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抗裂缝抗渗透高耐久性混凝土及其制备方法 0 0

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申请进展

基本信息

申请人信息

代理人信息

摘要

法律状态

权利要求

说明书

专利申请流程有哪些步骤？

申请

申请号：指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。

申请日：提出专利申请之日。

2018-10-15

申请公布

申请公布指发明专利申请经初步审查合格后，自申请日（或优先权日）起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。

申请公布号：专利申请过程中，在尚未取得专利授权之前，国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。

申请公布日：申请公开的日期，即在专利公报上予以公开的日期。

2019-03-01

授权

授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由，授予发明专利权；或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由，授予实用新型专利权或外观设计专利权。

2022-08-19

预估到期

发明专利权的期限为二十年，实用新型专利权期限为十年，外观设计专利权期限为十五年，均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。

2038-10-15

基本信息

有效性	有效专利	专利类型	发明专利
申请号	CN201811199015.X	申请日	2018-10-15
公开/公告号	CN109293303B	公开/公告日	2022-08-19
授权日	2022-08-19	预估到期日	2038-10-15
申请年	2018年	公开/公告年	2022年
缴费截止日
分类号	C04B28/04 、C04B111/20 、C04B111/27 、C04B111/34	主分类号	C04B28/04
是否联合申请	独立申请	文献类型号	B
独权数量	2	从权数量	6
权利要求数量	8	非专利引证数量	1
引用专利数量	0	被引证专利数量	0
非专利引证	1、CN 107352912 A,2017.11.17CN 108341630 A,2018.07.31赵海锋等.氧化石墨烯增强增韧水泥基复合材料结构和性能《.陕西科技大学学报》.2016,第34卷(第3期),第60页摘要,第61页右栏第1.3节,第64页左栏第3节结论.;
引用专利		被引证专利
专利权维持	4	专利申请国编码	CN
专利事件		事务标签	公开、实质审查、授权

申请人信息

申请人	陕西科技大学	第一申请人	陕西科技大学
专利权人	陕西科技大学	当前专利权人	陕西科技大学
发明人	吕生华、吴磊、习海涛、刘锦茹	第一发明人	吕生华
地址	陕西省西安市未央大学园区	邮编	710021
申请人数量	1	发明人数量	4
申请人所在省	陕西省	申请人所在市	陕西省西安市

代理人信息

代理机构

专利代理机构是经省专利管理局审核，国家知识产权局批准设立，可以接受委托人的委托，在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。

西安众和至成知识产权代理事务所

代理人

专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务，取得一定资格的人。

张震国

摘要

抗裂缝抗渗透高耐久性混凝土及其制备方法，由水泥、硅粉、氮化硼粉、砂子、聚乙烯醇纤维、碎石、粉煤灰、煤矸石粉、磷渣粉、减水剂、分散激发剂、改性氧化石墨烯分散液和水制备而成。所得混凝土在1小时及28天龄期导热系数分别为2.62～3.23W/(m·K)和3.53～4.35W/(m·K)，28天龄期的抗压强度为38.7～57.6MPa、抗折强度为13.3～14.6MPa、劈拉强度为8.4～9.7MPa、抗弯拉强度为7.3～9.0MPa及抗弯拉弹性模量为28.7～33.4GPa，同时其抗水渗透性、抗氯离子渗透性、抗冻融、抗碳化性能均达到了最好级别。本发明具有高工作性、高体积稳定性和高耐久性以及高韧性、高抗裂、高抗渗的能力，适合各种复杂环境条件下对于普通高性能混凝土的要求。

摘要附图
说明书附图：[0085]

法律状态

序号	法律状态公告日	法律状态	法律状态信息
1	2022-08-19	授权
2	2022-08-16	著录事项变更	发明人由吕生华　习海涛　刘锦茹　变更为吕生华　吴磊　习海涛　刘锦茹
3	2019-03-01	实质审查的生效	IPC(主分类): C04B 28/04 专利申请号: 201811199015.X 申请日: 2018.10.15
4	2019-02-01	公开

权利要求

权利要求书是申请文件最核心的部分，是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。

1.抗裂缝抗渗透高耐久性混凝土，其特征在于：按质量份数包括：水泥288 328份、硅粉~
28 32份、氮化硼粉16 18.3份、砂子687 744份、聚乙烯醇纤维1 1.2份、碎石1116～1122份、~ ~ ~ ~
粉煤灰32 36.5份、煤矸石粉24 27.4份、磷渣粉12 13.7份、减水剂7.0 8.0份、分散激发剂4~ ~ ~ ~
4.6份、改性氧化石墨烯分散液40 54.7份、水110 117份；
~ ~ ~
所述分散激发剂的平均相对分子质量为8950 11256，相对分子质量分散系数为1.14~ ~
1.27，有效成分含量为20%，按以下方法制备：
步骤一，制备单体混合液：按质量份数将丙烯酸8份、丙烯腈2份、丙烯酸聚乙二醇‑600酯10份与水10份混合均匀；
步骤二，制备引发剂溶液：按质量份数将1份过硫酸盐与9份水混合均匀；
步骤三，制备分散激发剂：在反应器内加入60份水并加热到85℃，在搅拌下同时慢慢加入步骤一和步骤二制备的单体混合液和引发剂溶液，加入时间30分钟，加完后保温反应2小后，然后降温到30℃，用二乙醇胺调整制备的产物pH值为6.5；
所述改性氧化石墨烯分散液为丙烯酸羟乙酯和乙烯基吡啶接枝共聚改性氧化石墨烯水分散液所得，其中氧化石墨烯含量为0.5%，氧化石墨烯片层的厚度为1 3nm，片层的平面~
尺寸为80 250nm，氧化石墨烯成膜后导热系数为85.6 94.8W/(m·K)，改性氧化石墨烯分散~ ~
液制备方法包括以下步骤：
步骤一，通过Hummers法制备的氧化石墨烯分散液，氧化石墨烯质量分数为1.3%，氧化石墨烯结构中氧元素含量为31 33%，分散液pH值为6.8，氧化石墨烯片层厚度为2 11nm，片~ ~
层面尺寸350 800nm，氧化石墨烯膜导热系数为81.3 92.5W/(m·K)；
~ ~
步骤二，单体混合溶液的制备：按质量份数取丙烯酸羟乙酯10份、乙烯基吡啶10份、巯基丙酸1份、去离子水30份混合均匀得单体混合溶液；
步骤三，引发剂溶液制备：按质量份数取过硫酸铵1份与水38份混合溶解形成引发剂溶液；
步骤四，改性氧化石墨烯分散液的制备：在反应器内加入去离子水60份和步骤一的氧化石墨烯分散液100份，搅拌并加热到40 50℃，同时滴加步骤二制备的单体混合溶液及步~
骤三制备的引发剂溶液，滴加时间为30 40分钟，滴加完后保温反应3小时，然后降温到30~
℃，得到了改性氧化石墨烯分散液。

2.根据权利要求1所述的抗裂缝抗渗透高耐久性混凝土，其特征在于：所述水泥为P•O42.5标号硅酸盐水泥；
2
所述硅粉的粒径尺寸为0.6~1.2μm，比表面积不小于4000m/kg，烧失量小于3.0%，SiO2含量大于90%；
2
所述氮化硼为超细六方氮化硼粉，粒径范围8 14μm，比表面积不小于2000m/kg，纯度不~
小于99%，维系硬度108GPa，导热系数20 30W/(m·K)；
~ 3
所述聚乙烯醇纤维采用直径15μm、长度4 6mm、密度为1.3g/cm、抗拉强度为1200MPa、杨~
氏模量为35GPa及断裂伸长率3 5%；
~
所述砂子为河砂或石英砂，由细度模数为1.6 2.2和2.3 3.0按照质量比 3:4组成，堆~ ~
3
积密度为1450 1510kg/m。
~

3.根据权利要求1所述的抗裂缝抗渗透高耐久性混凝土，其特征在于：所述碎石为花岗岩或玄武岩碎石，其粒径为5 15mm、15 30mm和30 40mm三级配按照质量比 3:4:3组成，压碎~ ~ ~
3
指标为12%，堆积密度为1500 1700kg/m。
~

4.根据权利要求1所述的抗裂缝抗渗透高耐久性混凝土，其特征在于：所述粉煤灰为火
2
电厂燃煤产生的粉煤灰，粒径为10 15μm，比表面积不小于2000m /kg，烧失量不大于3.2%，
3 ~
密度不小于2.54g/cm ，需水量不大于91%，含水量不大于0.2%，三氧化硫含量1.3 2.1%，游~
离钙含量0.45~0.85%，活性指数为85~90%，SiO2含量为55~60%，Fe2O3含量为6.1~6.5%，Al2O3含量为22 24%，CaO含量为3.9 4.5%。
~ ~

5.根据权利要求1所述的抗裂缝抗渗透高耐久性混凝土，其特征在于：所述煤矸石粉为
2
燃烧活化过的自燃煤矸石粉研磨后所得，粒径为5 8μm，比表面积不小于3000m/kg，烧失量~
不大于6.85%，SiO2含量65～69%，Fe2O3含量2.2~2.7%，Al2O3含量15~20%，CaO含量1.5~2.1%。

6.根据权利要求1所述的抗裂缝抗渗透高耐久性混凝土，其特征在于：所述磷渣粉为电
2
炉法生产黄磷后所得炉渣研磨后所得，粒径为5 10μm，比表面积不小于2000m /kg，密度~
3 3
2.9g/cm~3.2 g/cm ，SiO2含量35～39%、Fe2O3含量0.5~1.0%、Al2O3含量3.5~4.5%、CaO含量不小于50~55%及P2O5的含量2.5~3.0%。

7.根据权利要求1所述的抗裂缝抗渗透高耐久性混凝土，其特征在于：所述减水剂采用聚羧酸系减水剂，减水率为33 35%，有效成分含量为20%，1小时内坍落度损失小于5%，2小~
时坍落度损失小于10%。

8.一种如权利要求1至7中任意一项所述抗裂缝抗渗透高耐久性混凝土的制备方法，其特征在于包含以下步骤：
步骤一，按质量份数将碎石1116 1122份、砂子687 744份、硅粉28 32份、氮化硼粉16~ ~ ~ ~
18.3份、聚乙烯醇纤维1 1.2份放入拌合器内搅伴使其充分混合均匀；
~
步骤二，按质量份数将水泥288 328份、粉煤灰32 36.5份、煤矸石粉24 27.4份和磷渣~ ~ ~
粉12 13.7份依次加入到步骤一的混合物中搅拌使其混合均匀；
~
步骤三，按质量份数将分散激发剂4 4.6份、减水剂7.0 8.0份、改性氧化石墨烯分散液~ ~
40 54.7份和水110 117份混合并搅拌均匀得混合物；
~ ~
步骤四，在搅拌下，将步骤三制备的混合物分次慢慢地加入到步骤二制备的混合物中搅拌得到抗裂缝抗渗透高耐久性混凝土。

说明书

技术领域

[0001] 本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种抗裂缝抗渗透高耐久性混凝土及其制备方法。

背景技术

[0002] 抗裂缝抗渗透高耐久性普通高性能混凝土是指强度为C30～C50的高性能混凝土。高性能混凝土是指具有高工作性、高体积稳定性和高耐久性的混凝土，高工作性是指具有很好的流动性和施工性能，高体积稳定性是指其体积收缩和膨胀很小，不裂缝和渗漏，高耐久性是是具有很长的服役寿命，具有很强的抗裂缝及抗渗透的能力。因此，高工作性、高体积稳定性和高耐久性共同决定了混凝土达到高性能。

[0003] 混凝土是用于建造各种楼房、路桥、隧道、机场、水电大坝、港口码头、核电设施等的结构材料，因此，混凝土的材料及性能对于这些工程及建筑的质量具有重要的影响。目前，全世界每年水泥产量为60多亿吨，我国的水泥产量占据了世界产量的 60％左右，产生这些水泥及将其用于制备混凝土需要巨量的天然资源及消耗大量的能源，会对环境会产生巨大的破坏和影响。一般混凝土建筑及工程的使用寿命在50～70 年，但是由于裂缝及渗漏等问题导致许多混凝土建筑及工程在使用后3～5年就开始了维修，在25年左右需要进行大维修，在使用50～70年还得折除重建，如果延长混凝土建筑及工程的使用寿命到150年以上，就会产生巨大的社会和经济效益。因此，高性能混凝土的核心是提高混凝土的耐久性，增加混凝土建筑及工程的服役年限。我国学者按照抗压强度将高性能混凝土分为普通高性能混凝土(C30～C50)、高性能混凝土(C60～C90)、超高性能混凝土(C100～C150)、特高性能混凝土(>150MPa)。

[0004] 随着我国经济建设和社会的飞速发展，高速铁路、高速公路、大跨度桥梁、海上平台、高层建筑、码头港口、水电大坝、核电等基础设施也在迅速的发展和建设之中，因此，对于高性能混凝土有着非常迫切的需求。对于用于各种工程的混凝土而言，目前存在的主要问题依然是抗压强度等指标容易达到，高韧性及抗裂缝、抗渗透等耐久性指标难以实现。再者，为了节约耕地以及受到高山、海洋、河流及峡谷等地形的限制，越来越多的建筑及道路工程等采用了长距离的桥梁、隧道及地下多层等设计理念及工程实践。在这些建设工程中，所用混凝土会受到海洋、河流等复杂环境的温湿度、大气成分、地质及水文条件的影响。因此，目前对于混凝土的设计理念是在设计强度等级基础上，对于韧性及抗渗透、抗裂缝和耐久性有了比较高的要求，要求无论哪个强度等级的混凝土均能达到高抗渗、高抗裂和高耐久性。当然混凝土的这些性能决定于混凝土的组分的性能、比例及其化学反应产物与聚集态结构。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种C30～C50强度等级的抗裂缝抗渗透高耐久性混凝土及其制备方法，所得混凝土具有高工作性、高体积稳定性和高耐久性，其显著特点是具有高韧性、高抗裂、高抗渗能力，适用于复杂环境条件下以普通高性能混凝土为设计要求的各种工程及建筑。

[0006] 为达到上述目的，本发明的抗裂缝抗渗透高耐久性混凝土，按质量份数包括：水泥288～328份、硅粉28～32份、氮化硼粉16～18.3份、砂子687～744份、聚乙烯醇纤维1～1.2份、碎石1116～1122份、粉煤灰32～36.5份、煤矸石粉24～27.4份、磷渣粉 12～13.7份、减水剂7.0～8.0份、分散激发剂4～4.6份、改性氧化石墨烯分散液40～54.7 份、水110～117份。

[0007] 所述水泥为P·O42.5标号硅酸盐水泥；

[0008] 所述硅粉的粒径尺寸为0.6～1.2μm，比表面积不小于4000m2/kg，烧失量小于3.0％， SiO2含量大于90％；

[0009] 所述氮化硼为超细六方氮化硼粉，粒径范围8～14μm，比表面积不小于2000m2/kg，纯度不小于99％，维系硬度108GPa，导热系数20～30W/(m·K)；

[0010] 所述聚乙烯醇纤维采用直径15μm、长度4～6mm、密度为1.3g/cm3、抗拉强度为 1200MPa、杨氏模量为35GPa及断裂伸长率3～5％。

[0011] 所述砂子为河砂或石英砂，由细度模数为1.6～2.2和2.3～3.0按照质量份3:4组3
成，堆积密度为1450～1510kg/m；

[0012] 所述碎石为花岗岩或玄武岩碎石，其粒径为5～15mm、15～30mm和30～40mm三级配3
按照质量份3:4:3组成，压碎指标为12％，堆积密度为1500～1700kg/m。

[0013] 所述粉煤灰为火电厂燃煤产生的粉煤灰研磨后所得，粒径为10～15μm，比表面积2 3
不小于2000m/kg，烧失量不大于3.2％，密度不小于2.54g/cm，需水量不大于91％，含水量不大于0.2％，三氧化硫含量1.3～2.1％，游离钙含量0.45～0.85％，活性指数为 85～
90％，SiO2含量为55～60％，Fe2O3含量为6.1～6.5％，Al2O3含量为22～24％，CaO 含量为3.9～4.5％。

[0014] 所述煤矸石粉为燃烧活化过的自然煤矸石粉研磨后所得，粒径为5～8μm，比表面2
积不小于3000m /kg，烧失量不大于6.85％，SiO2含量65～69％，Fe2O3含量2.2～2.7％， Al2O3含量15～20％，CaO含量1.5～2.1％。

[0015] 所述磷渣粉为电炉法生产黄磷后所得炉渣磨磨所得，粒径为5～10μm，比表面积不2 3 3
小于2000m/kg，密度2.9g/cm～3.2g/cm ，SiO2含量35～39％、Fe2O3含量0.5～1.0％、 Al2O3含量3.5～4.5％、CaO含量不小于50～55％及P2O5的含量2.5～3.0％。

[0016] 所述减水剂采用聚羧酸系减水剂，减水率为33～35％，有效成分含量为20％，1 小时内坍落度损失小于5％，2小时坍落度损失小于10％。

[0017] 所述分散激发剂的平均相对分子质量为8950～11256，相对分子质量分散系数为 1.14～1.27，有效成分含量为20％，按以下方法制备：

[0018] 步骤一，制备单体混合液：按质量份数将丙烯酸8份、丙烯腈2份、丙烯酸聚乙二醇‑600酯10份与水10份混合均匀；

[0019] 步骤二，制备引发剂溶液：按质量份数将1份过硫酸盐与9份水混合均匀；

[0020] 步骤三，制备分散激发剂：在反应器内加入60份水并加热到85℃，在搅拌下同时慢慢加入步骤一和步骤二制备的单体混合液和引发剂溶液，加入时间30分钟，加完后保温反应2小后，然后降温到30℃，用二乙醇胺调整制备的产物pH值为6.5。

[0021] 所述改性氧化石墨烯分散液为丙烯酸羟乙酯和乙烯基吡啶接枝共聚改性氧化石墨烯水分散液所得，其中氧化石墨烯含量为0.5％，氧化石墨烯片层的厚度为1～3nm，片层的平面尺寸为80～250nm，氧化石墨烯成膜后导热系数为85.6～94.8W/(m·K)，改性氧化石墨烯分散液制备方法包括以下步骤：

[0022] 步骤一，通过Hummers法制备的氧化石墨烯分散液，氧化石墨烯质量分数为1.3％，氧化石墨烯结构中氧元素含量为31～33％，分散液pH值为6.8，氧化石墨烯片层厚度为2～11nm，片层面尺寸350～800nm，氧化石墨烯膜导热系数为 81.3～92.5W/(m·K)；

[0023] 步骤二，单体混合溶液的制备：按质量份数取丙烯酸羟乙酯10份、乙烯基吡啶 10份、巯基丙酸1份、去离子水30份混合均匀得单体混合溶液；

[0024] 步骤三，引发剂溶液制备：按质量份数取过硫酸铵1份与水38份混合溶解形成引发剂溶液；

[0025] 步骤四，改性氧化石墨烯分散液的制备：在反应器内加入去离水60份和步骤一的氧化石墨烯分散液100份，搅伴并加热到40～50℃，同时滴加步骤二制备的单体混合溶液及步骤三制备的引发剂溶液，滴加时间为30～40分钟，滴加加完后保温反应3 小时，然后降温到30℃，得到了改性氧化石墨烯分散液。

[0026] 本发明的抗裂缝抗渗透高耐久性混凝土的制备方法，包含以下步骤：

[0027] 步骤一，按质量份数将碎石1116～1122份、砂子687～744份、硅粉28～32份、氮化硼粉16～18.3份、聚乙烯醇纤维1～1.2份放入拌合器内搅伴使其充分混合均匀；

[0028] 步骤二，按质量份数将水泥288～328份、粉煤灰32～36.5份、煤矸石粉24～27.4 份和磷渣粉12～13.7份依次加入到步骤一的混合物中搅拌使其混合均匀；

[0029] 步骤三，按质量份数将分散激发剂4～4.6份、减水剂7.0～8.0份、改性氧化石墨烯分散液40～54.7份和水110～117份混合并搅拌均匀得混合物；

[0030] 步骤四，在搅拌下，将步骤三制备的混合物分次慢慢地加入到步骤二制备的混合物中搅拌得到抗裂缝抗渗透高耐久性混凝土。

[0031] 本发明通过合理的配比设计，在混凝土强度等级达到普通高性能混凝土的要求后，主要调控混凝土的耐久性，即通过多种功能材料的多种功能性效应的协同作用最终形成微观及宏观均匀一致的交织交联的结构，显著提高混凝土的韧性及抗裂缝、抗渗透、抗冻融、抗碳化等性能，提高混凝土体积稳定性和耐久性，同时具有良好的经济性和实用性，其成本仅为等水平的高性能混凝土的75％。

[0032] 本发明通过掺入具有二次水化作用及填充效应的粉煤灰、硅灰、煤矸石粉、磷渣粉，使之在在混凝土形成过程中产生形态效应、填充效应和微集料效应，以形成而密实及体积稳定的混凝土；通过掺入具有填充效应及导热功能的氮化硼超细粉，增加传导消散水化热的能力以减少水化热聚集不均衡而引起的裂缝，使混凝土形成均匀密实的结构；通过掺入分散激发剂提高粉煤灰、硅灰、煤矸石、氮化硼、磷渣粉及氧化石墨烯在混凝土中的均匀分散的程度；通过掺入具有调控水泥水化产物及聚集态结构、增强增韧、提高混凝土导热性能的氧化石墨烯，促使混凝土形成微观和宏观结构均匀一致、无裂缝、体积稳定的混凝土。本发明涉及混凝土组分的构成、比例及制备方法，从增加混凝土体系中超细粉体掺合料的均匀分散及促进胶凝材料的水化反应，从加强调控水化产物及聚集态结构及提高水化热的传导消散等方面，对混凝土的组分进行了科学的创造性的选择及组合，通过多个组分不同作用之间的协同，最终得到了适合于 C30～C50强度高性能混凝土，满足复杂体系下对于普通高性能混凝土的高性能要求。

[0033] 与现有技术相比，本发明的有益效果：

[0034] (1)填充效应及促进二次水化反应的效应：粉煤灰、煤矸石粉、磷渣粉具有良好的二次水化反应的效果，同时它们在参与水化反应的同时具有良好的填充效果，高强度聚乙烯醇纤维具有很好的增强增韧作用，超细硅粉及氮化硼粉具有好的填充作用，这些组分的协调作用使得制备的混凝土结构密实稳定，具有高的抗渗透和抗裂缝的能力。

[0035] (2)增强增韧及导热效应：具有高强度高导热功能的氧化石墨烯纳米片层与氮化硼粉在增强增韧的同时构成了较好的导热通路，传递消散水化反应产生的热量，使之制备的混凝土体积稳定无裂缝，强度及抗渗透性好。

[0036] (3)有效地调控了混凝土的微观结构和宏观结构：氧化石墨烯纳米片层对水泥水化产物及其聚集态结构形成过程具有模板及组装作用，通过掺入并均匀分散在水泥基体中氧化石墨烯纳米片层，能够使混凝土形成了由规整形状水泥水化产物通过交织交联方式形成的密实均匀的微观结构及宏观结构，使混凝土的强度和抗渗透耐久性等显著提高。

[0037] (4)分散激发剂保证了钢渣粉、煤矸石、硅粉、氮化硼、磷渣粉等的在混凝土中的均匀分散，提高这些组份填充效果及二次水化作用的效果。

[0038] 本发明通过合理科学的材料配方设计及功能协调，使得其具有高工作性和高体积稳定性及高耐久性，产生了高韧性、高抗裂、高抗渗及高耐久性的效果。新拌合混凝土1小时的导热系数为2.62～3.23W/(m·K)，龄期28天龄期混凝土的导热系数为 3.53～4.35W/(m·K)、抗压强度为38.7～57.6MPa、抗折强度为13.3～14.6MPa、劈拉强度为8.4～9.7MPa、抗弯拉强度为7.3～9.0MPa及抗弯拉弹性模量为28.7～33.4GPa，同时，其抗水渗透性、抗氯离子渗透性、抗冻融性及抗碳化等耐久性评价指标均达到了最好，具有高耐久性。

实施方案

[0039] 下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明，以使本发明的优势更易于被本领域技术人员理解，但并不用于限制本发明保护范围。

[0040] 实施例1：C30抗裂缝抗渗透高耐久性混凝土的制备方法：

[0041] 步骤一，按质量份数将碎石1116份、砂子744份、硅粉28份、氮化硼粉16份、聚乙烯醇纤维1份放入拌合器内搅伴使其充分混合均匀；

[0042] 步骤二，按质量份数将水泥288份、粉煤灰32份、煤矸石粉24份和磷渣粉12 份依次加入到步骤一的混合物中搅拌使其混合均匀；

[0043] 步骤三，按质量份数将分散激发剂4份、减水剂7份、改性氧化石墨烯分散液40 份和水117份混合并搅拌均匀得混合物；

[0044] 步骤四，在搅拌下，将步骤三制备的混合物分次慢慢地加入到步骤二制备的混合物中搅拌得到抗裂缝抗渗透高耐久性混凝土。

[0045] 本实施例采用的水泥为P·O42.5标号硅酸盐水泥；

[0046] 所述硅粉的粒径尺寸为0.6～1.2μm，比表面积不小于4000m2/kg，烧失量小于3.0％， SiO2含量大于90％；

[0047] 所述氮化硼为超细六方氮化硼粉，粒径范围8～14μm，比表面积不小于2000m2/kg，纯度不小于99％，维系硬度108GPa，导热系数20～30W/(m·K)；

[0048] 所述聚乙烯醇纤维采用直径15μm、长度4～6mm、密度为1.3g/cm3、抗拉强度为 1200MPa、杨氏模量为35GPa及断裂伸长率3～5％。

[0049] 所述砂子为河砂或石英砂，由细度模数为1.6～2.2和2.3～3.0按照质量份3:4组3
成，堆积密度为1450～1510kg/m；

[0050] 所述碎石为花岗岩或玄武岩碎石，其粒径为5～15mm、15～30mm和30～40mm三级配3
按照质量份3:4:3组成，压碎指标为12％，堆积密度为1500～1700kg/m。

[0051] 所述粉煤灰为火电厂燃煤产生的粉煤灰研磨后所得，粒径为10～15μm，比表面积2 3
不小于2000m/kg，烧失量不大于3.2％，密度不小于2.54g/cm，需水量不大于91％，含水量不大于0.2％，三氧化硫含量1.3～2.1％，游离钙含量0.45～0.85％，活性指数为 85～
90％，SiO2含量为55～60％，Fe2O3含量为6.1～6.5％，Al2O3含量为22～24％，CaO 含量为3.9～4.5％。

[0052] 所述煤矸石粉为燃烧活化过的自然煤矸石粉研磨后所得，粒径为5～8μm，比表面2
积不小于3000m /kg，烧失量不大于6.85％，SiO2含量65～69％，Fe2O3含量2.2～2.7％， Al2O3含量15～20％，CaO含量1.5～2.1％。

[0053] 所述磷渣粉为电炉法生产黄磷后所得炉渣磨磨所得，粒径为5～10μm，比表面积不2 3 3
小于2000m/kg，密度2.9g/cm～3.2g/cm ，SiO2含量35～39％、Fe2O3含量0.5～1.0％、 Al2O3含量3.5～4.5％、CaO含量不小于50～55％及P2O5的含量2.5～3.0％。

[0054] 所述减水剂是聚羧酸系减水剂，减水率为33～35％，有效成分含量为20％，1小时内坍落度损失小于5％，2小时坍落度损失小于10％。

[0055] 所述分散激发剂的平均相对分子质量为8950～11256，相对分子质量分散系数为 1.14～1.27，有效成分含量为20％，按以下方法制备：

[0056] 步骤一，制备单体混合液：按质量份数将丙烯酸8份、丙烯腈2份、丙烯酸聚乙二醇‑600酯10份与水10份混合均匀；

[0057] 步骤二，制备引发剂溶液：按质量份数将1份过硫酸盐与9份水混合均匀；

[0058] 步骤三，制备分散激发剂：在反应器内加入60份水并加热到85℃，在搅拌下同时慢慢加入步骤一和步骤二制备的单体混合液和引发剂溶液，加入时间30分钟，加完后保温反应2小后，然后降温到30℃，用二乙醇胺调整制备的产物pH值为6.5。

[0059] 所述改性氧化石墨烯分散液为丙烯酸羟乙酯和乙烯基吡啶接枝共聚改性氧化石墨烯水分散液所得，其中氧化石墨烯含量为0.5％，氧化石墨烯片层的厚度为1～3nm，片层的平面尺寸为80～250nm，氧化石墨烯成膜后导热系数为85.6～94.8W/(m·K)，改性氧化石墨烯分散液制备方法包括以下步骤：

[0060] 步骤一，通过Hummers法制备的氧化石墨烯分散液，氧化石墨烯质量分数为 1.3％，氧化石墨烯结构中氧元素含量为31～33％，分散液pH值为6.8，氧化石墨烯片层厚度为2～11nm，片层面尺寸350～800nm，氧化石墨烯膜导热系数为 81.3～92.5W/(m·K)；

[0061] 步骤二，单体混合溶液的制备：按质量份数取丙烯酸羟乙酯10份、乙烯基吡啶 10份、巯基丙酸1份、去离子水30份混合均匀得单体混合溶液；

[0062] 步骤三，引发剂溶液制备：按质量份数取过硫酸铵1份与水38份混合溶解形成引发剂溶液；

[0063] 步骤四，改性氧化石墨烯分散液的制备：在反应器内加入去离水60份和步骤一的氧化石墨烯分散液100份，搅伴并加热到40～50℃，同时滴加步骤二制备的单体混合溶液及步骤三制备的引发剂溶液，滴加时间为30～40分钟，滴加加完后保温反应3 小时，然后降温到30℃，得到了改性氧化石墨烯分散液。

[0064] 实施例2：C40抗裂缝抗渗透高耐久性混凝土的制备方法：

[0065] 步骤一，按质量份数将碎石1122份、砂子687份、硅粉31份、氮化硼粉18份、聚乙烯醇纤维1.1份放入拌合器内搅伴使其充分混合均匀；

[0066] 步骤二，按质量份数将水泥321份、粉煤灰36份、煤矸石粉27份和磷渣粉13 份依次加入到步骤一的混合物中搅拌使其混合均匀；

[0067] 步骤三，按质量份数将分散激发剂4.5份、减水剂7.8份、改性氧化石墨烯分散液44.7份和水111.5份混合并搅拌均匀得混合物；

[0068] 步骤四，在搅拌下，将步骤三制备的混合物分次慢慢地加入到步骤二制备的混合物中搅拌得到抗裂缝抗渗透高耐久性混凝土。

[0069] 其他同实施例1。

[0070] 实施例3：C50抗裂缝抗渗透高耐久性混凝土的制备方法：

[0071] 步骤一，按质量份数将碎石1118份、砂子700份、硅粉30份、氮化硼粉17份、聚乙烯醇纤维1.2份放入拌合器内搅伴使其充分混合均匀；

[0072] 步骤二，按质量份数将水泥305份、粉煤灰34份、煤矸石粉25.5份和磷渣粉12.5 份依次加入到步骤一的混合物中搅拌使其混合均匀；

[0073] 步骤三，按质量份数将分散激发剂4.2份、减水剂8份、改性氧化石墨烯分散液 50份和水110份混合并搅拌均匀得混合物；

[0074] 步骤四，在搅拌下，将步骤三制备的混合物分次慢慢地加入到步骤二制备的混合物中搅拌得到抗裂缝抗渗透高耐久性混凝土。

[0075] 其他同实施例1。

[0076] 实施例4：C50抗裂缝抗渗透高耐久性混凝土的制备方法：

[0077] 步骤一，按质量份数将碎石1120份、砂子720份、硅粉29份、氮化硼粉、18.3 份、聚乙烯醇纤维1份放入拌合器内搅伴使其充分混合均匀；

[0078] 步骤二，按质量份数将水泥328份、粉煤灰36.5份、煤矸石粉27.4份和磷渣粉 13.7份依次加入到步骤一的混合物中搅拌使其混合均匀；

[0079] 步骤三，按质量份数将分散激发剂4.6份、减水剂7.5份、改性氧化石墨烯分散液54.7份和水115份混合并搅拌均匀得混合物；

[0080] 步骤四，在搅拌下，将步骤三制备的混合物分次慢慢地加入到步骤二制备的混合物中搅拌得到抗裂缝抗渗透高耐久性混凝土。

[0081] 其他同实施例1。

[0082] 实施例混凝土检测结果见表1。

[0083] 表1实施例样品的性能

[0084]

[0085] 从表中结果可以看出，本发明专利方法制备的混凝土样品，具有很好的坍落度保持性，说明了本专利方法制备的混凝土具有很好的工作性能；其劈拉强度、弯拉强度和弯拉模量具有显著地提高，说明了本发明专利方法制备的混凝土具有好的韧性；其渗水高度、氯离子渗透性、抗冻融、抗碳化、体积稳定性等几乎没有影响，说明了本发明专利制备的混凝土具有很好的耐久性。因此，本发明专利方法制备的混凝土具有好的工作性能、体积稳定性和耐久性。

[0086] 检测方法：坍落度按照GB/T50080‑2002《普通混凝土拌合物性能试验标准》方法测试。导热系数按照GB10294‑1988《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》进行测试。抗压强度和抗折强度按照GB50107‑2010《混凝土强度检验评定标准》方法进行。劈裂强度按照JTG E30‑2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》进行。抗弯拉强度和抗弯拉模量按照JTGF30‑2003《公路混凝土路面施工技术规范》进行测定。抗水渗透性按照GB/T50082‑2009方法进行，样品尺寸渗透压力3.5MPa，加压时间48h。抗冻融性能按照JTG E30‑2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》进行，采用快速冷冻试验机测定混凝土的抗冻性能，一次冻融循环历时2～5h，冻融温度‑18℃，试样尺寸100mm×
100mm×500mm。氯离子渗透性按照GB/T50082‑2009方法测定氯离子扩散电量，评价氯离子渗透能力，试样尺寸 100mm×100mm×100mm。碳化试样按照GB/T50082‑2009方法《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》进行试验，试样尺寸100mm×100mm×100mm。