本发明涉及建筑领域中的混凝土领域，更具体的说，它涉及一种低收缩高强自密实混凝土及其制备方法。
背景技术：
近年来，随着国民经济与建筑技术的高速发展，出现了越来越多的规模大、技术难度高的建筑工程项目。在这些项目中，大量应用了复杂型钢混凝土组合结构，如外包或内浇混凝土的多腔箱形、既外包又内浇混凝土的多腔箱形以及外观为清水混凝土效果的钢管叠合柱等，如此复杂的型钢混凝土组合结构柱，对混凝土的工作性能提出了更为严格的要求。高强自密实混凝土因其优异的工作性而得到广泛的应用。
随着应用的广范性，问题也逐渐暴露出来，高强度混凝土水胶比较低，自收缩性较大，比普通强度的混凝土更容易开裂。
技术实现要素：
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种低收缩高强自密实混凝土，在混凝土的基本配方中添加具有膨胀剂和丙烯酸改性氯醚树脂改善高强度混凝土的自收缩性。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种低收缩高强自密实混凝土，包括下述以重量份表示的组分：水泥510-600份；粉煤灰100-140份；硅粉20-30份；矿粉70-90份；细骨料700-800份；粗骨料810-900份；聚羧酸减水剂8-10份；硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂40-50份；丙烯酸改性氯醚树脂20-30份；水150-175份。
所述丙烯酸改性氯醚树脂由以下方法制得：
s1:将20份氯醚树脂、20份丙二醇丁醚和10份丙酮混合，混合溶剂加入到反应釜中搅拌并加热升温至90℃；
s2：氯醚树脂完全溶解后,以恒定速度向内连续滴加8份丙烯酸、35份丙烯酸丁酯、7份甲基丙烯酸-β-羟乙酯、0.8份过氧化苯甲酰的混合溶液，于2h内滴加完并升温至100摄氏度，回流3h；
s3：再降温至65℃，滴加30份n,n一二甲基乙醇胺与去离子水的混合溶液中和成盐并高速搅拌,在55℃继续反应lh,即制得丙烯酸改性氯醚树脂乳液；
s4：将上述接枝共聚反应的产物用甲醇洗涤完全沉淀出聚合物,减压蒸馏后,烘干至恒质量，在索氏提取器中用异丙醇萃取,除去丙烯酸类共聚物,得到纯化的丙烯酸改性氯醚树脂,在真空干燥箱中烘干至恒质量降。
采用以上技术方案，粗骨料和细骨料互相搭接构筑形成基本的搭接骨架。粗骨料形成基本骨架，细骨料填充在基本骨架之间，进一步增强搭接骨架的强度。水泥、粉煤灰、矿渣粉遇水混合形成浆料混合物，浆料混合物包裹在搭接骨架的外部。水泥水化过程中会产生大量的热，使用部分粉煤灰、硅粉矿渣粉代替水泥，可以减少水泥用量，进而减少水泥水化热。此外，粉煤灰和硅粉用于增强混凝土的和易性，主要在于增加混凝土流动性、保水性和粘聚性。
聚羧酸减水剂、硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂和丙烯酸改性氯醚树脂，按照上述比例配合，一方面用于改善混凝土的流变性能，可以减少泌水和离析的现象，进一步提升混凝土的和易性；另一方面，可以进一步改善混凝土收缩性能。
水泥浆体水化后干燥时，毛细管内水分首先蒸发，而充满水的毛细孔约为2.5～50nm，随着毛细管内部水分的蒸发，水面下降弯月面的曲率半径减小，在水的表面张力作用下产生毛细管收缩力，即在气液界面产生附加压力，造成混凝土的力学变形干缩。
混凝土的收缩与其内部相对湿度有着较大的关系，丙烯酸改性氯醚树脂通过枝接丙烯酸类单体富含羧基和羟基等亲水性极性基团，当混凝土内部相对湿度降低时，丙烯酸改性氯醚树脂在混凝土内部相对湿度差的驱动下释水，从而起到延缓混凝土内部相对湿度降低的作用，同时，被延缓的混凝土内部相对湿度降低过程又在一定程度上减缓了丙烯酸改性氯醚树脂在混凝土内部相对湿度差下的释水速度，此外，该过程还可以降低混凝土内部毛细管负压，减小混凝土干燥收缩；因此，丙烯酸改性氯醚树脂对混凝土的自收缩起到了较好的补偿作用，极大程度的抵消混凝土的自收缩。
聚羧酸减水剂特殊的梳形分子结构使得水泥颗粒的分散和分散稳定性得到提高，水泥颗粒的水化速率得到改善，从而达到抵消部分毛细孔张力，减小收缩的作用，并且聚羧酸减水剂中通常所含的peo支链本身就具有减缩效果；而且聚羧酸类减水剂和丙烯酸改性氯醚树脂在水泥基材料中的相容性良好，丙烯酸改性氯醚树脂的加入会略微降低掺有聚羧酸减水剂的水泥颗粒表面的电位，并且使聚羧酸的peo支链得到伸展，提高聚羧酸减水剂的减缩效果；而聚羧酸减水剂可以降低丙烯酸改性氯醚树脂对水泥基材料力学性能所产生的负面影响。
在浆料混合物中加入膨胀剂，膨胀剂中的硫铝酸钙水化物作为膨胀源，在水泥水化初期和中期生产大量的钙钒石，混凝土的体积产生适度膨胀，用于抵消混凝土在硬化过程中由于收缩应力造成的开裂，混凝土内部更加致密，进而减少混凝土内部的裂缝，混凝土整体具有很好的抗裂防渗的功能。
优选地，所述细骨料为ii区天然中砂，细度模数为2.7-2.9，所述粗骨料为细度模数为5-20mm连续级碎石。
优选地，所述矿粉为s95级粒化高炉矿渣粉，所述粉煤灰为f类i级。
优选地，所述水泥为p.0.42.5级。
选取抗压强度较大的水泥作为浆料混合物，其与骨料配合之后，可提高混凝土整体的黏结强度。使用粉煤灰替代部分水泥，一方面可以减少水的用量，另一方面可以减少水泥用量进而减少水泥水化产生的热量。使用粒径为5-20mm连续级配的碎石作为粗骨料，ⅱ区中砂填充在粗骨料之间。粗骨料提供整体的强度支撑，砂填充在碎石之间，浆料混合物进一步填充在碎石和砂之间增加碎石和砂的黏结性能，使混凝土具有很好的流动性、和易性，使用时，混泥土可以在重力下自由流动，并填充密实。碎石和砂在浆料混合物的黏结作用下不易分层、不易泌水。
优选地，一种低收缩高强自密实混凝土，包括由以下重量份数表示的组分：水泥550份；粉煤灰120份；硅粉25份；矿粉80份；细骨料760份；粗骨料860份；聚羧酸减水剂9份；硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂46份；丙烯酸改性氯醚树脂25份；水160份。
采用以上技术方案，由以上配比构筑的混凝土，具有很好的抗压强度和抗弯折，自收缩小并且符合自密实混凝土的自密实要求，该配合作为自密实混凝土的优选。
进一步地，上述混凝土的制备方法如下：
步骤1：制备丙烯酸改性氯醚树脂；
步骤2：将水泥、矿粉、砂、碎石、粉煤灰、硅粉导入各自原材料仓进行预均化；
步骤3：将粉煤灰、矿粉、粗骨料、细骨料按照重量比例连续配料，搅拌，依次加入所需配比的水泥、硅粉和水搅拌0.5-1分钟；
步骤4：步骤3搅拌过程中按照重量比例连续配料加入步骤1生产的丙烯酸改性氯醚树脂和硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂和聚羧酸减水剂，高速搅拌1-2分钟形成混合料。
选用以上步骤，可以使减水剂、膨胀剂和丙烯酸改性氯醚树脂对水泥适应性得到改善。
综上所述，本发明相比于现有技术具有以下有益效果：
本发明与现有技术相比具有以下的优点：
1、显著增加强度和内聚性，增加抵抗分层离析和防止泌水的能力，使混凝土在泵送过程中不容易发生水和骨料的分离，减少因离析、泌水造成混凝土不均匀而引起堵管的情况，从而有利于高层泵送。
2、本发明通过添加硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂、聚羧酸减水剂和丙烯酸改性氯醚树脂降低混凝土早期因自收缩而产生的裂缝；混凝土的减缩性得到极大的提升。使生产出的不易断裂、变形，具有安全和质量保证。
3、低收缩高强自密实混凝土的制备方法操作简单，物料混合均匀，使用方便。
具体实施方式
下面对本发明作进一步的阐述。
表1各原材料的规格以及生产厂家
本发明的混凝土的制备过程如下：
步骤一：丙烯酸改性氯醚树脂的制备方法如下：
s1:将30kg氯醚树脂、20kg丙二醇丁醚和15kg丙酮混合，混合溶剂加入到反应釜中搅拌并加热升温至90℃；
s2：氯醚树脂完全溶解后,以恒定速度向内连续滴加8kg份丙烯酸、35kg份丙烯酸丁酯、7kg份甲基丙烯酸-β-羟乙酯、0.8kg份过氧化苯甲酰的混合溶液，于2h内滴加完并升温至100摄氏度，回流3h；
s3：再降温至65℃，滴加30kgn,n一二甲基乙醇胺与去离子水的混合溶液中和成盐并高速搅拌,在55℃继续反应lh,即制得丙烯酸改性氯醚树脂乳液；
s4：将上述接枝共聚反应的产物用甲醇洗涤完全沉淀出聚合物,减压蒸馏后,烘干至恒质量，在索氏提取器中用异丙醇萃取,除去丙烯酸类共聚物,得到纯化的丙烯酸改性氯醚树脂,在真空干燥箱中烘干至恒质量降。
步骤二：
将水泥、矿粉、硅粉、粉煤灰、中砂、碎石导入各自原材料仓进行预均化；将120kg粉煤灰、80kg矿粉、860kg碎石、760kg中砂连续配料，搅拌，依次加入550kg水泥、25kg硅粉和160kg水搅拌0.5-1分钟；上述浆料搅拌过程中连续配料加入25kg步骤一生产的丙烯酸改性氯醚树脂和46kg膨胀剂和9kg聚羧酸减水剂，高速搅拌1-2分钟形成混合料。
以下各实施例一至七中的工艺流程与上述制备过程相同，区别仅在于组分的配比不同。各实施例中各组分的质量配比如表2所示。
表2实施例一至实施例五中各组分的质量如下所示
由以上配比制得的抗裂自密实混凝土按照gb/t50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》测试其抗压强度、抗弯强度性能。
自收缩检测：将成型100mm*100mm*515mm混凝土试件，用保鲜膜进行密封，在(20±2)℃条件下，采用cabr-nes型非接触式收缩变形仪测试混凝土自浇注成型以后的长度收缩值。
各实施例的测试数据具体如表3所示。
表3实施例一至实施例七的混凝土的各项性能指标测试如下所示
由表3可以得出，综合以上测试结果，由实施例一至实施例七的配比制得的混凝土28天之后的抗压强度均比较高，依实施例一至实施例七的配比制得的混凝土塌落度在250mm以上，初始塌落拓展度在680-700mm之间，说明其具有良好的流动性；说明依实施例一至实施例七的配比制得的混凝土塌落度具有良好的抗离析性能，自密实性较好。自缩率的结果基本一致，其中实施例一的配比制得的混凝土抗压强度、流动性和减缩性均最高，因此，实施例一为优选方案。
对比例：
对比例一：与实施例一相比，不添加膨胀剂和丙烯酸改性氯醚树脂。
对比例二：与实施例一相比，不添加膨胀剂。
对比例三：与实施例一相比，不添加丙烯酸改性氯醚树脂。
对比例四：与实施例一相比，用常用减缩剂代替丙烯酸改性氯醚树脂。
对比例一至对比例四的混凝土的各项性能指标测试结果如表5所示。
表5对比例一至对比例四制得的混凝土的各项性能比较
由以上结果可知，当不添加膨胀剂和丙烯酸改性氯醚树脂时，聚羧酸减水剂特殊的梳形分子结构使得水泥颗粒的分散和分散稳定性得到提高，水泥颗粒的水化速率得到改善，从而达到抵消部分毛细孔张力，减小收缩的作用，但相对于实施例一减缩效果较小，从而混凝土内部容易产生裂缝，对整个混凝土的强度造成较大影响。
当不添加膨胀剂时，聚羧酸减水剂和丙烯酸改性氯醚树脂时联合作用，对混凝土起到较好的减缩效果，减缩效果优于聚羧酸减水剂和膨胀剂复配使用。
使用减缩剂代替丙烯酸改性氯醚树脂，减缩剂可以降低孔隙溶液的表面张力，从而降低毛细孔失水所产生的毛细管张力而发挥作用，从而改善混凝土的自缩性，具有良好的减缩效果，但相较于实施例一的减缩效果略差，说明以丙烯酸改性氯醚树脂的减缩效果与常用减缩剂相当。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。