水泥-碱活化铝硅酸盐胶凝体系的预制混凝土及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种水泥

【技术实现步骤摘要】
水泥
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碱活化铝硅酸盐胶凝体系的预制混凝土及制备方法


[0001]本专利技术属于混凝土
，特别涉及一种水泥
‑
碱活化铝硅酸盐胶凝体系的预制混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]硅酸盐水泥在生产过程中(煅烧石灰石)，会释放大量CO2气体，其排放量占CO2总排放量的5～7％。全球气候峰会认为：为实现《巴黎协定》的目标，水泥的产量在2030年之前必须下压至少16％。因此，为缓解水泥生产所带来的环境问题，推进混凝土行业利用粉煤灰、矿粉等工业废料替代大部分水泥的举措势在必行。在预制混凝土构件生产中，从生产到应用过程可能仅为1～3天，保障其早期强度显得极为重要。因此，构件企业偏向于应用以水泥为主的胶凝材料体系预制混凝土，但是会加大CO2等温室气体的排放。如果以50％的矿物掺合料替代水泥，并确保构件的各龄期性能，可以将构件生产中所产生的CO2排放量降低约30％。然而，以大量的矿物掺合料替代水泥，会导致混凝土构件各个龄期性能的降低，尤其是早期强度。
[0003]为了解决预制混凝土各项性能、经济效益且同时降低CO2排放的平衡问题，，亟需提供一种水泥
‑
碱活化铝硅酸盐胶凝体系的预制混凝土及其制备方法。
[0004]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当视为承认或以任何形式暗示该信息为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种水泥
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碱活化铝硅酸盐胶凝体系的预制混凝土及其制备方法，采用水泥和碱激发协同作用的模式，一部分是水泥水化、矿物掺合料火山灰反应的常规胶凝体系；另一部是矿物掺合料强碱性激发，进而综合形成水泥—碱活化铝硅酸盐胶凝体系。对含该胶凝体系的混凝土进行蒸汽养护后，得到的预制混凝土构件，既具备足够的早期力学性能，又具有一定的经济性和环境效益。
[0006]为解决以上技术问题，本专利技术包括如下技术方案：
[0007]一种水泥
‑
碱活化铝硅酸盐胶凝体系的预制混凝土，其特征在于，包括：
[0008]水泥、矿粉、粉煤灰、粗骨料、细骨料、水、NaOH、Na2SiO3、磷酸以及减水剂，各成分的单方用量配比(kg/m3)如下：
[0009][0010]进一步地，所述水泥为P.O 42.5硅酸盐水泥，颗粒尺寸范围为20～25μm。
[0011]进一步地，所述矿粉为S95，颗粒尺寸范围为20～25μm。
[0012]进一步地，所述粉煤灰为II级，需水量比范围为90～95％。
[0013]进一步地，所述粗骨料采用连续级配的碎石，其粒径为5.0～26.5mm。
[0014]进一步地，所述细骨料采用连续级配的中砂，其细度模数为2.3～3.0。
[0015]进一步地，所述Na2SiO3为工业级试剂，SiO2含量范围为25～35％，Na2O含量范围为8～15％，H2O含量范围为50～60％。
[0016]进一步地，所述减水剂为聚羧酸类高效减水剂，减水率≥30％。
[0017]本专利技术还提供了水泥
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碱活化铝硅酸盐胶凝体系的预制混凝土的制备方法，包括如下步骤：
[0018]步骤S1：提供符合配比要求的水泥、矿粉、粉煤灰、粗骨料、细骨料、水、NaOH、Na2SiO3、磷酸以及减水剂备用；
[0019]步骤S2：在搅拌机中加入水泥、矿粉、粉煤灰，搅拌20～30秒；
[0020]步骤S3：在搅拌机中加入粗骨料和细骨料，继续搅拌20～30秒；
[0021]步骤S4：将NaOH固体，Na2SiO3溶液，磷酸和减水剂掺入水中，并搅拌5～10秒，形成混合溶液；
[0022]步骤S5：将步骤S4中的混合溶液倒入搅拌机，搅拌3～5分钟，得到水泥
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碱活化铝硅酸盐胶凝体系的预制混凝土。
[0023]进一步地，还包括步骤S6：将水泥
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碱活化铝硅酸盐胶凝体系的预制混凝土倒入构件模具中，振捣、抹平，并铺上一层土工布；采用蒸汽养护的方式，预养护时间为3～6小时，加热时间为2～3小时，恒温时间为5～8小时，降温时间为2～3小时，恒温温度保持在55～65℃；蒸汽养护完成后，将蒸汽养护完成后的预制混凝土构件搬运至标准养护室，在20
±
1℃，95％RH的标准条件下进行二次养护12～48小时，得到一种水泥—碱活化铝硅酸盐胶凝体系的预制混凝土构件。
[0024]与现有技术相比，本专利技术有益的技术效果在于：
[0025](1)本专利技术水泥
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碱活化铝硅酸盐胶凝体系的预制混凝土的制备方法，采用水泥和
碱激发协同作用的模式，一部分是水泥水化、矿物掺合料火山灰反应的常规胶凝体系；另一部分是矿物掺合料强碱性激发，进而综合形成水泥—碱活化铝硅酸盐胶凝体系。对含该胶凝体系的混凝土进行蒸汽养护后，得到的预制混凝土构件，既具备足够的早期力学性能，又具有一定的经济性和环境效益。
[0026](2)本专利技术提供的水泥
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碱活化铝硅酸盐胶凝体系的预制混凝土，其1d抗压强度相比于纯水泥预制混凝土提高11.0％以上，90d提高5.5％以上。同时，CO2排放量降低40％以上，经济效益显著。
[0027](3)本专利技术提供的水泥
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碱活化铝硅酸盐胶凝体系的预制混凝土，采用20～25％的粉煤灰替代矿粉，利用粉煤灰在后期过程中的长期火山灰反应，填补水泥
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碱活化铝硅酸盐胶凝体系的预制混凝土的孔隙，可以对水泥
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碱活化铝硅酸盐胶凝体系的预制混凝土早期性能影响不大的前提下，保证水泥
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碱活化铝硅酸盐胶凝体系的预制混凝土的耐久性。
[0028](4)本专利技术提供的水泥
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碱活化铝硅酸盐胶凝体系的预制混凝土，生产1t水泥排放约944kg CO2，1kg细骨料排放约0.0013kg CO2，1kg粗骨料排放约0.004kg CO2，1m3混凝土升温和恒温阶段1h排放约25kg CO2采用70～80％的粉煤灰、矿粉替代水泥，可以降低预制混凝土40～46％的CO2排放。
[0029](5)本专利技术提供的水泥
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碱活化铝硅酸盐胶凝体系的预制混凝土，其水胶比低，没有多余的水提供混凝土发生碱骨料反应，同时粉煤灰、矿粉在碱活化过程中消耗了大量的碱，因此，水泥—碱活化铝硅酸盐胶凝体系的预制混凝土相比于普通水泥混凝土更不容易发生碱骨料反应。
附图说明
[0030]图1为本专利技术一实施例中水泥
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碱活化铝硅酸盐胶凝体系的预制混凝土胶凝材料的两种体系示意图。
具体实施方式
[0031]以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的水泥
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碱活化铝硅酸盐胶凝体系的预制混凝土及其制备方法作进一步详细说明。根据下面说明，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水泥
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碱活化铝硅酸盐胶凝体系的预制混凝土，其特征在于，包括：水泥、矿粉、粉煤灰、粗骨料、细骨料、水、NaOH、Na2SiO3、磷酸以及减水剂，各成分的单方用量配比(kg/m3)如下：2.根据权利要求1所述的水泥
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碱活化铝硅酸盐胶凝体系的预制混凝土，其特征在于，所述水泥为P.O 42.5硅酸盐水泥，颗粒尺寸范围为20～25μm。3.根据权利要求1所述的水泥
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碱活化铝硅酸盐胶凝体系的预制混凝土，其特征在于，所述矿粉为S95，颗粒尺寸范围为20～25μm。4.根据权利要求1所述的水泥
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碱活化铝硅酸盐胶凝体系的预制混凝土，其特征在于，所述粉煤灰为II级，需水量比范围为90～95％。5.根据权利要求1所述的水泥
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碱活化铝硅酸盐胶凝体系的预制混凝土，其特征在于，所述粗骨料采用连续级配的碎石，其粒径为5.0～26.5mm。6.根据权利要求1所述的水泥
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碱活化铝硅酸盐胶凝体系的预制混凝土，其特征在于，所述细骨料采用连续级配的中砂，其细度模数为2.3～3.0。7.根据权利要求1所述的水泥
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碱活化铝硅酸盐胶凝体系的预制混凝土，其特征在于，所述Na2SiO3为工业级试剂，SiO2含量范围为25～35％，Na2O含量范围为8～15％，H2O含量范围为50～60％。8.根据权利要求1所述的水泥

【专利技术属性】
技术研发人员：周昱程，占羿箭，王圣怡，徐俊，朱然，刘丹，
申请(专利权)人：上海建工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：