[发明专利]一种碳纳米管面板混凝土配合比设计及其制备方法

说明书

一种碳纳米管面板混凝土的配合比设计及其制备方法，所述混凝土的原材料配合比为：水泥：170～200kg/m³；粉煤灰：57～67kg/m³；砂：702～830kg/m³；小石：495～585kg/m³；中石：605～715kg/m³；聚羧酸高性能减水剂：1.7～2.0kg/m³；碳纳米管：0.136～0.400kg/m³；引气剂：0.0080～0.0094kg/m³；水：108～128kg/m³；本发明从混凝土纳米微观层面解决水工混凝土材料的防裂和耐久性问题，提高混凝土全寿命周期的抗裂性。

技术领域

本发明属于水工建筑材料制备技术领域，具体涉及一种碳纳米管面板混凝土的配合比设计及其制备方法。

背景技术

随着土木工程的持续发展，混凝土仍然是目前运用最为广泛的建筑材料，但因其本身存在的抗拉强度低、韧性差、抗裂性能差等缺点，严重影响混凝土结构的安全性和耐久性。

我国自1985年引进面板堆石坝以来，时间虽短，但因其优势显著而发展迅速。混凝土面板堆石坝的抗震性能、坝坡稳定和渗透稳定性能良好，对地形地貌和地质条件都有较强的适应能力，并且可充分利用当地材料筑坝，投资省、施工方便、工期短。然而在面板堆石坝建设过程中，相继出现了一些问题，其中最主要的是面板混凝土的开裂。目前，我国“300m级”以上的高面板堆石坝正在不断开展建设，提高面板混凝土的抗裂性能十分重要。

面板混凝土的裂缝分为结构性和非结构性裂缝两类。前者为面板因坝体变形等受外力所致。非结构性裂缝也分两种：(1)面板施工不当所致；(2)占80％的裂缝是因温度收缩、自生收缩和干缩所致，它对控制整体面板裂缝甚为重要。

目前堆石坝面板混凝土的抗裂做法与经验如下：(1)充分养护；(2)采用水化热较低的水泥；(3)采用品质较好的天然砂；(4)掺加粉煤灰等低水化热的矿物掺合料。(5)开发新材料，通过试验研究择优掺加优质的抗裂外加剂，研发新型高效抗裂外加剂。

碳纳米管等碳纳米材料能使混凝土的弯曲抗拉强度和杨氏模量得以大幅度提高。研究表明，碳纳米材料拌入混凝土后，能强化其宏观力学性能。碳纳米管属于一维的碳纳米材料，作为一种新兴的抗裂外加剂掺入面板混凝土，尽可能减小面板混凝土在水化硬化与工程服役过程中的收缩变形，提高混凝土材料的抗拉性能，使混凝土具有低收缩、高抗拉性能，提高面板混凝土的抗裂性和耐久性。然而，由于碳纳米管的团聚效应，过高的掺量对改善混凝土性能不利，而过低的掺量不能有效发挥其增强增韧作用，混凝土性能提升不明显。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种碳纳米管面板混凝土的配合比设计及其制备方法，从混凝土纳米微观层面解决水工混凝土材料的防裂和耐久性问题，提高混凝土全寿命周期的抗裂性。

本发明的技术方案如下：

一种碳纳米管面板混凝土的配合比设计，该混凝土原材料配合比为：

水泥：170～200kg/m³；粉煤灰：57～67kg/m³；砂：702～830kg/m³；小石：495～585kg/m³；中石：605～715kg/m³；聚羧酸高性能减水剂：1.7～2.0kg/m³；碳纳米管：0.136～0.400kg/m³；引气剂：0.0080～0.0094kg/m³；水：108～128kg/m³；

并且，所述碳纳米管的掺量为胶凝材料(水泥和粉煤灰)的0.06％～0.15％。

进一步，本发明中，