【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于建筑材料，尤其涉及一种绿色低碳低粘超高性能混凝土及其制备方法。
技术介绍
1、随着全球城市化的快速发展，混凝土由于具有易于成形、成本低、耐久性高等特点，使其成为土木工程领域使用最为广泛的建筑材料之一。混凝土的生产主要依赖于水泥作为胶凝材料。随着工程结构不断朝着超高、超长与大体积等方向发展，各类工程结构对混凝土性能的要求不断提高，超高性能混凝土的需求量不断增加。然而，每制备1m3超高性能混凝土的水泥量为1200kg/m3左右。因此，混凝土巨大的消耗量导致水泥产量每年显著提升。相关环境研究报告表明，水泥产生的二氧化碳排放量占全球二氧化碳排放量的5-8％。
2、由于二氧化碳排放和自然资源枯竭，全球变暖速度的增加促使研究人员和科学家寻找环保和可持续的混凝土。一种可行的策略就是将农业废物灰烬和工业废料作为水泥的部分替代品，将这些废料作为水泥补充材料，甚至开发零水泥混凝土来限制碳排量。因此，生产可持续的环保混凝土具有许多环境效益，包括对吸收工业和农业废物处理的效益、减少水泥消耗以及实现更长的结构耐久性。
3、在工业废物中，硅粉是硅铁和硅合金的工业副产品，具有高活性和火山灰特性，可与ca(oh)2反应，产生额外的c-s-h凝胶，被广泛用作混凝土的补充材料。在混凝土中添加硅粉的范围为水泥重量的10％至30％，以提高混凝土的强度、渗透性和耐久性能。除工业废料外，农业废物灰烬也可用作水泥的补充材料或水泥的部分替代品。农业废物灰烬可根据其物理和化学特性减少水泥消耗或改善混凝土性能。
4、此外，使用农业
5、尽管有些研究或专利已将农业废物灰烬用于制备混凝土，但以往研究或专利集中于制备普通混凝土与高强度混凝土，且使用的农业废物灰烬的类型单一。目前，采用多元农业废物灰烬制备超高性能混凝土的成果与研究仍旧非常有限。因此，研发多元农业废物灰烬与工业废弃物共混体系的超高性能混凝土对于超高性能混凝土的可持续发展具有重要作用。然而，采用农业废弃物和工业废弃物大掺量替代水泥，由于废弃物的活性较低，首先会导致超高性能混凝土性能变差，且比表面积过大的废弃物会增加超高性能混凝土的粘性，工作性能差，不利于超高性能混凝土的施工。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供及一种绿色低碳低粘超高性能混凝土及其制备方法，相比于传统超高性能混凝土，本专利技术通过对稻壳灰、甘蔗叶灰以及橄榄渣灰进行改性，提升了废弃物的活性，通过进一步与复合改性剂混合降低了超高性能混凝土的粘度，从而使得超高性能混凝土具有成本低、强度高、工作性能好、耐久性能高和抗裂性能好等特点，有效解决了超高性能混凝土碳排放高、粘度高、胶凝材料单一、废弃物掺量高引起强度下降，以及超高性能混凝土粘度高不利于施工等问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种绿色低碳低粘超高性能混凝土，按质量份计包括以下组分：水泥400-500份，硅粉90-110份，改性稻壳灰200-250份，改性甘蔗叶灰200-250份，改性橄榄渣灰50-100份，复合改性剂14-18份，石英砂750-770份，石英粉145-155份，钢纤维115-120份，减水剂27-28份，拌合水197-199份。
4、优选地，所述复合改性剂由羟基封端的聚二甲基硅氧烷和十六烷基三甲氧基硅烷组成，所述由羟基封端的聚二甲基硅氧烷和十六烷基三甲氧基硅烷的质量比为1:1。通过在超高性能混凝土中掺入复合改性剂，复合改性剂可以粘附在粉体材料以及石英砂表面，能够有效降低超高性能混凝土的屈服应力和粘度，改善超高性能混凝土的工作性，同时抑制超高性能混凝土工作性能的损失。
5、优选地，所述改性稻壳灰、改性甘蔗叶灰和改性橄榄渣灰的制备过程包括以下步骤：(1)用水洗涤回收的稻壳、甘蔗叶和橄榄渣，以消除残留的泥土；(2)将洗涤后的稻壳、甘蔗叶和橄榄渣分别在100℃±5℃下干燥24小时，将干燥后的三种原材料分别置于粉碎机粉碎，以减小各原材料的粒径；(3)将粉碎后的稻壳、甘蔗叶和橄榄渣置于电阻炉中，分别在700℃、700℃和600℃下煅烧2h，升温速率为10℃/min，然后将燃烧后的稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰进行研磨30min，得到研磨细的稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰；(4)将研磨后的稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰在浓度为2.5mol/l的盐酸溶液中浸泡4小时，通过盐酸浸泡可有效改善稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰的孔隙结构；随后用去离子水冲洗和过滤稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰，以去除残留的酸性物质，将稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰在110℃下干燥5h得到优化后的稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰；(5)将上一步的稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰与溶液质量浓度为0.7％硅烷改性水溶液进行混合，具体为：分别将2000g稻壳灰、甘蔗叶灰、橄榄渣灰与1.2l硅烷改性水溶液混合，对稻壳灰、甘蔗叶灰、橄榄渣灰改性，并将混合后的溶液在离心机中振动1小时；(6)将改性后的稻壳灰溶液、甘蔗叶灰溶液、橄榄渣灰溶液置于80℃的容器中浸泡1h，随后用去离子水冲洗和过滤稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰，并将稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰在110℃下干燥24h，得到改性稻壳灰、改性甘蔗叶灰和改性橄榄渣灰。
6、优选地，硅烷改性水溶液的溶质为乙烯基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧丙基)三甲氧基硅烷和n-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧丙基)三甲氧基硅烷和n-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷三者的比例为2:2:1。其中乙烯基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧丙基)三甲氧基硅烷能够进一步增加稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰的比表面积并减小平均孔径，而n-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷可以增强稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰的活性，增强混凝土的强度性能。
7、优选地，所述水泥为普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥的一种，强度等级为52.5；所述石英砂粒径不大于4.75mm，细度模量为2.5-2.65；所述石英粉为白色粉末，其粒径范围为10-40μm，石英粉在超高性能混凝土充当填充材料，起到填充颗粒物之间空隙和增加混凝土密实度的作用；所述钢纤维为镀铜微细钢纤维，其长度不超过14mm，直径不超过0.3mm；所述减水剂为高效聚羧酸减水剂，减水率为30％-40％。
8、本专利技术还提供了一种绿色低碳低粘超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：
9、(1)按质量份称取超高性能混凝土的各原料：水泥400-500份，硅粉90-110份，改性稻壳灰200-250份，改性甘蔗叶灰20本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种绿色低碳低粘超高性能混凝土，其特征在于，按质量份计包括以下组分：水泥400-500份，硅粉90-110份，改性稻壳灰200-250份，改性甘蔗叶灰200-250份，改性橄榄渣灰50-100份，复合改性剂14-18份，石英砂750-770份，石英粉145-155份，钢纤维115-120份，减水剂27-28份，拌合水197-199份。
2.根据权利要求1所述的一种绿色低碳低粘超高性能混凝土，其特征在于：所述复合改性剂由羟基封端的聚二甲基硅氧烷和十六烷基三甲氧基硅烷按质量比为1:1组成。
3.根据权利要求1所述的一种绿色低碳低粘超高性能混凝土，其特征在于：所述改性稻壳灰、改性甘蔗叶灰和改性橄榄渣灰的制备过程包括以下步骤：(1)用水洗涤回收的稻壳、甘蔗叶和橄榄渣，以消除残留的泥土；(2)将洗涤后的稻壳、甘蔗叶和橄榄渣分别在105℃±5℃下干燥24小时，将干燥后的三种原材料分别置于粉碎机粉碎，以减小各原材料的粒径；(3)将粉碎后的稻壳、甘蔗叶和橄榄渣置于电阻炉中，分别在700℃、700℃和600℃下煅烧2h，升温速率为10℃/min，将燃烧后的稻壳灰、甘蔗叶
4.根据权利要求3所述的一种绿色低碳低粘超高性能混凝土，其特征在于：所述硅烷改性水溶液的溶质为乙烯基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧丙基)三甲氧基硅烷和N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷，所述乙烯基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧丙基)三甲氧基硅烷和N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷三者的质量比为2:2:1。
5.根据权利要求1所述的一种绿色低碳低粘超高性能混凝土，其特征在于：所述水泥为普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥的一种，强度等级为52.5；所述石英砂粒径不大于4.75mm，细度模量为2.5-2.65；所述石英粉的粒径范围为10-40μm；所述钢纤维为镀铜微细钢纤维，其长度不超过14mm，直径不超过0.3mm；所述减水剂为高效聚羧酸减水剂，减水率为30％-40％。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种绿色低碳低粘超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种绿色低碳低粘超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)、(5)中搅拌时长分别为3-4分钟，所述步骤(3)、(6)中搅拌时长分别为2-3分钟。
8.根据权利要求6所述的一种绿色低碳低粘超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤(7)中，新拌混凝土在模具中固化24h后脱模，在24±2℃下养护相应的龄期。
...【技术特征摘要】
1.一种绿色低碳低粘超高性能混凝土，其特征在于，按质量份计包括以下组分：水泥400-500份，硅粉90-110份，改性稻壳灰200-250份，改性甘蔗叶灰200-250份，改性橄榄渣灰50-100份，复合改性剂14-18份，石英砂750-770份，石英粉145-155份，钢纤维115-120份，减水剂27-28份，拌合水197-199份。
2.根据权利要求1所述的一种绿色低碳低粘超高性能混凝土，其特征在于：所述复合改性剂由羟基封端的聚二甲基硅氧烷和十六烷基三甲氧基硅烷按质量比为1:1组成。
3.根据权利要求1所述的一种绿色低碳低粘超高性能混凝土，其特征在于：所述改性稻壳灰、改性甘蔗叶灰和改性橄榄渣灰的制备过程包括以下步骤：(1)用水洗涤回收的稻壳、甘蔗叶和橄榄渣，以消除残留的泥土；(2)将洗涤后的稻壳、甘蔗叶和橄榄渣分别在105℃±5℃下干燥24小时，将干燥后的三种原材料分别置于粉碎机粉碎，以减小各原材料的粒径；(3)将粉碎后的稻壳、甘蔗叶和橄榄渣置于电阻炉中，分别在700℃、700℃和600℃下煅烧2h，升温速率为10℃/min，将燃烧后的稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰进行研磨30min，得到研磨细的稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰；(4)将研磨后的稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰在浓度为2.5mol/l的盐酸溶液中浸泡4小时，随后用去离子水冲洗和过滤稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰，以去除残留的酸性物质，然后将稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰在105℃±5℃下干燥5h得到优化后的稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰；(5)分别将2000g稻壳灰、甘蔗叶灰、橄榄渣灰与1.2l浓度为0.7wt％的硅烷改性水溶液混合，对稻壳灰、甘蔗叶灰、橄榄渣灰改性，将混合后的三种...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵云，刘晓敏，周俊龙，许云龙，张倩，薛铖，董泊君，李一康，
申请(专利权)人：中国建筑第六工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：
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