本發明屬于建筑材料，具體地，涉及一種低熱早強鋼纖維大體積混凝土及其制備工藝。

背景技術：

1、近年來，隨著工程規模的不斷增加，鋼筋混凝土結構需要承受更大的荷載作用，隨之對混凝土的強度與耐久性提出了更高的要求，而大體積混凝土澆筑帶來的溫度裂縫控制與強度增長需求成為影響工程安全的重要因素。大體積混凝土內部更是產生較大的水化熱，形成較大的內外溫差，混凝土材料早期強度較低，不足以承受應力而發生開裂，后期勢必出現性能劣化，嚴重時甚至誘發其它工程災害。不僅如此，大體積混凝土的水化熱還會導致其內部的鈣礬石分解，待溫度降低后鈣礬石重新生成從而使大體積混凝土膨脹被破壞，從而導致大體積混凝土結構體被破壞，從而影響大體積混凝土強度。

2、針對以上的問題，本發明公布的一種低熱早強鋼纖維大體積混凝土及其制備工藝，通過降低水化熱減小大體積澆筑結構的內外溫差，同時增加早期強度以應對溫度應力及其它荷載作用，解決重大工程中大體積澆筑結構易開裂的問題，在建筑材料技術領域具備重要應用價值。

技術實現思路

1、本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供了一種低熱早強鋼纖維大體積混凝土及其制備工藝。

2、本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

3、一種低熱早強鋼纖維大體積混凝土的制備工藝，包括以下步驟：

4、在強制式攪拌機中均勻添加水泥、礦物摻合料、細骨料、粗骨料和鋼纖維，攪拌10-30s使材料混合均勻，再注入水，繼續攪拌3-4min，出料，進行振搗，直至混凝土拌合物表面出現泛漿，基本無氣泡逸出時，即為搗實，最后澆注成型，得到低熱早強鋼纖維大體積混凝土。

5、進一步地，所述水泥、礦物摻合料、水、細骨料、粗骨料、鋼纖維的質量之比為413:177:147.5:657.3:1050:27.5。

6、進一步地，所述水泥為硅酸鹽水泥，3-30μm的顆粒占比90％以上，小于10μm的不超過10％。

7、進一步地，所述細骨料采用細度模數在2.6-3.0的ii區中砂。

8、進一步地，所述粗骨料采用玄武巖原巖加工，粒徑5-20mm連續級配，其中針片狀含量不大于5％，壓碎值不超過8％。

9、進一步地，所述鋼纖維采用長徑比80，長度50mm，等效直徑0.62mm，8037根/kg的端鉤型鋼纖維。

10、進一步地，所述澆注的入模溫度為15-20℃。

11、進一步地，所述礦物摻合料由以下重量份的原料：40-60份磨細礦渣、20-30份粉煤灰、14-20份硅粉和4-12份減水劑混合制得。

12、進一步地，所述磨細礦渣不低于s95級。

13、進一步地，所述粉煤灰為i級或ii級f類粉煤灰。

14、進一步地，所述硅灰的sio2含量大于90％，比表面積不小于15000m2/kg。

15、鋼纖維的加入能增強混凝土的荷載作用，還能提高混凝土的抗壓強度，并且鋼纖維在混凝土中分布均勻性，可以使鋼纖維不結團、纖維不彎曲或折斷，還能增強混凝土的流動性；澆注工藝，通過溫度的控制，既保證了混凝土早期快速水化以達到早期強度增加的目的，同時也有利于降低澆筑結構內部的溫度最大值。

16、進一步地，所述減水劑通過以下步驟制得：

17、s1、在裝有攪拌裝置三口燒瓶中將三乙醇胺、9-癸烯酸和n,n-二甲基甲酰胺(dmf)攪拌混合均勻，加入二丁基氧化錫(催化劑)和二環己基碳二亞胺(dcc，脫水劑)，控制反應溫度為75℃，保溫反應8h，反應期間不斷攪拌，反應完成，減壓蒸餾去除部分溶劑，再通過柱層析提純(洗脫液采用石油醚/乙酸乙酯的混合溶劑，二者的體積比為5:1)，旋蒸除去洗脫液，得到中間體；三乙醇胺、9-癸烯酸、n,n-二甲基甲酰胺、二丁基氧化錫、二環己基碳二亞胺的用量之比為16.3g:16.9g:150ml:0.2g:20.6g；

18、在二丁基氧化錫和二環己基碳二亞胺的催化下，9-癸烯酸上的羧基和三乙醇胺上的羥基發生酯化反應，通過控制二者的摩爾比接近1:1且三乙醇胺略微過量，使三乙醇胺上只有一個羥基參與反應，得到中間體；具體反應過程如下所示：

19、

20、s2、在三口燒瓶中加入納米二氧化硅、乙醇水溶液和鹽酸溶液進行混合并超聲處理30min后，加入硅烷偶聯劑kh-570，攪拌并升溫至60℃，保溫反應1.5h，然后再攪拌并加熱至80℃，保溫5h，反應完成，冷卻，過濾，丙酮清洗、真空干燥，得到改性納米二氧化硅；納米二氧化硅、乙醇水溶液、鹽酸溶液、硅烷偶聯劑kh-570的用量之比為1g:100ml:10ml:0.6g；

21、納米二氧化硅表面含有大量羥基，能與硅烷偶聯劑kh-570發生反應，在納米二氧化硅上引入不飽和碳碳雙鍵；得到改性納米二氧化硅；

22、s3、在三口燒瓶中將乙二醇單乙烯基聚氧乙烯醚(epeg)、雙氧水、改性納米二氧化硅、中間體和水混合，得到混合液，再將丙烯酸和水混合，得到a液；再將3-巰基丙酸、抗壞血酸和水混合，得到b液；在攪拌狀態下，采用滴加方式將a液和b液緩慢加入到混合液中，滴加時間為1h，進行自由基聚合，滴加過程中控制反應溫度在15℃，滴加完畢后，繼續保溫反應1h，反應完成，用氫氧化鈉水溶液調節ph值為5-7，得到減水劑；乙二醇單乙烯基聚氧乙烯醚、雙氧水、改性納米二氧化硅、中間體、水、丙烯酸、3-巰基丙酸、抗壞血酸的用量之比為30g:5ml:0.3g:1.5g:45ml:3g:0.5g:0.04g；

23、乙二醇單乙烯基聚氧乙烯醚、改性納米二氧化硅和中間體上都含有不飽和碳碳雙鍵，通過自由基水溶液聚合法得到減水劑；

24、制得的減水劑中含有納米二氧化硅，納米粒子活性高，粒徑低，能對混凝土起到密實填充和二次水化補強的作用，增強混凝土的耐久性、優化物理結構和力學性能；通過對納米二氧化硅進行改性，在其表面接枝不同的官能團和分子結構，由于分子間的空間位阻，能增強納米二氧化硅的分散性，使納米二氧化硅性能得到充分發揮；此外，制得的減水劑為聚羧酸減水劑，減水性好，還具有緩凝、保坍作用；另外，羧酸官能團能對鈣礬石分解產生的ca2+和so42-進行吸附，使游離的ca2+和so42-減少，使鈣礬石的生成量降低，能有效減少大體積混凝土結構體被破壞的情況；另外，減水劑的原料為乙二醇單乙烯基聚氧乙烯醚，是一種新型醚類大單體，其不飽和雙鍵直接與一個氧原子相連，大大提高了雙鍵的不飽和活性，實現了常溫甚至低溫聚合且聚合時間也大幅縮短，降低能耗；最后，減水劑中含有醇胺基團，能作為混凝土的早強劑，加快生產周期，提高工作效率，并且在低溫情況下能提高混凝土的抗凍能力，防止開裂。

25、本發明的有益效果：

26、1、本發明制得的混凝土，通過均勻的加入鋼纖維，能提高混凝土的抗壓強度和流動性；

27、2、通過溫度的控制進行澆注，使混凝土早期快速水化，還能降低澆筑結構內部的溫度；

28、3、制得的減水劑通過引入各類功能單體，能大大提高混凝土的強度和耐用性，減少大體積混凝土的開裂情況，并且還能提高混凝土的早起強度，加快生產周期；

29、因此，本發明制得的混凝土早期強度高，抗裂性好并且水化熱低，流動性強，在建筑材料技術領域具備重要應用價值。