本發(fā)明屬于建筑材料技術領域，尤其涉及一種含玄武巖粗骨料的超高性能混凝土及其制備方法。
背景技術：
超高性能混凝土(ultrahighperformanceconcrete，uhpc)因具有超高強度、高工作性能和高耐久性，相比普通混凝土而言，相同截面下具有更高的承載能力和更好的耐久性，從而可以減小結構構件的截面尺寸，減輕了結構自身的重量，增大了建筑物的空間，使得建筑朝著高層化、輕質(zhì)化、大跨化和高耐久性方面發(fā)展，這也是建筑結構未來發(fā)展的方向。uhpc除了具有上述三種優(yōu)秀的性能外，還具有優(yōu)越的抗?jié)B、抗爆、抗沖擊的性能，可用于核電站和重要軍事建筑物等對抗?jié)B和抗爆具有嚴格的要求的建筑物。
活性粉末混凝土(reactivepowderconcrete，rpc)是以水泥和礦物等活性粉末材料、細骨料、外加劑、高強度鋼纖維等原料生產(chǎn)而成的超高強增韌混凝土，其通過提高組分的細度和活性來提高材料的致密度，達到提高材料性能的目的。此外，由于rpc膠凝材料含量高，去除了粗骨料，養(yǎng)護制度要求采用高溫養(yǎng)護，生產(chǎn)成本高，同時自收縮現(xiàn)象嚴重，導致其在工程實際運用中較少。
超高性能混凝土是當前混凝土材料領域研究的熱點，目前主要集中在實驗室的力學性能和耐久性研究，沒有一個可用的標準配合比，且現(xiàn)有uhpc的制作成本較高，養(yǎng)護條件苛刻，自收縮現(xiàn)象嚴重，嚴重限制了其在實際工程中的應用。將玄武巖粗骨料按照一定的配比摻入到現(xiàn)有的一些uhpc配比中，采用標準養(yǎng)護條件，在強度降低不高的前提下，可有效的限制超高性能混凝土的自收縮，降低生產(chǎn)成本，簡化養(yǎng)護工藝，具有顯著的工程實際應用價值。
技術實現(xiàn)要素：
為解決超高性能混凝土制作成本高、自收縮現(xiàn)象嚴重、養(yǎng)護條件苛刻的問題，本發(fā)明設計了一種含玄武巖粗骨料的超高性能混凝土及其制備方法。
本發(fā)明采用的具體技術方案如下：
一種含玄武巖粗骨料的超高性能混凝土，每立方米按各組分的質(zhì)量份數(shù)進行計算：
膠凝材料：850～950kg/m3，其中包括：水泥595～665kg/m3，硅灰85～95kg/m3，粉煤灰170～190kg/m3；
骨料：包括細骨料480～530kg/m3，粗骨料720～800kg/m3；
鋼纖維：157kg/m3；
聚羧酸高效減水劑：21.25～23.75kg/m3，減水率高達35％；
水：153～171kg/m3，保持膠凝材料與水形成的拌合物水膠比為0.18。
所述的超高性能混凝土原材料主要由水泥、硅灰、粉煤灰、石英砂、玄武巖粗骨料、聚羧酸減水劑、鋼纖維構成。
所述的水泥選用52.5級或者52.5r級的普通硅酸鹽水泥，28天抗折強度不得小于60mpa，水泥中鋁酸三鈣c3a的含量不超過6.5％，c3s含量高。
所述的硅灰為粉末狀，二氧化硅的含量不得低于95％，平均粒徑在0.1～0.2μm，比表面積為18～25m2/g。
所述的粉煤灰為ⅰ級，燒失量不大于2.0％，比表面積為1000～1300cm2/g。
所述的細骨料為石英砂，二氧化硅的含量≥97％，所述的細骨料細度模數(shù)為1.8～2.5，粒徑為0.4～0.7mm，平均粒徑為0.55mm。
所述的粗骨料為玄武巖，由5～10mm和10～20mm的兩種規(guī)格的粒徑按質(zhì)量比3：7均勻混合而成，壓碎指標不超過5％，含泥量為0％。
所述的聚羧酸高效減水劑摻量為膠凝材料質(zhì)量的2.5％，固體含量為25％，減水率高于35％，摻量為膠凝材料質(zhì)量的2.5％。
所述的鋼纖維為剪切波紋型，能有效提高與混凝土之間粘結力和抗拔力，施工方便，長度為15～30mm，抗拉強度為600～900mpa，密度為7.85kg/cm3，體積摻量為2％。
所述的超高性能混凝土采用標準養(yǎng)護機制，養(yǎng)護溫度為20±2℃，相對濕度保持在95％以上。
上述含玄武巖粗骨料的超高性能混凝土中，所述的拌合物28天立方體抗壓強度達到了120mpa以上。
本發(fā)明提供了一種含玄武巖粗骨料的超高性能混凝土的制備方法，其特征在于：其制備步驟如下：按設計比例先將細骨料、兩種粒徑的玄武巖粗骨料和膠凝材料中速攪拌，使細骨料和膠凝材料拌合均勻后，加入聚羧酸高效減水劑的水溶液，其中水的量為設計量70％的水，攪拌3-5min后加入余量的水繼續(xù)攪拌，充分混合后，均勻的撒入鋼纖維，同時高速攪拌使其充分混合，最后將拌合好的漿體倒入鋼模中，測定拌合物的坍落度及擴展度，使其擴展度保持在550±30mm，即得到成品。
所述成品的養(yǎng)護采取標準養(yǎng)護，澆筑1d后拆模，在溫度20±2℃，濕度＞95％的條件下養(yǎng)護，即得。
所述中速攪拌的轉(zhuǎn)速為60r/min；所述高速攪拌的轉(zhuǎn)速為120r/min。
本發(fā)明將玄武巖碎石作為粗骨料摻入到了超高性能混凝土中，能夠有效抑制超高性能混凝土的收縮，在強度降低幅度較小的情況下，能夠大幅度降低超高性能的生產(chǎn)成本，且養(yǎng)護方法簡單，便于工程實際運用。
本發(fā)明取得的技術效果如下：
第一，本發(fā)明在保證超高性能混凝土各方面性能的前提下，在活性粉末的基礎上摻入了玄武巖粗骨料，降低了超高性能混凝土的生產(chǎn)成本；第二，由于不含粗骨料的超高性能混凝土自收縮現(xiàn)象較為嚴重，粗骨料的摻入在一定程度上能夠抑制uhpc的自收縮；第三，本發(fā)明采取了自然養(yǎng)護的方式進行養(yǎng)護，簡化了養(yǎng)護工藝；第四，本發(fā)明的粗骨料采用玄武巖，其抗壓強度較高約為uhpc抗壓強度的2.5倍，耐久性也較好，因其氣孔較多可減輕混凝土的自身重量；第五，玄武巖粗骨料采用5～10mm和10～20mm兩種規(guī)格的粒徑按質(zhì)量比3：7均勻混合而成，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的顆粒級配，對uhpc力學性能的負影響減小到最小。
具體實施方式
實施例1
本發(fā)明制備了一種含玄武巖粗骨料的超高性能混凝土，其原料配合比(按1m3的混凝土材料用量)及性能如下：
水泥為p·ⅱ52.5級普通硅酸鹽水泥，比表面積為400m2/kg，28d抗壓強度58mpa；硅灰：sio2含量大于95％，比表面積為20000m2/kg，密度為625kg/m3；粉煤灰：ⅰ級粉煤灰，燒失量不大于2％，密度為2.0g/cm3。
細骨料：石英砂，sio2含量＞99％，ⅱ區(qū)中砂，含泥量小于0.5％，密度為2.63g/cm3。
粗骨料：為玄武巖，由5～10mm和10～20mm的兩種規(guī)格的粒徑按質(zhì)量比3：7均勻混合而成，表觀密度為2.82g/cm3，壓碎指標不超過5％，含泥量為0％，無針片狀顆粒。
減水劑：聚羧酸高效減水劑，減水率大于30％，固含量不小于25％。
水：自來水。
鋼纖維：剪切波紋型，與混凝土之間有著較好的粘結力和抗拔力，施工方便，長度為15～30mm，長徑比為50～60，抗拉強度為600～900mpa，密度為7.85kg/cm3，體積摻量為2％。
本實施實例制備的含玄武巖粗骨料的超高性能混凝土，原材料配合比(1m3超高性能混凝土各原材料用量)如表1所示：|
表1含玄武巖粗骨料的超高性能混凝土配合比設計(kg/m3)
本發(fā)明還提供了一種含玄武巖粗骨料的超高性能混凝土的制備方法，詳細步驟如下：
步驟1：按配合比稱量石英砂、兩種粒徑的玄武巖粗骨料，倒入強制式攪拌機以快速(60r/min)攪拌均勻，攪拌時間為1min，形成拌合物；
步驟2：按配合比稱量水泥、硅灰、粉煤灰倒入強制式攪拌機內(nèi)，攪拌3min，使骨料和膠凝材料拌合均勻；
步驟3：將聚羧酸高效減水劑和設計量70％的水混合后一起倒入攪拌機內(nèi)，攪拌3min，形成粘稠漿體；
步驟4：將余下的水倒入步驟3中的粘稠漿體中，繼續(xù)攪拌2-3min；至超高性能混凝土具有較好的流動性；
步驟5：將鋼纖維均勻撒入步驟4中的液態(tài)漿體中，快速攪拌2min；
步驟6：將拌合好的漿體倒出，按照標準測定其擴展度，倒入100mm×100mm×100mm的三聯(lián)試模中，置于振動臺上振動30s，靜置密封養(yǎng)護一天。
步驟7：一天后拆模，采取標準養(yǎng)護的方式養(yǎng)護28天，溫度20±2℃，濕度＞95％。
含玄武巖粗骨料的超高性能混凝土性能檢測：
根據(jù)《gb/50152-2012混凝土結構試驗方法標準》，測得所發(fā)明的超高性能混凝土擴展度為526mm，立方體抗壓強度7天為105mpa，14天為118mpa，28天為134mpa，56天為142mpa。
實施例2
本實施實例制備的含玄武巖粗骨料的超高性能混凝土，原材料配合比(1m3超高性能混凝土各原材料用量)如表2所示：
表2含玄武巖粗骨料的超高性能混凝土配合比設計(kg/m3)
原料要求及制備方法同實施例1。
實施例3
本實施實例制備的含玄武巖粗骨料的超高性能混凝土，原材料配合比(1m3超高性能混凝土各原材料用量)如表3所示：
表3含玄武巖粗骨料的超高性能混凝土配合比設計(kg/m3)
原料要求及制備方法同實施例1。
應當理解的是，本說明書未詳細闡述的部分均屬于現(xiàn)有技術。應當理解的是，上述針對較佳實施例的描述較為詳細，并不能因此而認為是對本發(fā)明專利保護范圍的限制，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明權利要求所保護的范圍情況下，還可以做出替換或變形，均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)，本發(fā)明的請求保護范圍應以所附權利要求為準。