【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高性能建筑材料，具体涉及一种低水化热大体积铁铝酸盐水泥混凝土及其制备方法。
技术介绍
1、建筑工程质量与人们生活息息相关，不仅关系到人们的生活财产安全，更是关系到人们对美好生活的向往。大体积混凝土是建筑行业较为常见的施工技术，满足了建筑行业的发展特征。然而大体积混凝土由于结构厚且体积较大的特点，极易出现水泥放热集中导致内外温差过大，混凝土内部温度应力增大，致使混凝土出现温度裂缝的现象。
2、铁铝酸盐水泥是我国自主研发的第三系列水泥，是将适当生料煅烧，获得无水硫铝酸钙、铁相和硅酸二钙为主要成分的熟料，掺加适量石膏和0％～10％石灰石磨细制成的水硬性胶凝材料。早期强度高，抗冻性、耐腐蚀性和耐磨性较好。由于其优异性能，常被应用于建筑行业。其早期强度高是由于无水硫铝酸钙反应速率快，由此也会带来水泥早期放热量大，放热集中，如不采取措施，很容易导致在浇筑大体积混凝土时产生温度裂缝的问题。
3、目前有针对大体积混凝土的相关专利cn110922122b及cn113493327b等。cn110922122b主要采用大掺量矿粉替代水泥的方式，cn113493327b主要采用不同缓凝剂协同配合的方式。上述专利均针对普通硅酸盐水泥，且均以现有水泥为基础进行调控。针对铁铝酸盐水泥的大体积混凝土的制备方法等未见报道。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于，为了有效减少大体积混凝土在成型及服役阶段产生的温度裂缝，提供了一种低水化热大体积铁铝酸盐水泥混凝土及其制备方法。
2、本专利技术的具体技术方案是：
3、一种低水化热大体积铁铝酸盐水泥混凝土，以重量份计，其包括：
4、铁铝酸盐水泥：240～370份；
5、粉煤灰：40～135份；
6、矿粉：50～202.5份；
7、硅粉：10～15份；
8、石灰石粉：40～70份；
9、砂：600～800份；
10、石：850～1150份；
11、水：132～200份；
12、外加剂：5～9份。
13、优选的，铁铝酸盐水泥矿物组成按重量百分比计含有30.0～45.0％的无水硫铝酸钙、30.0～40.0％的硅酸二钙和30.0～35.0％的铁铝酸钙，细度d90为10～15μm。采用上述铁铝酸盐水泥矿物配比，相对于传统铁铝酸盐水泥降低了无水硫铝酸钙含量，提高了硅酸二钙含量。由于无水硫铝酸钙为铁铝酸盐水泥中反应最快的矿相，早期强度主要由无水硫铝酸钙水化生成钙矾石，因此无水硫铝酸钙也是早期反应放热最多的矿物。硅酸二钙主要在中后期反应，生成物为c-s-h凝胶，因此早期硅酸二钙放热量低。优化铁铝酸盐水泥矿物组成，设计出早期放热量下降，中后期持续水化的大体积混凝土专用铁铝酸盐水泥，有利于从水泥角度解决放热集中现象，提升大体积混凝土结构稳定性。水泥细度为10～15μm，既能保证水泥有良好的反应活性，又能避免由于细度过小导致的反应速率过快，从而带来放热集中，从物理角度控制铁铝酸盐水泥的反应速率，对低水化热大体积铁铝酸盐水泥混凝土水化热控制具有积极意义。
14、优选的，粉煤灰为二级粉煤灰，细度d90为1～6μm，矿粉为s95矿粉，细度d90为1～6μm。采用大掺量粉煤灰和矿粉替代铁铝酸盐水泥，一方面粉煤灰、矿粉相对于铁铝酸盐水泥早期反应活性低，由于铁铝酸盐水泥反应矿物的原因，铁铝酸盐水泥反应生成的氢氧化钙含量较少，溶液ph低于硅酸盐水泥，而矿粉和粉煤灰反应均需要大量的氢氧化钙，从这个角度来讲，矿粉和粉煤灰的早期反应程度会低于硅酸盐水泥。因此，掺入矿粉和粉煤灰，会降低混凝土整体的早期水化热，同时对后期强度产生有利影响。这与大体积混凝土要求的控制早期裂缝，后期强度持续发展相符。矿粉和粉煤灰的细度均为1～6μm，采用超细化处理的矿粉和粉煤灰，增加了矿粉和粉煤灰的比表面积，保证了碱度不足的环境下矿粉和粉煤灰仍可具有较高的反应活性。
15、优选的，硅粉细度为0.1～0.3μm，石灰石细度为5～10μm。硅灰和石灰石粉的掺量比较低，石灰石粉是无活性物质，掺入硅灰和石灰石粉的主要目的是填充水泥与粉煤灰矿粉间的空隙，从胶凝材料角度实现最紧密堆积。铁铝酸盐水泥，石灰石粉，矿粉和粉煤灰，硅灰四组分颗粒级配相互搭配，基本形成了胶凝材料内部的最紧密堆积，保证胶凝材料部分的流动性能尽可能提高。
16、优选的，砂为天然砂，连续级配，石为碎石，5～25mm连续级配。从骨料的层面保证了连续级配，在保证流动性和强度的前提下，降低胶凝材料和水的用量，有效降低大体积铁铝酸盐水泥混凝土早期放热带来的开裂风险。
17、优选的，水为冷水，温度范围为5～15℃。采用冷水拌合，可降低水泥反应速率，降低混凝土在拌合过程及早期氧化过程中的放热量过高及放热集中现象。
18、优选的，外加剂为减水剂、缓凝剂、引气剂，所述的减水剂聚羧酸减水剂，减水率为27％，缓凝剂为硼酸，硼酸纯度≥95％，引气剂为非离子表面活性剂烷基酚环氧乙烷缩合物，所述的减水剂：缓凝剂：引气剂为75％：15％：10％。三种外加剂相互配合，能够在有效降低用水量的情况下，控制胶凝材料放热速率，同时保证流动性满足大体积混凝土施工要求。
19、一种低水化热大体积铁铝酸盐水泥混凝土的制备方法，包括如下步骤：
20、(1)将砂、铁铝酸盐水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰、和石灰石粉投入搅拌机内，以2～5m/s线速度搅拌0.4～0.5h，得到第一混合物；
21、(2)再将水和外加剂投入搅拌机内，以4～6m/s线速度快速搅拌30s～40s得到均匀的砂浆；
22、(3)再将石子投入搅拌机内，以1～3m/s线速度均速搅拌50～60s，得到低水化热大体积铁铝酸盐水泥混凝土拌合物。
23、通过上述步骤制备低水化热大体积铁铝酸盐水泥混凝土，可使胶凝材料与砂更好的混合，在加入石之前加入外加剂和水，能最大程度的保证外加剂作用于水泥砂浆的效果，且此时水泥已经反应，部分热量已经散出。采用预拌砂浆与石充分拌合，可使得混合均匀后的砂浆与粗骨料最大程度结合，采用上述步骤制备的大体积铁铝酸盐水泥混凝土，流动性和力学强度良好，开裂风险降低。
24、本专利技术由于采用了以上的技术方案，具有下列优点：
25、1.通过采用低无水硫铝酸钙高贝利特的低热铁铝酸盐水泥，有效降低水泥自身原因造成的水化热温度过高和放热集中的情况，有利于降低大体积混凝土温度裂缝风险。
26、2.采用大掺量超细掺合料替代铁铝酸盐水泥，一方面在保证混凝土强度的情况下降低了胶凝材料的水化放热过快过于集中的问题，另一方面通过优化胶凝材料的级配，使胶凝材料具有更好的性能。
27、3.采用级配合理的砂、石等骨料，通过物理方法优化内部结构，减少胶凝材料及水的用量。从骨料的角度降低了大体积混凝土的放热量和放热集中。
28、4.采用冷水拌合，从拌合水的角度降低了水泥早期反本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低水化热大体积铁铝酸盐水泥混凝土，其特征在于，以重量份计，其包括：
2.根据权利要求1所述的一种低水化热大体积铁铝酸盐水泥混凝土，其特征在于：所述的铁铝酸盐水泥矿物组成按重量百分比计含有30.0～45.0％的无水硫铝酸钙、30.0～40.0％的硅酸二钙和30.0～35.0％的铁铝酸钙，细度D90为10～15μm。
3.根据权利要求1所述的一种低水化热大体积铁铝酸盐水泥混凝土，其特征在于：所述的粉煤灰为二级粉煤灰，细度D90为1～6μm，矿粉为S95矿粉，细度D90为1～6μm。
4.根据权利要求1所述的一种低水化热大体积铁铝酸盐水泥混凝土，其特征在于：所述的硅粉细度为0.1～0.3μm。
5.根据权利要求1所述的一种低水化热大体积铁铝酸盐水泥混凝土，其特征在于：所述的石灰石细度为5～10μm。
6.根据权利要求1所述的一种低水化热大体积铁铝酸盐水泥混凝土，其特征在于：所述的砂为天然砂，连续级配。
7.根据权利要求1所述的一种低水化热大体积铁铝酸盐水泥混凝土，其特征在于：所述的石为碎石，5～25mm连续
8.根据权利要求1所述的一种低水化热大体积铁铝酸盐水泥混凝土，其特征在于：所述的水为冷水，温度范围为5～15℃。
9.根据权利要求1所述的一种低水化热大体积铁铝酸盐水泥混凝土，其特征在于：所述的外加剂为减水剂、缓凝剂、引气剂，所述的减水剂聚羧酸减水剂，减水率为27％，缓凝剂为硼酸，硼酸纯度≥95％，引气剂为非离子表面活性剂烷基酚环氧乙烷缩合物，所述的减水剂：缓凝剂：引气剂为75％：15％：10％。
10.权利要求1～9任何一项所述的一种低水化热大体积铁铝酸盐水泥混凝土的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种低水化热大体积铁铝酸盐水泥混凝土，其特征在于，以重量份计，其包括：
2.根据权利要求1所述的一种低水化热大体积铁铝酸盐水泥混凝土，其特征在于：所述的铁铝酸盐水泥矿物组成按重量百分比计含有30.0～45.0％的无水硫铝酸钙、30.0～40.0％的硅酸二钙和30.0～35.0％的铁铝酸钙，细度d90为10～15μm。
3.根据权利要求1所述的一种低水化热大体积铁铝酸盐水泥混凝土，其特征在于：所述的粉煤灰为二级粉煤灰，细度d90为1～6μm，矿粉为s95矿粉，细度d90为1～6μm。
4.根据权利要求1所述的一种低水化热大体积铁铝酸盐水泥混凝土，其特征在于：所述的硅粉细度为0.1～0.3μm。
5.根据权利要求1所述的一种低水化热大体积铁铝酸盐水泥混凝土，其特征在于：所述的石灰石细度为5～10μm。
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘立，齐冬有，吴升国，郑静，王小可，
申请(专利权)人：建筑材料工业技术监督研究中心，
类型：发明
国别省市：
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