[发明专利]一种高弹性模量的韧性混凝土及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高弹性模量的韧性混凝土及其制备方法，该高弹性模量的韧性混凝土包括水泥470～490份、砂700～720份、5～10mm粒径碎石270～310份、微硅粉10～20份、10～25mm粒径碎石860～900份、钢纤维20～60份、减水剂5～8份、水130～150份。本发明所提出的高弹性模量的韧性混凝土其强度、弹性模量和韧性均高于普通混凝土，具备高强度、高弹模及优良的抗裂性能；将其应用于预应力连续刚构桥梁结构以及其他大跨度结构建筑，可利用其高弹性模量的特性有效缓解大跨结构的跨中下挠，防止混凝土结构开裂，降低结构后期维护的成本，对大跨结构建筑尤其是大跨连续刚构桥梁工程具有较高的实用价值。

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种高弹性模量的韧性混凝土及其制备方法。

背景技术

目前，随着我国综合国力的提升，交通工程设施建设得到了快速发展，桥梁工程的建设也是越来越多，其中预应力混凝土连续刚构桥因其优异的受力性能和较低的造价而备受桥梁工程师青睐。但连续刚构桥梁在其服役期间，尤其是具有较大跨度时，桥梁跨中下挠现象明显，造成桥梁结构变形过大，混凝土开裂严重，导致混凝土结构承载能力和耐久性降低。而混凝土结构的抗变形能力与混凝土弹性模量呈正相关，提高建造所用混凝土的弹性模量，能有效缓解大跨混凝土连续刚构桥的跨中下挠现象，提高了桥梁使用的安全性和可靠性，降低桥梁运营后期的维护成本。

由于混凝土是一种准脆性材料，已有的研究成果表明，提高混凝土弹性模量会进一步提高混凝土的脆性，增加混凝土开裂以及突然破坏的风险。因此，在提高混凝土弹性模量的同时须增强混凝土的韧性。

发明内容

本发明的目的是提供一种高弹性模量的韧性混凝土及其制备方法，具体通过混凝土配合比设计、实现骨料密堆积、加入辅助性胶凝材料和掺入钢纤维增韧等方法实现，解决了现有技术中混凝土弹性模量和韧性不足的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种高弹性模量的韧性混凝土，包括以下质量份的组分：

优选的，高弹性模量的韧性混凝土包括以下质量份的组分：

在一些具体的技术方案中，所述水泥为P·Ⅱ·52.5硅酸盐水泥，比表面积≥350m²/kg。

在一些具体的技术方案中，所述砂为天然河砂，级配范围为Ⅱ区级配，含水率为1％～2％，细度模数为2.8。

在一些具体的技术方案中，所述5～10mm粒径碎石和10～25mm粒径碎石为花岗岩碎石，其中片状、针状碎石占比≤4.5wt％。

在一些具体的技术方案中，所述减水剂为聚羧酸减水剂，减水率≥30％。

在一些具体的技术方案中，所述微硅粉的粒径为0.1～0.2μm，比表面积≥18500m²/kg，微硅粉中活性二氧化硅的含量≥92％。

在一些具体的技术方案中，所述钢纤维为短直型镀铜钢纤维，长度为0.8cm～1.5cm，直径为0.05mm～0.25mm，拉伸强度≥2850MPa。

第二方面，本发明还提供了上述的高弹性模量的韧性混凝土的制备方法，包括以下步骤：

(1)将水、水泥、砂、5～10mm粒径碎石、10～25mm粒径碎石、减水剂、微硅粉、钢纤维分别按比例称取；

(2)将称得的水泥、砂、5～10mm粒径碎石、10～25mm粒径碎石、微硅粉混合搅拌均匀后，加入水和减水剂继续搅拌均匀，最后加入钢纤维搅拌均匀，得到混凝土拌合物；