[发明专利]海水环境用高韧性高抗渗高耐久性混凝土及其制备方法

说明书

海水环境用高韧性高抗渗高耐久性混凝土及其制备方法，由水泥、粉煤灰、硅粉、磷渣粉，氮化硼、低度氧化石墨烯片层粉体、砂、碎石、高强度聚乙烯醇纤维、聚羧酸系减水剂、分散激发剂、改性氧化石墨烯分散液、水制备而成。所得混凝土的初始及28天龄期导热系数分别为6.85～7.74W/(m·K)和10.37～13.63W/(m·K)，具有消除水化热及环境温度导致裂缝的能力，28天龄期混凝土抗压强度66.8～98.6MPa、抗折强度19.5～21.6MPa、劈拉强度12.8～13.5MPa、抗弯拉强度11.5～12.7MPa、抗弯拉弹性模量36.5～41.8GPa，其氯离子渗透、冻融、碳化等对其性能几乎没有影响。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及海水环境用高韧性高抗渗高耐久性混凝土及其制备方法。

背景技术

海水环境用混凝土主要是指用强度等级为C60～C90主要用于海水环境的桥墩、桥梁、隧道、港口、码头、水电大坝、海上平台、围海造田等各种海上工程、军事设施等用混凝土，这个等级阶段的混凝土是目前已今后海水环境使用的主流混凝土。海水环境是混凝土所处的最严峻的环境条件之一，处于海水环境中的混凝土工程及建筑物通常，不仅要受到氯离子、氧气、水等在混凝土中裂缝中渗透所造成的影响，而且还要经常性地遭受海洋气候、波浪、潮汐、台风等物理化学的作用，提高海水环境用混凝土的韧性、抗渗性及耐久性是目前迫切的和关键性的问题。而混凝土中的微裂缝的存在是抗渗性差及结构物破坏的主要的原因。目前，海水环境用混凝土在使用后很短时间内就会有不同程度的损坏，在服役10年左右的海水环境混凝土建筑物的耐久性普遍很差，主要的原因是混凝土自身存在的缺陷如微裂缝、剥落和混凝土内钢筋锈蚀等导致了混凝土建筑物遭到破坏，这些问题均与混凝土的韧性和渗透性能密切相关，更确切地说是与混凝土的抗氯盐和抗裂缝的能力密切相关。

混凝土是一种复杂多相的非均质体，由连续相的水泥基体与非连续相的砂石及掺合料等构成，混凝土的结构主要是由水泥水化产物及其聚集体所形成的水泥基体的微观结构所决定的，目前，通过对混凝土材料中水泥基体的微观结构如水化产物的形状和其聚集体进行调控以获得高韧性高抗渗高耐久性混凝土一直是国内外混凝土界研究的热点。目前，针对在海水环境用混凝土的性能要求，国内外研究主要集中于混凝土的宏观结构损伤、耐久性能及寿命预测等方面，而从调控微观结构达到宏观性能的高韧性高抗渗和高耐久性等方面还缺泛突破性。近些年，我国海洋建筑工程的规模的在逐年扩大，海洋工程混凝土结构和性能及耐久性受到越来越多的重视。

混凝土中的微裂缝主要是由水泥水化热不均匀扩散及韧性较差引起的，调控混凝土水化产物与聚集态结构以形成的规整密实的微观和宏观结构及提高混凝土的韧性和抗裂缝的能力是控制裂缝的产生及其扩展是海水环境混凝土的应该采取的主要措施。混凝土属于脆性材料，抗拉强度是抗压强度十分之一左右，拉伸变形很小，短期极限拉伸变形只有(0.6～1.0)×10^-4，长期加载时的极限拉伸变形也只有(1.2～2.0)×10^-4。其次是混凝土传热不好，如混凝土在初始和固化后的导热系数分别为0.6和1.6W/(m·K)左右(水在27℃的导热系数为0.6084W/(m·K)，金属铜的导热系数401W/(m·K))，属于导热性较差的材料，混凝土水泥水化热释放集中导致内部温度上升较快，然后温度又会降低，导致混凝土结构内局部温度不均匀，就会影响结构材料产生很大的拉伸应力，导致微裂缝及大裂缝。再者混凝土建筑物容易受到各种复杂环境条件的影响，一天之内及一年四季中温度变化在混凝土结构中会引起相当大的拉应力，导致温度裂缝。因此，要防止混凝土结构中出现危害性的微裂缝，保持水化热及环境温度变化的及时传导分散才能从根本上解决混凝土的温度及应变裂缝问题。

随着我国经济建设和社会的飞速发展，海水环境下的码头港口、水电大坝、道路工程等基础设施也在迅速的发展和建设之中，因此，对于海水环境用高韧性高抗渗混凝土有着迫切的需求。目前存在的主要问题依然是抗压强度等指标容易达到，抗裂缝、抗渗透、高导热等耐久性指标难以实现。

发明内容