一种增强C30粉煤灰陶粒混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种增强C30粉煤灰陶粒混凝土及其制备方法。该混凝土由水泥、钢纤维、玄武岩纤维、纳米SiO2、粉煤灰陶粒、细骨料、减水剂和水按照要求的重量比制备而成。本发明专利技术在粉煤灰陶粒存在下、并通过粉煤灰陶粒与其他原料之间的相互协同作用，使得制备的混凝土不仅质轻高强、保温隔热性能优良，而且结构致密，其强度、韧性和耐久性得到显著提高。即在实现了废物回收利用，且在较少添加剂存在的条件下得到了性能显著提高的混凝土，具有较好的应用前景。

A reinforced C30 fly ash ceramsite concrete and its preparation method

The invention discloses a reinforced C30 fly ash ceramsite concrete and a preparation method thereof. The concrete is made of cement, steel fiber, basalt fiber, nano SiO2, fly ash ceramsite, fine aggregate, water reducing agent and water according to the required weight ratio. In the presence of fly ash ceramsite and the synergistic effect of fly ash ceramsite and other raw materials, the prepared concrete is not only lightweight, high strength, excellent thermal insulation, compact structure, and its strength, toughness and durability have been greatly improved. That is to say, the recycled concrete has achieved remarkable performance improvement under the condition of less additives and has good application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种增强C30粉煤灰陶粒混凝土及其制备方法
本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种增强C30粉煤灰陶粒混凝土及其制备方法。技术背景混凝土因其具有原料丰富、价格低廉、生产工艺简单等特点而在土木工程、水利工程等领域具有广泛的应用，且用量越来越大，但是随着混凝土的大量使用，也出现了各种问题。目前我国混凝土年用量已经超过了20亿吨，其中水泥达到4亿吨、细骨料达到6亿吨、粗骨料达到9～10亿吨，即资源、能源的消耗巨大，同时随着混凝土用量的大量增加，废弃混凝土的量也大量增加，对环境造成的影响日益突出，使混凝土的可持续发展受到严重制约。为了减少混凝土制备过程中资源的大量消耗，工业废渣粉煤灰逐渐成为混凝土的制备原料之一，不仅减少了混凝土大量生产造成的资源消耗、而且减少了废渣粉煤灰对环境造成的影响，实现了资源的回收利用。粉煤灰陶粒是以粉煤灰为主要原料(85％)左右，含有适量的石灰(或电石渣)、石膏、外加剂等，经计量、配料、成型、水化和水热合成反应或自然水硬性反应而制成的一种人造轻骨料。在混凝土中掺入粉煤灰陶粒形成的粉煤灰陶粒混凝土，具有减轻结构自重，保温性能好，热损失小，耐火性好等特点，但也存在着粉煤灰陶粒上浮引起的骨料分布不均，抗压及抗拉强度较低，密实性较差，抗裂性能及耐久性较差等缺点。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种增强C30粉煤灰陶粒混凝土及其制备方法，本专利技术通过纤维、粉煤灰陶粒及纳米SiO2的协同相互作用，有效的避免了单独的采用粉煤灰陶粒时出现的缺点，制备得到的混凝土具有良好的稳定性、和易性、流动性及保水性，明显提高了混凝土的密实度、抗拉性能、抗裂性能及其耐久性。本专利技术是通过以下技术方案实现的一种增强C30粉煤灰陶粒混凝土，该混凝土由以下原料制备而成，所述各原料的重量比如下，水泥：钢纤维：玄武岩纤维：纳米SiO2：粉煤灰陶粒：细骨料：水：减水剂的重量比为1：0.130～0.149：0.002～0.003：0.010～0.012：0.518～0.733：1.277～1.702：0.416～0.476：0.007～0.008。所述的增强C30粉煤灰陶粒混凝土，由以下原料按照要求的重量比制备而成：水泥：钢纤维：玄武岩纤维：纳米SiO2：粉煤灰陶粒：细骨料：水：减水剂的比例为1：0.140：0.003：0.011：0.620：1.460：0.446：0.008。所述的增强C30粉煤灰陶粒混凝土，所述的水泥为P.O42.5硅酸盐水泥。所述的增强C30粉煤灰陶粒混凝土，所述的钢纤维为剪切波浪型，直径为0.2～0.5mm，长度为28～35mm，钢纤维的抗拉强度≥850N/mm2。所述的增强C30粉煤灰陶粒混凝土，所述的玄武岩纤维的长度为3～6mm，单丝直径为12～16μm，玄武岩纤维的抗拉强度≥4100N/mm2。所述的增强C30粉煤灰陶粒混凝土，所述的纳米SiO2为白色粉末状，平均粒径为30nm，表观密度为40～60g/L，pH值为5.0～7.0，烧失量≤1％(质量分数)；其中杂质的含量为＜0.5％(杂质占总量的质量分数，)。所述的增强C30粉煤灰陶粒混凝土，所述粉煤灰陶粒的堆积密度为420～485kg/m3，表观密度为720～780kg/m3，质量吸水率为10％～15％；所述粉煤灰陶粒的粒径d1为5～30mm，d1的质量分布为26.5mm＜d1≤37.5mm的含量为25～33％，19mm＜d1≤26.5mm的含量为13～16％，16mm＜d1≤19mm的含量为25～30％，9.5mm＜d1≤16mm的含量为12～15％，9.5＜d1≤4.75mm的含量为9～13％，2.36mm＜d1≤4.75mm的含量为0.15～0.80％，0mm＜d1≤2.36mm的含量为0.2～4％。所述的增强C30粉煤灰陶粒混凝土，所述的细骨料为河砂或机制砂，细骨料的表观密度为2400～2580kg/m3，含水率为3～5％，细骨料的粒径d2为0.15～5.00mm，细骨料粒径d2的质量分布为0.15≤d2≤0.3mm的含量为5～7％，0.3＜d2≤0.6mm的含量为20～28％，0.6＜d2≤1.18mm的含量为30～37％，1.18＜d2≤2.36mm的含量为12～18％，2.36＜d2≤5mm的含量为15～20％。所述的增强C30粉煤灰陶粒混凝土，所述的减水剂为聚羧酸高效液态减水剂。上述的增强C30粉煤灰陶粒混凝土的制备方法，包括以下步骤：(1)按要求的重量比准备原料水泥、钢纤维、玄武岩纤维、纳米SiO2、粉煤灰陶粒、细骨料、水和减水剂；(2)将步骤(1)准备的粉煤灰陶粒进行预湿处理，并使粉煤灰陶粒表面为饱和面干状态；(3)预先湿润搅拌机筒体，湿润之后将步骤(2)处理之后的粉煤灰陶粒、步骤(1)准备的细骨料以及水泥投入到搅拌机中进行预搅拌2～4min，使粉煤灰陶粒、细骨料、水泥混合搅拌均匀；(4)将步骤(1)准备好的钢纤维与玄武岩纤维混合均匀，然后加入到步骤(3)所述的混合搅拌均匀的搅拌机物料中，完全加入后继续搅拌1～3min(刚纤维与玄武岩纤维混合后、与粉煤灰陶粒、细骨料、水泥的均匀混合物料进行混合搅拌)，混合均匀；(5)将步骤(1)准备的减水剂、纳米SiO2与水混合均匀，然后将混合均匀的物料加入到步骤(4)所述搅拌机中混合均匀的物料中，完全加入之后，搅拌3～7min。其中，步骤(2)所述的粉煤灰陶粒预湿处理的具体步骤为：将准备好的粉煤灰陶粒浸没在水中，浸泡20～30min直到粉煤灰陶粒不再吸水，取出水中的粉煤灰陶粒将其表面水擦干，即得到饱和面干状态的粉煤灰陶粒。本专利技术中在粉煤灰陶粒存在下的混凝土轻质高强、工作性能好、保温隔热性能优良、还具有高耐久性等优良性能；玄武岩纤维的柔性特征及耐腐蚀、耐高温的化学性质能够显著抑制混凝土的抗非荷载性裂缝、改善混凝土的粘聚性和稳定性；钢纤维能够提高混凝土的抗冲击性能，能够显著提高混凝土的抗拉强度、抗折性能和冲击韧性等。玄武岩纤维与钢纤维混合加入混凝土中，不但可以发挥纤维各自的增强效果，而且可以发挥各种纤维间的协同工作能力，形成优势互补的混杂效应，更加高效的改善混凝土的抗拉、抗裂等方面的性能；混凝土中纳米材料的加入，纳米SiO2与水化产物大量键合，以纳米SiO2粉为晶核，在其颗粒表面形成水化硅酸钙凝胶相，将松散的水化硅酸钙凝胶变成纳米矿粉为核心的网状结构，降低了水泥石的徐变度，从而提高了水泥硬化浆体的强度和其他性能，能够使粉煤灰陶粒混凝土的内部结构更为致密，强度、韧性和耐久性得到显著提高。本专利技术通过将钢纤维、玄武岩纤维、纳米SiO2在粉煤灰陶粒混凝土中的加入，有效的改善了混凝土的各项性能，其各项性能均得到显著提高。与现有技术相比，本专利技术具有以下积极有益效果本专利技术通过粉煤灰陶粒的加入，有效回收了大量工业废渣粉煤灰对环境造成的严重影响，且明显提高了制备混凝土的各项性能，即在回收废料存在的条件下制备了性能优异的混凝土，能够较好的应用于房屋建筑主要受力构件及装配式建筑外墙、基础等部位；本专利技术在轻质粉煤灰陶粒存在的条件下，钢纤维能够促使粉煤灰陶粒的均匀分布，使粉煤灰陶粒在振捣过程中不会因为密度较低而上浮，使混凝土受力骨架更加完整，从根本上提高了混凝土的抗压强度；同时在玄武岩纤维的存在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增强C30粉煤灰陶粒混凝土，其特征在于，该混凝土由以下原料制备而成，所述各原料之间的重量比为水泥：钢纤维：玄武岩纤维：纳米SiO2：粉煤灰陶粒：细骨料：水：减水剂的重量比为1：0.130～0.149：0.002～0.003：0.010～0.012：0.518～0.733：1.277～1.702：0.416～0.476：0.007～0.008。

【技术特征摘要】
1.一种增强C30粉煤灰陶粒混凝土，其特征在于，该混凝土由以下原料制备而成，所述各原料之间的重量比为水泥：钢纤维：玄武岩纤维：纳米SiO2：粉煤灰陶粒：细骨料：水：减水剂的重量比为1：0.130～0.149：0.002～0.003：0.010～0.012：0.518～0.733：1.277～1.702：0.416～0.476：0.007～0.008。2.根据权利要求1所述的增强C30粉煤灰陶粒混凝土，其特征在于，该混凝土由以下原料按照要求的重量比制备而成，水泥：钢纤维：玄武岩纤维：纳米SiO2：粉煤灰陶粒：细骨料：水：减水剂的重量比为1：0.140：0.003：0.011：0.620：1.460：0.446：0.008。3.根据权利要求1所述的增强C30粉煤灰陶粒混凝土，其特征在于，所述的水泥为P.O42.5硅酸盐水泥。4.根据权利要求1所述的增强C30粉煤灰陶粒混凝土，其特征在于，所述的钢纤维为剪切波浪型，其直径为0.2～0.5mm、长度为28～35mm，钢纤维的抗拉强度≥850N/mm2。5.根据权利要求1所述的增强C30粉煤灰陶粒混凝土，其特征在于，所述玄武岩纤维的长度为3～6mm，单丝的直径为12～16μm，玄武岩纤维的抗拉强度为≥4100N/mm2。6.根据权利要求1所述的增强C30粉煤灰陶粒混凝土，其特征在于，所述的SiO2为白色粉末状，其平均粒径为30nm、表观密度为40～60g/L、pH值为5.0～7.0，纳米SiO2的烧失量≤1％，其中的杂质含量为＜0.5％。7.根据权利要求1所述的增强C30粉煤灰陶粒混凝土，其特征在于，所述的粉煤灰陶粒的堆积密度为420～485kg/m3、表观密度为720～780kg/m3、质量吸水率为10％～15％；所述粉煤灰陶粒粒径d1为5～30mm，其粒径的质量分布为26.5mm＜d1≤37.5mm的含量为25～33％，19mm＜d1≤2...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明，景嘉骅，张庆伟，
申请(专利权)人：安阳师范学院，
类型：发明
国别省市：河南,41