本發(fā)明涉及建筑材料，具體涉及一種低水化峰值溫度的大體積混凝土及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)和建筑工程領(lǐng)域的投資幅度逐漸增大，越來越多的大型、超大型建筑工程和大面積、大體積的混凝土基礎(chǔ)工程隨之產(chǎn)生。大體積混凝土作為現(xiàn)代工程建設(shè)中的一種重要結(jié)構(gòu)形式，已被廣泛應(yīng)用于高層建筑物、水利水電工程、橋梁和港口建筑物等建設(shè)工程中。然而，當(dāng)大體積混凝土澆筑完成后，其內(nèi)部水泥的水化反應(yīng)會(huì)釋放大量的水化熱，致使結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度急劇上升，同時(shí)由于大體積混凝土導(dǎo)熱性能較差，大量的熱能難以及時(shí)散發(fā)，導(dǎo)致混凝土內(nèi)外部溫度分布失衡，形成溫度應(yīng)力，進(jìn)而誘發(fā)混凝土內(nèi)部的溫度裂縫，嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)的服役性能和耐久性能。

2、針對(duì)大體積混凝土的水化反應(yīng)放熱量大、內(nèi)部峰值溫度高等技術(shù)難點(diǎn)，目前工程建設(shè)中對(duì)大體積混凝土常用的降溫方式有：（1）對(duì)混凝土的原材料進(jìn)行預(yù)冷卻處理；（2）采用冷水對(duì)混凝土進(jìn)行拌合；（3）采用保溫保濕方式養(yǎng)護(hù)；（4）對(duì)大體積混凝土內(nèi)部預(yù)埋冷卻水管。然而，這些降溫方式也有些不利之處，如工藝較為繁瑣、影響大體積混凝土服役性能以及導(dǎo)致工程建設(shè)成本上升等問題。此外，混凝土作為當(dāng)今世界上廣泛應(yīng)用的建筑材料之一，對(duì)石子、河砂等天然原材料的需求量較大，而大量開采天然河砂將加劇自然資源的日益緊缺現(xiàn)象，嚴(yán)重影響我國河道的結(jié)構(gòu)安全和生態(tài)系統(tǒng)平衡。

3、因此，本發(fā)明提出了一種新型低水化峰值溫度的大體積混凝土及其制備方法，采用陶粒包覆氮化硼相變儲(chǔ)熱材料，制備具有高儲(chǔ)熱性能的氮化硼陶粒骨料，對(duì)大體積混凝土中的天然粗骨料組分進(jìn)行部分取代，能夠有效降低大體積混凝土的水化峰值溫度，延緩大體積混凝土水化放熱行為，減少大體積混凝土內(nèi)部溫度裂縫的形成速率，解決大體積混凝土在凝固成型過程中水化溫升快的問題和天然骨料資源日益緊缺的問題，具有顯著的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種低水化峰值溫度的大體積混凝土及其制備方法，能夠有效降低大體積混凝土的水化峰值溫度，延緩大體積混凝土的水化放熱行為，減少大體積混凝土內(nèi)部溫度裂縫的形成速率，解決大體積混凝土在凝固成型過程中水化溫升快的問題和天然骨料資源日益緊缺的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：

3、一種低水化峰值溫度的大體積混凝土，原料按重量份數(shù)計(jì)包括：水泥150~200份、粉煤灰80~130份、礦渣粉30~70份、碎石500~700份、氮化硼陶粒骨料200~350份、砂800~1000份、水150~200份、外加劑5~10份；其中，所述氮化硼陶粒骨料的制備方法如下：

4、（1）將粉煤灰、城市污泥、淤泥進(jìn)行破碎和干燥處理；對(duì)氮化硼進(jìn)行篩分，使粒徑5~20?μm和20~50?μm的質(zhì)量比為（6~7）：（3~4）；

5、（2）將處理后的粉煤灰、城市污泥、淤泥按質(zhì)量比（3~5）：（3~5）：（1~3）混合均勻，摻入氮化硼，混合均勻得到陶粒生料；所述氮化硼的用量為粉煤灰、城市污泥、淤泥質(zhì)量總和的3%~20%；

6、（3）將陶粒生料置于容器中，加入無機(jī)造孔劑和適量的水混合均勻，陳化30~60min；

7、（4）將陳化后的陶粒生料進(jìn)行造粒，燒結(jié)，得到粒徑范圍為5~20mm的a型氮化硼陶粒和粒徑范圍為20~31.5?mm的b型氮化硼陶粒，將a型、b型氮化硼陶粒按質(zhì)量比（6~7）：（3~4）混合，得到氮化硼陶粒骨料。

8、優(yōu)選地，所述氮化硼陶粒骨料的技術(shù)指標(biāo)為：表觀密度≤1900?kg/m3；堆積密度≤700?kg/m3；筒壓強(qiáng)度≥5?mpa；強(qiáng)度≥40?mpa；1h的吸水率≤15%?。

9、優(yōu)選地，所述燒結(jié)的具體操作為：將陶粒生料顆粒置于烘箱內(nèi)，控制溫度為105±5℃，干燥處理30~40?min；隨后將陶粒生料顆粒置于高溫爐內(nèi)，調(diào)節(jié)溫度升至500~600℃，進(jìn)行預(yù)熱30~40?min；預(yù)熱結(jié)束后，調(diào)節(jié)溫度至1150~1250℃進(jìn)行燒結(jié)30~40?min，以≤3℃/min的速率將溫度降至室溫后得到a型、b型氮化硼陶粒。

10、優(yōu)選地，所述粉煤灰為燃煤電廠回收的f類ii級(jí)粉煤灰，所述粉煤灰粒徑≤0.9mm。

11、優(yōu)選地，所述城市污泥、淤泥為經(jīng)過濾、吸附、沉淀和分離后的城市污泥、淤泥。

12、優(yōu)選地，所述經(jīng)破碎和干燥處理后的城市污泥或淤泥的含水率≤1%，顆粒粒徑≤0.8?mm。

13、優(yōu)選地，所述氮化硼為六方氮化硼、立方氮化硼或纖鋅礦氮化硼中的一種或幾種，所述氮化硼粒徑為5~50?μm，純度≥99%，表觀密度為2300~3450?kg/m3。

14、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述六方氮化硼由以下三種方法之一制備得到：硼砂與氯化銨反應(yīng)、硼酐-磷酸三鈣球粒與氨氣反應(yīng)、硼砂與尿素反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后需進(jìn)行提純處理；所述立方氮化硼或纖鋅礦氮化硼為六方氮化硼在高溫高壓下制備得到。

15、優(yōu)選地，所述篩分所用的氣流篩分儀產(chǎn)生的氣流量為30~120?m3/h，轉(zhuǎn)速為5~30rpm，可自動(dòng)清理篩網(wǎng)。

16、優(yōu)選地，所述水為城市生活用自來水。

17、優(yōu)選地，所述無機(jī)造孔劑為炭粉、碳酸鈣、碳酸鎂中的一種或幾種的混合。

18、優(yōu)選地，所述無機(jī)造孔劑的用量為陶粒生料質(zhì)量的6%~8%。

19、優(yōu)選地，所述容器為鐵制圓柱形容器，容器壁厚10~20?mm。

20、優(yōu)選地，所述陳化后陶粒生料的含水率為10%~15%。

21、優(yōu)選地，所述造粒所用的造粒機(jī)為雙模擠出造粒機(jī)、鍋式造粒機(jī)、旋轉(zhuǎn)式造粒機(jī)中的一種。

22、所述低水化峰值溫度的大體積混凝土的制備方法，包括以下步驟，

23、s1、將氮化硼陶粒骨料預(yù)濕1~2?h；

24、s2、將水泥、砂、粉煤灰、礦渣粉依次加入混凝土攪拌機(jī)中，混合均勻；

25、s3、將碎石和氮化硼陶粒骨料加入混凝土攪拌機(jī)中，混合均勻；

26、s4、將外加劑摻入水中，混合均勻后倒入混凝土攪拌機(jī)中，混合均勻，得到低水化峰值溫度的大體積混凝土。

27、優(yōu)選地，所述水泥為p·o?42.5級(jí)硅酸鹽水泥、p·lh?42.5級(jí)低熱硅酸鹽水泥、p·mh?42.5級(jí)中熱硅酸鹽水泥中的一種。

28、優(yōu)選地，所述粉煤灰為燃煤電廠回收的f類ii級(jí)粉煤灰，所述粉煤灰的粒徑≤0.9mm。

29、優(yōu)選地，所述礦渣粉為s95級(jí)?；郀t礦渣粉。

30、優(yōu)選地，所述碎石的粒徑為5~31.5?mm的連續(xù)級(jí)配碎石，表觀密度為2700~2800kg/m3，堆積密度為1500~1600?kg/m3。

31、優(yōu)選地，所述砂為中砂，細(xì)度模數(shù)為2.3~2.5，含泥量≤3%，表觀密度約為2600~2700?kg/m3。

32、優(yōu)選地，所述外加劑為緩凝型聚羧酸減水劑。

33、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益之處在于：

34、（1）本發(fā)明采用陶粒作為載體，制備氮化硼陶粒骨料，而后均勻摻入至大體積混凝土中，其中較小粒徑的氮化硼陶粒骨料可快速吸收水泥水化反應(yīng)過程中產(chǎn)生的大量水化熱能，降低混凝土水化溫升速率和峰值溫度，而較大粒徑的氮化硼陶粒骨料可吸收更多水化熱能，儲(chǔ)熱作用更為明顯，延緩峰后溫升行為，可明顯緩解大體積混凝土內(nèi)部熱量散發(fā)困難的問題，減小其內(nèi)部的熱量積累，減弱各原材料組分間的相互作用，提升大體積混凝土的抗裂性能，顯著提高大體積混凝土的力學(xué)性能和耐久性能。

35、（2）本發(fā)明提供的一種低水化峰值溫度的大體積混凝土的制備方法，與普通大體積混凝土的制備方法相比，在實(shí)際工程中澆筑方式較為簡便，無需對(duì)原材料進(jìn)行預(yù)冷處理，無需采用冷水?dāng)嚢枰约盁o需布置冷卻水管，可有效降低實(shí)際工程的建造成本。

36、（3）本發(fā)明通過制備氮化硼陶粒骨料，用于部分替代大體積混凝土中的天然粗骨料，顯著減少混凝土材料對(duì)自然資源的需求；本發(fā)明采用城市污泥和淤泥制備氮化硼陶粒骨料，可有效減少城市污泥和淤泥的存量，降低城市污泥和淤泥的儲(chǔ)存成本和處理成本，具有顯著的環(huán)保意義和社會(huì)效益。