[发明专利]一种超低弹性模量高极限拉伸值高强度人工砂混凝土

说明书

本发明公开了一种超低弹性模量高极限拉伸值高强度人工砂混凝土，是由原料水、水泥、粉煤灰、长石石英砂岩粗、细骨料和减水剂、引气剂按一定重量份配比配制而成。本发明通过大量科学试验，并对材料进行了优选，最终确定采用长石石英砂岩骨料制备混凝土，成功的配制出了高强度低弹模混凝土。经实测，本发明配制的高强低弹模高极限拉伸混凝土强度超过C50，弹性模量不超过2.0×10⁴MPa，极限拉伸值超过1.5×10^‑4，解决了以往高强混凝土的弹性模量居高不下的技术难题，显著降低了混凝土的弹强比，明显提高了混凝土的变形能力，用于混凝土防渗墙、电站冷却塔等对混凝土变形能力要求很高的工程中，为降低工程施工成本提供了基础条件。

技术领域

本发明涉及建筑材料，尤其是涉及一种超低弹性模量高极限拉伸值高强度人工砂混凝土。

背景技术

混凝土材料针对不同的使用场合，对性能参数（如强度、弹性模量等）的要求是不同的。

混凝土防渗墙是在松散透水地基或上石坝堰体中筑成的起防渗作用的地下连续墙，是保证道路地基稳定和大坝安全的工程措施。防渗墙混凝土除应具备一般混凝土的性能外，还应符合防渗墙的使用及施工要求。

防渗墙混凝土一般具有下列特点：较高的强度和较低的弹性模量。防渗墙应能较好地适应地基或坝堰体的变形。因此，当强度一定时，防渗墙混凝土的弹性模量原则上越低越好，也即弹性模量与抗压强度的比值越小越好。水利水电工程防渗墙壁的厚度一般只有60~100cm，与大坝相比十分单薄。但由于它深埋于地基中，水平荷载主要由墙后地基承担，相当于弹性地基上的薄板，所以降低墙体材料的弹性模量有利于改善墙体的应力状态。

电站自然通风冷却塔在运行期间不仅需要承受自身重量、风荷载的作用，且长期处于浓缩循环水高湿热喷淋等环境中，并常年暴露于大气、太阳照射之下，冬季需要承受冻融作用，工作环境恶劣，需要承受较大的变形。对于冷却塔结构而言，为了保证结构的力学性能和耐久性，应采用C40以上的高强混凝土，同时，应尽可能降低混凝土的弹性模量，提高混凝土的极限拉伸变形能力。

表1 混凝土的弹性模量

表1是国家标准《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）（2015年版）推荐的不同强度等级混凝土的弹性模量。从表中可见，采用常规手段配制的某一特定强度等级的混凝土的弹性模量几乎是确定的。并且当混凝土强度等级大于C30时，弹性模量超过3.00×10⁴MPa。一般情况下，提高混凝土的强度会导致弹性模量的增大，其应变性能会明显下降。

混凝土的极限拉伸值是混凝土轴向受拉断裂时的应变值。它是混凝土抗裂能力的一个重要指标，极限拉伸值高的混凝土能更好地承受温度变化和干燥收缩带来的变形。通常混凝土的极限拉伸值在1.0×10^-4左右。

专利文献CN102320798B针对高速铁路Ⅱ型板式无砟轨道的底座板低弹性模量混凝土进行了研究。底座板混凝土的设计要求强度等级C30、弹性模量≤3.15×10⁴MPa。底座板上层是乳化沥青砂浆填充层，28天抗压强度≥15.0 MPa、厚度30mm、弹性模量0.7~1.0×10⁴ MPa。底座板的低弹性模量是从轨道的的受力结构方面提出的要求，这样与上层的乳化沥青砂浆填充层能形成一个低弹性模量的缓冲结构，在列车轮轨高速冲击时，两者变形量接近，不容易脱落；同时在底座板下部梁体因温度变化移位变形时，本身可以有较大的变形，而不会发生混凝土脆断。该文献公开了一种低弹模高性能混凝土，混凝土56d强度为38.9MPa时，弹性模量为2.95×10⁴MPa。该混凝土的弹性模量远远大于乳化沥青砂浆填充层的弹性模量。混凝土强度38.9MPa对应的强度等级为C35，表1规范值推荐弹性模量为3.15×10⁴MPa。与之相比，该文献中的弹性模量降低了（1-2.95/3.15）×100%=6.3%。降低效果非常有限。