一種抗裂免蒸養(yǎng)超高強高韌性混凝土及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，具體涉及一種抗裂免蒸養(yǎng)超高強高韌性混凝土及其制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 活性粉末混凝土（RPC)是一種高強度、低孔隙率的超高性能混凝土。RPC的基本配 制原理是：材料含有的微裂縫和孔隙等缺陷少，即可獲得由其組成材料所決定的較大承載 能力，并具有特別好的耐久性。根據(jù)這個原理，RPC的制備一般采取以下措施：去除粗骨料 以提高勻質(zhì)性；優(yōu)化顆粒級配，在凝固前和凝固期間加壓，以提高拌合物的密實度；凝固后 以熱養(yǎng)護改善微結(jié)構(gòu)?；罨勰┗炷劣捎谄錁O其優(yōu)異的力學(xué)性能和超高的耐久性能，具 有廣闊的應(yīng)用前景，成為最具開發(fā)潛力的建筑材料之一。
[0003] 然而，超高性能混凝土存在以下問題：1)原材料不易獲得、價格昂貴，且混凝土一 般需要在高溫蒸養(yǎng)或者加壓蒸養(yǎng)進行成型養(yǎng)護，工藝復(fù)雜，能耗大，養(yǎng)護成本較高；2)超高 性能混凝土的水膠比低，膠凝材料用量大，水泥和硅灰摻量高，混凝土收縮大，且蒸壓養(yǎng)護 制度勢必進一步增大收縮，混凝土易開裂；3)已有研宄表明，混凝土中約15?30%的水泥 不能得到有效分散而未能水化，只能在混凝土中作為集料，而極低水膠比的超高性能混凝 土中水泥水化率必然更低；4)現(xiàn)代混凝土中粉煤灰和礦渣粉等礦物摻合料摻量一般較大， 但其活性未能得到有效激發(fā)。這些問題限制了活性粉末混凝土在實際工程中的推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種抗裂免蒸養(yǎng)超高強高韌性混凝土及其制備方法，所述混 凝土具有較高的強度、韌性和抗收縮性，且涉及的原料成本低、制備方法簡單。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種抗裂免蒸養(yǎng)超高強高韌性混凝 土，各組分及含量為：水泥440?520kg/m 3,粉煤灰220?230kg/m3,硅灰150?160kg/m3,膠 結(jié)性能礦物激發(fā)劑40?50kg/m 3,碎石335?420kg/m3,河砂645?781kg/m3,鋼纖維150? 160kg/m 3,聚合物乳液40?50kg/m3,水164?178kg/m3,減縮超分散外加劑22?25kg/m 3。
[0006] 根據(jù)上述方案，所述膠結(jié)性能礦物激發(fā)劑由廢棄預(yù)制混凝土水泥石晶種和脫硫石 膏組成，水泥石中C-S-H凝膠+托貝莫來石彡50wt% ;脫硫石膏中Ca0+S03> 60wt% ;所述 水泥石晶種和脫硫石膏的質(zhì)量比為5 :5?7 :3,混合后磨細至比表面積彡450m2/kg。所述 水泥石晶種由廢棄預(yù)制混凝土經(jīng)破碎篩分的方法將粗骨料與砂漿分離，分離的砂漿進行粉 磨后利用風(fēng)力選粉原理將細集料和水泥石分離得到；所述脫硫石膏為工業(yè)產(chǎn)品。
[0007] 根據(jù)上述方案，所述減縮超分散外加劑的制備方法包括以下步驟：1)將甲基丙烯 酸與聚乙二醇單甲醚以（1. 5?2. 5) : 1的摩爾比進行酯化反應(yīng)合成聚乙二醇單甲醚甲基丙 烯酸酯大單體A，將二乙二醇單丁醚與馬來酸酐以（1?2) :1的摩爾比在90?110°C進行 縮合反應(yīng)2?4h合成大單體B ;2)將步驟1)合成的兩種大單體加熱升溫至50?70°C，然 后滴加甲基丙烯酸、二甲胺基乙醇和甲基丙烯磺酸鈉進行共聚3?5h，各單體所占質(zhì)量百 分比為：大單體A 75?85%，大單體B 1?5%，甲基丙烯酸5?10%，二甲胺基乙醇1? 5%，甲基丙烯磺酸鈉1?5%，總和為100%，反應(yīng)結(jié)束后加入NaOH溶液調(diào)節(jié)PH至中性，得 所述減縮超分散外加劑。
[0008] 根據(jù)上述方案，所述水泥為P. 0 42. 5或P. 0 52. 5普通硅酸鹽水泥。
[0009] 根據(jù)上述方案，所述粉煤灰為I級粉煤灰。
[0010] 根據(jù)上述方案，硅灰比表面積彡16000m2/kg，Si02含量彡85%。
[0011] 根據(jù)上述方案，所述碎石為玄武巖碎石，粒徑為4. 75?9. 5mm，細度模數(shù)< 2. 3。
[0012] 根據(jù)上述方案，所述鋼纖維為表面鍍銅平直鋼纖維或多錨點鋼纖維等。
[0013] 根據(jù)上述方案，所述聚合物乳液為水性環(huán)氧樹脂，可為陽離子型、陰離子型或非離 子型等水性環(huán)氧樹脂。
[0014] 根據(jù)上述方案，所述水為普通自來水。
[0015] 上述一種抗裂免蒸養(yǎng)超高強高韌性混凝土的制備方法，其原料配比為：水泥 440?520kg/m 3,粉煤灰220?230kg/m3,娃灰150?160kg/m3,膠結(jié)性能礦物激發(fā)劑40? 50kg/m 3,碎石335?420kg/m3,河砂645?781kg/m3,鋼纖維150?160kg/m 3,聚合物乳液 40?50kg/m3,水164?178kg/m3,減縮超分散外加劑22?25kg/m 3。其制備方法包括以下 步驟：將水泥、粉煤灰、硅灰、膠結(jié)性能礦物激發(fā)劑、碎石、河砂和鋼纖維倒入混凝土攪拌機 中干拌2min以上，再加入水、減縮超分散外加劑、聚合物乳液，繼續(xù)攪拌5min以上；進行振 搗、成型后表面覆蓋不透水的薄膜，Id后拆模進行標準養(yǎng)護，得所述抗裂免蒸養(yǎng)超高強高韌 性混凝土。
[0016] 本發(fā)明采用的原理為：
[0017] 1)在混凝土中摻入礦物摻合料，膠凝材料中的SCV#被稀釋，礦物摻合料摻量越 大，30 3就越不足，不僅導(dǎo)致激發(fā)作用不足，混凝土早期強度低，收縮大，而且會造成混凝土 拌合物坍落度損失大，工作性能不足。經(jīng)高溫蒸養(yǎng)或加壓蒸養(yǎng)制度養(yǎng)護的廢棄預(yù)制混凝土 水化反應(yīng)較充分，水化產(chǎn)物結(jié)晶程度好，將其分離得到的水泥石磨細制成晶種，能顯著降低 成核勢皇，使水泥水化速度加快，提高水泥早期強度，同時促進礦物摻合料的水化反應(yīng)；煙 氣脫硫工藝的廢棄物脫硫石膏的特點是純度高、成分穩(wěn)定、粒度小，含有較多的Na+、Mg 2+、 cr、r等水溶性離子，脫硫石膏為體系提供得so 3能起到硫酸鹽和堿性激發(fā)的雙重作用，促 進粉煤灰等礦物摻合料水化反應(yīng)。脫硫石膏生成的鈣礬石還能產(chǎn)生一定的膨脹，補償水泥 石晶種促進水泥水化導(dǎo)致的收縮增大，二者起到協(xié)同作用。
[0018] 2)減縮超分散多功能外加劑在聚羧酸減水劑聚丙烯酸主鏈上引入醇胺基團、磺酸 基團和聚氧乙烯醚類長側(cè)鏈，以及具有減縮功能的二乙二醇單丁醚類基團，對原來相互黏 結(jié)的水泥顆粒發(fā)揮超分散作用，充分激發(fā)每一個單位水泥組分的膠結(jié)作用，促進水泥水化， 同時還可以降低拌合物粘度；二乙二醇單丁醚類基團通過降低混凝土毛細孔溶液的表面張 力，減少水分蒸發(fā)過程的收縮力，從而降低混凝土收縮。
[0019] 3)利用30?40wt %的玄武巖碎石取代部分河砂，降低了混凝土收縮性和黏度，提 高了混凝土流動性能；聚合物乳液能起到橋接作用，改善了纖維與基體之間的緊密度，提高 材料斷裂時纖維的拔出功，進而吸收更多的能量，顯著提高混凝土韌性。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
[0021] 1)采用廢棄預(yù)制混凝土水泥石晶種與脫硫石膏進行復(fù)配制備所述膠結(jié)性能礦物 激發(fā)劑，對膠凝材料發(fā)揮活性激發(fā)作用，取消了普通超高強高韌性混凝土一般采用的高溫 蒸養(yǎng)和加壓蒸養(yǎng)制度，節(jié)省養(yǎng)護成本，實現(xiàn)了工業(yè)廢渣的有效再利用。
[0022] 2)采用具有超分散水泥、減縮、降粘等功能的減縮超分散外加劑充分發(fā)揮膠凝材 料的水化活性，使制得的混凝土在降低水泥用量10%的情況下強度變化不大，節(jié)約資源能 源，符合國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。
[0023] 3)通過碎石的摻入、脫硫石膏的膨脹作用和減縮超分散外加劑的減縮功能，可有 效降低混凝土的收縮性，解決超高性能混凝土易產(chǎn)生收縮裂縫的問題。
[0024] 4)本發(fā)明制得的