一種摻堿激發劑早強超高性能混凝土及其制備方法技術

一種摻堿激發劑早強超高性能混凝土及其制備方法，按質量份數計，包括膠凝材料1019～1059份，石英砂1120～1271份，纖維165～205份，減水劑20.38～21.18份，消泡劑12.2～25.6份，堿激發劑20.38～21.18份以及水152.85～180.03份。在堿激發劑的作用下，膠凝材料中含有大量的Si?O和Al?O鍵斷裂，SiO4和AlO4四面體快速溶出，迅速通過聚縮反應形成大量無機高分子聚合物，使得混凝土的早期強度增長很快，達到超早強的效果。摻入堿激發劑，大大縮短了超高性能混凝土的初凝時間，并且使得超高性能混凝土具有很高的早期強度，縮短了拆模時間，加快了混凝土制備的循環效率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種混凝土，具體涉及一種摻堿激發劑早強超高性能混凝土及其制備方法。
技術介紹
超高性能混凝土(Ultrahighperformanceconcrete)具有超高的強度、優異的耐久性能以及良好的工作性能，其廣泛的應用將顛覆目前土木工程結構的設計、施工等各領域。活性粉末混凝土(ReactivePowderConcrete，簡稱RPC)是超高性能混凝土的典型代表之一，是法國布伊格(Bouygues)公司Richard等人于1993年率先提出了的一種具有高強、高韌性、高耐久性和體積穩定性良好的水泥基復合材料。目前常用的制備活性粉末混凝土的原材料包括：水泥、硅灰、磨細石英粉、礦物細摻料、石英砂以及高效減水劑等。目前由于高溫養護制度的制約，活性粉末混凝土一般用于裝配式預制構件，活性粉末混凝土預制構件的生產要達到規模化，需要活性粉末混凝土具有早強性能，以便于模具以及養護池的快速循環利用。但是，目前以活性粉末混凝土為代表的超高性能混凝土早期強度往往較低，拆模時間較長，由此制約了單次構件制備時間。混凝土早強劑是解決混凝土早強問題的主要方法，目前廣泛使用的混凝土早強劑包括：氯鹽、硫酸鹽、亞硝酸鹽以及有機物早強劑等單一或復合早強型外加劑。外加劑的使用可以針對性地改善混凝土的性能，是解決混凝土制備技術問題的有效手段之一。堿激發劑是堿激發膠凝材料的專業術語，在化學中叫做催化劑。一般是指苛性堿、含堿性元素的硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽等物質。堿激發劑通過對活性粉末混凝土的水化反應起到催化作用，從而提高了活性粉末混凝土的早期強度。水玻璃作為最廣泛使用的堿激發劑，用途非常廣泛，幾乎遍及國民經濟的各個部門。其主要被應用于加固土壤、堵漏、填縫等局部搶修、配制耐酸膠凝材料、配制耐熱砂漿，新型水玻璃被稱為符合可持續發展的綠色環保型鑄造黏結劑。混凝土，尤其是超高性能混凝土的早強性能是目前混凝土材料發展的研究熱點與重要方向，將堿激發劑(水玻璃)作為外加劑摻入超高性能混凝土中，必將提高超高性能混凝土的早期性能，具有顯著的創新意義和廣泛的工程應用價值。現有超高性能混凝土早期強度低，拆模時間長，制約了超高性能混凝土裝配式預制構件的規模化生產。
技術實現思路
為克服現有技術中的問題，本專利技術的目的在于提供一種摻堿激發劑早強超高性能混凝土及其制備方法，提高超高性能混凝土的早期強度。為實現上述目的，本專利技術采用如下的技術方案：一種摻堿激發劑早強超高性能混凝土，按質量份數計，該混凝土的組分包括膠凝材料1019～1059份，石英砂1120～1271份，纖維165～205份，減水劑20.38～21.18份，消泡劑12.2～25.6份，堿激發劑20.38～21.18份以及水152.85～180.03份。本專利技術進一步的改進在于，所述膠凝材料按質量百分比計，包括水泥63.7％、硅灰15.9％以及石英粉20.4％；其中水泥不低于P.O42.5硅酸鹽水泥，硅灰中SiO2質量含量不低于92％；石英粉粒徑不大于325目。本專利技術進一步的改進在于，所述石英砂包括質量比為1:(0.46～0.47):(0.32～0.33)的粗石英砂、中石英砂以及細石英砂，其中，所述粗石英砂的粒徑為0.850～0.425mm，中石英砂的粒徑為0.425～0.212mm，細石英砂的粒徑為0.212～0.125mm。本專利技術進一步的改進在于，所述纖維包括鋼纖維和聚丙烯纖維兩種類型，且鋼纖維與聚丙烯纖維的體積比為(2～2.5)：0.5。本專利技術進一步的改進在于，所述鋼纖維長度為11.7～14.3mm，直徑為0.17～0.23mm，抗拉強度≥2850Mpa；聚丙烯纖維長度為6mm，直徑為0.031mm。本專利技術進一步的改進在于，所述減水劑為減水效率不小于25％的聚羧酸減水劑。本專利技術進一步的改進在于，所述消泡劑為水溶性消泡劑。本專利技術進一步的改進在于，所述堿激發劑為模數1.4的水玻璃溶液。本專利技術進一步的改進在于，所述模數1.4的水玻璃溶液是通過將模數3.0的水玻璃與NaOH混合制備的，水玻璃的含水量質量百分數為55％；NaOH純度≥99％；堿激發劑占膠凝材料質量百分比為2％。一種摻堿激發劑早強超高性能混凝土的制備方法，包括以下步驟：1)稱量組分：按質量份數計，量取膠凝材料1019～1059份，石英砂1120～1271份，纖維165～205份，減水劑20.38～21.18份，消泡劑12.2～25.6份，堿激發劑20.38～21.18份以及水152.85～180.03份；其中，所述膠凝材料按質量百分比計，包括水泥63.7％、硅灰15.9％以及石英粉20.4％；堿激發劑為模數1.4的水玻璃溶液；纖維包括鋼纖維和聚丙烯纖維兩種類型，且鋼纖維與聚丙烯纖維的體積比為(2～2.5％)：0.5％；2)將水泥、硅灰、石英砂以及石英粉倒入攪拌機中攪拌均勻，得到混合均勻的粉體；3)將自來水、制備好的堿激發溶液、消泡劑混合均勻后均分為兩份，先向攪拌機中倒入一份，并攪拌5分鐘；再將另一份和減水劑倒入攪拌機中攪拌均勻，形成膠凝材料漿體；4)將鋼纖維以及聚丙烯纖維加入到膠凝材料漿體中攪拌均勻；然后，裝模，24小時后拆模，得到試件；5)對試件進行養護，養護條件為：60～90℃恒溫熱水，養護時間為48～72小時，得到摻堿激發劑早強超高性能混凝土。與現有技術相比，本專利技術具有的有益效果：第一，本專利技術由于摻入堿激發劑，大大縮短了超高性能混凝土的初凝時間，并且使得超高性能混凝土具有很高的早期強度，大大縮短了拆模時間，加快了混凝土制備的循環效率；第二，本專利技術基于最緊密堆積理論，對石英砂實現級配設計，使得超高性能混凝土各組分之間能夠充分堆積，保證了超高性能混凝土的超高強度。第三，本專利技術使用了消泡劑，消泡劑可以去除超高性能混凝土中多余的有害氣泡，是內部結構更加密實，從而可以提高混凝土的強度與耐久性能。第四，在組分方面，按質量份數計，本專利技術中膠凝材料為1019～1059份；石英砂為1120～1271份，纖維為165～205份；減水劑為20.38～21.18份；消泡劑為12.2～25.6份；堿激發劑為20.38～21.18份以及水為152.85～180.03份。水膠比即用水量與膠凝材料的質量比，是影響超高性能混凝土抗壓強度的主要因素，隨著水膠比的增大，抗壓強度降低，但是RPC流動性增加。超高性能混凝土水膠比不宜超過0.20。砂膠比即石英砂與膠凝材料的質量比，也是影響超高性能混凝土抗壓強度的主要因素，其最佳取值為1.0～1.4之間，砂膠比過大或過小都會導致強度的下降。第六，在堿激發劑的作用下，膠凝材料中含有大量的Si-O和Al-O鍵斷裂，SiO4和AlO4四面體快速溶出，迅速通過聚縮反應形成大量無機高分子聚合物，從而使得混凝土的早期強度增長很快，達到超早強的效果。進一步的，石英砂包括粗、中、細三種粒徑范圍的石英砂，粒徑范圍分別為粗石英砂0.850～0.425mm(20～40目)、中石英砂0.425～0.212mm(40～70目)、細石英砂0.212～0.125mm(70～120目)，三中不同粒徑石英砂質量比例為：粗：中：細＝1:0.46～0.47:0.32～0.33，在該比例下三種粒徑的石英砂堆積密度達到最大，空隙率最小，說明三種粒徑的石英砂實本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種摻堿激發劑早強超高性能混凝土，其特征在于，按質量份數計，該混凝土的組分包括膠凝材料1019～1059份，石英砂1120～1271份，纖維165～205份，減水劑20.38～21.18份，消泡劑12.2～25.6份，堿激發劑20.38～21.18份以及水152.85～180.03份。

【技術特征摘要】
1.一種摻堿激發劑早強超高性能混凝土，其特征在于，按質量份數計，該混凝土的組分包括膠凝材料1019～1059份，石英砂1120～1271份，纖維165～205份，減水劑20.38～21.18份，消泡劑12.2～25.6份，堿激發劑20.38～21.18份以及水152.85～180.03份。2.根據權利要求1所述的一種摻堿激發劑早強超高性能混凝土，其特征在于，所述膠凝材料按質量百分比計，包括水泥63.7％、硅灰15.9％以及石英粉20.4％；其中水泥不低于P.O42.5硅酸鹽水泥，硅灰中SiO2質量含量不低于92％；石英粉粒徑不大于325目。3.根據權利要求1所述的一種摻堿激發劑早強超高性能混凝土，其特征在于，所述石英砂包括質量比為1:(0.46～0.47):(0.32～0.33)的粗石英砂、中石英砂以及細石英砂，其中，所述粗石英砂的粒徑為0.850～0.425mm，中石英砂的粒徑為0.425～0.212mm，細石英砂的粒徑為0.212～0.125mm。4.根據權利要求1所述的一種摻堿激發劑早強超高性能混凝土，其特征在于，所述纖維包括鋼纖維和聚丙烯纖維兩種類型，且鋼纖維與聚丙烯纖維的體積比為(2～2.5)：0.5。5.根據權利要求4所述的一種摻堿激發劑早強超高性能混凝土，其特征在于，所述鋼纖維長度為11.7～14.3mm，直徑為0.17～0.23mm，抗拉強度≥2850Mpa；聚丙烯纖維長度為6mm，直徑為0.031mm。6.根據權利要求1所述的一種摻堿激發劑早強超高性能混凝土，其特征在于，所述減水劑為減水效率不小于25％的聚羧酸減水劑。7.根據權...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陶毅，張海鎮，史慶軒，王秋維，
申請(專利權)人：西安建筑科技大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61