一种用于型钢混凝土组合结构C250强度等级的混凝土制造技术

本发明专利技术公开了一种用于型钢混凝土组合结构C250强度等级的混凝土，配比为：水泥∶细骨料∶粗骨料∶水∶减水剂∶消泡剂：硅粉∶粉煤灰：激发剂：膨胀剂：复合保塑剂＝504∶769∶1308∶102∶21∶1.5∶100∶125∶11∶52∶0.65。制备方法为：先将减水剂、激发剂和复合保塑剂均匀拌入水中得到混合物，按重量比在搅拌机中依次加入细骨料和混合物总量的1/3拌匀；加入粗骨料和混合物总量1/3拌匀；加入水泥、膨胀剂、硅灰和粉煤灰拌匀；加入消泡剂和剩余混合物，搅拌，出料。该混凝土能在自然状态下显著改进型钢与混凝土之间的粘结性能，有效发挥钢与混凝土各自力学性能与相互协同工作性能，大幅度提升结构构件的承载能力与使用性能和耐久性，具有良好高体积稳定性和经济性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于建筑材料
，涉及一种用于型钢混凝土组合结构强度等级为C250的特高强高性能混凝土。
技术介绍
1824年波特兰水泥的专利技术使混凝土技术得到了迅速的发展，其用量之大，适用范围之广堪居世界之最。尽管混凝土是一种传统的人造建筑材料，但因其具有不可取代的优越性(原料丰富、生产工艺简单、性价比高等优点)以及混凝土材料科学与技术的不断进步，混凝土已成为土木工程用材的主体，在未来的土木工程和国家建设中也将是不可缺少的主材之一。同时，随着城市规模的不断扩大，人口的不断增多，地价的不断升高，建筑所处环境的严酷化，建筑技术的不断进步及经济的高速发展，建筑物越来越向空中、地下及水中延伸，即建筑超/特高化、超/特大跨化、地下化、轻量化及重型结构的发展，尤其是型钢混凝土结构在超/特高化、超/特大跨化、地下化、海上或水下化、轻量化等新奇或巨型建筑工程领域的应用，对混凝土这种建筑材料的要求也越来越高。因此，混凝土的超/特高强化和超/特耐久化的研究和实践将成为该领域的发展趋势。型钢混凝土组合结构(简称SRC结构)是钢—混凝土组合结构的一种主要形式，由于其承载能力高、刚度大、延性好、抗震性能优越、防火防腐、便于施工等一系列优点，已被越来越广泛地应用于大跨、重型结构，地下、水下或海上工程及地震/台风区的高层和超/特高层建筑。与钢结构相比，SRC结构可节省大量钢材，增强截面刚度，克服钢结构耐火性、耐腐蚀性和耐久性差及易屈曲失稳等缺点，使钢材的能力得以充分的发挥；与普通钢筋混凝土结构(简称RC结构)相比，型钢混凝土组合结构可减小构件的截面尺寸，减小所占的空间，从而增大建筑使用空间；在施工上，型钢混凝土结构的钢骨架本身可作为混凝土挂模、滑模的骨架，不仅大大简化了支模工程，还是承受全部施工荷载(包括挂、滑模与所浇混凝土)的支承体系；另外，由于SRC结构具有整体性强，延性性能好等优点，能大大改善钢筋混凝土受剪破坏的脆性性质，使结构的抗震性能得到明显的改善，承载能力及延性均比RC结构有较大的提高。因此，在日本和欧美等发达国家，具有良好抗震性能的SRC结构已成为一种公认的新型抗震结构体系，且与钢结构、木结构、钢筋混凝土结构并称为四大结构。我国也是一个多地震国家，绝大多数地区为地震区，部分位于高烈度及多遇地震区，在这些地区推广SRC结构就具有非常重要的现实意义；另一方面，由于人口的快速增长使住房需求量也在不断增多，而土地资源稀缺宝贵，进而促进了建筑向更高空间发展，故在经济条件以及城市规划允许的条件下建设超/特高层建筑也成为节约资金和节省土地的有效措施。因此，SRC结构在我国有非常广阔的应用前景，尤其是随着我国经济实力的不断增强及超/特高强钢材和特高强高性能混凝土(它们是被公认的21世纪材料)的成功研制与应用，将极大促进这种结构体系的推广应用和发展进步。已有研究证明，特高强高性能混凝土的强度越高，其脆性将会增加，延性也会较差，在高应力或复杂应力状态下，特高强高性能混凝土构件将由脆性控制破坏过程，工作的可靠性降低。但是，将这种新型高技术混凝土应用在在型钢混凝土组合结构(简称SRC结构)中，即型钢特高强高性能混凝土组合结构(简称SRUSUPC结构)，可以扬长避短，克服特高强高性能混凝土脆性大、延性差和型钢耐火、耐腐蚀性能差的弱点，使其优越性能和经济效益得以充分发挥。SRC结构中，型钢与混凝土之间良好的粘结作用是保证SRC构件中型钢与混凝土协调工作的基础，型钢、钢筋和混凝土三种材料元件协同工作，以抵抗各种作用效应，才能够充分发挥其优点。但SRC结构与RC结构的显著区别之一在于型钢与混凝土之间的粘结力远远小于钢筋与混凝土之间的粘结力，型钢与普通混凝土的粘结力大约只相当于光面钢筋粘结力的45％。国内外诸多试验研究结果表明，型钢与混凝土之间存在着粘结滑移现象，且对SRC构件的受力性能乃至承载能力有显著影响。因此，如何保证型钢与混凝土有效地协同工作成为SRC结构研究的重点之一。目前，工程设计中对型钢与混凝土之间粘结滑移问题的处理方法一般有两种：其一是通过计算在构件表面加设一定数量的剪切连接件，这样势必造成施工中的不便并提高造价，且易造成混凝土内部先天性微裂缝等缺陷；其二是不设置或仅设置少量剪切连接件，在承载能力计算中考虑粘结滑移的影响，相应降低构件的承载能力，这样必然存在不经济的因素。另一方面，在工程结构设计中普遍存在着重强度而轻耐久性的现象，国内外已出现过诸多混凝土结构在使用过程中的安全性和耐久性方面的问题。一些混凝土结构工程在使用不足设计年限一半即由于碱骨料反应、氯离子侵蚀等原因而完全丧失使用功能乃至承载能力，个别工程甚至出现局部坍塌或整体倒塌，造成人员伤亡或建筑设施破坏。因此，SRUSUPC结构中，提高型钢与特高强高性能混凝土之间的自然粘结性能，在型钢表面不设置或仅按构造要求设置少量剪切连接件就可保证型钢与特高强高性能混凝土有效地协同工作的研究具有重大意义；同时，混凝土结构工程的耐久性也日益引起人们的密切关注和高度重视，并成为筮待解决的问题。现有技术用于型钢混凝土组合结构的混凝土的强度等级有C30、C35、C40、C45、C50及C55的低强度高性能混凝土，C60、C70、C80、C90及C100的高强高性能混凝土和C110、C120、C130、C140及C150的超高强高性能混凝土，还有后续C160、C170、C180、C190及C200的超/特高强高性能混凝土的制备技术，上述各强度等级混凝土显著提高了型钢与(超)高强混凝土之间的粘结性能，并提高了结构的耐久性；但是，还存在不能由此延伸到更高强度的特高强高性能混凝土，且将其用于型钢混凝土组合结构时不能解决型钢与特高强高性能混凝土之间的自然粘结性能差的问题，故不能满足土木工程建筑向空中、地下及水中延伸，即建筑超/特高化，超/特大跨化，地下化，海上或水下化，超耐久化和重型、巨型及新奇结构工程等应用和发展这一趋势的要求。另外，现有技术中也存在部分将混凝土超/特高强化、超/特耐久化的制备技术，但是它们均未涉及或未解决用于SRC结构时型钢与特高强高性能混凝土之间的自然粘结性能差的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于型钢混凝土组合结构强度等级为C250的特高强高性能混凝土。该混凝土应用在型钢混凝土组合结构中，能在自然状态(亦即型钢表面不设置或仅按构造要求设置少量剪切连接件)下显著改进型钢与混凝土之间的粘结性能，有效发挥钢与混凝土两种材料各自的力学性能与相互协同工作性能，从而大幅度提升本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于型钢混凝土组合结构C250强度等级的混凝土，其特征在于，该混凝土按照kg/m3的配合比为：水泥∶细骨料∶粗骨料∶水∶减水剂∶消泡剂：硅粉∶粉煤灰：激发剂：膨胀剂：复合保塑剂＝504∶769∶1308∶102∶21∶1.5∶100∶125∶11∶52∶0.65。

【技术特征摘要】
1.一种用于型钢混凝土组合结构C250强度等级的混凝土，其特征在于，该混凝土按照
kg/m3的配合比为：
水泥∶细骨料∶粗骨料∶水∶减水剂∶消泡剂：硅粉∶粉煤灰：激发剂：膨胀剂：复合
保塑剂＝504∶769∶1308∶102∶21∶1.5∶100∶125∶11∶52∶0.65。
2.根据权利要求1所述的一种用于型钢混凝土组合结构C250强度等级的混凝土，其特
征在于，所述细骨料采用质量比为8:2的比例颗粒圆滑、质地坚硬、级配良好的中偏粗河砂
和质地精纯、级配良好的优质石英砂；其细度模数为2.8～3.2之间；以质量比计，其含泥量
和泥块含量应不大于0.3％；以干砂的质量比计，其氯离子含量应不大于0.02％,SO3含量应
不大于0.5％；石英砂中二氧化硅含量应不小于99％，三氧化二铁含量应不大于0.005％，
铬、钛金属杂质含量应不大于0.01％。
3.根据权利要求1所述的一种用于型钢混凝土组合结构C250强度等级的混凝土，其特
征在于，所述粗骨料采用质量致密坚硬、强度高、表面粗糙、粒形为近似球形、针片状含量
小、级配良好的以玄武岩、花岗岩为主要成分的人工碎石，按照连续粒级碎石Φ5～Φ10投
料；粗骨料其母体岩石的立方体抗压强度应不低于300MPa，最大粒径应控制在10mm；以
质量比计，其SO3含量应不大于0.5％，含泥量应不大于0.2％，泥块含量应不大于0.1％，针、
片状颗粒含量应不大于0.5％，且不得混入风化颗粒。
4.根据权利要求1所述的一种用于型钢混凝土组合结构C250强度等级的混凝土，其特
征在于，所述混凝土高性能减水剂选择聚羧酸系混凝土高性能减水剂，减水率应大于30％，
最大饱和掺量应不小于全部胶凝材料总量的2.5％。
5.根据权利要求1所述的一种用于型钢混凝土组合结构C250强度等级的混凝土，其特
征在于，所述水泥选择P·Ⅰ62.5R硅酸盐水泥；
所述消泡剂选择AGITANP803粉末消泡剂。
6.根据权利要求1所述的用于型钢混凝土组合结构C250强度等级的混凝土，其特征在
于，所述硅粉采用质量比为3:2的30nm纳米硅粉和亚微硅粉，30nm纳米硅粉和亚微硅粉的
含水率均应不大于1％，烧失量均应不大于3％，氯离子含量均应不大于0.01％，火山灰活性
指数均应大于95％；其中，30nm纳米硅粉的比表面积应不小于40000m2/kg，硅含量应不小
于99.9％；亚微米硅粉的比表面积应不小于25000m2/kg，二氧化硅含量应不小于95％；
所述粉煤灰采用优质Ⅰ级特细粉煤灰，0.045mm方孔筛筛余应不大于10％，其烧失量应
不大于3％，SO3含量应不大于2％，含水量应不大于1％，需水量比应不大于95％，比...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑山锁，董方园，郑捷，孙龙飞，王斌，张艺欣，李磊，王帆，秦卿，杨威，左河山，石磊，郑淏，张晓辉，周炎，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61