本发明专利技术公开了一种贝利特硅酸盐水泥绿色超高性能混凝土及其制备方法，属于混凝土材料及其制备技术领域。本发明专利技术解决了现有超高性能混凝土水泥用量大、碳排放高以及贝利特硅酸盐水泥应用局限性大的问题。本发明专利技术混凝土包括贝利特硅酸盐水泥、硅灰、玄武岩石粉、矿物掺合料、镀铜平直钢纤维、聚羧酸高效减水剂、消泡剂和砂子。本发明专利技术采用低碳绿色环保的贝利特硅酸盐水泥，显著提高了UHPC的绿色度，基于胶凝组分颗粒优化理论，采用多种玄武岩石粉等绿色矿物掺合料复合使用，使贝利特硅酸盐水泥用量最低限值低至300kg/m3，降低了UHPC的水泥用量，也从源头上降低了UHPC的碳排放值，每千克UHPC二氧化碳排放值低于800kg。二氧化碳排放值低于800kg。
【技术实现步骤摘要】
一种贝利特硅酸盐水泥绿色超高性能混凝土及其制备方法
[0001]本专利技术涉及一种贝利特硅酸盐水泥绿色超高性能混凝土及其制备方法，属于混凝土材料及其制备
技术介绍
[0002]超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete，以下简称UHPC)具有超高抗压、抗拉强度、超高的韧性、耐久性以及工作性能。UHPC是一般由胶凝材料(水泥、硅灰、矿渣、粉煤灰、稻壳灰等)、钢纤维、细骨料和高效减水剂等外加剂组成颗粒级配优越的超低水胶比超高性能的混凝土材料。然而，UHPC总体胶凝材料用量较大，传统的UHPC水泥用量高达800～1100kg/m3。采用普通硅酸盐水泥制备的UHPC由于粒子的黏聚效应等原因导致其需水量较高，造成其流动度较低。重要的是，超高的水泥用量以及大量外加剂的使用造成了UHPC较高的造价成本以及碳排放值，限制了UHPC可持续和绿色化发展。
[0003]CN 112551980A公开了一种低收缩、较低水泥用量的超高性能混凝土，然而其水泥最低限制量仍高达650kg/m3，CN 114477908 A公开了一种低碳超轻超高强混凝土及其制备方法，虽然使用空心玻璃微珠、漂珠降低了容重，但其28d强度仅为100MPa左右，而且其使用的高贝利特水泥(即一种贝利特硅酸盐水泥)标号高达62.5，同时使用了大量的纳米材料、晶种和外加剂，增加了碳排放值，本质上并未制备出绿色低碳超高性能混凝土。CN 114524909B公开了一种超高强混凝土外加剂及其制备方法、超高强混凝土，其中提到使用了富含C2S的水泥改善超高性能混凝土早期工作性能，然而其提到的贝利特相带负电影响阴离子外加剂的吸附影响水泥颗粒的分散是不科学的，因为贝利特水泥颗粒的溶解和水化过程都是相对缓慢的，聚羧酸高效减水剂等阴离子外加剂主要吸附在水泥中另一种熟料矿物铝酸三钙C3A的表面，这是由于C3A水化速率较快且溶解后表面带正电，因此贝利特硅酸盐水泥中阿利特相含量降低后，将更有利于众多阴离子外加剂在水泥颗粒上吸附，降低了水泥颗粒溶解于水后电荷由正到负变化速率，并未影响外加剂的吸附效果，而且该专利中贝利特水泥用量也高达820kg/m3，胶凝材料用量仍比较高，大量外加剂的使用也增大了UHPC碳排放值。
[0004]此外，贝利特硅酸盐水泥早期强度低，要实现早期强度提升方法有物理活化、化学活化等方法，物理活化是从养护温度、熟料冷却和研磨等角度出发，化学活化包括化学掺杂改性C2S、掺杂C
‑
S
‑
H晶种以及掺加Na2CO3和Na2SO4等化学试剂等方式。CN105174771B公开了一种以活性C2S为主贝利特水泥活化剂，然而其制备过程过于复杂，该类改性剂也未得到工业化的生产。
[0005]因此，提供一种贝利特硅酸盐水泥绿色超高性能混凝土，克服上述现有技术中存在的问题是十分必要的。
技术实现思路
[0006]本专利技术为了解决现有超高性能混凝土的水泥用量大、碳排放高以及贝利特硅酸盐
水泥应用局限性大的问题，提供一种贝利特硅酸盐水泥绿色超高性能混凝土及其制备方法。
[0007]本专利技术的技术方案：
[0008]本专利技术的目的之一是提供一种贝利特硅酸盐水泥绿色超高性能混凝土，每立方米的混凝土包括：
[0009]贝利特硅酸盐水泥300～700kg；
[0010]硅灰150～210kg；
[0011]玄武岩石粉150～320kg；
[0012]矿物掺合料0～200kg；
[0013]镀铜平直钢纤维1.5～2vol％；
[0014]聚羧酸高效减水剂为凝胶材料的1～1.5wt％；
[0015]消泡剂为凝胶材料的0.01～0.04wt％；
[0016]砂子为凝胶材料的90～110wt％；
[0017]其中，胶凝材料由贝利特硅酸盐水泥、硅灰、玄武岩石粉和矿物掺合料组成。
[0018]进一步限定，贝利特硅酸盐水泥由以贝利特相为主要的熟料矿物和石膏混合而成，其中石膏加入量为熟料矿物的5wt％；熟料矿物以基于Bogue公式的计算值计，C2S≥40％，C3S≤30％，标准稠度用水量＜0.28，比表面积为280～345m2/kg，7d抗压强度≥13MPa，28d强度≥42.5MPa，3d水化热≤230J/g，7d水化热≤260J/g，烧矢量≤3％。
[0019]更进一步限定，熟料矿物以C3A2％～10％，C2S 40％进行设计。
[0020]进一步限定，熟料矿物煅烧过程中使用B2O3和SO3作为复合稳定剂。
[0021]更进一步限定，B2O3加入量为0.5wt％。
[0022]更进一步限定，SO3加入量为0.8wt％。
[0023]进一步限定，硅灰中硅含量＞95wt％，比表面积20000～25000m2/g，密度2.2g/cm3，需水量＜120％，活性指数≥110％，平均粒径为0.1～0.15μm。
[0024]进一步限定，硅灰中硅含量＞95wt％，比表面积20000～25000m2/g，密度2.2g/cm3，需水量＜120％，活性指数≥110％，平均粒径为0.1～0.15μm。
[0025]进一步限定，玄武岩石粉粒径0.1～100μm，烧矢量＜5％，比表面积3644m2/kg，中位粒径＜17μm。
[0026]更进一步限定，玄武岩石粉的3d活性＞70％、7d活性＞75％，活性指标以PO42.5基准水泥为准。
[0027]进一步限定，矿物掺合料为石英粉、粉煤灰、粒化高炉矿渣、火山灰、偏高岭土、稻壳灰中一种或多种混合。
[0028]更进一步限定，石英粉的粒径为300～400目，平均粒径45μm。
[0029]进一步限定，聚羧酸高效减水剂固含量为40～60％。
[0030]进一步限定，消泡剂为聚羧酸专用消泡剂、聚醚消泡剂、有机硅消泡剂中的一种或多种混合。
[0031]进一步限定，砂子采用石英砂或干净的河砂，且级配良好，粒径为0.01～0.8mm。
[0032]进一步限定，镀铜平直钢纤维公称长度为13mm，当量直径为0.2mm，抗拉强度≥2850MPa、杨氏模量大于等于45GPa。
[0033]本专利技术的目的之二是提供上述贝利特硅酸盐水泥绿色超高性能混凝土的制备方法，该方法步骤如下：
[0034]S1，将水、聚羧酸高效减水剂和消泡剂混合搅拌均匀，得到材料1备用；
[0035]S2，将砂子加入搅拌机中慢速搅拌30s；
[0036]S3，将贝利特硅酸盐水泥、硅灰、玄武岩石粉和矿物掺合料混合后加入S2中搅拌机中，继续慢速搅拌120～180s；
[0037]S4，继续向搅拌机中加入1/5的材料1，慢速搅拌60～120s；
[0038]S5，继续加入剩余4/5的材料1，慢速搅拌180s以上直至拌合物达到流动度大于200mm；
[0039]S6，继续加入镀铜平直钢纤维，慢速搅拌90s，快速搅拌120s本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种贝利特硅酸盐水泥绿色超高性能混凝土，其特征在于，每立方米的混凝土包括：贝利特硅酸盐水泥300～700kg；硅灰150～210kg；玄武岩石粉150～320kg；矿物掺合料0～200kg；镀铜平直钢纤维1.5～2vol％；聚羧酸高效减水剂为凝胶材料的1～1.5wt％；消泡剂为凝胶材料的0.01～0.04wt％；砂子为凝胶材料的90～110wt％；其中，胶凝材料由贝利特硅酸盐水泥、硅灰、玄武岩石粉和矿物掺合料组成。2.根据权利要求1所述的贝利特硅酸盐水泥绿色超高性能混凝土，其特征在于，贝利特硅酸盐水泥由以贝利特相为主要的熟料矿物和石膏混合而成，其中石膏加入量为熟料矿物的5wt％；熟料矿物以基于Bogue公式的计算值计，C2S≥40％，C3S≤30％，标准稠度用水量＜0.28，比表面积为280～345m2/kg，7d抗压强度≥13MPa，28d强度≥42.5MPa，3d水化热≤230J/g，7d水化热≤260J/g，烧矢量≤3％。3.根据权利要求2所述的贝利特硅酸盐水泥绿色超高性能混凝土，其特征在于，熟料矿物以C3A2％～10％，C2S 40％进行设计。4.根据权利要求2所述的贝利特硅酸盐水泥绿色超高性能混凝土，其特征在于，熟料矿物煅烧过程中使用B2O3和SO3作为复合稳定剂，其中B2O3加入量为0.5wt％，SO3加入量为0.8wt％。5.根据权利要求1所述的贝利特硅酸盐水泥绿色超高性能混凝土，其特征在于，硅灰中硅含量＞95wt％，比表面积20000～25000m2/g，密度2.2g/cm3，需水量＜120％，活性指数≥110％，平均粒径为0.1～0.15μm。6.根据权利要求1所述的贝利特硅酸盐水泥绿色超高性能混凝土，其特征在于，玄武岩石粉粒径0.1～100μm，烧矢量＜5％，比表面积3644m2/kg，中位粒径＜17μm。7.根据权利要求1所述的贝利特硅酸...
【专利技术属性】
技术研发人员：李依芮，曾晓辉，谢友均，文寨军，谢永江，龙广成，王敏，叶家元，詹翔宇，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。