本發(fā)明屬于混凝土，具體涉及一種高性能混凝土及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、目前，我國應(yīng)用最廣泛的建筑材料之一就是混凝土材料。混凝土是由膠凝材料將集料膠結(jié)成整體的工程復(fù)合材料的統(tǒng)稱。傳統(tǒng)混凝土主要包括水泥、砂子、骨料、水等成分，采用上述成分制得的混凝土的微觀結(jié)構(gòu)較為粗糙，其力學(xué)性能受到一定限制，且通常在耐磨性能方面表現(xiàn)較差。隨著混凝土應(yīng)用場景的多樣化，對于混凝土的力學(xué)性能以及耐磨性能提出了更高的要求。

2、膨潤土是一種天然火山灰質(zhì)材料，是常見的高膨脹性黏土，主要成分為蒙脫石。膨潤土因具有陽離子交換性、膨脹性和可塑性等特性，被廣泛應(yīng)用于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域。然而有研究表明，將膨潤土摻入混凝土中雖能夠減少混凝土內(nèi)部初始裂縫，提高混凝土的抗裂性和變性能力，但是會(huì)降低混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。

3、鉀長石粉是一種富鉀的硅酸鹽礦物制成的粉末，具有熔點(diǎn)低，熔融間隔時(shí)間長，熔融粘度高，流動(dòng)性小等優(yōu)點(diǎn)而被應(yīng)用于混凝土的制備。但是研究發(fā)現(xiàn)，鉀長石粉由于本身較為脆弱，進(jìn)而會(huì)影響混凝土的力學(xué)性能和耐磨性能。

4、基于上述背景，本發(fā)明對于混凝土的力學(xué)性能以及耐磨性能進(jìn)行更深層次的研究，以加快膨潤土、鉀長石粉在混凝土中的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種高性能混凝土，該混凝土具有優(yōu)異的耐磨性能和較高的力學(xué)性能。

2、本發(fā)明的目的之二在于提供一種高性能混凝土的制備方法，制備工藝簡單。

3、本發(fā)明的目的之一采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

4、一種高性能混凝土，包括以下重量份的原料：水泥200-230份、改性膨潤土10-20份、納米鉀長石粉10-20份、細(xì)骨料650-700份、粗骨料950-1000份、礦粉30-40份、粉煤灰30-40份、減水劑5-10份、水140-150份；

5、所述改性膨潤土的制備過程如下：

6、（1）取膨潤土加至十八烷基雙羥乙基甲基氯化銨的水溶液中進(jìn)行加熱處理，獲得預(yù)處理的膨潤土；

7、（2）將步驟（1）中預(yù)處理的膨潤土、硝酸錳、硝酸鐵加至水中，得到混合溶液a；將碳酸鈉、磷酸鈉加至水中，得到混合溶液b；

8、（3）將步驟（2）的混合溶液a升溫至80-90℃，然后在攪拌條件下加入步驟（2）的混合溶液b進(jìn)行加熱反應(yīng)，反應(yīng)完成后經(jīng)純化收集產(chǎn)物，將產(chǎn)物煅燒后得到改性膨潤土。

9、優(yōu)選地，所述細(xì)骨料為天然河砂，粒徑為1-2mm；所述粗骨料為一級配碎石，粒徑為5-20mm；所述礦粉為s95級礦渣粉；所述煤灰粉為i級粉煤灰。

10、優(yōu)選地，步驟（1）中所述膨潤土、十八烷基雙羥乙基甲基氯化銨的水溶液的用量比為1g：（10-15）ml；所述十八烷基雙羥乙基甲基氯化銨的水溶液的濃度為25-32g/l。

11、優(yōu)選地，步驟（1）中所述加熱處理的溫度為50-60℃，加熱處理的時(shí)間為2.5-4h。

12、優(yōu)選地，步驟（2）中所述預(yù)處理的膨潤土、硝酸錳、硝酸鐵、水的質(zhì)量比為1：（0.5-1.5）：（1-2）：（15-20）。

13、優(yōu)選地，步驟（2）中所述碳酸鈉、磷酸鈉、水的質(zhì)量比為1：（0.2-0.4）：（5-7）。

14、優(yōu)選地，步驟（3）中所述混合溶液a中預(yù)處理的膨潤土與混合溶液b中碳酸鈉的質(zhì)量比為1：（1-1.5）；

15、優(yōu)選地，步驟（3）中所述加熱反應(yīng)的溫度為80-90℃，加熱反應(yīng)的時(shí)間為4-6h。

16、優(yōu)選地，步驟（3）中所述煅燒的溫度為200-300℃，煅燒的時(shí)間為5-7h。

17、優(yōu)選地，所述減水劑為聚羧酸減水劑。

18、更優(yōu)選地，所述聚羧酸減水劑為pce-102聚羧酸減水劑。

19、本發(fā)明的目的之二采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

20、上述高性能混凝土的制備方法，包括以下步驟：

21、按照所述重量份配比，將細(xì)骨料、粗骨料混合均勻，然后加入水、煤灰粉、水泥、礦粉、減水劑、改性膨潤土、納米鉀長石粉混合均勻，即可。

22、相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：

23、本發(fā)明的改性膨潤土具有較高的穩(wěn)定性和耐磨性。具體來說，向膨潤土中加入十八烷基雙羥乙基甲基氯化銨，削弱了膨潤土層間的結(jié)合力；然后進(jìn)一步反應(yīng)使錳、鐵離子進(jìn)入膨潤土層間，經(jīng)煅燒后形成穩(wěn)定的鐵錳氧化物，進(jìn)而增強(qiáng)了膨潤土的穩(wěn)定性和耐磨性。此外，改性膨潤土還具有良好的成膜性，其與納米鉀長石搭配使用能夠提高水泥與骨料之間的粘結(jié)強(qiáng)度，從而增加骨料之間的鎖結(jié)力，達(dá)到改善混凝土力學(xué)性能的目的。

24、本發(fā)明的混凝土具有更加優(yōu)異的力學(xué)性能和耐磨性能。具體來說，養(yǎng)護(hù)28d后，混凝土的抗壓強(qiáng)度高于85.7mpa，抗折強(qiáng)度高于9.5mpa，劈裂強(qiáng)度高于8.6mpa，磨損量低于0.24kg/m2。

技術(shù)特征：

1.一種高性能混凝土，其特征在于，包括以下重量份的原料：水泥200-230份、改性膨潤土10-20份、納米鉀長石粉10-20份、細(xì)骨料650-700份、粗骨料950-1000份、礦粉30-40份、粉煤灰30-40份、減水劑5-10份、水140-150份；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高性能混凝土，其特征在于，步驟（1）中所述膨潤土、十八烷基雙羥乙基甲基氯化銨的水溶液的用量比為1g：（10-15）ml；所述十八烷基雙羥乙基甲基氯化銨的水溶液的濃度為25-32g/l。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述高性能混凝土，其特征在于，步驟（1）中所述加熱處理的溫度為50-60℃，加熱處理的時(shí)間為2.5-4h。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述高性能混凝土，其特征在于，步驟（2）中所述預(yù)處理的膨潤土、硝酸錳、硝酸鐵、水的質(zhì)量比為1：（0.5-1.5）：（1-2）：（15-20）。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述高性能混凝土，其特征在于，步驟（2）中所述碳酸鈉、磷酸鈉、水的質(zhì)量比為1：（0.2-0.4）：（5-7）。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述高性能混凝土，其特征在于，步驟（3）中所述混合溶液a中預(yù)處理的膨潤土與混合溶液b中碳酸鈉的質(zhì)量比為1：（1-1.5）。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述高性能混凝土，其特征在于，步驟（3）中所述加熱反應(yīng)的溫度為80-90℃，加熱反應(yīng)的時(shí)間為4-6h。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述高性能混凝土，其特征在于，步驟（3）中所述煅燒的溫度為200-300℃，煅燒的時(shí)間為5-7h。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述高性能混凝土，其特征在于，所述減水劑為聚羧酸減水劑。

10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述高性能混凝土的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于混凝土技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高性能混凝土及其制備方法。該混凝土包括以下重量份的原料：水泥200?230份、改性膨潤土10?20份、納米鉀長石粉10?20份、細(xì)骨料650?700份、粗骨料950?1000份、礦粉30?40份、粉煤灰30?40份、減水劑5?10份、水140?150份。本發(fā)明的混凝土具有更加優(yōu)異的力學(xué)性能和耐磨性能。具體來說，養(yǎng)護(hù)28d后，混凝土的抗壓強(qiáng)度高于85.7MPa，抗折強(qiáng)度高于9.5MPa，劈裂強(qiáng)度高于8.6MPa，磨損量低于0.24kg/m2。

技術(shù)研發(fā)人員：馮明水,潘永超,朱曉博,李宇軒,葛昕權(quán)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江省建材集團(tuán)建筑產(chǎn)業(yè)化有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/24