一种高性能混凝土及其制备方法技术

发明专利技术公开了一种高性能混凝土，各组分及其含量包括：硅酸盐水泥390～420kg/m3，粉煤灰118～135kg/m3，砂550～630kg/m3，G5‑

【技术实现步骤摘要】
一种高性能混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种高性能混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]自收缩是早期高性能混凝土中存在的一个普遍现象，水化过程中毛细管内的表面张力会导致混凝土发生自收缩，从而导致混凝土过早开裂，使混凝土更容易被潜在侵蚀性物质(硫酸盐、氯盐、碳酸盐等)侵蚀，严重缩减混凝土的耐久性能。高性能混凝土(HPC)的水灰比较低，在拌制过程中容易出现发粘、扒底等问题，导致混凝土泵送困难；硬化过程中HPC容易出现凝结时间异常、假凝等现象；此外，由于HPC水泥用量较大，水化热较高，容易发生自收缩，进而造成混凝土的早期开裂等问题，而这些裂缝问题无法通过传统的喷水养护手段得到有效缓解。
[0003]针对上述技术问题，众多研究学者提出了在混凝土中掺入饱水内养护剂的内养护方法，这些内养护剂主要用作储水载体，在水泥水化过程中逐渐释放水分，保持混凝土孔隙内的高相对湿度，以减少或防止混凝土中的自收缩开裂，将裂缝最小化，进而显著提高混凝土的结构耐久性。内养护技术的关键是选择合适的内养护剂，并根据需要在适当的时间、适当的环境下释放自由水对混凝土进行内部养护。
[0004]目前，常用的内部养护剂主要包括预湿高孔隙率轻集料(LWAs)和高吸水性聚合物(SAPs)。其中LWAs作为内养护剂的施工难点在于实用效果有限，容易造成混凝土强度下降等问题，较多的LWAs不利于混凝土的弹性模量提升，材料孔径和吸水率的不规律对内养护的效果影响很大。此外，轻集料的孔径和孔的类别对混凝土的开裂收缩和抗冻性能有很大的影响。孔性质的不同会影响到混凝土的预湿程度，并且影响到体积砂率的大小。SAPs在结构上由于是直链、交链和支链的丛生，因此能够包裹住水，微观结构上由于其离子的特征及交联现象使其可以吸附水介质；且与一般吸水材料相比具有超强的保水功能。然而，SAPs由于其结构上的复杂性决定了其能形成高含水凝胶并且不容易释水，而且在吸水后有弹性凝胶的性能进而形成高膨润状态；此外SAPs的尺寸和空间的分布同样存在对养护效果影响较大等问题；SAPs颗粒太大不利于内养护效果的发挥(吸水不充分等问题)；如果颗粒太小，低活性的高吸水树脂颗粒表面会影响减缩效果；再者SAPs的施工应用成本较高，难以在大体量的混凝土构筑物中应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种改性粉煤灰空心微珠，并将其作为内养护剂应用于制备高性能混凝土，可在有效保证高性能混凝土抗压强度的前提下消除自收缩，降低水泥基复合材的开裂等风险，并提高其耐久性，保证所得混凝土的综合使用性能，降低施工养护成本，尤其解决在危险环境下难以洒水养护区域的养护等问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种高性能混凝土，各组分及其含量包括：硅酸盐水泥390～420kg/m3，粉煤灰118～135kg/m3，砂550～630kg/m3，G5‑
20mm
卵石1000～1150kg/m3，外加剂8.8～10.6kg/m3，水125～135kg/m3，多孔空心微珠基内养护剂2.4～3.2kg/m3；所制备的高性能混凝土强度可以达到C60，抗渗等级达到P12，抗硫酸盐等级达到KS150，抗冻等级达到F400。
[0008]优选的，所述高性能混凝土中，各组分及其含量包括：硅酸盐水泥400～410kg/m3，粉煤灰125～135kg/m3，砂560～620kg/m3，G5‑
20mm
卵石1040～1100kg/m3，外加剂9.0～9.9kg/m3，水126～132kg/m3，多孔空心微珠基内养护剂2.6～3.2kg/m3。
[0009]上述方案中，所述多孔空心微珠基内养护剂的制备方法包括如下步骤：
[0010]1)将粉煤灰空心微珠加入水中，进行超声分散，得粉煤灰空心微珠分散液；然后进行抽滤、干燥、冷却，得预处理粉煤灰空心微珠；
[0011]2)将所得预处理粉煤灰空心微珠加入无水乙醇中，在50～70℃温度条件下进行搅拌处理，然后加入有机酸，在50～70℃温度条件下，进行搅拌反应，得酸蚀后的粉煤灰空心微珠分散液；
[0012]3)将所得酸蚀后的粉煤灰空心微珠分散液进行抽滤、干燥，研磨，即得所述混凝土内养护剂。
[0013]上述方案中，所述粉煤灰空心微珠的粒径为10～150μm。
[0014]上述方案中，所述粉煤灰空心微珠分散液中粉煤灰空心微珠的浓度为10～20g/100mL。
[0015]上述方案中，所述超声分散时间为15～30min，超声频率为30～50kHz。
[0016]上述方案中，步骤1)中所述干燥温度为90～100℃，时间为1～2h。
[0017]上述方案中，步骤1)中引入的粉煤灰空心微珠与步骤2)中引入的无水乙醇的固液比为10～20g:100mL。
[0018]上述方案中，步骤2)中所述搅拌处理时间为10～20min，搅拌速率为300～500r/min；搅拌反应时间为3～5h。
[0019]上述方案中，干燥温度为80～105℃，时间为1～2h。
[0020]上述方案中，所述研磨步骤为研磨至比表面积为500～600m2/kg。
[0021]上述方案中，所述步骤1)中引入的粉煤灰空心微珠与步骤3)中引入的有机酸的质量比为1:0.5～1.0。
[0022]上述方案中，所述有机酸为柠檬酸、乙酸、水杨酸、邻苯二甲酸等中的一种或几种；其与步骤1)中引入的粉煤灰空心微珠的质量比为(0.5～1.0):1。
[0023]优选的，所述有机酸由柠檬酸和邻苯二甲酸按1:1的质量比复合而成。
[0024]根据上述方案制备的混凝土内养护剂，其孔隙率达到65～80％，表面pH值6.0～7.0，吸水率＞200％，释水率＞180％。
[0025]上述方案中，所述硅酸盐水泥可选用P
·Ⅰ42.5水泥等，其比表面积为370～390m2/kg，烧失量小于2.5％，三氧化硫含量小于2.0％；所述粉煤灰为F
·
II级粉煤灰，细度12～25％，需水量比100～105％，烧失量小于4.0％，三氧化硫小于2.0％。
[0026]上述方案中，所述砂为Ⅱ区中砂(河砂)，细度模数2.5～2.9，含泥量小于1.2％，泥块含量小于0.5％。
[0027]上述方案中，所述外加剂为聚羧酸减水剂，固含为12％以上，减水率大于25％。
[0028]上述一种高性能混凝土的制备方法，包括如下步骤：
[0029]1)按配比称取各原料，各组分及其含量包括：硅酸盐水泥390～420kg/m3，粉煤灰118～135kg/m3，砂550～630kg/m3，G5‑
20mm
卵石1000～1150kg/m3，外加剂8.8～10.6kg/m3，水125～135kg/m3，多孔空心微珠基内养护剂2.4～3.2kg/m3；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能混凝土，其特征在于，各组分及其含量包括：硅酸盐水泥390～420kg/m3，粉煤灰118～135kg/m3，砂550～630kg/m3，G5‑
20mm
卵石1000～1150kg/m3，外加剂8.8～10.6kg/m3，水125～135kg/m3，多孔空心微珠基内养护剂2.4～3.2kg/m3。2.根据权利要求1所述的高性能混凝土，其特征在于，所述多孔空心微珠基内养护剂通过对粉煤灰空心微珠采用有机酸蚀液进行加热搅拌处理而成。3.根据权利要求2所述的高性能混凝土，其特征在于，所述多孔空心微珠基内养护剂的制备方法包括如下步骤：1)将粉煤灰空心微珠加入水中，进行超声分散，得粉煤灰空心微珠分散液；然后进行抽滤、干燥、冷却，得预处理粉煤灰空心微珠；2)将所得预处理粉煤灰空心微珠加入无水乙醇中，在50～70℃温度条件下进行搅拌处理，然后加入有机酸，在50～70℃温度条件下，进行搅拌反应，得酸蚀后的粉煤灰空心微珠分散液；3)将所得酸蚀后的粉煤灰空心微珠分散液进行抽滤、干燥，研磨，即得所述混凝土内养护剂。4.根据权利要求3所述的高性能混凝土，其特征在于，步骤1)中引入的粉煤灰空心微珠与步骤2)中引入的无水乙醇的固液比为10～20g:100mL。5.根据权利要求2或3所述的高性能混凝土，其特征在于，所述有机酸为柠檬酸、乙酸、...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，艾洪祥，孟书灵，王军，朱炎宁，卢霄，郑海康，李宁，
申请(专利权)人：中建西部建设股份有限公司，
类型：发明
国别省市：