一种混凝土及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及混凝土技术领域，尤其是涉及一种混凝土及其制备方法和应用。

背景技术

钢筋混凝土工程，包括道路、桥梁、房屋、港口、水工构筑物等都会由于耐久性问题出现劣化破坏现象。常见的混凝土耐久性劣化有钢筋锈蚀、冻融剥蚀、硫酸盐侵蚀和碱－骨料反应破坏等，其中对混凝土结构劣化影响最广泛的就是钢筋锈蚀。钢筋锈蚀使钢筋与混凝土的粘结力下降，产生膨胀使保护层开裂，最终导致整个结构破坏。钢筋锈蚀的主要原因是由于氯离子侵入并到达钢筋表面并吸附于局部钝化膜，达到临界浓度后破坏钝化膜，引起钢筋锈蚀。氯离子的渗入与混凝土材料的多孔性、密实性、工程质量、钢筋表面混凝土层厚度等多种因素有关。因此，通过提高混凝土的抗渗性可有效地降低氯离子在混凝土中的渗透速度，延缓氯离子到达钢筋表面并达到临界浓度的时间，提高混凝土结构的服役寿命。

与普通混凝土相比，海工混凝土所处海洋环境恶劣，海水氯离子浓度较高，且高于一般地下水浓度，因此，受侵蚀发生的概率比普通混凝土更为显著。

相关技术中公开了一种海工混凝土包括：机制砂、碎石、胶凝材料、外加剂以及水；其中，所述海工混凝土的砂率为41％～45％，所述胶凝材料包括水泥和矿物掺合料，所述矿物掺合料占胶凝材料总量的60～80％，所述外加剂掺量为1.0～1.5％，所述海工混凝土的水胶比小于0.4。

现有技术大多集中在混凝土抗渗剂、胶凝材料体系方面，拟通过提高混凝土胶凝体系密实度，来增加混凝土抗氯离子渗透性能。但混凝土生产过程中添加工艺复杂、设备改造要求较高，且多数原材料生产成本较高，无法在工程应用中大规模推广实施。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明第一方面提出一种混凝土，能够有效降低混凝土的的电通量。

本发明第二方面还提供一种混凝土的制备方法。

本发明第三方面还提供一种混凝土的应用。

根据本发明的第一方面实施例提供的混凝土，包括如下按重量份计算的组分：

其中，所述第一碎石的平均粒径为5～25mm；所述第二碎石的平均粒径为25.5～31.5mm；所述第三碎石的平均粒径为32～63mm。

根据本发明实施例的混凝土，至少具有如下有益效果：

本发明选择第一碎石的平均粒径为5～25mm、第二碎石的平均粒径为25.5～31.5mm、第三碎石的平均粒径为32～63mm进行配比，不仅增强了密实性，降低了氯离子的渗入，降低了电通量；另一方面，本发明的混凝土热膨胀系数降低，混凝土内部温峰降低，温峰出现时间延长。

根据本发明的一些实施例，所述水泥为42.5等级的普通硅酸盐水泥。

根据本发明的一些实施例，所述粉煤灰为符合GBT 1596-2017《用于水泥和混凝土的粉煤灰》的F类II级粉煤灰。

根据本发明的一些实施例，所述矿粉为符合GBT 18046-2017《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》的S95级矿粉。

根据本发明的一些实施例，所述机制砂的粒径为0～5mm。

根据本发明的一些实施例，所述机制砂的细度模数为2.6～3.0，石粉含量为5％～8％，MB值≤1.0。

根据本发明的一些实施例，所述外加剂为聚羧酸减水剂。

根据本发明的第二方面实施例提供所述的混凝土的制备方法，包括如下步骤：

S1将水泥、粉煤灰、矿粉、第一碎石、第二碎石、第三碎石和机制砂混合搅拌，使其均匀混合；

S2、将减水剂与水在搅拌过程中均匀加入到步骤S1所得产物中，继续搅拌均匀，得到水泥混凝土；

S3、将制备成型的水泥混凝土带模养护。

根据本发明的一些实施例，所述养护的时间为7天。

本发明第三方面提供上述所述的混凝土在海工大体积混凝土中的应用。

根据本发明的一些实施例，所述大体积是指：GB50496-2018《大体积混凝土施工标准》规定，混凝土结构物实体最小尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，并结合实施例对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

本发明所采用的试剂、方法和设备，如无特殊说明，均为本技术领域常规试剂、方法和设备。

下列实施例中用到的部分原料如下：

水泥：海南华润公司P·O42.5水泥；

粉煤灰：广西钦州F类Ⅱ级粉煤灰；

矿粉；广西盛源S95级矿粉；

第一碎石、第二碎石；第三碎石：陵水金石砂石场；

机制砂：陵水金石砂石场。

外加剂：中建西部建设新材料科技公司高性能聚羧酸减水剂。

实施例1

实施例1提供一种混凝土，大体积预制结构尺寸：长10m×高6m×厚5m；水胶比0.39，砂率35％；包括如下按重量份计算的组分：

其制备方法如下：

S1将水泥、粉煤灰、矿粉、第一碎石、第二碎石、第三碎石和机制砂混合搅拌，使其均匀混合；

S2、将减水剂与水在搅拌过程中均匀加入到步骤S1所得产物中，继续搅拌均匀，得到水泥混凝土；

S3、浇筑过程完工后，经二次抹面，在初凝混凝土表面适量洒水，采用铺设“塑料薄膜+土工布”的方法进行保温保湿养护，防雨帆布表面蓄水，洒水、蓄水温度为30℃，带模养护7d。

实施例2

实施例2提供一种混凝土，其制备方法同实施例1，区别在于含量不同，组分如下：

对比例1

对比例1提供一种混凝土，制备方法同实施例1相同，组分如下：

水泥270份；粉煤灰70份；矿粉80份；5～31.5mm碎石1000份、机制砂0～5mm 860份；水150份；外加剂9份，水胶比0.36，砂率46％。

对比例2

对比例2提供一种混凝土，制备方法同实施例1相同，组分如下：

水泥200份；粉煤灰70份；矿粉90份；5～31.5mm碎石1200份；机制砂0-5mm660份；水140份；外加剂9份；水胶比0.39，砂率35％。

性能测试

将实施例1～2和对比例1～2的混凝土进行电通量测试：

电通量试块制作：通过自制直径(200±1)mm，高度为(100±2)mm的圆柱体试件，试件成型后，待达到28d龄期，通过切割机先进行标准试块的切割，再采用砂轮打磨试件表面，使之尺寸达到直径(100±1)mm，高度为(50±2)mm的圆柱体标准试件要求。

抗压强度：C40混凝土28d抗压强度不低于40MPa。

实施例1测试的数据如下：

现场混凝土坍落度40mm，28d混凝土抗压强度为50.7MPa，氯离子电通量410C，56天龄期后试压，检测混凝土抗压强度为55.0MPa，氯离子电通量240C，混凝土中心26h达到温峰，温峰值58℃，结构抗氯离子渗透能力强，耐久性良好。

实施例2的测试数据如下：

现场混凝土坍落度50mm，28d混凝土抗压强度为55.9MPa，氯离子电通量390C，56天龄期后试压，检测混凝土抗压强度为62.3MPa，氯离子电通量210C，混凝土中心25h达到温峰，温峰值62℃，结构抗氯离子渗透能力强，耐久性良好。

对比例1的测试数据如下：

混凝土坍落度200mm，28d混凝土抗压强度为54.4MPa，氯离子电通量1620C，56天龄期后试压，检测混凝土抗压强度为58.3MPa，氯离子电通量1210C，混凝土中心18h达到温峰，温峰值76℃。造成与实施例性能差异的原因：普通混凝土为保证较好工作性能与强度，胶凝材料用量较大，尤其水泥用量多，因此混凝土强度较高，但由于砂浆富余较多，混凝土内部毛细空隙增多，增加离子传输通道，抗氯离子渗透性能降低；同时混凝土中水化热主要由水泥水化放热产生，水泥用量大，放热速率快，且骨料粒径为5～31.5mm，所制备混凝土内部热膨胀系数大，导致中心温度较早达到峰值，且温峰值最高。

对比例2的测试数据如下：

现场混凝土坍落度40mm，28d混凝土抗压强度为45.2MPa，氯离子电通量1125C，56天龄期后试压，检测混凝土抗压强度为51.0MPa，氯离子电通量840C，混凝土中心22h达到温峰，温峰值65℃。

造成与实施例性能差异的原因：碎石粒径越大，比表面积越小，所需用于包裹碎石表面水泥浆体越少，对比例2中水泥浆体多用于包裹碎石，填充碎石间隙的浆体减少，混凝土内部密实度降低，混凝土抗压强度下降，抗氯离子渗透性能降低；碎石粒径越大，混凝土热膨胀系数越小，由于采用碎石均为5-31.5mm，所制备混凝土内部热膨胀系数较大，但碎石用量增多，水泥用量及比例相对减少，一定程度减小对水泥水化放热量，温峰值出现稍有推迟。上面结合本发明实施例作了详细说明，但本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。