【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于土木工程材料，特别是涉及一种低碳超高早强韧性水泥基材料制备方法。
技术介绍
1、高层建筑以及超高层建筑在各大城市相继出现，同时要求施工效率显著增加，特别是对于一些抢修工程、大跨度桥梁和核电站等项目，通常要求超高性能水泥基材料(uhpc)能实现快速凝结硬化并具有较高的早期强度，普通混凝土已经不能满足对现代大型复杂建筑建造的要求。因而，具有超高强度、良好弯曲性能以及(超)高早期强度且高韧性的水泥基材料称为现代工程结构的重要需求之一。
2、目前，提高早期强度的方法包括采用早强剂、快硬早强水泥以及蒸汽加速养护、微波养护等。然而，蒸汽养护是一种表面加热方法，在养护时导致混凝土内外温差较大，对混凝土造成严重的热损伤，不利于混凝土的后期强度发展，严重影响混凝土制品的长期耐久性。而仅仅采用早强剂难以达到预期的目标早期强度要求。快硬早强水泥的后期强度往往达不到预期甚至下降，特别是对于超高早强韧性水泥基材料，难以满足要求。虽然目前有不少关于超高强度水泥基材料的研究，包括活性粉末混凝土(rpc)、超高性能水泥基材料(uhpc)、无宏观缺陷水泥(mdf)，但这些新型水泥基材料一方面水泥等胶凝材料用量高，碳排放多，另一方面是其早期强度(1d龄期)通常在50～80mpa之间，仍达不到超高早强的目标要求。
技术实现思路
1、本专利技术实施例的目的在于提供一种低碳超高早强韧性水泥基材料制备方法，实现超高早期强度和超高韧性的协同提升，同时也具有优异的长期力学性能。
2、本专利技
3、s1、将密实堆积的胶凝材料及水化促进剂、密实剂、减水剂和水一起加入砂浆搅拌锅中，搅拌均匀得到浆体混合物；
4、s2、将s1中得到的浆体混合物加入紧密堆积的石英砂细骨料一起拌合，搅拌均匀得到新拌砂浆混合物；
5、s3、将s2中得到的新拌砂浆混合物加入多级混合纤维，搅拌均匀得到新拌纤维增强水泥基材料；
6、s4、将s3中得到的新拌纤维增强水泥基材料浇筑到塑料试模中，并通过振动台进行振捣密实成型；
7、s5、将s4中密实成型的试件表面覆盖薄膜，并放置在室温环境下的保温箱中2～3小时，然后在试件端部插入交流电极，采用36v～48v电压进行直接交流电快速养护，电场施加6～8小时后即关闭电源；
8、s6、至1d龄期，将试件从保温箱中取出，测试1d龄期其力学性能，即可获得低碳超高早强韧性水泥基材料。
9、进一步地，所述s1中，胶凝材料由重量份45～55份普通硅酸盐水泥、16～20份硅灰、20～23份高炉粒化矿渣粉、8～10份沸石粉，以及1～2份纳米三氧化二铁材料组成，胶凝材料紧密堆积密实度不小于0.74。
10、进一步地，所述普通硅酸盐水泥为p.o 42.5，p.o 52.5，p.i 42.5水泥中的一种；
11、硅灰为二氧化硅含量不低于92％的硅灰；
12、高炉粒化矿渣粉为活性指数不低于s95的高炉粒化矿渣粉；
13、沸石粉为平均粒径不大于10μm的天然斜发沸石粉；
14、纳米三氧化二铁为γ晶型、平均粒径30～50nm之间，含量％≥99.8。
15、进一步地，所述水化促进剂为硫酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠、硅酸钠中的一种或两种以上，水化促进剂占胶凝材料质量的1％～3％；
16、所述密实剂为高碳醇、聚醚改性有机硅按质量比混合的混合物，混合比例为1～2，掺量为用水质量的0.1～0.2％；
17、所述减水剂为聚羧酸系粉体高性能减水剂，减水率不低于35％；
18、浆体混合物中，水与胶凝材料的质量比不大于0.22。
19、进一步地，所述s2中，石英砂细骨料的粒径范围0.075～1.18mm，石英砂细骨料的堆积密实度不小于0.72；浆体混合物与石英砂细骨料质量比为1：(1～2)。
20、进一步地，所述s3中，所述多级混合纤维由直径0.18～0.2mm和长度12～15mm的微细钢纤维、直径4～6μm和长度0.5～1mm碳纤维、直径2～4μm和长度100～200μm硫酸钙晶须、1～3nm厚和0.5～3nm宽的石墨烯组成。
21、进一步地，所述微细钢纤维、碳纤维、硫酸钙晶须、石墨烯的质量比为90:6:(3～2.5):(1～1.5)。
22、进一步地，所述微细钢纤维通过筛网均匀的加入到新拌砂浆混合物中，碳纤维、硫酸钙晶须、石墨烯经过超声分散或者分散剂分散后加入到新拌砂浆混合物中。
23、进一步地，所述多级混合纤维占新拌纤维增强水泥基材料总体积不低于1.8％。
24、进一步地，所述新拌纤维增强水泥基材料的流动度在160～200mm之间；
25、步骤s3中所述新拌纤维增强水泥基材料，采用单侧浇筑方法，从模具的一端进行填料，通过水泥砂浆的流动性填充整个模具，纤维方向与主拉应力方向一致。
26、本专利技术的有益效果是：
27、(1)本专利技术以硅酸盐水泥、硅灰，矿渣粉等传统胶凝材料为主，且水泥用量为总胶凝材料的45％～55％，相比现有超高强度水泥基材料中水泥用量占75％～85％的技术，水泥用量减少了40％～50％，有效降低了水泥导致的碳排放。
28、(2)本项目采用了市售高含水架状的碱土金属铝硅酸盐斜发沸石粉，具有硅氧四面体和铝氧四面体结构，并采用了强电解质水化促进剂，同时还采用纳米fe2o3颗粒，多方共同增强了导电性能，有效提高了直接电养护效率。
29、(3)本项目采用了全尺度多级纤维混合增强体系，各纤维均具有良好的桥接和导电能力，一方面与交流电场共同作用增强有效直接电养护的养护效率，另一方面有效提高了水泥基材料的韧性，减少了加速养护过程中水泥基材料的内部损伤，保证了良好的力学性能。
30、(4)本项目结合超高早强和超高韧性的目标要求，在组分设计基础上，联合直接电养护技术，并采取自保温技术，协同提升水泥基材料的早期强度，并且直接电养护技术相比传统蒸汽养护技术的耗能降低了60％以上，实现了能耗降低和性能提升双目标，产生显著技术经济效益和生态环保效应。
31、(5)本专利技术提供的一种超高早强韧性水泥基材料，早期(1d)强度≥100mpa，韧性指数i5≥4.0，28d龄期抗压强度≥120mpa，而且简单高效可操作，成本少，能耗低，有利于本专利技术的推广应用。
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1.一种低碳超高早强韧性水泥基材料制备方法，其特征在于，按照以下步骤进行：
2.根据权利要求1所述的低碳超高早强韧性水泥基材料制备方法，其特征在于，所述S1中，胶凝材料由重量份45～55份普通硅酸盐水泥、16～20份硅灰、20～23份高炉粒化矿渣粉、8～10份沸石粉，以及1～2份纳米三氧化二铁材料组成，胶凝材料紧密堆积密实度不小于0.74。
3.根据权利要求2所述的低碳超高早强韧性水泥基材料制备方法，其特征在于，所述普通硅酸盐水泥为P.O 42.5，P.O 52.5，P.I 42.5水泥中的一种；
4.根据权利要求1所述的低碳超高早强韧性水泥基材料制备方法，其特征在于，所述水化促进剂为硫酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠、硅酸钠中的一种或两种以上，水化促进剂占胶凝材料质量的1％～3％；
5.根据权利要求1所述的低碳超高早强韧性水泥基材料制备方法，其特征在于，所述S2中，石英砂细骨料的粒径范围0.075～1.18mm，石英砂细骨料的堆积密实度不小于0.72；浆体混合物与石英砂细骨料质量比为1：(1～2)。
6.根据权利要求1所述的低碳
7.根据权利要求6所述的低碳超高早强韧性水泥基材料制备方法，其特征在于，所述微细钢纤维、碳纤维、硫酸钙晶须、石墨烯的质量比为90:6:(3～2.5):(1～1.5)。
8.根据权利要求6所述的低碳超高早强韧性水泥基材料制备方法，其特征在于，所述微细钢纤维通过筛网均匀的加入到新拌砂浆混合物中，碳纤维、硫酸钙晶须、石墨烯经过超声分散或者分散剂分散后加入到新拌砂浆混合物中。
9.根据权利要求1所述的低碳超高早强韧性水泥基材料制备方法，其特征在于，所述多级混合纤维占新拌纤维增强水泥基材料总体积不低于1.8％。
10.根据权利要求1所述的低碳超高早强韧性水泥基材料制备方法，其特征在于，所述新拌纤维增强水泥基材料的流动度在160～200mm之间；
...【技术特征摘要】
1.一种低碳超高早强韧性水泥基材料制备方法，其特征在于，按照以下步骤进行：
2.根据权利要求1所述的低碳超高早强韧性水泥基材料制备方法，其特征在于，所述s1中，胶凝材料由重量份45～55份普通硅酸盐水泥、16～20份硅灰、20～23份高炉粒化矿渣粉、8～10份沸石粉，以及1～2份纳米三氧化二铁材料组成，胶凝材料紧密堆积密实度不小于0.74。
3.根据权利要求2所述的低碳超高早强韧性水泥基材料制备方法，其特征在于，所述普通硅酸盐水泥为p.o 42.5，p.o 52.5，p.i 42.5水泥中的一种；
4.根据权利要求1所述的低碳超高早强韧性水泥基材料制备方法，其特征在于，所述水化促进剂为硫酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠、硅酸钠中的一种或两种以上，水化促进剂占胶凝材料质量的1％～3％；
5.根据权利要求1所述的低碳超高早强韧性水泥基材料制备方法，其特征在于，所述s2中，石英砂细骨料的粒径范围0.075～1.18mm，石英砂细骨料的堆积密实度不小于0.72；浆体混合物与石英砂细骨料质量比为1：(1～2)。
6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：龙广成，谢友均，张占森，安军林，曾晓辉，王保江，管彦文，孙成名，唐卓，马昆林，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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