一种大掺量花岗岩锯泥的超高性能混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术属于建筑材料技术领域，公开了一种大掺量花岗岩锯泥的超高性能混凝土及其制备方法。该超高性能混凝土包括以下质量份数的原料：水泥70～140份、未活化的锯泥120～180份、活化后的锯泥25～50份、原状粉煤灰20～45份、硅灰20～45份、吸水平衡的双网络水凝胶8～20份、分散剂1～2份、水30～50份、减水剂2～7份。本发明专利技术将锯泥分为两部分，一部分直接使用充当细集料，另一部分活化处理后充当辅助胶凝材料，极大地提高了锯泥的利用率；同时向混凝土中引入吸水平衡的双网络水凝胶，利用其亲水基团和疏水基团的作用，以及其收缩释水特性和网状结构，解决了超高性能混凝土早期收缩大、基体韧性差以及施工养护难的问题。体韧性差以及施工养护难的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种大掺量花岗岩锯泥的超高性能混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种大掺量花岗岩锯泥的超高性能混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着科学技术的发展，混凝土强度等级一直在不断地提高，超高性能混凝土已成功地应用于土木工程结构中。超高性能混凝土的特点是低水胶比并掺有足够数量的矿物细掺合料和高效减水剂，从而使混凝土具有综合的优异的技术特性，但因此也产生了一些性能缺陷，限制了超高性能混凝土在工程中的应用。
[0003]其一，国外许多学者发现超高性能混凝土存在早期收缩开裂的问题，其原因是由于低水胶比并掺入较多的具有相当活性的矿物细掺合料，混凝土内部结构微细孔内自由水量不足，使混凝土内部供水不足，内部相对湿度自发地减小而引起自干燥，导致混凝土的收缩变形，使混凝土内部结构受到损伤而产生微裂缝，对超高性能混凝土的结构质量产生不良影响。
[0004]其二，随着基材抗压强度的提高，其基体韧性差的问题也越发突出，超高性能混凝土的抗压强度已达到150MPa以上，但抗拉强度一般只有抗压强度的1/15～1/20，受拉极限延伸率只有0.005％～0.05％，目前通常采用钢纤维增强的方法来改善基材的韧性，但由于钢纤维自重较大易沉底，很难控制钢纤维在基体内部的分布状态，钢纤维的増韧效果也很难达到预期。
[0005]其三，超高性能混凝土对现场操作条件要求较高，低水胶比、掺杂钢纤维等因素所导致的超高性能混凝土浆体黏性过大，不易浇筑定型，且需要高温养护才能达到预期强度，给施工造成较大的难度，并增加了施工成本。
[0006]此外，超高性能混凝土的成本较高也是限制其工程应用的一大因素，为了降低成本，很多研究希望将固废作为掺合料应用于混凝土的制备中，例如锯泥常被用于部分取代机制砂与河沙，优化细集料的颗粒级配，但这种方式用量少且未发挥出锯泥潜在的凝胶活性，实际上锯泥的硅铝化合物含量可达85％以上，可作为胶凝材料使用，但困难在于如何激发出其潜在的火山灰活性。
[0007]因此，本专利技术设计一种大掺量花岗岩锯泥的超高性能混凝土，不仅提高锯泥的利用率，还同时解决上述超高性能混凝土的缺陷。

技术实现思路

[0008]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供一种大掺量花岗岩锯泥的超高性能混凝土及其制备方法，将锯泥分为两部分，一部分直接使用充当细集料，另一部分活化处理后充当辅助胶凝材料，极大地提高了锯泥的利用率，同时向混凝土中引入双网络水凝胶，解决超高性能混凝土早期收缩大、基体韧性差以及施工养护难的问题。
[0009]为解决本专利技术所提出的技术问题，本专利技术提供一种大掺量花岗岩锯泥的超高性能
混凝土，包括以下质量份数的原料：水泥70～140份、未活化的锯泥120～180份、活化后的锯泥25～50份、原状粉煤灰20～45份、硅灰20～45份、吸水平衡的双网络水凝胶8～20份、分散剂1～2份、水30～50份、减水剂2～7份。
[0010]上述方案中，所述水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5或52.5。
[0011]上述方案中，所述原状粉煤灰的含水率为20～30％，SiO2含量为40～50％，Al2O3含量为30～40％，粒径范围为2～200μm，平均粒径为45～52μm。
[0012]上述方案中，所述硅灰的比表面积为18000～21000m2/kg，SiO2含量为90～97％。
[0013]上述方案中，所述分散剂为三聚磷酸钠，增加锯泥在混凝土体系中的分散。
[0014]上述方案中，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂，固含量为35～40％。
[0015]上述方案中，所述未活化的锯泥和活化后的锯泥均为花岗岩锯泥，其硅铝化合物含量为83～97％，含水率≤3％。
[0016]上述方案中，所述未活化的锯泥粒径为0.6～1.16mm；所述活化后的锯泥粒径为0.5～1μm，由粒径小于0.6mm的锯泥经湿法球磨后烘干制得。
[0017]上述方案中，所述活化后的锯泥的制备方法为：将锯泥、助磨剂、表面活性剂和水置于球磨设备中，先采用大号磨球进行一次研磨，再采用中号磨球和小号磨球进行二次研磨，产物烘干，得到活化后的锯泥。
[0018]进一步地，所述助磨剂为六偏磷酸钠，掺量为锯泥质量的0.3～0.5％。
[0019]进一步地，所述表面活性剂为蔗糖脂肪酸酯，掺量为锯泥质量的0.03～0.07％。
[0020]进一步地，所述水的掺量控制水料比为(2～4)：1。
[0021]进一步地，所述球磨设备为行星式球磨机，搭配的磨球分为大号、中号、小号三种尺寸，大号磨球的粒径为8～10mm，中号磨球的粒径为5～7mm，小号磨球的粒径为2～4mm。
[0022]进一步地，所述一次研磨的球料比为0.5～0.8，研磨时间为5～10min。
[0023]进一步地，所述二次研磨的球料比为0.8～1.2，小号磨球与中号磨球的质量比为(2～3)：1，研磨时间为10～15min。
[0024]进一步地，所述水料比为水与锯泥的质量比，球料比为磨球与锯泥的质量比。
[0025]上述方案中，所述双网络水凝胶为聚N
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异丙基丙烯酰胺/聚丙烯酰胺无机/有机共交联双网络水凝胶，它由活化后的锯泥作为无机交联剂聚合形成聚N
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异丙基丙烯酰胺第一网络结构，再在第一网络结构中通过有机交联剂聚合形成聚丙烯酰胺第二网络结构。
[0026]上述方案中，所述双网络水凝胶的吸水率为4～5g/g，拉伸强度为130～170KPa，断裂伸长率为150～300％。
[0027]上述方案中，所述吸水平衡的双网络水凝胶的制备方法为：
[0028]1)将N
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异丙基丙烯酰胺溶于第一引发剂溶液中，再加入活化后的锯泥搅拌均匀，通入氮气排出空气后密封，在恒温加热和紫外光条件下进行第一聚合反应，将聚合物清洗、干燥，得到第一网络水凝胶；
[0029]2)将丙烯酰胺、有机交联剂和硅烷偶联剂加入到磁化水中搅拌均匀，再加入第一网络水凝胶和第二引发剂溶液，搅拌均匀后避光溶胀，再通入氮气排出空气后密封，在紫外光条件下进行第二聚合反应，得到双网络水凝胶；
[0030]3)将双网络水凝胶放入水中浸泡，得到吸水平衡的双网络水凝胶。
[0031]进一步地，所述第一引发剂溶液为浓度0.3～0.5mol/L的过硫酸钾溶液，步骤1)中
N
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异丙基丙烯酰胺、第一引发剂溶液和活化后的锯泥的质量比为(2～3)：(20～25)：1。
[0032]进一步地，所述第一聚合反应的恒温加热温度为40～60℃，紫外光光强为180～240W，紫外光源与反应物的距离为25～30cm，反应时间为1～2h。
[0033]进一步地，步骤1)中的清洗、干燥过程具体为：将聚合物在水中溶胀2～4h，以除去残留反应物和杂质，再在45～55℃和30～40％真空度环境下烘干1～2h。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大掺量花岗岩锯泥的超高性能混凝土，其特征在于，包括以下质量份数的原料：水泥70～140份、未活化的锯泥120～180份、活化后的锯泥25～50份、原状粉煤灰20～45份、硅灰20～45份、吸水平衡的双网络水凝胶8～20份、分散剂1～2份、水30～50份、减水剂2～7份；所述活化后的锯泥经湿法球磨制得；所述双网络水凝胶为聚N
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异丙基丙烯酰胺/聚丙烯酰胺无机/有机共交联双网络水凝胶，它由活化后的锯泥作为无机交联剂聚合形成聚N
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异丙基丙烯酰胺第一网络结构，再在第一网络结构中通过有机交联剂聚合形成聚丙烯酰胺第二网络结构。2.根据权利要求1所述的大掺量花岗岩锯泥的超高性能混凝土，其特征在于，所述未活化的锯泥和活化后的锯泥均为花岗岩锯泥，硅铝化合物含量为83～97％，含水率≤3％；所述未活化的锯泥粒径为0.6～1.16mm；所述活化后的锯泥粒径为0.5～1μm；所述原状粉煤灰的含水率为20～30％，SiO2含量为40～50％，Al2O3含量为30～40％，粒径范围为2～200μm，平均粒径为45～52μm。3.根据权利要求1所述的大掺量花岗岩锯泥的超高性能混凝土，其特征在于，所述活化后的锯泥的制备方法为：将锯泥、助磨剂、表面活性剂和水置于球磨设备中，先采用大号磨球进行一次研磨，再采用中号磨球和小号磨球进行二次研磨，产物烘干，得到活化后的锯泥。4.根据权利要求3所述的大掺量花岗岩锯泥的超高性能混凝土，其特征在于，所述球磨设备为行星式球磨机，大号磨球的粒径为8～10mm，中号磨球的粒径为5～7mm，小号磨球的粒径为2～4mm；所述一次研磨的球料比为0.5～0.8，研磨时间为5～10min；所述二次研磨的球料比为0.8～1.2，小号磨球与中号磨球的质量比为(2～3)：1，研磨时间为10～15min。5.根据权利要求1所述的大掺量花岗岩锯泥的超高性能混凝土，其特征在于，所述双网络水凝胶的吸水率为4～5g/g，拉伸强度为130～170KPa，断裂伸长率为150～300％。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾鹏，王军，赵日煦，熊龙，包明，黄灿，周博儒，余昆，周子寒，
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：