本发明涉及一种混凝土，具体涉及一种高性能中低强度混凝土。
背景技术：
目前我国处于新的历史发展时期，面临全面的改革，传统混凝土建筑企业内外部环境也发生着深刻的变化，在新的行业发展形势和经济发展新常态背景下，传统混凝土建筑行业只有充分把握当前的重大挑战和机遇，依靠科技进步，模式创新，不断做强做大做优，才能适应新的要求，才能在激烈的市场站稳脚跟，立于不败之地。随着市场对混凝土要求的不断提高，绿色环保低碳节能技术的推陈出新，混凝土行业同样面临着转型升级的问题。
研发中低强度混凝土高性能化，主要是提高建筑施工的高强性、稳定性和耐久性，进入20世纪70年代以来，不少工业发达国家正面临一些钢筋混凝土结构，特别是早年修建的桥梁等基础设施老化问题，需要投入巨资进行维修或更新。美国国家材料咨询局的一份政府报告指出：在美国当时的57.5万座桥梁中，大约有25.3万座处于不同程度的破坏状态，有的使用期不到20年，而且受损的桥梁每年还增加3.5万座。在提交美国国会的报告“国家公路和桥梁现状”中指出，为修复或更换现存有缺陷桥梁的费用需投资910亿美元；如拖延修复进程，费用将增至1310亿美元。美国现存的全部混凝土工程的价值约6万亿美元，每年用于维修的费用高达300亿美元。在加拿大，为修复劣化损坏的全部基础设施工程估计要耗费5000亿美元。我国结构工程中混凝土耐久性问题也非常严重。建设部组织了对国内混凝土结构的调查，发现大多数工业建筑及露天构筑物在使用25-30年后即需大修，处于有害介质中的建筑物使用寿命仅15—20年，相对于房屋建筑来说，处于露天环境下的桥梁耐久性与病害状况更为严重。据2000年全国公路普查，到2000年底我国已有各式公路桥梁27889座，公路危桥9597座，每年实际需要维修费用38亿元，而实际到位仅8亿元。港口、码头、闸门等工程因处于海洋环境，氯离子侵蚀引发钢筋锈蚀，导致构件开裂、腐蚀情况最为严重。交通部第四航务工程局等单位对华南地区18座码头调查的结果，有80%以上均发生严重或较严重的钢筋锈蚀破坏，出现破坏的时间有的距建成仅5—10年。另外混凝土作为用量最大的人造材料，不能不考虑它的使用对生态环境的影响。尽管与钢材、铝材、塑料等其它建筑材料相比，混凝土本身也是一种洁净材料，但由于它的用量庞大，过度开采矿石和砂、石骨料已在不少地方造成资源破坏并严重影响环境和天然景观。有些大城市现已难以获得质量合格的砂石。另一方面，由于混凝土过早劣化，如何处置费旧日工程拆除后的混凝土垃圾也给环境带来威胁。因此，未来的混凝土必须从根本上减少水泥用量，必须更多地利用各种工业废渣作为其原材料；必须充分考虑废弃混凝土的再生利用，未来的混凝土必须是高性能的，尤其是耐久的。“高性能混凝土”正是在这种背景下产生的。目前普通环境下的许多混凝土结构，在使用了不太长的时间之后常因耐久性不足而破坏，混凝土的耐久性问题已引起了人们的广泛关注。现阶段许多大型、特大型水利水电工程，地铁与隧道，公路与桥梁等重大工程在设计中多采用低强和中等强度的混凝土，但寿命设计则要求达到或超过100年，如长江三峡大坝浇筑的混凝土强度大多在c25-c30，但是使用寿命却要求很长，又如南京地铁工程，其大量应用的混凝土强度也是c25—c30，但它的设计寿命也要求大于100年，但由于传统的混凝土理论认为混凝土抗压强度提高了，耐久性能也能得到相应提高，受此影响，通常采取了不断提高混凝土的高计强度等级来提高混凝土的耐久性能。长期以来，人们总是把高强能混凝土与高性能混凝土相提并论，认为混凝土的设计强度提高后，各项耐久性能都能够相应得到提高，这样一来，不仅增加了建造成本，还增加了建筑物的整体负荷因此，在中低强度混凝土的高性能化方向上力求突破行业瓶颈，引领行业普通混凝土的转型升级。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提出一种高性能中低强度混凝土，该混凝土成本低廉，结构更加密实，提高建筑施工的高强性、稳定性和耐久性，寿命则远高于传统产品。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：
一种高性能中低强度混凝土，该混凝土按质量份数计包括以下组分：
水泥：60-80份，再生混凝土微粉：50-70份，粗骨料：15-20份，细骨料：10-15份，粉煤灰：20-25份，水：40-50份，膨润土：2-4份，减水剂：10-15份，三萜皂甙：3-5份，酸化石棉粉：1-2份，氯化铝：1-2份，矿物掺和料：10-15份，玻化微珠：2-4份，石墨烯粉末：1-3份，纳米碳化硼-碳化硅晶须粉末：3-5份，增稠剂：0.5-1份，有机纤维材料：5-7份，抗菌剂：1-3份；
水泥包括矿渣32.5级水泥和52.5等级硅酸盐水泥的混合物；粗骨料的原料为石灰岩或花岗岩；细骨料为中、粗河沙或人工砂，细度模数为2.5-2.7；矿物掺和料为二氧化硅和氧化钙的混合物，按质量比计二氧化硅：氧化钙=2:1；增稠剂为羟丙基甲基纤维素醚和羟乙基甲基纤维素醚中的一种或两种以上混合；有机纤维材料为植物纤维、动物纤维、人造碳纤维、碳纳米管等一种或多种材料的混合；抗菌剂为硝酸铈、硝酸镧和银离子抗菌剂中的一种或者多种。
本发明进一步限定的技术方案为：
前述高性能中低强度混凝土中，该混凝土按质量份数计包括以下组分：
水泥：60份，再生混凝土微粉：50份，粗骨料：15份，细骨料：10份，粉煤灰：20份，水：40-50份，膨润土：2份，减水剂：10份，三萜皂甙：3份，酸化石棉粉：1份，氯化铝：1份，矿物掺和料：10份，玻化微珠：2份，石墨烯粉末：1份，纳米碳化硼-碳化硅晶须粉末：3份，增稠剂：0.5份，有机纤维材料：5份，抗菌剂：1份。
前述高性能中低强度混凝土中，该混凝土按质量份数计包括以下组分：
水泥：80份，再生混凝土微粉：70份，粗骨料：20份，细骨料：15份，粉煤灰：25份，水：50份，膨润土：4份，减水剂：15份，三萜皂甙：5份，酸化石棉粉：2份，氯化铝：2份，矿物掺和料：15份，玻化微珠：2-4份，石墨烯粉末：3份，纳米碳化硼-碳化硅晶须粉末：5份，增稠剂：1份，有机纤维材料：7份，抗菌剂：3份。
前述高性能中低强度混凝土中，该混凝土按质量份数计包括以下组分：
水泥：70份，再生混凝土微粉：60份，粗骨料：18份，细骨料：13份，粉煤灰：22份，水：45份，膨润土：3份，减水剂：12份，三萜皂甙：4份，酸化石棉粉：1.5份，氯化铝：1.5份，矿物掺和料：12份，玻化微珠：3份，石墨烯粉末：2份，纳米碳化硼-碳化硅晶须粉末：4份，增稠剂：0.8份，有机纤维材料：6份，抗菌剂：2份。
前述高性能中低强度混凝土中，粗骨料含水率0.09-0.2%；细骨料含水率0.2-0.5%。
前述高性能中低强度混凝土中，减水剂按质量份数计包括以下组分：
聚羧酸盐碱水剂：20-25份，木质素磺酸盐减水剂：10-15份，阻锈剂：1-3份，缓凝剂：2-4份，消泡剂：0.5-1份，水：40-50份；
聚羧酸盐碱水剂的制备方法具体如下：先将聚乙二醇单甲醚、聚醚多元醇和水，升温反应，滴加不饱和酸、催化剂以及不饱和单体的混合溶液，滴加2-4h，保温1-3h，降温至50-55℃，调节ph6-8，得到聚羧酸盐碱水剂。
前述高性能中低强度混凝土中，阻锈剂为亚硝酸钠；缓凝剂为木素磺酸钙；消泡剂为有机硅消泡剂。
前述高性能中低强度混凝土中，酸化石棉粉的制备方法为：将石棉在温度为30-35℃的质量浓度为1-3%的盐酸溶液中搅拌处理30-40min，取出后烘干至含水量7-8%，研磨成粉，过200目筛即得。
前述高性能中低强度混凝土中，混凝土的制备工艺具体如下：
（1）将水泥、再生混凝土微粉、粗骨料、细骨料、粉煤灰和水倒入搅拌机内，打开搅拌机，搅拌5-10min，使搅拌机对立面的原材料进行搅拌混合；
（2）然后向搅拌机内加入膨润土、减水剂、三萜皂甙、酸化石棉粉、氯化铝、矿物掺和料、玻化微珠、石墨烯粉末、纳米碳化硼-碳化硅晶须粉末、增稠剂及抗菌剂，继续搅拌20-30min；
（3）向步骤（2）中加入有机纤维材料一边加入一边搅拌，继续搅拌10-15min，然后装料桶内；
（4）将步骤（3）的装料桶放置在振动台上，然后打开振动台，震动20-30min后关闭震动台，用冷凝机对装料桶内的混凝土进行冷却，冷却10-15min即可。
本发明的有益效果是：
本发明所需原材料来源广泛，主要为常规水泥、砂石、粉煤灰、外加剂和水，来源广泛成本低廉；本发明的高性能化中低强度混凝土，大大优于传统中低强度混凝土，在成本相当的情况下，建筑施工的稳定性大大提高，寿命则远高于传统产品。
性能：配合比设计应以干燥状态骨料为基准，细骨料含水率小于0.5%，粗骨料含水率小于0.2%；抗压强度达到100%；混凝土拌合物性能、力学性能和耐久性能的试验方法符合现行国家标准《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》gb/t50080、《普通混凝土力学性能试验方法标准》gb/t50081和《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》gb/t50082的规定，具有良好的拌合物性能、力学性能和耐久性能。、
在成本相当的情况下，建筑施工的稳定性大大提高，寿命则远高于传统产品。本发明产品生产具有自动化程度高,生产能力大,称量精度高，投资少,搅拌质量好,能实现多仓号,多配合比,不间断地连续生产，不仅大大节约了资源，而且实现了低成本化，具有显著的竞争优势。
本发明产品的应用会给建筑业带来的经济社会效益巨大，大幅度提高建筑的耐久性，通过本项目的技术升级转型发展，对上下游企业具有明显的带动和提升作用，该产品技术水平高、性价比高，符合国家推广绿色节能建筑要求。
本发明对原材料的基本性能研究，对混凝土的配方进行综合研发，本发明保持合适的水胶比、砂率，通过掺加外加剂使坍落度保持在(200±20)mm范围内，改变胶凝材料的总用量，提高混凝土和易性；
采用再生混凝土微粉为胶凝材料组分，再生微粉具有的自养护作用，与复合减水剂的减缩作用，可显著提高混凝土早强抗裂性能；因此，混凝土具有高体积稳定性。
本发明采用三萜皂甙，三萜皂甙引入混凝土中的气泡的间距系数为0.2-0.3mm，混凝土在经受200次冻融循环后的相对动弹性模量保留率大于90%，因此，混凝土具有高耐久性。
本发明粗骨料的原料为石灰岩或花岗岩，粗骨料是混凝土中最重要的一种材料，本申请选用石灰岩和花岗岩确保质量，这样可以发挥出混凝土自身的作用和性能；
本发明中矿物掺和料、石墨烯粉末及玻化微珠的混合加入，提高了混凝土的流动性和粘聚性；纳米碳化硼-碳化硅晶须粉末的加入提高了混凝土的密实性和刚性强度，有效实现了混凝土的高性能特征。增加抗菌剂提高抗菌效果，使得环保效果好。
本发明中加入了纤维，这些纤维分布于整个混凝土中，使得混凝土得到辅助的加强，以防止收缩裂缝，也可最大限度减小在有强度状态下混凝与可能出现裂缝的宽度和长度，提高混凝土的抗拉强度。
本发明中很多添加剂如酸化石棉等之间配合使用实现减水性能，防止混凝土的流动性随时间降低，有利于混凝土填筑中进行施工，有效减少水泥的使用量，克服一般混凝土减水性能差和强度不足的缺陷，使混凝土构筑件强度提高，进而满足使用需求。
本发明在常规材料与生产设备，生产工艺的基础上，优化混凝土集料的级配设计，获得最小空隙率，减少混凝土中水泥浆的量；采用高效减水剂减少混凝土的用水量；掺加大掺量的活性矿物掺料，活性矿物掺料在混凝土中起到填充作用，降低水泥的用量，活性矿物掺料由于发挥了其复合效应，降低了水胶比，减少了毛细孔的数量，改善水泥浆的质量，改善了混凝土中水泥石的孔隙结构，改善了水泥石的微观结构和混凝土的均匀性、密实性，使混凝土结构更加密实，强度与耐久性得到明显提高。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种高性能中低强度混凝土，该混凝土按质量份数计包括以下组分：
水泥：60份，再生混凝土微粉：50份，粗骨料：15份，细骨料：10份，粉煤灰：20份，水：40-50份，膨润土：2份，减水剂：10份，三萜皂甙：3份，酸化石棉粉：1份，氯化铝：1份，矿物掺和料：10份，玻化微珠：2份，石墨烯粉末：1份，纳米碳化硼-碳化硅晶须粉末：3份，增稠剂：0.5份，有机纤维材料：5份，抗菌剂：1份；
水泥包括矿渣32.5级水泥和52.5等级硅酸盐水泥的混合物；粗骨料的原料为石灰岩；细骨料为中河沙，细度模数为2.5；矿物掺和料为二氧化硅和氧化钙的混合物，按质量比计二氧化硅：氧化钙=2:1；增稠剂为羟丙基甲基纤维素醚；有机纤维材料为植物纤维；抗菌剂为硝酸铈。
在本实施例中：粗骨料含水率0.09%；细骨料含水率0.2%。
在本实施例中：减水剂按质量份数计包括以下组分：
聚羧酸盐碱水剂：20份，木质素磺酸盐减水剂：10份，阻锈剂：1份，缓凝剂：2份，消泡剂：0.5份，水：40份；
聚羧酸盐碱水剂的制备方法具体如下：先将聚乙二醇单甲醚、聚醚多元醇和水，升温反应，滴加不饱和酸、催化剂以及不饱和单体的混合溶液，滴加2h，保温1h，降温至50℃，调节ph6，得到聚羧酸盐碱水剂。
本实施例中催化剂、不饱和单体、不饱和酸等为具体的试剂采用是常规生产用试剂。
在本实施例中，阻锈剂为亚硝酸钠；缓凝剂为木素磺酸钙；消泡剂为有机硅消泡剂。
在本实施例中，酸化石棉粉的制备方法为：将石棉在温度为30℃的质量浓度为1%的盐酸溶液中搅拌处理30min，取出后烘干至含水量7%，研磨成粉，过200目筛即得。
上述混凝土的制备工艺具体如下：
（1）将水泥、再生混凝土微粉、粗骨料、细骨料、粉煤灰和水倒入搅拌机内，打开搅拌机，搅拌5min，使搅拌机对立面的原材料进行搅拌混合；
（2）然后向搅拌机内加入膨润土、减水剂、三萜皂甙、酸化石棉粉、氯化铝、矿物掺和料、玻化微珠、石墨烯粉末、纳米碳化硼-碳化硅晶须粉末、增稠剂及抗菌剂，继续搅拌20min；
（3）向步骤（2）中加入有机纤维材料一边加入一边搅拌，继续搅拌10min，然后装料桶内；
（4）将步骤（3）的装料桶放置在振动台上，然后打开振动台，震动20min后关闭震动台，用冷凝机对装料桶内的混凝土进行冷却，冷却10min即可。
实施例2
本实施例提供一种高性能中低强度混凝土，该混凝土按质量份数计包括以下组分：
水泥：80份，再生混凝土微粉：70份，粗骨料：20份，细骨料：15份，粉煤灰：25份，水：50份，膨润土：4份，减水剂：15份，三萜皂甙：5份，酸化石棉粉：2份，氯化铝：2份，矿物掺和料：15份，玻化微珠：2-4份，石墨烯粉末：3份，纳米碳化硼-碳化硅晶须粉末：5份，增稠剂：1份，有机纤维材料：7份，抗菌剂：3份；
水泥包括矿渣32.5级水泥和52.5等级硅酸盐水泥的混合物；粗骨料的原料为石灰岩或花岗岩；细骨料为粗河沙，细度模数为22.7；矿物掺和料为二氧化硅和氧化钙的混合物，按质量比计二氧化硅：氧化钙=2:1；增稠剂为羟丙基甲基纤维素醚和羟乙基甲基纤维素醚混合；有机纤维材料为植物纤维、动物纤维混合；抗菌剂为硝酸铈、硝酸镧混合。
在本实施例中：粗骨料含水率0.2%；细骨料含水率0.5%。
在本实施例中：减水剂按质量份数计包括以下组分：
聚羧酸盐碱水剂：25份，木质素磺酸盐减水剂：15份，阻锈剂：3份，缓凝剂：4份，消泡剂：1份，水：50份；
聚羧酸盐碱水剂的制备方法具体如下：先将聚乙二醇单甲醚、聚醚多元醇和水，升温反应，滴加不饱和酸、催化剂以及不饱和单体的混合溶液，滴加4h，保温3h，降温至55℃，调节ph8，得到聚羧酸盐碱水剂。
在本实施例中，阻锈剂为亚硝酸钠；缓凝剂为木素磺酸钙；消泡剂为有机硅消泡剂。
在本实施例中，酸化石棉粉的制备方法为：将石棉在温度为35℃的质量浓度为3%的盐酸溶液中搅拌处理40min，取出后烘干至含水量8%，研磨成粉，过200目筛即得。
上述混凝土的制备工艺具体如下：
（1）将水泥、再生混凝土微粉、粗骨料、细骨料、粉煤灰和水倒入搅拌机内，打开搅拌机，搅拌10min，使搅拌机对立面的原材料进行搅拌混合；
（2）然后向搅拌机内加入膨润土、减水剂、三萜皂甙、酸化石棉粉、氯化铝、矿物掺和料、玻化微珠、石墨烯粉末、纳米碳化硼-碳化硅晶须粉末、增稠剂及抗菌剂，继续搅拌30min；
（3）向步骤（2）中加入有机纤维材料一边加入一边搅拌，继续搅拌15min，然后装料桶内；
（4）将步骤（3）的装料桶放置在振动台上，然后打开振动台，震动30min后关闭震动台，用冷凝机对装料桶内的混凝土进行冷却，冷却15min即可。
实施例3
本实施例提供一种高性能中低强度混凝土，该混凝土按质量份数计包括以下组分：
水泥：70份，再生混凝土微粉：60份，粗骨料：18份，细骨料：13份，粉煤灰：22份，水：45份，膨润土：3份，减水剂：12份，三萜皂甙：4份，酸化石棉粉：1.5份，氯化铝：1.5份，矿物掺和料：12份，玻化微珠：3份，石墨烯粉末：2份，纳米碳化硼-碳化硅晶须粉末：4份，增稠剂：0.8份，有机纤维材料：6份，抗菌剂：2份；
水泥包括矿渣32.5级水泥和52.5等级硅酸盐水泥的混合物；粗骨料的原料为花岗岩；细骨料为人工砂，细度模数为2.6；矿物掺和料为二氧化硅和氧化钙的混合物，按质量比计二氧化硅：氧化钙=2:1；增稠剂为羟乙基甲基纤维素醚；有机纤维材料为碳纳米管；抗菌剂为银离子抗菌剂。
在本实施例中：粗骨料含水率0.1%；细骨料含水率0.3%。
在本实施例中：减水剂按质量份数计包括以下组分：
聚羧酸盐碱水剂：22份，木质素磺酸盐减水剂：13份，阻锈剂：2份，缓凝剂：3份，消泡剂：0.8份，水：45份；
聚羧酸盐碱水剂的制备方法具体如下：先将聚乙二醇单甲醚、聚醚多元醇和水，升温反应，滴加不饱和酸、催化剂以及不饱和单体的混合溶液，滴加3h，保温2h，降温至52℃，调节ph7，得到聚羧酸盐碱水剂。
、在本实施例中，阻锈剂为亚硝酸钠；缓凝剂为木素磺酸钙；消泡剂为有机硅消泡剂。
在本实施例中，酸化石棉粉的制备方法为：将石棉在温度为33℃的质量浓度为2%的盐酸溶液中搅拌处理32min，取出后烘干至含水量7%，研磨成粉，过200目筛即得。
上述混凝土的制备工艺具体如下：
（1）将水泥、再生混凝土微粉、粗骨料、细骨料、粉煤灰和水倒入搅拌机内，打开搅拌机，搅拌8min，使搅拌机对立面的原材料进行搅拌混合；
（2）然后向搅拌机内加入膨润土、减水剂、三萜皂甙、酸化石棉粉、氯化铝、矿物掺和料、玻化微珠、石墨烯粉末、纳米碳化硼-碳化硅晶须粉末、增稠剂及抗菌剂，继续搅拌25min；
（3）向步骤（2）中加入有机纤维材料一边加入一边搅拌，继续搅拌13min，然后装料桶内；
（4）将步骤（3）的装料桶放置在振动台上，然后打开振动台，震动25min后关闭震动台，用冷凝机对装料桶内的混凝土进行冷却，冷却13min即可。
本实施例中混凝土拌合物中水溶性氯离子最大含量不大于0.3%；本发明所用减水剂是一种复合减水剂减水率大于30%，减缩率达到25%以上，混凝土初始坍落度达到220±20mm，经时损失≤10mm，使得混凝土具有高工作性。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。