本发明属于建筑材料
技术领域：
，具体是指一种低碳低收缩超高强混凝土的制备方法与工程应用。
背景技术：
：目前建筑业存在的主要问题是发展模式粗放、建造资源耗费量大，碳排放量突出等。为落实节约资源、保护环境的基本国策，促进经济发展方式转变，实现节能减排约束性目标，积极应对全球气候变化，建设资源节约型、环境友好型社会，住房和城乡建设部提出坚持科学发展的基本原则，推广绿色建筑和绿色建材，全面提升建筑节能减排水平，实现建筑业可持续发展。在建筑节能和绿色建筑方面提出的发展目标是，要求到2020年，城镇绿色建筑占新建建筑比重达到50％，绿色建材应用比例达到40％等。超高强混凝土具有强度高、负荷能力大、资源和能源消耗少、耐久性好等优点，能满足土木与建筑工程轻量化、高层化、大跨化、重载化以及耐久化等诸多方面的要求，是混凝土科学与技术发展的主要方向。长期以来，国家政策一直支持绿色高强度混凝土的推广应用，如国家应对气候变化规划(2014-2020年)明确提出发展绿色建筑，要求采用先进的节能减碳技术和建筑材料，通过广泛应用高强度、高性能混凝土，提高工程建筑质量，延长使用寿命。目前，在高强度混凝土的开发与应用研究中普遍存在着水泥普遍用量大的问题，这不仅浪费日益短缺的石灰石资源，加速环境恶化，还由此引发了一些问题:a、存在着混凝土的收缩量偏大导致开裂的风险；在钢管混凝土中，过大的混凝土自收缩量将导致钢管混凝土脱粘而影响结构构件的承载力。b、在潮湿环境下，未化的水泥可能继续水化，存在着湿胀开裂导致结构破坏的隐患等。c、超高强高性能混凝土在配制、施工过程中存在着拌合物粘度大、泵送困难等。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题之一在于提供一种以较低的单方水泥消耗配制低碳低收缩超高强混凝土的方法，采用此方法配制的混凝土，可有效解决废胶粉资源化高效利用、超高强混凝土拌合物粘性过大等问题。本发明所要解决的技术问题之二在于提供一种低碳低收缩超高强混凝土的制备方法，以较低的单方水泥消耗配制混凝土，不仅可以节约日益短缺的石灰石资源，而且可有效解决超高强混凝土自收缩偏大的难题。本发明所要解决的技术问题之三在于提供一种低碳低收缩超高强混凝土应用于墙面抹灰，及柱面、梁面和天棚的的底层灰，作为建筑结构构件的外防护层，其耐久性优异，以提高建筑结构构件的使用寿命，节约宝贵的资源。本发明所要解决的技术问题之四在于提供一种低碳低收缩超高强混凝土在防水工程中作为防水材料的应用。本发明所要解决的技术问题之五在于提供一种低碳低收缩超高强混凝土在道路工程中的应用。本发明是这样实现的：一种低碳低收缩超高强混凝土，包括如下组分及重量比：进一步地，所述纤维，是聚丙烯纤维、或玄武岩纤维。一种低碳低收缩超高强混凝土的制备方法，包括如下步骤：晒干中砂；按上述比例计量各种组份，手工捏散废胶粉后倒入搅拌桶中，之后将减水剂、偶联剂、水搅拌均匀后倒入搅拌桶中，搅拌2min；将水泥、硅粉、粉煤灰倒入搅拌桶，搅拌1min；再将碎石加入，搅拌约2min；最后将中砂和纤维加入，搅拌约3min后出料；混凝土拌合物搅拌后，分两次装入试模内，并在zhdg-80混凝土磁力振动台上振动成型，或采用高频振动成型工艺制作；试块成型后立即覆盖塑料薄膜；24～36h后拆模，在标准养护室、蒸汽养护室、或冷水中养护。一种低碳低收缩超高强混凝土应用于墙面抹灰，及柱面、梁面和天棚的的底层灰，作为建筑结构构件(如砌体结构、钢筋混凝土结构等)的外防护层，以延长普通结构的服役寿命。一种低碳低收缩超高强混凝土应用于墙面抹灰，及柱面、梁面和天棚的的底层灰，作为建筑结构构件(如砌体结构、钢筋混凝土结构等)的外防护层，采用喷射法工艺进行施工，以延长普通结构的服役寿命。一种低碳低收缩超高强混凝土在防水工程(如卫生间防水、屋面防水、外墙防水防渗、水池防水、地下室等工程)中作为防水材料在工程中应用，采用喷射法工艺进行施工。一种低碳低收缩超高强混凝土应用于道路工程中，其特征在于：采用高频振动成型工艺进行施工。本发明的优点在于：1、以较低的水泥消耗(每立方米混凝土的水泥消耗量低于342kg)配制的超高强混凝土，可节约水泥，有效解决混凝土自收缩大等技术难题，及钢管高强混凝土由于内置混凝土自收缩偏大导致的钢管高强混凝土脱空的技术难题。2、以工程应用为目标，通过添加废胶粉改善超高强混凝土的脆性，有效解决废橡胶资源化利用、混凝土拌合物粘度过大及超高强混凝土的高脆性难题，一举多得。3、利用本发明的抗渗性能优异的特点，将本发明低碳低收缩超高强混凝土作为长寿命的防水材料在防水工程(地下室、外墙、屋面、卫生间、水池、隧道等防水工程)中应用。4、在既有结构加固改造时，在既有结构构件(如砌体结构、钢筋混凝土结构、钢结构、组合结构、木结构等)之外喷射本发明低碳低收缩超高强混凝土作为防护层，延滞有害气体的侵入速率，延长普通结构的服役寿命。5、利用本发明的耐久性能优异的特点，将耐久性优异的低碳低收缩超高强混凝土应用于墙面抹灰，及柱面、梁面和天棚的的底层灰，兼作结构构件的外防护层；并采用喷射法工艺施工，改变了传统抹灰的施工工艺，可大幅度延长结构的使用寿命，节约宝贵的自然资源。6、将本发明低碳低收缩超高强混凝土应用于道路工程中，采用高频振动成型工艺进行施工，延长路面结构的服役寿命，节约资源。【具体实施方式】本申请人通过60组的具体实施例来研究混凝土成型工艺的可行性，并测试其抗压强度和劈拉强度。(采用废胶粉掺入量过高的配合比制作低碳低收缩超高强混凝土不成功，剔出之，不列入)。试验证明：采用低水胶比、低水泥用量、低单位体积用水量的混凝土配合比技术路线和常规的成型工艺，采用廉价的本地原材料完全可以配制变形性能较好的低碳废胶粉改性超高强混凝土，其立方体抗压强度达到100mpa，单方混凝土的水泥消耗量不高于342kg。混凝土的劈裂抗拉强度与立方体抗压强度的比值在1/20.36～1/8.96之间。下面挑选出6例具体实施例来详细说明试验过程：选取原材料：水泥：采用福建水泥股份有限公司生产的“建福”牌42.5普通硅酸盐水泥，其3d的抗压强度为25.6mpa。粉煤灰：编号为s1～s3试件采用河南省巩义市龙泽净水材料有限公司生产的粉煤灰，编号为s4～s6试件采用福建省漳州益材粉煤灰开发有限公司生产的f类i级粉煤灰。硅粉：选用上海山鹰环保科技有限公司生产的活性二氧化硅微粉。减水剂：福建建筑科学研究院外加剂厂生产的tw-ps聚羧酸高效减水剂。废胶粉：选用的80目的废胶粉的化学成分如下：筛余物：15％，加热减量：0.5％，灰份：7.5％，金属：0.03％，纤维：0，丙酮抽取物：8％，橡胶烃：48％，碳黑：30％，拉伸强度：15.8mpa。中砂：作为细骨料，采用福州闽江河砂。碎石：作为粗骨料，采用福建省莆田本地产的花岗岩碎石，最大公称粒径约为15mm。偶联剂：采用东莞市鼎海塑胶化工有限公司生产的kh550，无色透明液体。水：采用普通的自来水。加料顺序：1)试验开始前的几天，先晒干河砂。2)各种组份计量的同时，手工捏散废胶粉后倒入搅拌桶中，之后将减水剂、偶联剂、水搅拌均匀后倒入搅拌桶中，搅拌2min。3)将水泥、掺合料等倒入搅拌桶，搅拌1min。4)再将石子加入，搅拌约2min。5)最后将砂加入，搅拌约3min后出料。测试方案：1)试块尺寸：100×100×100mm。2)加载方法：根据国家标准《普通混凝土力学性能试验方法》gb/t50081-2002，在试验过程中采用连续均匀地施加荷载，加荷速度为0.8～1mpa.s-1，即100×100×100mm立方体试件的加载速率为8～10kn.s-1。表1为实施例s1～s6的配合比汇总表：编号csffasasgwruspkhcbs134286142679.141045131.15.8210.580s234286142665.281045131.15.8210.580s3342861426931045133.9501800s434258170658.351045114.014.41800s534258170651.421045125.417.281803.5s634258170623.71045114.028.81800注:表1中c为水泥，sf为硅粉，fa为粉煤灰，sa为砂，sg为石子，w为水的质量，ru为废胶粉的质量，sp为减水剂，kh为偶联剂，cb为玄武岩纤维。(单位：kg)。表2为实施例s1～s6的试验结果表：编号w/cfcuft1k0s10.2393.26.371/14.63s20.23112.06.371/17.58s30.23590.66.371/14.22s40.20101.116.371/15.87s50.22101.055.321/18.99s60.2099.416.071/16.38注：fcu为边长为100mm的废胶粉改性超高强混凝土立方体120d的抗压强度(单位：mpa)；ft1为边长为100mm的胶粉改性超高强混凝土立方体120d的劈拉强度(单位：mpa)；k0＝ft1/fcu；w/c为水胶比(水和胶凝材料的比值，水泥、粉煤灰、硅粉统称为胶凝材料)。试验结果及分析1.1实验的实施：低碳低收缩超高强混凝土试件制作在莆田学院结构试验室完成。(1)混凝土的搅拌原料称量后，按设计好的加料顺序添料，并充分搅拌。(2)混凝土的成型混凝土拌合物充分搅拌后，分两层装入模内，每层的装料厚度大致相等；并在zhdg-80混凝土磁力振动台振动成型。(3)混凝土的养护低碳低收缩超高强混凝土试块成型后立即用保鲜薄膜覆盖保水，在室内静置24～36h后拆模，并在冷水中养护90d后取出，在室内再静置30d后，进行强度测试。(4)强度测试编号为s1～s3的低碳低收缩超高强混凝土在莆田学院土木工程学院建筑材料实验室和福建荔建检测有限公司的tya-2000a型电液式压力试验机上测试；编号为s4～s6的低碳低收缩超高强混凝土试件在莆田学院力学实验室的2000kn的万能试验机上测试；低碳低收缩超高强混凝土的劈裂抗拉强度试验在力学实验室的1000kn的万能试验机上测试。1.2试验现象分析：试验现象观察表明，低碳低收缩超高强混凝土试块的破坏形态与普通混凝土基本相同，在接近破坏时，首先在外表面中间附近出现竖向裂缝，随着荷载的增大，裂缝逐步向上、下延伸，至试块的角部，形成正倒相连的八字形裂缝。根据低碳低收缩超高强混凝土受压后的破坏模式，初步可判断超高强混凝土用适量的废胶粉改性后，其脆性性能得以明显的改善。1.3试验结果分析(1)低碳低收缩超高强混凝土的抗压试验100×100×100mm的混凝土立方体的抗压强度在55.2mpa～112mpa之间，边长为100mm的低碳低收缩超高强混凝土立方体应力与应变关系曲线，可以判断，峰值应力对应压应变基本上大于0.02。(2)低碳低收缩超高强混凝土的劈裂抗拉强度试验试验观察表明，添加废胶粉的超高强混凝土试块在劈拉破坏后，相当一部分未被劈裂开，有的甚至都没有明显的裂缝，呈现较好的韧性；而未添加废胶粉的超高强混凝土试块在劈拉破坏之前，没有明显的预兆，随着荷载的增大，试块瞬间被劈裂开，呈现脆性的破坏特征。通过60组的废胶粉改性超高强混凝土的试验及结果分析，可以得出如下结论：(1)采用低水胶比、低水泥用量、低单位体积用水量的混凝土配合比技术路线和复掺技术及常规的成型工艺，采用廉价的本地原材料完全可以配制变形性能较好的低碳低收收缩超高强混凝土，其立方体抗压强度达到100mpa，单方混凝土的水泥消耗量不高于342kg。(2)混凝土的劈裂抗拉强度与立方体抗压强度的比值在1/20.36～1/8.96之间。本申请人通过以下四组的具体实施例来研究低碳低收缩超高强混凝土的抗渗性能。原材料及制备方法与实施例s1～s6相同。抗渗性能的研究试验的配合比汇总见表3。表3：注:c为水泥，sf为硅粉，fa为粉煤灰，sa为砂，sg为石子，w为水，ru为废胶粉的质量，sp为减水剂，kh为偶联剂。(单位：kg)表4为表3的试验结果表：编号h0(mm)ηw/cs71.200.13％0.23s85.000.22％0.24s90.850.025％0.20s101.650.0087％0.20注：h0为渗水高度；η为试件的吸水率；w/c为水胶比(水和胶凝材料的比值，水泥、粉煤灰、硅粉统称为胶凝材料)。试验的平均渗水高度在0.85mm～5.00mm之间，用称重法测得试件的吸水率为0.0087％～0.2200％(在24h内恒定压力为1.2±0.3mpa)，因此低碳低收缩超高强混凝土具有较为优异的抗水渗透性能。从表4可知，在其它条件相同或相近的情况下，水胶比越低，渗水高度越小，抗渗性能越好。在其它条件相同或相近的情况下，废胶粉掺入量越小，渗水高度越小，抗渗性能越好。总结：通过低碳低收缩超高强混凝土抗渗试验研究得出如下结论：在试验参数范围内：(1)低碳低收缩超高强混凝土具有较为优异的抗水渗透性能。(2)低碳低收缩超高强混凝土抗渗性能与水胶比有着密切的关系，在实验参数范围内，水胶比越低，抗渗性能越好；废胶粉掺入量越小，抗渗性能越好。本申请人通过以下七组的具体实施例来研究低碳低收缩超高强混凝土的自收缩性能试验。原材料及制备方法与第一实施例相同。本实施例的配合比汇总和测试结果见表5。表5：注:c为水泥，sf为硅粉，fa为粉煤灰，sa为砂，sg为石子，w为水，ru为废胶粉，sp为减水剂，kh为耦联剂，cb为纤维，单位均为：kg；ε0为120d的混凝土的自收缩率。从表5可以看出，自收缩在-0.00034～0.00356之间，平均值x0按公式(1)计算，平均值为-0.00182。标准差按公式(2)计算，为0.000998。结论：低碳低收缩超高强混凝土的自收缩在-0.00034～0.00356之间，平均值为-0.00182，标准差为0.000998。利用本发明的抗渗性能优异的特点，将本发明低碳低收缩超高强混凝土作为长寿命的防水材料在防水工程(地下室、外墙、屋面、卫生间、水池、隧道等防水工程)中应用。利用本发明的耐久性能优异的特点，在既有结构加固改造时，在既有建筑结构构件(如砌体结构、钢筋混凝土结构、钢结构、组合结构、木结构等)之外喷射本发明低碳低收缩超高强混凝土作为防护层，延滞有害气体的侵入速率，延长普通结构的服役寿命。利用本发明的耐久性能优异的特点，将耐久性优异的低碳低收缩超高强混凝土应用于墙面抹灰，及柱面、梁面和天棚的的底层灰，兼作建筑结构构件(如砌体结构、钢筋混凝土结构等)的外防护层；并采用喷射法工艺施工，改变了传统的抹灰施工工艺，可大幅度延长结构的使用寿命，节约宝贵的自然资源。将本发明低碳低收缩超高强混凝土应用于道路工程中，采用高频振动成型工艺进行施工，延长路面结构的服役寿命，节约资源。以上所述仅为本发明的较佳实施用例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12