技术领域
[0001] 本
发明涉及
建筑材料领域，更具体的说，它涉及一种抗渗抗裂混凝土。
背景技术
[0002] 常规混凝土是用
水泥、石子、砂和水按比例混合搅拌制成，在渗水环境中，混凝土
凝固期的微粒子易涮浆流失，
固化后孔隙多，因单粒子粘结状脆性大、易渗水，防水性能差；混凝土建筑与水长期浸泡在水中，需要混凝土有一定的防水抗渗性，如建设深层矿井，井筒混凝土功能，因穿越复杂地质、诸多含水层，工程的防渗水是国内外矿建行业公认的技术难题；再如水库大坝、公路、
铁路隧道、地铁均存在混凝土防水问题；目前解决混凝土渗水的方法主要是添加防水剂，但防水剂配方不合理，加入混凝土后其防水性不理想，因此，现有的以混凝土建成的建筑表层渗水脱落、使用年限短、修复施工难度大、操作复杂、成本高。
[0003]
现有技术可参考
申请公布号为CN108249855A的
专利申请文件，该发明公开了一种抗渗混凝土拌合物及其施工方法，其技术方案要点是一种抗渗混凝士拌合物，包括有以下原料，各原料及各原料的
质量份数如下:
硅酸盐
水泥250-420份，
粉煤灰65-80份，砂650-850份，碎石1000-1080份，
减水剂5-10份，硫
铝酸
钙类膨胀剂13-29份，其他助剂1-3份，水160-90份。
[0004] 普通
钢筋混凝土在水化结硬过程中，混凝土干缩使得结构中
钢筋受到压应
力，这种压
应力使得混凝土极易产生裂缝，并且混凝土在浇筑的过程中，水化反应产生大量的热量，使得混凝土结构内部
温度升高，结构的内外温差过大也会造成混凝土开裂，而目前使用的硫铝酸钙类膨胀剂作为补偿混凝土材料仍会导致混凝土的水化热高，混凝土的收缩
变形大，从而导致混凝土会产生开裂、渗透的现象。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种抗渗抗裂混凝土，其通过添加的抗渗剂，能增加混凝土的抗渗抗裂性能，与增强剂以及
偶联剂的配合能提高混凝土的强度，从而提高混凝土的使用寿命。
[0006] 本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种抗渗抗裂混凝土，以重量份数计，包括以下组分：水泥230-240份、水170-190份、中砂790-800份、碎石1005-1015份、粉煤灰50-60份、矿粉70-80份、减水剂4-5份、抗渗剂10-16份、增强剂4-5份、偶联剂0.5-1份；所述减水剂为
萘系减水剂；所述抗渗剂为活性硅微粉、
硅藻土、
高岭土，所述活性硅微粉、硅藻土以及高岭土的重量比为2:1:1；所述增强剂为
玄武岩纤维、
碳纤维，所述玄武岩纤维与
碳纤维的重量比为(1.1-1.3)；所述偶联剂为硅烷偶联剂。
[0007] 通过采用上述技术方案，减水剂是一种在维持
混凝土坍落度基本不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂，加入混凝土拌合物后对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性；萘系减水剂对混凝土有显著的早强、增效效果，能全面改善和提高混凝土的物理力学性能，在保持强度相同时可节约水泥。
[0008] 硅微粉是一种无毒、无味、无污染的憎水性(亲油性)高纯白色微粉，具备耐温性好、耐酸
碱腐蚀、导热性差、高绝缘、低膨胀、化学性能稳定、硬度大等优良的性能；硅微粉不易与其他物质反应，与大部分酸、碱不起化学反应，其颗粒均匀
覆盖在物件表面，具有较强的抗腐蚀能力；经硅烷偶联剂处理的硅微粉，对各类
树脂有良好的浸润性，
吸附性能好，易混合，无结团现象；硅微粉能够填充水泥颗粒间的孔隙，同时与水化产物生成凝胶体；显著提高混凝土的抗压、抗折、抗渗、防腐、抗冲击及
耐磨性能；具有保水、防止
离析、
泌水、大幅降低砼
泵送阻力的作用；显著延长混凝土的使用寿命；在混凝土中可降低成本、提高耐久性，能有效防止发生混凝土碱
骨料反应。活性硅微粉通过其独特的工艺，采用硅烷等材料对硅微粉颗粒表面进行改性处理，增强了硅微粉的憎水性能，提高了混合料及填充系统的机械、
电子和化学特性，提高了混凝土的抗渗性能。
[0009] 硅藻土由无定形的SiO2组成，并含有少量Fe2O3、CaO、MgO、Al2O3及有机杂质；硅藻土通常呈浅黄色或浅灰色，质软，多孔而轻；硅藻土的主要成分是
硅酸质，具有超纤维、多孔质等特性，其超微细孔比
木炭还要多出5000到6000倍；当有水分渗入时，硅藻土壁材上的超微细孔能够自动吸收空气中的水分，将其储存起来；当混凝土中的水分减少、湿度下降时，硅藻土壁材就能够将储存在超微细孔中的水分释放出来，从而能防止混凝土内外干湿差比较大而引起开裂的现象。
[0010] 高岭土是一种以
高岭石族
粘土矿物为主的粘土和粘土岩，高岭土与水结合形成的泥料，在外力作用下能够变形，外力除去后，仍能保持这种形变的性质即为可塑性，从而能提高混凝土的韧性，减少其应力开裂的现象；并且高岭土具有一定的黏性，可以提高混凝土之间的粘结力，提高混凝土的紧密性。
[0011] 玄武岩纤维是玄武
岩石料在1450℃-1500℃熔融后，通过铂铑
合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维，强度与高强度S玻璃纤维相当；其能提高混凝土内部的连接强度，从而提高混凝土的力学性能。
[0012] 碳纤维质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，碳纤维除了具有一般碳素材料的特性外，其外形有显著的
各向异性柔软，可以提高混凝土的强度与韧性，从而提高混凝土的力学性能；碳纤维与玄武岩纤维的协同作用，能够大幅度提高混凝土的力学强度，提高混凝土的使用寿命。
[0013] 硅烷偶联剂中的硅烷
氧基对无机物具有
反应性，有机官能基对有机物具有反应性或相容性，硅烷偶联剂的加入能提高纤维材料与混凝土的相容性，从而提高混凝土与抗渗剂以及增强剂之间的结合强度。
[0014] 本发明进一步设置为：以重量份数计，包括以下组分：水泥234份、水180份、中砂793份、碎石1010份、粉煤灰54份、矿粉72份、减水剂4.3份、抗渗剂12份、增强剂4份、偶联剂
0.8份；所述减水剂为萘系减水剂；所述抗渗剂为活性硅微粉、硅藻土、高岭土，所述活性硅微粉、硅藻土以及高岭土的重量比为2:1:1；所述增强剂为玄武岩纤维、碳纤维，所述玄武岩纤维与碳纤维的重量比为1:1.2；所述偶联剂为硅烷偶联剂。
[0015] 通过采用上述技术方案，在上述配比下，混凝土能在具有良好强度的同时具有高抗渗性以及高抗裂性能，提高混凝土的使用寿命。
[0016] 本发明进一步设置为：所述硅微粉的细度为1000-1100目，白度为92-94度，莫氏硬度为7。
[0017] 通过采用上述技术方案，硅微粉的细度为1000-1100目，白度为92-94度，莫氏硬度为7，有利于其与水泥的充分混合，提高混凝土的抗渗抗裂性能。
[0018] 本发明进一步设置为：所述硅藻土的细度为400-450目，
密度为0.45-0.47g/cm3，孔隙度为90-92％，松散密度为0.45-0.48g/cm3，莫氏硬度为1.3。
[0019] 通过采用上述技术方案，硅藻土的细度为400-450目，密度为0.45-0.47g/cm3，孔隙度为90-92％，松散密度为0.45-0.48g/cm3，莫氏硬度为1.3，提高混凝土的抗渗抗裂性能。
[0020] 本发明进一步设置为：所述高岭土的细度为800-1000目。
[0021] 通过采用上述技术方案，高岭土的细度为800-1000目，有利于高岭土在水泥中的充分分散，有利于其与其他原料的充分混合。
[0022] 本发明进一步设置为：所述水泥为P.O42.5普通
硅酸盐水泥，
比表面积为346m2/kg。
[0023] 通过采用上述技术方案，水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥，比表面积为346m2/kg，强度适中，有利于控制成本。
[0024] 本发明进一步设置为：所述中砂的细度模数为2.5。
[0025] 通过采用上述技术方案，中砂的细度模数为3.0，有利于提高混凝土的强度，改善混凝土的性能。
[0026] 本发明进一步设置为：所述碎石的粒径为5-25mm连续级配，碎石的表观密度为2830kg/m3，松散堆积孔隙率为45％，松散堆积密度为1560kg/m3。
[0027] 通过采用上述技术方案，使用5-25mm连续级配的碎石作为粗骨料，不同粒径的碎石堆积形成密实填充的搭接骨架，减少孔隙率，提高混凝土的强度。
[0028] 本发明进一步设置为：所述粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，粉煤灰的细度(45μm方孔筛筛余)为10％，需水量比为98％，烧失量为5.5％，
含水量为0.2％。
[0029] 通过采用上述技术方案，Ⅱ级粉煤灰能代替部分水泥作为凝胶材料，从而降低水泥的水化放热速率，降低水泥的放热量，粉煤灰具有“活性效应”、“界面效应”、“减水效应”、“微填效应”等诸多综合效应，可以改善流变性能，降低水化热，降低坍落度损失。
[0030] 本发明进一步设置为：所述矿粉为S95级矿渣粉，密度为3.0g/cm3，比表面积为415m2/kg，活性指数(7d)为80％，活性指数(28d)为96％，流动度比为97％，含水量为0.2％。
[0031] 通过采用上述技术方案，所述矿粉为S95级矿渣粉，密度为3.0g/cm3，比表面积为415m2/kg，活性指数(7d)为80％，活性指数(28d)为96％，流动度比为97％，含水量为0.2％。
[0032] 通过采用上述技术方案，矿粉有很好的化学活性，其与水混合之后，产生二次水化反应，减少混凝土的连通孔，提高混凝土密实性，提高混凝土的抗渗性。
[0033] 综上所述，本发明相比于现有技术具有以下有益效果：1.活性硅微粉、硅藻土以及高岭土的相互配合，能够填充水泥颗粒间的孔隙，同时与水化产物生成凝胶体；显著提高混凝土的抗压、抗折、抗渗、防腐、抗冲击及耐磨性能；活性硅微粉的憎水性，能有效阻挡水分的渗入，从而提高混凝土的抗渗抗裂性能；
2.碳纤维质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，碳纤维除了具有一般碳素材料的特性外，其外形有显著的各向异性柔软，可以提高混凝土的强度与韧性，从而提高混凝土的力学性能；碳纤维与玄武岩纤维的协同作用，能够大幅度提高混凝土的力学强度，提高混凝土的使用寿命。
具体实施方式
[0034] 以下对本发明作进一步详细说明。
[0035] 一、
实施例1-7中抗渗抗裂混凝土的组分示于表1。
[0036] 表1实施例1-7中抗渗抗裂混凝土组分表(单位：kg)
[0037] 其中，水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥，比表面积为346m2/kg；中砂的细度模数为3
2.5；碎石的粒径为5-25mm连续级配，碎石的表观密度为2830kg/m ，松散堆积孔隙率为
45％，松散堆积密度为1560kg/m3；粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，粉煤灰的细度(45μm方孔筛筛余)为10％，需水量比为98％，烧失量为5.5％，含水量为0.2％；硅微粉的细度为1000-1100目，白度为92-94度，莫氏硬度为7；硅藻土的细度为400-450目，密度为0.45-0.47g/cm3，孔
3
隙度为90-92％，松散密度为0.45-0.48g/cm ，莫氏硬度为1.3；高岭土的细度为800-1000目；矿粉为S95级矿渣粉，密度为3.0g/cm3，比表面积为415m2/kg，活性指数(7d)为80％，活性指数(28d)为96％，流动度比为97％，含水量为0.2％。
[0038] 二、对比例1-7对比例1：采用申请公布号为CN108249855A的专利申请文件，其发明公开了一种抗渗混凝土拌合物及其施工方法，其技术方案要点是一种抗渗混凝士拌合物，包括有以下原料，各原料及各原料的质量份数如下:硅酸盐水泥250-420份，粉煤灰65-80份，砂650-850份，碎石
1000-1080份，减水剂5-10份，硫铝酸钙类膨胀剂13-29份，其他助剂1-3份，水160-90份。
[0039] 对比例2：采用申请公布号为CN106116364A的专利申请文件，其发明公开了一种
纤维增强混凝土及其制备方法，其由以下组分按重量份数制备而成:硅酸盐水泥500-600份、粉煤灰600-800份、砂200-300份、水250-300份、聚氧乙烯改性玻纤50-80份、减水剂20-30份、纳米填料50-70份；其中纳米填料为粒径为300-500nm的纳米高岭土、纳米
二氧化硅或纳米硅藻土。
[0040] 对比例3：对比例3与实施例1的不同之处在于原料中未添加活性硅微粉。
[0041] 对比例4：对比例4与实施例1的不同之处在于原料中未添加硅藻土。
[0042] 对比例5：对比例5与实施例1的不同之处在于原料中未添加高岭土。
[0043] 对比例6：对比例6与实施例1的不同之处在于原料中未添加玄武岩纤维。
[0044] 对比例7：对比例7与实施例1的不同之处在于原料中未添加碳纤维。
[0045] 表2对比例1-7的组分表(单位：kg)
[0046] 三、将实施例1-7以及对比例1-7制备的混凝土的性能采用如下方向进行测试。
[0047] ①坍落度:按照GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》测试混凝土拌合物30min时的坍落度。
[0048] ②抗氯离子渗透性能:按照GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中快速氯离子迁移系数法测试标准试
块的氯离子渗透深度。
[0049] ③抗水渗透性能:按照GB/T50082-2009《普通混凝士长期性能和耐久性能试验方法标准》中的逐级加压法测试标准试块的渗水深度。
[0050] ④抗折强度:按照GB/T50081-2016《普通混凝士力学性能试验方法标准》制作标准试块，并测量标准试块养护1d、7d以及28d的抗折强度。
[0051] ⑤抗压强度:按照GB/T50081-2016《普通混凝士力学性能试验方法标准》制作标准试块，并测量标准试块养护1d、7d以及28d的抗压强度。
[0052] ⑥早期抗裂性能:按照GB/T50081-2016《普通混凝士力学性能试验方法标准》制作标准试块，计算混凝土浇注24h后测量得到单位面积的裂缝数目以及单位面积上的总开裂面积。
[0053] 表3实施例1-7制备的混凝土的性能测试表
[0054] 表4对比例1-7制备的混凝土的性能测试表
[0055] 由以上数据可以看出，本发明制备的混凝土的抗氯离子渗透性能以及抗渗水性能较对比例1-7均有较大的优势，其早期抗裂性能也明显由于对比例1-7制备的混凝土，说明活性硅微粉、硅藻土以及高岭土的添加对混凝土抗渗抗裂性能的提高具有很大影响；此外，本发明制备的混凝土的较对比例1-7具有优良的抗折强度以及抗压强度，说明玄武岩纤维以及碳纤维的添加对混凝土的力学性能有很大改善。
[0056] 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。
