一种高强抗渗混凝土及其制备方法与流程

1.本技术涉及混凝土领域，更具体地说，它涉及一种高强抗渗混凝土及其制备方法。

背景技术：

2.混凝土，是指由凝胶材料将集料胶结成整体的工程复合材料。其是以水泥作凝胶材料，砂石作集料，与水按一定比例混合，经均匀搅拌，密实成型，养护硬化而成的一种非匀质的多孔材料。随着城市建设的发展，混凝土的应用也愈发广泛，对其自身强度的要求以及抗渗水也越来越高。
3.相关技术中，通过高强度的水泥以提高混凝土的强度，但高强水泥在水化过程中会产生大量的热量，造成高强度混凝土内部的温度上升，从而导致高强度混凝土内部容易产生裂缝，导致抗压性能以及抗渗性能下降。

技术实现要素：

4.为了提高混凝土的抗渗性，本技术提供了一种高强抗渗混凝土及其制备方法。
5.第一方面，本技术提供一种高强抗渗混凝土，其采用如下技术方案：一种高强抗渗混凝土，其包括如下重量份的原料：水泥322-345份，机制砂640-653份、碎石1245-1267份、高强掺合料138-145份、早强型聚羧酸高性能减水剂9.2-9.6份、防腐防锈剂9-9.4份和水120-135份。
6.本技术高强混凝土原料可选用水泥322-345份，机制砂640-653份、碎石1245-1267份、高强掺合料138-145份、早强型聚羧酸高性能减水剂9.2-9.6份、防腐防锈剂9-9.4份和水120-135份，混凝土的各性能效果可预期，且当水泥330份，机制砂645份、碎石1250份、高强掺合料140份、早强型聚羧酸高性能减水剂9.4份、防腐防锈剂9.2份和水128份时，效果最佳。
7.通过采用上述技术方案，水泥在混凝土中其胶凝作用。机制砂和碎石在混凝土原料中起骨架填充作用。高强掺合料的加入，提高了混凝土的密实性，从而提高混凝土的强度和抗渗性，本技术选用s95级的高强掺合料。
8.早强型聚羧酸高性能减水剂具有低掺量、高减水，且与水泥的相容性较强，可改善混凝土耐久性，提高混凝土的早期强度。
9.防腐防锈剂可抵抗混凝土内部不良水质的侵入，有效防止混凝土中的高强掺合料被硫酸盐侵蚀，提高混凝土的抗渗性。另外，防腐防锈剂可有效阻止钙矾石结晶膨胀破坏、石晶结晶膨胀破坏、镁盐结晶破坏、碳硫硅钙石结晶破坏，可提高混凝土结构的耐久性。
10.作为优选：一种高强混凝土，其包括如下重量份的原料：水泥322-345份，机制砂640-653份、碎石1245-1267份、高强掺合料138-145份、早强型聚羧酸高性能减水剂9.2-9.6份、防腐防锈剂9-9.4份和水120-135份。
11.作为优选：所述高强掺合料包括如下重量百分含量的原料：粉煤灰30-55％、粒化高炉矿渣粉15-30％、硅灰15-30％、沸石粉5-10％和钢渣粉5-10％通过采用上述技术方案，
粉煤灰的加入，可改善混凝土拌合料的和易性、流动性、粘聚性和保水性，减少混凝土坍落度损失；另外加入粉煤灰可减少水泥用量，且粉煤灰放热量少，减少水化放热，降低的混凝土施工时的温度，可明显减少施工所造成的裂缝；同时，粉煤灰还可提高混凝土的耐腐蚀性，提高了混凝土的强度和抗渗性。
12.粒化高炉矿渣粉可有效提高混凝土的抗压强度，降低混凝土的成本，同时还可抑制碱骨料反应，降低水化热，从而减少混凝土结构早期温度裂缝，提高混凝土密实度，对混凝土抗渗和抗侵蚀能力均具有明显效果。另外，适量的添加粒化高炉矿渣粉可改善混凝土的流动度，提高混凝土的后期强度。
13.硅灰的颗粒细小，表面积较大，其加入可增加混凝土起反应的硅含量，使水泥石空隙中有晶体成长，另外，硅灰可均匀填充混凝土内部的微孔，微集料填充效应较为明显，提高混凝土的密实度，从而提高混凝土的强度和抗渗性。
14.沸石粉具有较大的内表面积和开放式结构，可提高拌合物的裹浆量，且由于沸石粉的吸水量较大，早强型聚羧酸高性能减水剂和粉煤灰可改善加入沸石粉后混凝土的和易性，可提高混凝土后期强度，有效抑制混凝土的碱骨料反应，提高混凝土的抗碳化和耐久性。
15.钢渣粉的比表面积小，活性好，可改变水化基体的孔道大小与分布，具有较高的流动性、耐久性、体积稳定性和抗碱骨料反应，同时还可提高混凝土的和易性，消除碱骨料反应。另外，钢渣粉可代替部分水泥加入，提高混凝土的后期强度，其与粉煤灰和粒化高炉矿渣粉混合加入，可起到互相激发、互相活化的作用，从而提高混凝土的强度。
16.作为优选：所述高强混凝土还包括如下重量份的原料：球形纳米氧化铈20-30份和柠檬酸钠3-7份。
17.通过采用上述方案，球形纳米氧化铈粒径小，活性高，在水中分散性好，球形颗粒可填充混凝土的空隙，提高材料的堆积密度，提高混凝土的抗压强度和抗渗性。加入柠檬酸钠，可使柠檬酸根包覆于球形纳米氧化铈表面，体积较大的柠檬酸根离子可起到空间位阻效应，从而阻止球形纳米氧化铈的团聚，进一步提高球形纳米氧化铈在混凝土中的作用。
18.作为优选：所述柠檬酸钠与球形纳米氧化铈的重量份配比为1：(4-8)。
19.通过采用上述技术方案，调节柠檬酸钠与球形纳米氧化铈的重量份配比，可进一步提高球形纳米氧化铈在混凝土中的作用，提高混凝土的强度和抗渗性。
20.作为优选：所述高强混凝土还包括如下重量份的原料：三异丙醇胺10-20份。
21.通过采用上述技术方案，三异丙醇胺作为矿物激发剂加入，可激活高强掺合料的活性，提高混凝土的抗压强度、抗渗性和弹性模量。
22.作为优选：所述水泥强度等级可选用p.o42.5、p.o52.5和p.o62.5。
23.作为优选：所述水泥强度等级为p.o42.5。
24.通过采用上述技术方案，选用强度等级为p.o42.5水泥可防止因水泥强度过高在水化过程中产生大量的热量，避免混凝土由于内部热量过高产生裂缝，导致的抗压强度和抗渗性能下降。
25.第二方面，本技术提供一种上述任一项高强混凝土的制备方法，具体通过以下技术方案得以实现：一种高强混凝土的制备方法，其包括以下操作步骤：
将水泥、河砂、碎石和高强掺合料混合均匀，研磨过200目筛，得到混合干料；在混合干料中加入剩余原料，搅拌均匀，得到高强混凝土。
26.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：(1)本技术通过控制高强混凝土各原料的种类和掺量，使混凝土抗压强度为102.9mpa，坍落度最低分别为32mm，抗裂等级最优为1级，提高了混凝土的抗压强度和抗折强度，并降低了坍落度。而且，通过抗渗性能检测发现，混凝土水痕高度为13mm，抗渗等级为p20，具有较高的抗渗性。
27.(2)本技术通过在高强混凝土原料中加入柠檬酸钠与球形纳米氧化铈，并调节二者配比，使混凝土抗压强度为104.2mpa，坍落度分别为25mm，进一步提高了混凝土的抗压强度和抗折强度，并降低了坍落度。而且，混凝土水痕高度为11mm，进一步提高了混凝土的抗渗性。
28.(3)本技术通过调节混凝土原料水泥的强度等级，使混凝土抗压强度为104.7mpa，提高了混凝土的抗压强度和抗折强度。另外，混凝土水痕高度为9mm，提高了混凝土的抗渗性。
29.(4)本技术通过在混凝土原料中加入柠檬酸钠与球形纳米氧化铈的基础上添加三异丙醇胺，并控制其掺量，混凝土抗压强度为105.0mpa，坍落度最低分别为22mm，进一步提高了混凝土的抗压强度和抗折强度，并降低了混凝土的坍落度。另外，混凝土水痕高度为8mm，提高了混凝土的抗渗性。
具体实施方式
30.以下结合具体实施例对本技术作进一步详细说明。
31.本技术中的如下各原料均为市售产品，具体为：水泥，强度为p.o42.5；机制砂，粒径70-100目；碎石，粒径为4-6mm；早强型聚羧酸高性能减水剂，有效物质含量为99％，；防腐防锈剂，型号为jb-fz复合型阻锈防腐剂；粉煤灰，粒径为325目，s95级；粒化高炉矿渣粉，粒径为600目，s95级；硅灰，粒径为1250目，s95级；沸石粉，粒径为325目，s95级；钢渣粉，粒径0.5-2cm，s95级；球形纳米氧化铈，粒径20-50nm；柠檬酸钠，有效含量为99％；三异丙醇胺，有效物质成分85％。
32.以下是高强掺合料的制备例制备例1制备例1的高强掺合料，其通过如下操作步骤制备得到：将粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、硅灰、沸石粉和钢渣粉混合，搅拌均匀得到高强掺合料。
33.制备例2-3制备例2-3的高强掺合料与制备例1的制备方法完全相同，区别在于高强掺合料的原料不同，具体详见表1所示。
34.表1制备例1-3的高强掺合料的各原料掺量(单位：kg)原料制备例1制备例2制备例3粉煤灰404040粒化高炉矿渣粉202020硅灰202020
沸石粉101010钢渣粉5810实施例1实施例1的高强混凝土，其通过如下操作步骤制备得到：按照表2的掺量，将强度等级为p.o52.5水泥、河砂、碎石和制备例1制备的高强掺合料混合均匀，研磨过200目筛，得到混合干料；在混合干料中加入早强型聚羧酸高性能减水剂、防腐防锈剂和水，搅拌均匀，得到高强混凝土。
35.实施例2-3实施例2-3的高强混凝土与实施例1的制备方法及原料种类完全相同，区别在于各原料掺量不同，具体详见表2所示。
36.表2实施例1-3的高强混凝土的各原料掺量(单位：kg)原料实施例1实施例2实施例3水泥330330330机制砂645645645碎石125012501250高强掺合料138140145早强型聚羧酸高性能减水剂9.49.49.4防腐防锈剂9.29.29.2水128128128实施例4-5实施例4-5的高强混凝土与实施例2的制备方法完全相同，区别在于高强混凝土原料中的高强掺合料选用制备例2-3制备的高强掺合料，其余原料掺量与实施例2相同。
37.实施例6实施例6的高强混凝土与实施例4的制备方法完全相同，区别在于高强混凝土原料中还添加有球形纳米氧化铈和柠檬酸钠，具体掺量详见表3所示。
38.实施例7-9实施例7-9的高强混凝土与实施例6的制备方法及原料种类完全相同，区别在于各原料掺量不同，具体详见表3所示。
39.表3实施例6-9的高强混凝土的各原料掺量(单位：kg)
实施例10-12实施例10-12的高强混凝土与实施例4的制备方法完全相同，区别在于高强混凝土原料中还添加有三异丙醇胺，具体掺量详见表4所示。
40.表4实施例10-12的高强混凝土的各原料掺量(单位：kg)原料实施例10实施例11实施例12水泥330330330机制砂645645645碎石125012501250高强掺合料140140140早强型聚羧酸高性能减水剂9.49.49.4防腐防锈剂9.29.29.2水128128128三异丙醇胺101520实施例13实施例13的高强混凝土与实施例11的制备方法完全相同，区别在于高强混凝土原料中水泥强度等级为p.o42.5，其余原料种类和掺量与实施例11相同。
41.实施例14实施例14的高强混凝土与实施例11的制备方法完全相同，区别在于高强混凝土原料中水泥强度等级为p.o62.5，其余原料种类和掺量与实施例11相同。
42.实施例15实施例15的高强混凝土与实施例13的制备方法完全相同，区别在于高强混凝土原料中添加有30kg球形纳米氧化铈和5kg柠檬酸钠，其余原料种类和掺量与实施例11相同。
43.对比例1
对比例1的高强混凝土与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：混凝土原料中未添加高强掺合料，其余原料及掺量与实施例1相同。
44.对比例2对比例2的高强混凝土与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：混凝土原料中未添加防腐防锈剂，其余原料及掺量与实施例1相同。
45.性能检测采用以下检测方法及标准，分别对实施例1-15和对比例1-2的高强混凝土制作标准试块并进行检测，检测结果具体详见表5。
46.抗压强度：采用同条件养护试件：先于95℃对混凝土试件蒸汽养护，然后再在1mpa、180℃进行高温高压养护。分别将试件放置于压力机下，对试样均匀地持续施加荷载，控制加载速度为0.8mpa/s，直至试样破坏，记录荷载的强度，检测结果具体详见表5所示。
47.干缩率：根据gbj82-1985《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》对混凝土的抗裂等级进行检测，检测结果具体详见表5所示。
48.坍落度：参照gb/t 50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》对混凝土的坍落度进行检测，检测结果具体详见表5所示。
49.表5不同高强混凝土的性能检测结果
由表5的检测结果表明，本技术得到的混凝土抗压强度最高为105mpa，且坍落度最低为22mm，抗裂等级最优为1级，在保证抗裂性能的同时，提高了混凝土的抗压强度，并降低了混凝土坍落度。
50.实施例1-3中，实施例2混凝土抗压强度为101.7mpa，均高于实施例1和实施例3混凝土；且坍落度为32mm，均低于实施例1和实施例3混凝土，提高了混凝土的抗压强度，并降低了混凝土的坍落度。表明实施例2混凝土原料中的高强掺合料的掺量较为合适，可能是与混凝土中高强掺和料可不同程度提高混凝土的密实度有关。
51.结合实施例2和实施例4-5的各项指标数据发现，实施例4混凝土抗压强度为102.9mpa，均高于实施例2和实施例5混凝土，提高了混凝土的抗压强度。表明实施例4混凝土原料中高强掺合料的原料种类和掺量较为合适，提高了混凝土的强度。
52.实施例6-9中，实施例7混凝土抗压强度为104.2mpa，均高于实施例6和实施例8-9混凝土；且坍落度为25mm，均低于实施例6和实施例8-9混凝土，提高了混凝土的抗压强度，
并降低了混凝土的坍落度。表明实施例7混凝土原料中柠檬酸钠与球形纳米氧化铈的重量份配比为1：6较为合适，可能是与调节柠檬酸钠与球形纳米氧化铈的重量份配比，可提高球形纳米氧化铈在混凝土中的作用，从而进一步提高混凝土的强度有关。
53.实施例10-12中，实施例11混凝土抗压强度为104.6mpa，均高于实施例10和实施例12混凝土；提高了混凝土的抗压强度和抗折强度。表明实施例11混凝土原料中的三异丙醇胺掺量较为合适，提高了混凝土的强度，可能与三异丙醇胺可激活高强掺合料的活性，从而提高混凝土的抗压强度和弹性模量有关。
54.结合实施例11和实施例13-14的各项指标数据发现，实施例13混凝土抗压强度为104.7mpa，均高于实施例11和实施例14，提高了混凝土的抗压强度，表明实施例13混凝土原料中水泥强度等级为p.o42.5较为合适，提高了混凝土的强度，可能与选用强度等级为p.o42.5水泥可防止因水泥强度过高在水化过程中产生大量的热量，避免混凝土由于内部热量过高产生裂缝，导致的抗压强度和抗裂性能下降有关。
55.结合实施例13和实施例15的各项指标数据发现，实施例15混凝土抗压强度为105.0mpa，均高于实施例13；且坍落度为22mm，均低于实施例13，提高了混凝土的抗压强度和抗折强度，并降低了混凝土的坍落度。表明实施例15混凝土原料中同时加入三异丙醇胺、球形纳米氧化铈和柠檬酸钠，可进一步提高混凝土的强度。
56.另外，结合对比例1-2和实施例1的各项指标数据发现，本技术在混凝土原料中加入高强掺合料和防腐防锈剂，均可不同程度的提高混凝土的强度。
57.抗渗性能检测采用以下检测方法及标准，分别对实施例1-15和对比例1-2的高强混凝土制作标准试块并进行抗渗性能检测，检测结果具体详见表6。
58.水痕高度：根据gb/t50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》计算混凝土的水痕高度平均值。
59.抗渗等级：根据gb/t50082-2019《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》对混凝土的抗渗等级进行检测。
60.表6不同高强混凝土的性能检测结果
由表6的检测结果表明，本技术混凝土通过抗渗性能检测发现，水痕高度最低为9mm，抗渗等级可达到p20，具有较高的抗渗性。
61.实施例1-3中，实施例2混凝土通过抗渗性能检测发现，水痕高度为13mm，低于实施例1和实施例3，表明实施例2混凝土原料中的高强掺合料的掺量较为合适，可能是与混凝土中高强掺和料可不同程度提高混凝土的密实度，从而提高混凝土的抗渗性有关。
62.结合实施例2和实施例4-5的各项指标数据发现，实施例4混凝土通过抗渗性能检测发现，水痕高度为12mm，低于实施例2和实施例5，表明实施例4混凝土原料中高强掺合料的原料种类和掺量较为合适，提高了混凝土的抗渗性。
63.实施例6-9中，实施例7混凝土通过抗渗性能检测发现，水痕高度为11mm，低于实施例2和实施例5，表明混凝土原料中柠檬酸钠与球形纳米氧化铈的重量份配比为1：6较为合适，可能是与调节柠檬酸钠与球形纳米氧化铈的重量份配比，可提高球形纳米氧化铈在混凝土中的作用，从而进一步提高混凝土的抗渗性有关。
64.实施例10-12中，实施例11混凝土通过抗渗性能检测发现，水痕高度为10mm，低于
实施例10和实施例12，表明实施例11混凝土原料中的三异丙醇胺掺量较为合适，提高了混凝土的抗渗性。
65.结合实施例11和实施例13-14的各项指标数据发现，实施例13混凝土通过抗渗性能检测发现，水痕高度为9mm，低于实施例11和实施例14，表明实施例13混凝土原料中水泥强度等级为p.o42.5较为合适，可能是与选用强度等级为p.o42.5水泥可防止因水泥强度过高在水化过程中产生大量的热量，避免混凝土由于内部热量过高产生裂缝，降低混凝土抗渗性有关。
66.结合实施例13和实施例15的各项指标数据发现，实施例15混凝土通过抗渗性能检测发现，水痕高度为8mm，与实施例13相同，表明实施例15混凝土原料中同时加入三异丙醇胺、球形纳米氧化铈和柠檬酸钠，可进一步提高混凝土的抗渗性，对混凝土抗渗性无明显影响。
67.另外，结合对比例1-2和实施例1的各项指标数据发现，本技术在混凝土原料中加入高强掺合料和防腐防锈剂，均可不同程度的提高混凝土的抗渗性。
68.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，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，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。

技术特征：

1.一种高强抗渗混凝土，其特征在于，其包括如下重量份的原料：水泥322-345份，机制砂640-653份、碎石1245-1267份、高强掺合料138-145份、早强型聚羧酸高性能减水剂9.2-9.6份、防腐防锈剂9-9.4份和水120-135份。2.根据权利要求1所述的高强抗渗混凝土，其特征在于，其包括如下重量份的原料：水泥322-345份，机制砂640-653份、碎石1245-1267份、高强掺合料138-145份、早强型聚羧酸高性能减水剂9.2-9.6份、防腐防锈剂9-9.4份和水120-135份。3.根据权利要求1所述的高强抗渗混凝土，其特征在于：所述高强掺合料包括如下重量百分含量的原料：粉煤灰30-55%、粒化高炉矿渣粉15-30%、硅灰15-30%、沸石粉5-10%和钢渣粉5-10%。4.根据权利要求1所述的高强抗渗混凝土，其特征在于：所述高强混凝土还包括如下重量份的原料：球形纳米氧化铈20-30份和柠檬酸钠3-7份。5.根据权利要求4所述的高强抗渗混凝土，其特征在于：所述柠檬酸钠与球形纳米氧化铈的重量份配比为1：（4-8）。6.根据权利要求1所述的高强抗渗混凝土，其特征在于：所述高强混凝土还包括如下重量份的原料：三异丙醇胺10-20份。7.根据权利要求1所述的高强抗渗混凝土，其特征在于：所述水泥强度等级可选用p.o42.5、p.o52.5和p.o62.5。8.根据权利要求1所述的高强抗渗混凝土，其特征在于：所述水泥强度等级为p.o42.5。9.一种权利要求1-8任一所述的高强抗渗混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：将水泥、河砂、碎石和高强掺合料混合均匀，研磨过200目筛，得到混合干料；在混合干料中加入剩余原料，搅拌均匀，得到高强抗渗混凝土。

技术总结

本申请涉及混凝土技术领域，具体公开了一种高强抗渗混凝土及其制备方法，其包括如下原料：水泥，机制砂、碎石、高强掺合料、早强型聚羧酸高性能减水剂、防腐防锈剂和水。本申请得到的混凝土抗压强度最高为105MPa，且坍落度最低为22mm，提高了混凝土的抗压强度和抗折强度，并降低了混凝土坍落度。另外，混凝土通过抗渗性能检测发现，水痕高度最低为9mm，抗渗等级可达到P20，具有较高的抗渗性。具有较高的抗渗性。