本发明涉及建筑材料工程
技术领域：
，具体涉及一种纳米改性高抗渗混凝土及其制备方法。
背景技术：
：混凝土材料作为土木工程建设中用途最大、用量最广的一种建筑材料，具备原材料来源丰富，价格低廉，生产工艺简单，抗压强度高的特点，受到建筑工程领域的广泛推崇。但普通混凝土由于自身结构的特点，在硬化过程中仅一部分水与水泥起水化作用，多余的水在混凝土硬化干燥后蒸发，形成大量微小气孔。同时混凝土在拌和与浇捣过程中常混入一定量的空气，很难在捣实过程中全部排除。这些因素导致硬化后的混凝土呈现多孔状态，其中有封闭的气孔、有相互贯通的毛细孔道、有凭肉眼可见的宏观孔隙、行直径微小的显微孔隙，这些孔隙对混凝土综合性能尤其是抗渗性产生严重影响，不能满足海洋工程、地下工程以及水肿结构工程等涉水工程对于混凝土材料的使用要求，严重制约了混凝土材料的应用。传统提高混凝土抗渗性的措施主要包括掺加混凝土引气剂、减小水灰比、优化原材料、保证施工质量尤其是混凝土振捣及养护等，但这些方法对混凝土抗渗能力的提高有限，因此制备出一种新型的高抗渗混凝土具有重要的现实意义。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种纳米改性高抗渗混凝土的制备方法，大大提高混凝土结构抗渗性能。为解决技术问题，本发明的解决方案是：提供一种纳米改性高抗渗混凝土的制备方法，包括以下步骤：(1)按重量份数的称取下述原料组分：(2)将水泥、砂、碎石、粉煤灰、高炉矿渣粉、硅灰添加到混凝土搅拌机中，干拌2min，使各基材充分混合均匀；(3)将纳米改性剂、减水剂以及一半重量的水充分混合，混合均匀后加入到搅拌机中，搅拌2min；再将另一半重量的水加入到搅拌机中，继续搅拌2min；(4)搅拌完成后出料，装入模具；拆模后按照常规养护方式进行养护，得到纳米改性高抗渗混凝土。发明原理描述：本发明从多元组分配方设计、工艺优化、应用技术等多角度出发，将纳米改性剂与粉煤灰、矿渣、硅灰等传统矿物掺合料经特定工艺有效复合，从以下几个方面对混凝土结构与性能进行优化：①复合火山灰效应。复合多元矿物在混凝土水化过程中形成复合胶凝效应，复合胶凝体系中，水泥首先水化生成csh与ch，ch对粉煤灰、矿渣与硅灰的水化起激发作用；硅灰因水化活性高、反应速度快有助于csh的增加；矿粉析出的cao可促进粉煤灰颗粒周围的csh凝胶及aft(石膏存在时)的形成，促进粉煤灰颗粒中硅、铝相的溶解；而粉煤灰溶解的硅、铝相又进而促进矿粉与硅灰的水化进程。②微集料复合效应。利用水泥体系中不同颗粒间的粒径差异，实现胶凝材料之间的相互填充与有效堆积，优化混凝土内部孔结构、降低孔隙率，从而提高抗渗性。③形状因子效应。充分利用多组分矿物的界面增强效果，提高混凝土界面粘结力实现混凝土结构与性能优化。④以纳米改性剂颗粒为晶核，在颗粒表面形成c-s-h凝胶，形成以纳米改性剂为晶核的三维立体网状结构，改善混凝土的亚显微组织结构，提高混凝土结构密实度与抗渗性。本发明对各组分进行级配优化控制，充分发挥各组分功能间的叠加与协同效果，从而大大提高结构强度及抗渗性能。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明有效的解决了单一矿物组分对混凝土性能影响的局限性，将粉煤灰、超细矿粉、硅灰等多功能组分相结合，达到组分功能叠加与协同效果，复合多功能组分能有效优化混凝土结构颗粒级配，通过优化混凝土内部孔结构来实现提高抗渗性的目的。2、本发明在矿物组分体系中引入纳米改性剂，利用纳米改性剂对混凝土结构进行颗粒级配优化的同时，充分发挥纳米颗粒的高活性与微晶核效应，对提高混凝土结构抗渗性能具有明显的效果。具体实施方式以下的实施例可以使本专业
技术领域：
的技术人员更全面的了解本发明，但不以任何方式限制本发明。本发明中各实施例中，所述水泥为市售p·o42.5r普通硅酸盐水泥，符合gb/t175-2007执行标准，比表面积不小于300m2/kg，28d抗折强度大于6.5mpa。所述砂为ⅱ区中砂，符合gb/t14684-2011执行标准，含泥量小于1％。所述碎石为5mm～20mm连续级配，符合gb/t14685-2011执行标准，针片状含量小于10％，孔隙率小于47％，含泥量小于0.5％。所述粉煤灰为ⅱ级灰，符合gb/t1596-2005执行标准，比表面积为400～600m2/kg。所述高炉矿渣粉为s95级，符合gb/t18046-2008执行标准，比表面积为400～600m2/kg。所述硅灰符合gb/t27690-2011执行标准，比表面积为15～30m2/g。所述减水剂为聚羧酸减水剂，符合gb/t8076-2008执行标准，减水率大于15％。所述纳米改性剂为纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米高岭土、纳米蒙脱土中的一种，使用前对其进行分散处理。实施例1纳米改性高抗渗混凝土由重量份数的下述原料组分混合而成：水泥100份、砂150份、碎石200份、粉煤灰3份、高炉矿渣粉8份、硅灰0.5份；减水剂1.2份、纳米蒙脱土1.5份，水50份。上述纳米改性高抗渗混凝土的制备方法如下：(1)将所述的重量比例的水泥、砂、石子、粉煤灰、高炉矿渣粉、硅灰按照配比添加到混凝土搅拌机中干拌2min待各基材充分混合均匀；(2)将所述重量比例的纳米蒙脱土与减水剂与所述重量一半的水搅拌充分混合均匀，利用离心机进行离心分散后加入到步骤(1)的混合物中搅拌2min；再将另一半重量的水加入到搅拌机中继续搅拌2min，形成均匀流动性较好的混凝土拌合物；(3)将拌合物按标准装模静置，待硬化后拆模，按常规养护方式进行养护后得到所述纳米改性高抗渗混凝土。实施例2纳米改性高抗渗混凝土由重量份数的下述原料组分混合而成：水泥100份、砂180份、碎石250份、粉煤灰5份、高炉矿渣粉5份、硅灰1份；减水剂0.8份、纳米caco30.5份，水35份。上述纳米改性高抗渗混凝土的制备方法如下：(1)将所述的重量比例的水泥、砂、石子、粉煤灰、高炉矿渣粉、硅灰按照配比添加到混凝土搅拌机中干拌2min待各基材充分混合均匀；(2)将所述重量比例的纳米caco3与减水剂与所述重量一半的水搅拌充分混合均匀，利用离心机进行离心分散后加入到步骤(1)的混合物中搅拌2min；再将另一半重量的水加入到搅拌机中继续搅拌2min，形成均匀流动性较好的混凝土拌合物；(3)将拌合物按标准装模静置，待硬化后拆模，按常规养护方式进行养护后得到所述纳米改性高抗渗混凝土。实施例3纳米改性高抗渗混凝土由重量份数的下述原料组分混合而成：水泥100份、砂160份、碎石230份、粉煤灰4份、高炉矿渣粉7份、硅灰0.8份；减水剂1份、纳米sio21份，水45份。上述纳米改性高抗渗混凝土的制备方法如下：(1)将所述的重量比例的水泥、砂、石子、粉煤灰、高炉矿渣粉、硅灰按照配比添加到混凝土搅拌机中干拌2min待各基材充分混合均匀；(2)将所述重量比例的纳米sio2与减水剂与所述重量一半的水搅拌充分混合均匀，利用离心机进行离心分散后加入到步骤(1)的混合物中搅拌2min；再将另一半重量的水加入到搅拌机中继续搅拌2min，形成均匀流动性较好的混凝土拌合物；(3)将拌合物按标准装模静置，待硬化后拆模，按常规养护方式进行养护后得到所述纳米改性高抗渗混凝土。对比例1由重量份数的下述原料组分混合而成：水泥100份、砂150份、碎石200份、粉煤灰3份、高炉矿渣粉8份、硅灰0.5份；减水剂1.2份，水50份。对比混凝土的制备方法如下：(1)将所述的重量比例的水泥、砂、石子、粉煤灰、高炉矿渣粉、硅灰按照配比添加到混凝土搅拌机中干拌2min待各基材充分混合均匀；(2)将所述重量比例的减水剂与所述重量一半的水搅拌充分混合均匀，加入到步骤(1)的混合物中搅拌2min；再将另一半重量的水加入到搅拌机中继续搅拌2min，形成均匀流动性较好的混凝土拌合物；(3)将拌合物按标准装模静置，待硬化后拆模，按常规养护方式进行养护后得到混凝土试件。对比例2由重量份数的下述原料组分混合而成：水泥100份、砂200份、碎石250份、粉煤灰5份、高炉矿渣粉5份、硅灰1份；减水剂0.8份，水35份。对比混凝土的制备方法如下：(1)将所述的重量比例的水泥、砂、石子、粉煤灰、高炉矿渣粉、硅灰按照配比添加到混凝土搅拌机中干拌2min待各基材充分混合均匀；(2)将所述重量比例的减水剂与所述重量一半的水搅拌充分混合均匀，加入到步骤(1)的混合物中搅拌2min；再将另一半重量的水加入到搅拌机中继续搅拌2min，形成均匀流动性较好的混凝土拌合物；(3)将拌合物按标准装模静置，待硬化后拆模，按常规养护方式进行养护后得到混凝土试件。对比例3由重量份数的下述原料组分混合而成：水泥100份、砂180份、碎石230份、粉煤灰4份、高炉矿渣粉7份、硅灰0.8份；减水剂1份，水45份。对比混凝土的制备方法如下：(1)将所述的重量比例的水泥、砂、石子、粉煤灰、高炉矿渣粉、硅灰按照配比添加到混凝土搅拌机中干拌2min待各基材充分混合均匀；(2)将所述重量比例的减水剂与所述重量一半的水搅拌充分混合均匀，加入到步骤(1)的混合物中搅拌2min；再将另一半重量的水加入到搅拌机中继续搅拌2min，形成均匀流动性较好的混凝土拌合物；(3)将拌合物按标准装模静置，待硬化后拆模，按常规养护方式进行养护后得到混凝土试件。测试例以实施例1-3制备获得的纳米改性高抗渗混凝土，对比例1-3制备获得的传统抗渗混凝土，混凝土抗压强度参照gb/t50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》执行，抗水渗透性能与抗氯离子渗透性分别参照试验参照标准gb/t50082《普通混凝土长期性能与耐久性能试验方法标准》中的渗水高度法与电通量法进行测试，抗钢筋锈蚀作用按照gb/t8076-2008《混凝土外加剂》执行。表1不同组别试验技术指标表技术指标实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2对比例328d抗压强度/mpa59.4671.5363.1556.5268.2660.26渗水高度/mm16.412.315.622.917.321.5电通量/mm556327443973858916对钢筋锈蚀作用无无无无无无由表1可知，加入纳米改性材料后，无论是纳米蒙脱土、纳米sio2、还是纳米caco3，混凝土抗渗性包括渗水高度与电通量都明显降低，说明纳米材料的掺入对于提高混凝土的抗水与抗氯离子渗透性效果显著，参照美国的astmc1202标准，电通量分为5个不同等级，分别为“高”、“中”、“低”、“非常低”、“可忽略”，而实施例1-3涉及的电通量属“非常低”，因此，本发明对于混凝土结构耐久性尤其混凝土抗氯离子渗透性具有显著的改善效果。基于上述描述，本发明的实际范围不仅包括所公开的实施例，还包括在权利要求书之下实施或者执行本发明的所有等效方案。当前第1页12