本發明涉及新型建筑材料
技術領域：
，尤其涉及一種早強高強混凝土及其制備方法。
背景技術：
：隨著經濟的不斷發展，傳統建筑業已經達到了前所未有的規模，它一方面極大地加快了中國的城市化進程，但另一方面，高耗能、高污染、高浪費、粗放型的現場人工作業，對生態、對城市、對產業結構等都帶來了極其嚴重的負面影響。面對這種情況，從全球的發展趨勢來看，從傳統建筑模式轉型到新型建筑工業化是我國建筑業發展的必由之路。“十三五”期間，國家發展規劃明顯提出了綠色建筑工業化的發展方向。預制裝配式建筑工業化施工周期約為傳統建筑方式的1/3，速度快，效率高，施工簡單。因此，建筑工業化發展中，建設單位與施工單位均強烈要求能有早強性質的、高性能的建筑混凝土品種用以滿足周期要求。另外，如果建筑物局部發生損壞，要求在短時間內進行搶修，以防突發坍塌，這也就凸顯了早強高強混凝土制備的必要性。使用早強高強混凝土能夠滿足預制裝配式建筑工業化的工期要求，提前達到設計強度,可以降低大量的維護和施工費用,使建筑物提前投入使用發揮效益，同時滿足快速施工、建筑物搶修及突發事故應急施工的需要。礦渣硅粉等固體廢料的再生利用，符合可持續發展的戰略要求。因此，研發早強高強混凝土，對促進我國建筑工業化的發展具有重要的科學意義和實用的工程應用價值。然而，現有的高強混凝土大部分缺乏早強特性，而早強混凝土通常又欠缺高強性能；另外，現有為數不多的早強高強混凝土密實度相對較差，影響了混凝土耐久性及抗滲性能。技術實現要素：有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種早強高強混凝土及其制備方法，制備的混凝土能夠同時具有良好的早強、高強特性。本發明提供了一種早強高強混凝土，以重量份數計，包括：水；所述水的重量與水泥、礦渣微粉和微硅粉的總重量比為0.198～0.226。所述礦渣微粉為生產工藝先進的燃煤電廠生產過程中產生的工業副產物，優選的，其比表面積為400m2/kg，密度為2.8g/m3，燒失量不大于3％。本發明使用的礦渣微粉具有潛在活性，能提高混凝土的強度，有微集料的作用，抑制了混凝土的收縮，礦渣微粉作為混凝土的獨立組分不僅有利于水化作用和提高密實度，而且還能減低孔隙率，改善孔結構，從而提高硬化混凝土的抗滲性能。所述微硅粉是生產含硅合金時產生的工業塵埃經回收得到的微硅粉，優選的，其燒失量為2.14％，二氧化硅含量為98.5％，比表面積為20×103～23×103m2/kg，含水率為0.3％，氯離子含量為0.017％，總堿量為0.4％。本發明中，所述微硅粉符合國家標準《高強高性能混凝土用礦物外加劑》GB/T18736-2002的要求。本發明使用的微硅粉是冶煉工業硅產生的廢料，來源廣泛，具有極強的火山灰性能，能與水泥水化反應生成C-S-H凝膠，加速水泥的水化過程，減少水泥的使用，提高混凝土的力學性能，如抗壓、抗折強度。優選的，所述鋼纖維的長度為13mm，長徑比為65，抗拉強度為3000MPa，密度為7.82g/cm3。所述鋼纖維亂向分布于混凝土基體中會產生橋接和拉結效應，可以改善混凝土的抗裂性和獲得較好的韌性和延性。所述減水劑為由聚羧酸高性能減水劑，緩凝、保塑等組分復合而成的緩凝高性能減水劑。優選的，其減水率為20％～45％，含氣量為1％～5％，緩凝時間為2～8小時，28天抗壓強度提高30％以上，收縮率比≤110％。在本發明的某些具體實施例中，所述減水劑為聚羧酸系高性能減水劑，型號QL-PC2。優選的，所述硅砂的粒徑為50～100目，比表面積為410m2/kg，SiO2含量為93％，燒失量為0.05％，含水量為0.12％，密度為2.7g/cm3，Al2O3含量為0.99％，細度模數為2.4～2.6，含水率為2％～5％。本發明提供的混凝土中，骨料只含硅砂作為細骨料，不包含任何粗骨料。本發明使用的硅砂以石英為主要礦物成分，是一種堅硬、耐磨、化學性能穩定的硅酸鹽礦物，具有很強的耐磨性，耐高溫，熱膨脹系數小，耐腐蝕。上述各原料均為一般市售，本發明對其來源并無特殊限定。本發明采用一定量的礦渣微粉和微硅粉等工業副產品為原料，和鋼纖維配合，并添加一定量的硅砂作為骨料，以及減水劑和水，制備的混凝土具有早強和高強的性能，其7d抗壓強度達到了C70混凝土強度等級。本發明提供的早強高強混凝土實現了廢物的有效再利用，制作工藝簡單，具有養護時間短、早期強度高、經濟效益好等優點，有利于推廣應用于預制裝配式建筑工業化建設，縮短我國整體的建筑施工工期。本發明還提供了上述早強高強混凝土的制備方法，包括以下步驟：(1)將水泥、礦渣微粉、硅砂和微硅粉在強制式攪拌機中攪拌3～5分鐘，得到混合物料；(2)向步驟(1)得到的混合物料中，用同摻法加入減水劑和水混合攪拌3～5分鐘，得到混合物料；(3)向步驟(2)得到的混合物料中，邊攪拌邊加入鋼纖維，然后攪拌3分鐘，得到混凝土漿料，經固化、養護，得到早強高強混凝土。與現有技術相比，本發明提供了一種早強高強混凝土，以重量份數計，包括：水泥657～700份；礦渣微粉418～430份；微硅粉119～130份；鋼纖維156份；硅砂1051～1100份；減水劑15～18份；水；所述水的重量與水泥、礦渣微粉和微硅粉的總重量比為0.198～0.226。本發明以礦渣微粉、微硅粉和鋼纖維等工業副產品作為添加劑，制備得到以硅砂為骨料的早強高強混凝土，7天抗壓強度超過70MPa。本發明早強高強混凝土實現了廢物的有效再利用，制作工藝簡單，具有密實度好、養護時間短、早期強度高等優點。具體實施方式為了進一步說明本發明，下面結合實施例對本發明提供的早強高強混凝土及其制備方法進行詳細描述。以下實施例、比較例中的各原料具體如下：所述水泥采用石井牌普通硅酸鹽水泥，強度等級為42.5R；所述硅砂采用江門市新會區雙水合成陶瓷玻璃原料加工廠生產；所述礦渣微粉采用廣東基礎新世紀混凝土有限公司生產；所述微硅粉采用成都東藍星科有限公司生產，SiO2含量為98.5％，燒失量為2.14％，比表面積為22.99×103m2/kg，含水率為0.3％，氯離子含量0.017％，總堿量為0.4％；所述鋼纖維采用武漢新途工程纖維制造有限公司提供的鍍銅微絲鋼纖維。所述減水劑采用廣東省江門強力建材科技有限公司生產，型號為QL-PC2型聚羧酸緩凝高性能減水劑。所述拌合水采用自來水。所述塌落度、凝結時間、抗壓強度性能測試方法及儀器分別嚴格按照GB/T-50080《普通混凝土拌合物性能試驗方法》、GB/T-50081《普通混凝土力學性能試驗方法》執行。實施例1在強制式攪拌機中加入水泥700kg、礦渣微粉430kg、硅砂1100kg，微硅粉130kg，攪拌5分鐘，手工將其翻覆均勻后，再開機攪拌5分鐘；加入減水劑18kg、水250kg，攪拌5分鐘，手工將其翻覆均勻后，再開機攪拌5分鐘，得到混合物料；加入鋼纖維156kg的同時攪動攪拌機，攪拌時間為3分鐘，得到混凝土漿料。將漿料倒入標準塑模并振搗密實，第一天地面澆水，裝著混凝土漿料的模放在地上，用塑料膜覆蓋，再澆水到塑料膜上，一天澆兩次水，第三天拆模，之后直接澆水到混凝土表面和地面，再蓋上塑料膜，澆水到塑料膜上，每天澆水兩次，養護至第7天，得到早期固化試件，進行早期強度測試；對于沒有進行早期強度測試的試件在養護至第7天之后就直接靜置至28天，得到150mm*150mm*150mm的高強度混凝土試件，制備A、B、C三個平行試件。其各原料配比見表1。通過材料壓縮試驗機對混凝土試件進行在單軸壓縮加載測試，得到混凝土試件的立方體抗壓強度，強度測試結果見表2。實施例2按照常規混凝土制備方法制備混凝土，具體是在強制式攪拌機中加入水泥657kg、礦渣微粉418kg、硅砂1051kg，微硅粉119kg，攪拌5分鐘，手工將其翻覆均勻后，再開機攪拌5分鐘；加入減水劑15.24kg、水270kg，攪拌5分鐘，手工將其翻覆均勻后，再開機攪拌5分鐘，得到混合物料；加入鋼纖維156kg的同時攪動攪拌機，攪拌時間為3分鐘，得到混凝土漿料，養護方法同實施例1，得到150mm*150mm*150mm的混凝土試件，制備A、B、C三個平行試件，進行強度測試。其各原料配比見表1。強度測試同實施例1，結果見表2。比較例1～2按照實施例1的制備方法制備混凝土試件，其各原料配比見表1。強度測試同實施例1，結果見表2。表1實施例及比較例各原料配比樣品水泥礦渣微粉微硅粉膠體總量水鋼纖維硅砂減水劑水膠比實施例17004301301260250156110018.000.198實施例26574181191194270156105115.240.226比較例165741811911942700105115.240.226比較例270043013012602500110018.000.198注：水膠比為水與水泥、礦渣微粉、微硅粉的質量總和之比。表2實施例及比較例性能測試結果從上述實驗結果可以看出，本發明制備得到的早強高強混凝土，塌落度為33～35mm，7d抗壓強度為76～88MPa，28d抗壓強度為78～92MPa，其性能指標均符合混凝土的技術性能指標。同時加了體積2％鋼纖維能夠有效提高混凝土強度21％～37％，但同時會造成坍落度下降34％～37％。由上述實施例及比較例可知，本發明采用一定量的礦渣微粉和微硅粉等工業副產品為原料，和鋼纖維配合，并添加一定量的硅砂作為骨料，制備的混凝土具有優異的早強和高強特性。以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對于本
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護范圍內。當前第1頁1 2 3