本发明涉及混凝土技术领域，尤其涉及一种公路用高耐久度混凝土。
背景技术：
建筑结构是建筑物的主要骨架，而结构的物质基础是建筑材料。建筑结构的优化和发展不断促进建筑材料的更新和发展。混凝土是近现代最广泛使用的建筑材料，也是当前最多的人造材料。混凝土从问世以来，经历了低强度、中等强度、高强度乃至超高强度的发展历程，似乎人们总是乐于追求强度的不断提高。近几十年来，混凝土结构因材质劣化造成过早失效以致破坏崩塌的事故在国内外都屡见不鲜，并有愈演愈烈之势。这些混凝土工程的过早破坏，其原因不是由于强度的不足，而是因为混凝土耐久性不良。由于混凝土的耐久性劣化或失败，各国为此付出沉重的代价。普通混凝土的耐久性不足给结构工程带来了极大的危害，仅以强度为标准的混凝土设计思路已不适用工程的需要。公路由于气候环境复杂，容易造成混凝土表面开裂、剥落，钢筋锈蚀外露等问题，这些都严重影响混凝土的使用寿命。
技术实现要素：
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出的公路用高耐久性混凝土，其具有良好的力学性能，不易开裂，在保证强度的基础上，具有良好的抗渗性、抗腐蚀性、抗冻性等耐久性能，大大提高了公路的使用寿命。
本发明提出的一种公路用高耐久度混凝土，所述混凝土其原料按重量份包括以下组分：硅酸盐水泥285-345份、粗砂330-475份、中粗砂250-400份、碎石900-1200份、水145-165份、煤灰粉65-80份、高炉矿渣20-30份、玻化微珠20-35份、天然沸石超细粉10-25份、钢渣25-35份、氧化铝粉末8-15份、钼酸钠1-1.6份、铬酸钠1.2-1.8份、硫代硫酸钠0.5-1份、三乙醇胺0.6-1.2份、马来酸酐系减水剂1.35-1.7份、引气剂0.08-0.16份、混合纤维6-10份。
优选地，所述混凝土其原料按重量份包括以下组分：硅酸盐水泥300-320份、粗砂390-420份、中粗砂320-340份、碎石1000-1050份、水155-160份、煤灰粉70-75份、高炉矿渣24-26份、玻化微珠26-30份、天然沸石超细粉15-20份、钢渣28-32份、氧化铝粉末10-12份、钼酸钠1.2-1.4份、铬酸钠1.4-1.6份、硫代硫酸钠0.7-0.8份、三乙醇胺0.9-1.1份、马来酸酐系减水剂1.55-1.6份、引气剂0.11-0.13份、混合纤维8-9份。
优选地，所述混凝土其原料按重量份包括以下组分：硅酸盐水泥310份、粗砂415份、中粗砂330份、碎石1025份、水158份、煤灰粉72份、高炉矿渣24.8份、玻化微珠28份、天然沸石超细粉18份、钢渣30份、氧化铝粉末11.2份、钼酸钠1.3份、铬酸钠1.52份、硫代硫酸钠0.76份、三乙醇胺1.04份、马来酸酐系减水剂1.58份、引气剂0.12份、混合纤维8.8份。
优选地，所述碎石由粒径为1-5mm碎石、5-16mm碎石、16-25mm碎石按重量比5-10:80-90:1-4组成。
优选地，所述煤灰粉的粒度为80-200目。
优选地，所述混合纤维其原料按重量份包括以下组分：20-35份玻璃纤维、15-30份聚酯纤维、25-40份聚乙烯醇纤维、10-20份聚乙烯纤维、12-20份聚异丁烯纤维。
优选地，所述引气剂按重量份由20-45份松香热聚物、15-25份皂角粉、10-20份烷基苯磺酸钠、20-25份OP乳化剂搅拌均匀得到。
优选地，所述马来酸酐系减水剂按以下工艺制备：按重量份将10-15份马来酸酐、6-10份烯丙基聚乙二醇、0.95-1.3份对甲基苯磺酸钠、15-25份二甲苯、0.25-0.4份对苯二酚加入第一反应装置中充分搅拌，升温至50-60℃反应8-10h，其中升温速率为1-2℃/min，冷却至室温，除去对苯二酚与二甲苯得到中间单体；向第二反应装置中加入45-60份中间单体水溶液、5-7份甲基丙烯酸甲酯、4-6份甲基丙烯磺酸钠、5-7份丙烯酰胺、25-35份乙二醇、0.45-0.75份过硫酸铵、0.45-0.75份过硫酸钠加入反应装置，在氮气的保护下充分搅拌，升温至70-80℃，升温速率为2-3℃/min，反应9-12h后冷却至室温，再用氢氧化钠调节pH值为7-8，干燥后得到所述马来酸酐系减水剂；其中，中间单体水溶液中的中间单体质量分数为60-75wt％。
在第一反应装置中加入对甲基苯磺酸钠、对苯二酚有效促进马来酸酐与烯丙基聚乙二醇的酯化率，同时避免其发生聚合反应；在第二反应装置中加入适量的过硫酸铵、过硫酸钠作为聚合反应引发剂，采用滴加方法加入，有效控制了聚合反应速率；得到所述马来酸酐系减水剂中，聚乙二醇侧链提高了水泥浆体的流动性与分散性，磺酸基团、酰胺基团，通过离子键、共价键、氢键及范德华力等相互作用紧紧吸附在水泥颗粒表面，使水泥带电，根据同性电荷相斥原理，阻止了相邻水泥颗粒的相互接近，增大了水泥与新拌砂浆中的自由水的接触面积，同时支链中的氧原子与新拌砂浆中的自由水结合，使水泥充分水化，并且在水泥颗粒扩散的过程中释放出凝聚体所包含的游离水，与长支链聚乙二醇基团配合，对水泥浆体有明显的缓凝作用，改善了混凝土的和易性、加工性能，减少了用水量；混凝土在碱性环境下，马来酸酐系减水剂中酯基可逐渐水解成羧基，补充体系中的羧基含量，起到缓释保坍作用。
优选地，在马来酸酐系减水剂制备过程中，过硫酸铵、过硫酸钠分别以过硫酸铵水溶液、过硫酸钠水溶液的形式滴加到第二反应装置中，滴加时间为1.5-3h；其中，过硫酸铵水溶液的质量分数为80-92wt％，过硫酸钠水溶液的质量分数为80-92wt％。
本发明中加入粗砂、中粗砂、煤灰粉、玻化微珠、混合纤维、天然沸石超细粉、高炉矿渣配合使用，利用各组分粒径的不同，在混凝土材料中实现充分填充，减小了各组分颗粒之间的空隙，改善孔结构，使混凝土更加密实，显著提高了混凝土的强度、抗渗性、抗腐蚀性等耐久性能，与硅酸盐水泥配合使用，提高混凝土各原料间的粘结力及混凝土整体承载力，使混凝土在不易开裂；煤灰粉、钢渣、氧化铝粉末配合使用，抑制了混凝土中的碱-集料反应，与钼酸钠、铬酸钠配合使用能有效抑制混凝土来自内部、外部的侵蚀，提高了混凝土的长久抗腐蚀性；玻化微珠理化性能十分稳定，耐老化耐候性强，高炉矿渣具有耐磨、防滑、耐热效果，两者配合使用具有增强效果，提高混凝土的综合性能，同时与硅酸盐水泥、煤灰粉、天然沸石超细粉配合使用具有良好的水硬胶凝性能；马来酸酐系减水剂性能优异且稳定，制备工艺简单，具有良好的分散性与高减水率，与引气剂配合使用，具有良好的起泡效果，产生大量微小而独立的气泡填充空隙，堵塞毛细管通道，改善孔结构，提高混凝土的密实性、流动性、可泵性、保水性和坍落度，与玻化微珠配合使用使混凝土砂浆具有良好的可泵性，与高炉矿渣配合使用具有抗冻性与抗氯离子性，从而提高了混凝土的耐久性与使用寿命，同时也提高了工程质量，减少了环境污染；硫代硫酸钠、三乙醇胺作为防冻组分，降低了混凝土的冰点，与玻化微珠、马来酸酐系减水剂配合，增强混凝土在冬季施工的可泵性，提高混凝土的抗冻性；混合纤维的加入减少了因马来酸酐系减水剂、引气剂引起的混凝土强度的降低，与玻化微珠、钢渣配合作用，提高了混凝土的抗压强度、抗冲击强度和抗折强度，同时阻止了混凝土的早期开裂性，与马来酸酐系减水剂、引气剂配合作用，堵塞毛细管通路，降低毛细管作用，提高混凝土的抗渗性，进而提高混凝土的抗腐蚀性。本发明提出的公路用高耐久性混凝土，其具有良好的力学性能，不易开裂，在保证强度的基础上，具有良好的抗渗性、抗腐蚀性、抗冻性等耐久性能，大大提高了公路的使用寿命。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的公路用高耐久度混凝土，所述混凝土其原料按重量份包括以下组分：硅酸盐水泥285份、粗砂330份、中粗砂250份、碎石900份、水145份、煤灰粉80份、高炉矿渣30份、玻化微珠20份、天然沸石超细粉10份、钢渣25份、氧化铝粉末8份、钼酸钠1份、铬酸钠1.2份、硫代硫酸钠0.5份、三乙醇胺1.2份、马来酸酐系减水剂1.7份、引气剂0.16份、混合纤维6份。
实施例2
本发明提出的公路用高耐久度混凝土，所述混凝土其原料按重量份包括以下组分：硅酸盐水泥345份、粗砂475份、中粗砂400份、碎石1200份、水165份、煤灰粉65份、高炉矿渣20份、玻化微珠35份、天然沸石超细粉25份、钢渣35份、氧化铝粉末15份、钼酸钠1.6份、铬酸钠1.8份、硫代硫酸钠1份、三乙醇胺0.6份、马来酸酐系减水剂1.35份、引气剂0.08份、混合纤维10份。
实施例3
本发明提出的公路用高耐久度混凝土，所述混凝土其原料按重量份包括以下组分：硅酸盐水泥310份、粗砂415份、中粗砂330份、碎石1025份、水158份、煤灰粉72份、高炉矿渣24.8份、玻化微珠28份、天然沸石超细粉18份、钢渣30份、氧化铝粉末11.2份、钼酸钠1.3份、铬酸钠1.52份、硫代硫酸钠0.76份、三乙醇胺1.04份、马来酸酐系减水剂1.58份、引气剂0.12份、混合纤维8.8份。
其中，所述碎石由粒径为1-5mm碎石、5-16mm碎石、16-25mm碎石按重量比10:80:1组成。
所述煤灰粉的粒度为80目；
所述混合纤维其原料按重量份包括以下组分：20份玻璃纤维、15份聚酯纤维、25份聚乙烯醇纤维、10份聚乙烯纤维、12份聚异丁烯纤维；
所述引气剂按重量份由20份松香热聚物、15份皂角粉、10份烷基苯磺酸钠、20份OP乳化剂搅拌均匀得到；
所述马来酸酐系减水剂按以下工艺制备：按重量份将10份马来酸酐、6份烯丙基聚乙二醇、0.95份对甲基苯磺酸钠、15份二甲苯、0.25份对苯二酚加入第一反应装置中充分搅拌，升温至50℃反应10h，其中升温速率为1℃/min，冷却至室温，除去对苯二酚与二甲苯得到中间单体；向第二反应装置中加入60份中间单体水溶液、7份甲基丙烯酸甲酯、6份甲基丙烯磺酸钠、7份丙烯酰胺、35份乙二醇、0.45份过硫酸铵、0.45份过硫酸钠，在氮气的保护下充分搅拌，升温至80℃，升温速率为3℃/min，反应9h后冷却至室温，再用氢氧化钠调节pH值为8，干燥后得到所述马来酸酐系减水剂；其中，中间单体水溶液中的中间单体质量分数为60wt％。
所述在马来酸酐系减水剂制备过程中，过硫酸铵、过硫酸钠分别以过硫酸铵水溶液、过硫酸钠水溶液的形式滴加到第二反应装置中，滴加时间为2.4h；其中，过硫酸铵水溶液的质量分数为85wt％，过硫酸钠水溶液的质量分数为85wt％。
实施例4
本发明提出的公路用高耐久度混凝土，所述混凝土其原料按重量份包括以下组分：硅酸盐水泥300份、粗砂375份、中粗砂310份、碎石995份、水154份、煤灰粉70份、高炉矿渣28.4份、玻化微珠30.2份、天然沸石超细粉15.2份、钢渣32.5份、氧化铝粉末12.6份、钼酸钠1.24份、铬酸钠1.58份、硫代硫酸钠0.67份、三乙醇胺1.02份、马来酸酐系减水剂1.62份、引气剂0.12份、混合纤维7.4份。
其中，所述碎石由粒径为1-5mm碎石、5-16mm碎石、16-25mm碎石按重量比5:90:4组成；
所述煤灰粉的粒度为200目；
所述混合纤维其原料按重量份包括以下组分：35份玻璃纤维、30份聚酯纤维、40份聚乙烯醇纤维、20份聚乙烯纤维、20份聚异丁烯纤维；
所述引气剂按重量份由45份松香热聚物、25份皂角粉、20份烷基苯磺酸钠、25份OP乳化剂搅拌均匀得到；
所述马来酸酐系减水剂按以下工艺制备：按重量份将15份马来酸酐、10份烯丙基聚乙二醇、1.3份对甲基苯磺酸钠、25份二甲苯、0.4份对苯二酚加入第一反应装置中充分搅拌，升温至60℃反应8h，其中升温速率为2℃/min，冷却至室温，除去对苯二酚与二甲苯得到中间单体；向第二反应装置中加入45份中间单体水溶液、5份甲基丙烯酸甲酯、4份甲基丙烯磺酸钠、5份丙烯酰胺、25份乙二醇、0.75份过硫酸铵、0.75份过硫酸钠加入反应装置，在氮气的保护下充分搅拌，升温至70℃，升温速率为2℃/min，反应12h后冷却至室温，再用氢氧化钠调节pH值为7，干燥后得到所述马来酸酐系减水剂；其中中间单体水溶液中中间单体的质量分数为75wt％。
所述在马来酸酐系减水剂制备过程中，过硫酸铵、过硫酸钠分别以过硫酸铵水溶液、过硫酸钠水溶液的形式滴加到第二反应装置中，滴加时间为1.5h；其中，过硫酸铵水溶液的质量分数为92wt％，过硫酸钠水溶液的质量分数为92wt％。
实施例5
本发明提出的公路用高耐久度混凝土，所述混凝土其原料按重量份包括以下组分：硅酸盐水泥320份、粗砂435份、中粗砂365份、碎石1120份、水158份、煤灰粉76.5份、高炉矿渣22.5份、玻化微珠30.6份、天然沸石超细粉21.4份、钢渣31.2份、氧化铝粉末10.4份、钼酸钠1.45份、铬酸钠1.35份、硫代硫酸钠0.86份、三乙醇胺0.82份、马来酸酐系减水剂1.48份、引气剂0.13份、混合纤维9.2份。
其中，所述碎石由粒径为1-5mm碎石、5-16mm碎石、16-25mm碎石按重量比7:85:2组成；
所述煤灰粉的粒度为150目；
所述混合纤维其原料按重量份包括以下组分：28份玻璃纤维、22份聚酯纤维、32份聚乙烯醇纤维、15份聚乙烯纤维、15份聚异丁烯纤维；
所述引气剂按重量份由30份松香热聚物、20份皂角粉、15份烷基苯磺酸钠、22份OP乳化剂搅拌均匀得到；
所述马来酸酐系减水剂按以下工艺制备：按重量份将12份马来酸酐、8份烯丙基聚乙二醇、1.12份对甲基苯磺酸钠、20.5份二甲苯、0.32份对苯二酚加入第一反应装置中充分搅拌，升温至55℃反应9.2h，其中升温速率为1.4℃/min，冷却至室温，除去对苯二酚与二甲苯得到中间单体；向第二反应装置中加入55份中间单体水溶液、6.2份甲基丙烯酸甲酯、5.1份甲基丙烯磺酸钠、6.2份丙烯酰胺、30.5份乙二醇、0.62份过硫酸铵、0.52份过硫酸钠加入反应装置，在氮气的保护下充分搅拌，升温至75℃，升温速率为2.4℃/min，反应10.8h后冷却至室温，再用氢氧化钠调节pH值为7.5，干燥后得到所述马来酸酐系减水剂；其中，中间单体水溶液中的中间单体质量分数为70wt％。
所述在马来酸酐系减水剂制备过程中，过硫酸铵、过硫酸钠分别以过硫酸铵水溶液、过硫酸钠水溶液的形式滴加到第二反应装置中，滴加时间为3h；其中，过硫酸铵水溶液的质量分数为80wt％，过硫酸钠水溶液的质量分数为80wt％。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。