[發(fā)明專利]高強(qiáng)度高韌性高導(dǎo)熱高抗?jié)B大體積混凝土及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811198099.5
• 申請日: 2018-10-15
• 公開（公告）號(hào): CN109053092A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂生華;習(xí)海濤;劉錦茹;雷穎
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B28/04
• 分類號(hào): C04B28/04
• 代理公司: 西安眾和至成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61249
• 代理人: 張震國

高強(qiáng)度高韌性高導(dǎo)熱高抗?jié)B大體積混凝土及其制備方法，包括：水泥、粉煤灰、硅粉、鋼渣粉、氮化硼、氧化石墨烯片層粉體、砂、碎石、高強(qiáng)度聚乙烯醇纖維、聚羧酸系減水劑、分散激發(fā)劑、改性氧化石墨烯分散液和水。所得混凝土的初始及28天齡期導(dǎo)熱系數(shù)分別為6.26～7.53W/(m·K)和9.58～12.73W/(m·K)，具有分散傳導(dǎo)水泥水化熱及抵御環(huán)境溫度變化導(dǎo)致溫度裂縫的能力，28天齡期混凝土的抗壓強(qiáng)度為87.6～116.7MPa，抗折強(qiáng)度為17.6～19.5MPa，劈拉強(qiáng)度為11.7～12.6MPa，抗彎拉強(qiáng)度為12.4～13.8MPa，抗彎拉彈性模量為45.7～52.5GPa，抗水滲透性、抗氯離子滲透性、抗凍融、抗碳化性能均達(dá)到了最高水平，所制備混凝土具有良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，具體涉及高強(qiáng)度高韌性高導(dǎo)熱高抗?jié)B大體積混凝土及其制備方法。

背景技術(shù)

大體積混凝土是指現(xiàn)場澆筑混凝土結(jié)構(gòu)的幾何尺寸較大，且必須采取技術(shù)措施解決水泥水化熱及隨之引起的體積變形問題，以最大的限度較少混凝土中的溫度裂縫及開裂，如各種混凝土水電大壩、港口碼頭、高層建筑物的地下混凝土結(jié)構(gòu)及各種大型混凝土基礎(chǔ)工程等都是大體積混凝土的實(shí)例。大體積混凝土施工的重要的技術(shù)問題就是控制溫度裂縫的產(chǎn)生及其擴(kuò)展，主要原因是混凝土在固化過程中水泥水化反應(yīng)釋放的熱量不能及時(shí)均勻的擴(kuò)散而產(chǎn)生較大的溫度不均勻的變化，從而產(chǎn)生了溫度差異導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)了裂縫。一般混凝土結(jié)構(gòu)的破壞和倒塌都是從裂縫的擴(kuò)展開始的，所以人們對裂縫往往產(chǎn)生一種破壞前兆的恐懼感，裂縫的擴(kuò)展是結(jié)構(gòu)物破壞的初始階段，結(jié)構(gòu)物裂縫可以引起滲漏，引起持久強(qiáng)度的降低，如保護(hù)層剝落、鋼筋腐蝕、混凝土碳化等。

目前，已經(jīng)建成的大體積混凝土工程如水電大壩、大型建筑地下基臺(tái)等都不同程度的存在著溫度裂縫及其造成的危害，水泥水化反應(yīng)產(chǎn)生的水化熱導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度不均衡使得混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)材料不均勻變形，導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫，產(chǎn)生的裂縫會(huì)給混凝土帶來一系列的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的劣化效應(yīng)，降低混凝土結(jié)構(gòu)的整體性能，引起滲漏、銹蝕及混凝土結(jié)構(gòu)的破壞和坍塌。大體積混凝土中由溫度不均勻?qū)е碌牧芽p占到了80％，而由載荷引起裂縫只占到了20％，因此控制溫度裂縫一直是大體積混凝土工程實(shí)踐中需要解決的難點(diǎn)，也一直是本領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。

目前大體積混凝土溫度裂縫控制的主要采用傳統(tǒng)的施工控制，如在施工過程利用減水緩凝劑延緩延長水泥水化反應(yīng)時(shí)間，減緩水化熱的集中釋放；在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)加入增強(qiáng)增韌材料如鋼筋、鋼纖維和無機(jī)有機(jī)纖維等；在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)增加降溫管道，消除減少水化熱產(chǎn)生的溫度裂縫；針對已經(jīng)出現(xiàn)的裂縫則是使用各種裂縫修補(bǔ)材料進(jìn)行修補(bǔ)維修。所有這些方法都沒有從根本上消除溫度裂縫產(chǎn)生的根源。

大體積混凝土容易產(chǎn)生溫度裂縫的根源在于混凝土材料自身的傳熱及消除溫度差異的能力較弱，首先混凝土屬于脆性材料，抗拉強(qiáng)度是抗壓強(qiáng)度十分之一左右，拉伸變形很小，短期極限拉伸變形只有(0.6～1.0)×10^-4，相當(dāng)于溫度變化6～10℃引起的變形，長期加載時(shí)的極限拉伸變形也只有(1.2～2.0)×10^-4。其次是混凝土傳熱不好，如混凝土在初始和固化后的導(dǎo)熱系數(shù)分別為0.6和1.6W/(m·K)左右(水在27℃的導(dǎo)熱系數(shù)為0.6084W/(m·K)，金屬銅的導(dǎo)熱系數(shù)401W/(m·K))，屬于導(dǎo)熱性較差的材料，大體積混凝土一次性澆注尺寸比較大，水泥水化熱釋放集中致使內(nèi)部溫度上升較快，然后溫度又會(huì)降低，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)局部溫度不均勻，就會(huì)影響結(jié)構(gòu)材料產(chǎn)生很大的拉伸應(yīng)力，導(dǎo)致裂縫。再者大體積混凝土通常是暴露在外面的，受到各種復(fù)雜環(huán)境條件的影響，一天之內(nèi)及一年四季中溫度變化在大體積混凝土結(jié)構(gòu)中會(huì)引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力，導(dǎo)致溫度裂縫。因此，大體積混凝土結(jié)構(gòu)中往往會(huì)由于溫度變化而產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，導(dǎo)致大體積混凝土結(jié)構(gòu)中往往會(huì)出現(xiàn)這種所謂的“溫度裂縫”。對于大體積混凝土的工程來說，要防止大體積混凝土結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)危害性的裂縫，保持水化熱的及時(shí)傳導(dǎo)及熱量的均勻分散平衡和服役使用時(shí)對于環(huán)境溫度的及時(shí)分散傳導(dǎo)才能從根本上解決混凝土的溫度裂縫問題。