，混合料在90-150s的时间内倾倒完成。
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