本發(fā)明涉及建筑材料，具體為一種高性能混凝土及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、混凝土是一種由水泥、砂、骨料和水混合而成的材料，廣泛應(yīng)用于建筑、道路、橋梁等工程中，混凝土的歷史可以追溯到公元前7世紀(jì)的古希臘和羅馬時期，當(dāng)時人們使用石灰和黏土制作建筑材料，然而，真正的混凝土是在19世紀(jì)初由英國工程師約翰·斯密頓發(fā)明的，他在設(shè)計第三埃迪斯通燈塔時首次使用了水硬性水泥與骨料、水的混合物，這被認(rèn)為是現(xiàn)代混凝土的起點；

2、盡管混凝土作為一種脆性大、抗拉強(qiáng)度低的材料，如何提升抗裂性能一直是關(guān)鍵難題，但混凝土仍然是目前世界上使用最廣泛的建筑材料之一，無論是數(shù)千年前的古城金字塔，還是現(xiàn)代城市的高樓大廈，為了提高混凝土質(zhì)量，我們還可以采用一些先進(jìn)的技術(shù)手段，如使用高性能外加劑或摻合料，以提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性，通過這些措施的綜合應(yīng)用，我們可以有效地提高混凝土的質(zhì)量，確保其在使用過程中能夠達(dá)到預(yù)期的效果，超高性能混凝土（ultra-high?performance?concrete，簡稱uhpc）是一種新一代超高性能混凝土（ultra-high?performance?concrete，簡稱uhpc）是一種新一代的水泥基土木工程材料，具有水膠比低、膠凝材料摻量高、顆粒堆積緊密程度高等材料特性，從而賦予了?uhpc?優(yōu)異的力學(xué)與耐久性能，使其在橋梁、鐵路、特殊結(jié)構(gòu)等重要基礎(chǔ)設(shè)施；uhpc是過去三十年中最具創(chuàng)新性的水泥基工程材料之一，實現(xiàn)工程材料性能的大跨越；它具有超高的力學(xué)性能和超高的耐久性能，被認(rèn)為過去三十年最優(yōu)異的水泥基復(fù)合材料之一，能較好地適應(yīng)當(dāng)前土木工程結(jié)構(gòu)大型化、復(fù)雜化的趨勢，也能符合社會可持續(xù)發(fā)展對高性能材料發(fā)展要求；

3、超高性能混凝土（uhpc）雖然是一種創(chuàng)新性的水泥基工程材料，具有許多優(yōu)點，但同時也存在一些缺點；首先，uhpc的制備成本相對較高，這可能會增加工程的總成本；其次，uhpc的結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工過程相對復(fù)雜，需要專業(yè)知識和技術(shù)，這也會增加工程的難度和復(fù)雜性；此外，uhpc的水化熱通常較大，可能會導(dǎo)致混凝土內(nèi)部和表面的溫度升高，從而引發(fā)裂縫等質(zhì)量問題；最后，目前uhpc的應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的成熟程度還較低，這意味著在使用過程中可能會出現(xiàn)一些未知的問題，因此，具備與超高性能混凝土相似的優(yōu)點，同時補(bǔ)充了其缺點的高性價比的高性能混凝土被急需。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種高性能混凝土及其制備方法，新型高性混凝土具備成本低、施工簡單、強(qiáng)度高、耐久性和抗裂性等優(yōu)點，解決了傳統(tǒng)混凝土脆性大、抗拉強(qiáng)度低、成本高和有裂縫的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：所述高性能混凝土由水、粗骨料、細(xì)骨料、膠凝材料、摻合料、減水劑、緩凝劑和早強(qiáng)劑組成，其組成原料質(zhì)量百分比為：水9%；石子38%；細(xì)沙18%；水泥13.5%；瀝青2%；輪胎渣4%；稻殼灰5%；煤渣3%；磺化古馬隆樹脂3%；三鈣磷酸鹽1.5%和石膏3%。

3、優(yōu)選的，所述高性能混凝土中，水是所有原材料的媒介；粗骨料由輪胎渣和石子組成，細(xì)骨料則由細(xì)沙和瀝青構(gòu)成；水泥作為凝結(jié)材料，而稻殼灰和煤渣都屬于摻合料；磺化古馬隆樹脂起到減水劑的作用；三鈣磷酸鹽和石膏分別作為緩凝劑和早強(qiáng)劑使用。

4、優(yōu)選的，所述高性能混凝土原材料－稻殼灰的制備過程：

5、s1.1、收集：回收農(nóng)田稻谷精制后產(chǎn)生的稻殼；

6、s1.2、酸化：收集到的稻殼用15%的h2so4酸化攪拌浸泡處理4.5小時，將稻殼水洗至ph值在5-5.5之間；

7、s1.3、脫水：將水洗后的稻殼瀝干后，放入電熱鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)在115℃下干燥3小時以烘干多余水分；

8、s1.4、煅燒：先在低溫500-600℃下燃燒2—2.5小時，再高溫800-820℃燃燒3—3.5小時，這樣的兩次燃燒制度可以獲得優(yōu)質(zhì)的稻殼灰，冷卻后作為摻合料備用原材料。

9、優(yōu)選的，所述高性能混凝土原材料－石膏的制備過程：

10、s2.1、選材：選用小塊天然石膏礦石；

11、s2.2、磨粉：石膏礦石使用顎式破碎機(jī)進(jìn)行初步破碎處理，破碎后的石膏使用石膏磨粉機(jī)磨粉；

12、s2.3、煅燒：將天然石膏礦石在煅燒設(shè)備中以150-165℃的溫度煅燒1小時得到β型半水石膏，也就是建筑石膏，作為早強(qiáng)劑備用原材料。

13、優(yōu)選的，所述高性能混凝土的制備過程：

14、步驟一、原材料的準(zhǔn)備：使用電子秤和電子天平精確測量各種原材料的質(zhì)量百分比備用；

15、步驟二、攪拌步驟：通過精確計量好的原材料，按照一定的先后順序進(jìn)入自落式攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，為確?；炷翑嚢杈鶆蚝蜏p少混凝土的氣泡，根據(jù)原材料的不同功能來調(diào)整攪拌器的時間和速度。

16、優(yōu)選的，所述步驟二混凝土原材料放入的先后順序及其對應(yīng)的時間和速度如下：

17、（1）在自落式攪拌機(jī)攪拌過程中，首先放入輪胎渣、石子、細(xì)沙和瀝青，此時轉(zhuǎn)速為20轉(zhuǎn)每分鐘，攪拌時間為4分鐘；

18、（2）再加入水泥和水，此時轉(zhuǎn)速為15轉(zhuǎn)每分鐘，攪拌時間為3分鐘；

19、（3）最后加入稻殼灰、煤渣、磺化古馬隆樹脂、三鈣磷酸鹽和石膏，此時轉(zhuǎn)速為20轉(zhuǎn)每分鐘，攪拌時間為8分鐘。

20、優(yōu)選的，所述步驟二混凝土（1）－（3）中自落式攪拌機(jī)攪拌時間根據(jù)混凝土的體積改變，此步驟中以（3）時間8分鐘為攪拌時間，對應(yīng)混凝土體積48l。

21、優(yōu)選的，所述高性能混凝土原料質(zhì)量百分比為：水9%；石子35%；細(xì)沙18%；水泥13.5%；瀝青9%；稻殼灰5%；煤渣3%；磺化古馬隆樹脂3%；三鈣磷酸鹽1.5%和石膏3%。

22、優(yōu)選的，所述高性能混凝土原料質(zhì)量百分比為：水9%；石子43%；細(xì)沙18%；水泥13.5%；瀝青2%；輪胎渣4%；煤渣3%；磺化古馬隆樹脂3%；三鈣磷酸鹽1.5%和石膏3%。

23、優(yōu)選的，所述高性能混凝土原料質(zhì)量百分比為：水9%；石子41%；細(xì)沙18%；水泥13.5%；瀝青2%、輪胎渣4%；稻殼灰5%；煤渣3%；三鈣磷酸鹽1.5%和石膏3%。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種高性能混凝土及其制備方法，具備以下有益效果：

25、1、本發(fā)明通過輪胎渣、稻殼灰、煤渣混合使用，輪胎渣在混凝土中的應(yīng)用具有強(qiáng)度和堅固性，能夠抵抗凍融循環(huán)、太陽光照以及自然物理風(fēng)化腐蝕，從而保證混凝土的耐久性，另外，廢棄的輪胎渣再次利用在道路建設(shè)中能代替少量瀝青的彈性和恢復(fù)能力，從而降低混凝土的生產(chǎn)成本，提高混凝土早期的強(qiáng)度和耐久性；稻殼灰是經(jīng)過低溫和高溫煅燒制備的，其煅燒后性質(zhì)具有火山灰活性，將其摻入混凝土中能改善抗壓強(qiáng)，稻殼在農(nóng)田儲備量大，能夠持續(xù)供應(yīng)，價格低廉；當(dāng)其用量不超過一定比例時，可以代替部分水泥，利用稻殼灰作為原料成分可以降低混凝土制備成本；煤渣粉碎后作為混凝土的摻合料使用，用于填充混凝土中的孔隙，來降低混凝土的密度，提高混凝土的保溫性能，把固體廢棄物如煤渣和輪胎渣用于混凝土制作，不僅減少了土地的占用，也降低了對環(huán)境的污染，達(dá)到了提高混凝土強(qiáng)度、節(jié)約成本和提高耐久性的有益效果。

26、2、本發(fā)明通過原材料磺化古馬隆樹脂、三鈣磷酸鹽和石膏搭配使用，磺化古馬隆樹脂是一種高效減水劑，以范德華力為基礎(chǔ)的分子間吸附的原理，和活性炭吸附原理相似，能降低水泥顆粒間的吸引力，從而減少混凝土的用水量來增加混凝土的強(qiáng)度；三鈣磷酸鹽是一種早強(qiáng)劑，能改善混凝土的耐久性，延長混凝土的使用壽命，提高混凝土的早期強(qiáng)度；石膏在混凝土中主要起到緩凝劑的作用，它能與水泥中的鋁酸三鈣快速溶解生成鈣礬石，從而延緩了水泥的凝結(jié)時間，有效減短混凝土的施工時間，通過合理比例搭配使用三種原材料，達(dá)到了混凝土早期強(qiáng)度、耐久性和施工簡單的有益效果。

27、3、本發(fā)明通過研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)混凝土中的氣泡出現(xiàn)過多、過大氣泡時，會減少混凝土斷面體積，致使混凝土內(nèi)部不密實，從而降低混凝土的強(qiáng)度；為了解決這一問題，所述混凝土新型制備過程中，找到了一種降低氣泡的方法：在混凝土攪拌過程中，按照一定的先后順序?qū)⒃牧霞尤胱月涫綌嚢铏C(jī)進(jìn)行攪拌；根據(jù)原材料的不同功能，調(diào)整攪拌器的時間和速度；通過控制攪拌時間，能有效地排出混凝土中的氣泡，由于混凝土有一個最佳攪拌時間，在這個時間之前，不同計量的原材料對應(yīng)的攪拌時間都能有效地排出混凝土中的氣泡；這種方法不僅提高了混凝土的抗凍耐久性，而且不影響混凝土的強(qiáng)度，達(dá)到了抗凍耐久性和質(zhì)量提升的有益效果。