[发明专利]一种减缩抗裂路面水泥混凝土及其制备方法

说明书

本发明公开了一种减缩抗裂路面水泥混凝土及其制备方法，由水、水泥、粉煤灰、玄武岩纤维、轻骨料、碎石、砂及减水剂制备而成，其中，水、水泥、粉煤灰、玄武岩纤维、轻骨料、碎石、砂及减水剂的质量比为(180‑200)：(400‑410)：(40‑50)：(2.65‑5.3)：(229‑286)：(465‑559)：(830‑850)：(4.1‑4.5)，该混凝土中轻骨料在混凝土内部分散较为均匀，且不易开裂，同时纤维与水泥浆料之间的粘结性较强，微裂纹发育较慢，混凝土抗疲劳抗拉能力较强。

技术领域

本发明属于混凝土技术领域，涉及一种减缩抗裂路面水泥混凝土及其制备方法。

背景技术

水泥混凝土路面是我国现有铺装路面的主要结构形式，然而其早期易收缩开裂，从而使其承载力降低、加速有害物质的侵蚀并严重影响混凝土结构物的耐久性。近年来尤其是各种化学外加剂(如膨胀剂、减缩防裂剂等)的发展，虽能一定程度地减少混凝土的收缩开裂，但化学外加剂的掺入容易降低混凝土内部的水化程度并影响其抗拉强度，且施工时不易控制。因此，如何降低混凝土的早期收缩和开裂，提高其耐久性成为解决目前混凝土在公路工程中的应用的关键之一。

目前对于减缓混凝土收缩开裂的措施包括材料优选、结构设计、施工工艺改进等方面。而材料优选是从根本源头上解决混凝土的收缩开裂问题。当今工程实践中，轻骨料内养护混凝土以及纤维加筋混凝土被认为是能够显著提升混凝土的减缩抗裂性能。轻骨料内养护混凝土自身具有很多优势：(1)轻骨料的吸水性强、蓄水能力好；(2)轻骨料表面粗糙多孔，增强它与水泥石的粘结，使整体更加紧密；(3)轻骨料周围的水灰比低于远离轻骨料处的水灰比，从而轻骨料与水泥浆体界面过渡区的结构更加紧密。对于纤维加筋混凝土，其阻裂增韧的优势同样明显(以玄武岩纤维为例)：(1)在混凝土中掺加适量的玄武岩纤维，搅拌均匀后，纤维呈乱向均匀分布，彼此搭建呈空间网络结构，使得微裂缝在发展的过程中遭遇纤维的几率显著增加，纤维消耗了裂缝发展的能量，继而起到阻裂增韧的作用。(2)玄武岩纤维的弹性模量相较之下高于水泥浆体，两者之间的粘结力、机械啮合力等力的作用，起到了“加筋”的作用，使纤维与水泥浆体结合的更加紧密，从而从整体上提高了混凝土抵抗塑性开裂性能。(3)适量的掺入玄武岩纤维虽然带来了微小孔隙、但能阻断混凝土内部大孔隙的连通，增加了混凝土的密实性，改变了水泥浆体原有的结构，使混凝土中原生的微裂纹数量减少，裂缝宽度变细。

然而，上述常用的减缩抗裂混凝土自身也有一定的局限性：(1)对于仅靠轻骨料内养护的混凝土，由于轻骨料本身多孔的特质，也决定了其比普通骨料密度小强度低的特点。当一定量的轻骨料掺入普通混凝土中时，便会产生上浮现象，普通骨料则因密度大而下沉，最终导致轻骨料在混凝土内部分散不均匀。另外，过多的轻骨料导致混凝土的强度下降，当混凝土的收缩应力达到一定程度而产生裂缝时，裂缝会沿着轻骨料的薄弱界面发展，因此在水泥硬化过程当中容易形成开裂。(2)同样，对于仅靠纤维加筋的混凝土，由于玄武岩纤维表面亲水，早期随着纤维的掺入吸收了部分水分，降低了混凝土的有效水灰比，使混凝土的收缩增大，而被吸附在纤维表面的水分未与水泥充分发生水化反应，纤维与水泥浆体之间粘结性弱，因此玄武岩纤维约束收缩的作用没有体现出来。另外，虽然玄武岩纤维对混凝土有阻裂增韧作用，但这是被动的，静态的阻裂，对纤维自身疲劳抗拉能力是持续消耗的过程，一旦混凝土出现微裂缝，此裂缝处的加筋纤维便出现应力集中薄弱点，外荷载做功将大量聚积并转变为纤维应变能以及界面的摩擦损耗，结果将导致纤维自身被拉断或者是被拔出，微裂缝迅速发育，混凝土疲劳抗拉能力大打折扣。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种减缩抗裂路面水泥混凝土及其制备方法，该混凝土中轻骨料在混凝土内部分散较为均匀，且不易开裂，同时纤维与水泥浆料之间的粘结性较强，微裂纹发育较慢，混凝土抗疲劳抗拉能力较强。