本發(fā)明屬于新型建筑材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體是一種高強(qiáng)度混凝土及其制備方法。技術(shù)背景早在上個世紀(jì)60年代起，美國、歐洲等發(fā)達(dá)國家就已經(jīng)開始推廣使用強(qiáng)度相當(dāng)于我國的C50～C60高強(qiáng)度混凝土，并且在工程中普遍使用的混凝土強(qiáng)度等級已達(dá)到C30～C35。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，發(fā)達(dá)國家的建筑物設(shè)計強(qiáng)度平均達(dá)到C50～C60。而我國的建筑物設(shè)計強(qiáng)度普遍停留在C30～C40，開發(fā)簡單、低成本的高強(qiáng)度混凝土制備技術(shù)是提高我國建筑物強(qiáng)度等級的迫切需要。另一方面，我國是產(chǎn)煤和燒煤大國，72％的煤炭用于燃燒發(fā)電，產(chǎn)生大量以粉煤灰為主的副產(chǎn)品，對壞境保護(hù)造成巨大的壓力。所以，對粉煤灰的利用已經(jīng)成為我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。技術(shù)實現(xiàn)要素：針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種高強(qiáng)度混凝土及其制備方法，本發(fā)明以包括粉煤灰和硅粉等工業(yè)副產(chǎn)品作為原料，經(jīng)過配方調(diào)整及改進(jìn)的水泥裹砂法制備得到高強(qiáng)度混凝土，在實現(xiàn)制備高強(qiáng)度混凝土的同時，原料供應(yīng)便利廉價，制作工藝簡單，有利于推廣應(yīng)用于民用建筑，提高我國整體的建筑物設(shè)計強(qiáng)度。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種高強(qiáng)度混凝土，由包括以下按重量分?jǐn)?shù)計的原料制備：及水，所述水的重量與水泥的重量之比為0.25-0.28。所述的粉煤灰是采用由生產(chǎn)工藝先進(jìn)的燃煤電廠生產(chǎn)得到，優(yōu)選的，其比表面積為800-900m2/kg，吸水率為104-110％。更優(yōu)選為優(yōu)質(zhì)Ⅰ級特細(xì)粉煤灰。所述硅粉是含硅合金時產(chǎn)生的工業(yè)塵埃經(jīng)回收得到的硅粉，優(yōu)選的，所述硅粉的比表面積為20×103-25×103m2/kg。優(yōu)選所述硅粉符合國家標(biāo)準(zhǔn)《高強(qiáng)高性能混凝土用礦物外加劑》GB/T18736-2002的要求。硅粉具有極強(qiáng)的火山灰性能，能加速水泥的水化過程，提高混凝土的力學(xué)性能。優(yōu)選的，所述原料還包括添加劑，具體可包括減水劑、消泡劑等，具體物質(zhì)及用量沒有特殊限制。更優(yōu)選的，所述消泡劑為德國生產(chǎn)的粉末狀P803消泡劑，其摻量為水泥、粉煤灰、硅粉總質(zhì)量的1％。優(yōu)選的，所述細(xì)骨料為連續(xù)級配的天然細(xì)骨料，細(xì)度模數(shù)為2.4-2.6，含水率2％-5％.優(yōu)選的，所述粗骨料包括粒徑為5～10mm的粗骨料與粒徑為10～16mm的粗骨料，其中粒徑為5～10mm的粗骨料的質(zhì)量占30-40％。上述高強(qiáng)度混凝土的制備方法，包括如下步驟：將細(xì)骨料、硅粉與占水總質(zhì)量60％-70％的水混合進(jìn)行第一次攪拌，得到硅粉漿，加入粗骨料進(jìn)行第二步混合攪拌，再加入水泥、粉煤灰進(jìn)行第三步混合攪拌，然后加入減水劑、消泡劑和剩余的水混合攪拌，得到混凝土漿料，經(jīng)固化、養(yǎng)護(hù)，得到高強(qiáng)度混凝土。本發(fā)明通過制備硅粉漿的步驟可以有效提高混凝土的早期強(qiáng)度。優(yōu)選的，所述第一次攪拌的時間為1-3min。優(yōu)選的，所述第二步混合攪拌的時間是1-3min。優(yōu)選的，所述第三步混合攪拌的時間是3-5min。優(yōu)選的，所述加入減水劑、消泡劑和剩余的水混合攪拌的時間是3-5min。本發(fā)明采用改進(jìn)的配方及水泥裹砂法制備高強(qiáng)度混凝土，加入水泥、粉煤灰及硅粉與砂攪拌，會使砂的表面形成一層漿殼，包著漿殼的砂粒之間互相粘結(jié)，再加入水?dāng)嚢瑁狗稚畹乃囝w粒沖淡為水泥漿，水泥漿會被封在殼體之間的空隙，可以防止泌水。由于殼體之間的互相粘結(jié)，防止了分層離析現(xiàn)象。砂粒之間存在著薄的水泥漿層和厚的水泥漿殼層，提高了混凝土的流動性。由于包著漿殼的砂粒強(qiáng)度高，增加了骨料與膠凝材料的粘結(jié)力，從而提高混凝土的強(qiáng)度。本發(fā)明具有以下有益效果：(1)本發(fā)明使用的粉煤灰在膠凝材料中具有微集料效應(yīng)、形態(tài)效應(yīng)和火山灰效應(yīng)，使得混凝土漿液具有良好的流動性、粘聚性、不出現(xiàn)泌水和離析，工作性良好，有利于提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。(2)本發(fā)明使用的硅粉是冶煉工業(yè)硅產(chǎn)生的廢料，來源廣泛，具有極強(qiáng)的火山灰性能，能與水泥水化反應(yīng)生成C-S-H凝膠，加速水泥的水化過程，減少水泥的使用，提高混凝土的力學(xué)性能，如抗壓、抗折強(qiáng)度。(3)本發(fā)明使用水泥裹砂法制備高強(qiáng)度混凝土，在不改變機(jī)械設(shè)備，不增加人力、物力、成本的前提下，水泥裹砂法較常見方法使混凝土力學(xué)性能提高20％左右。(4)本發(fā)明綜合上述材料的特性，可以顯著提高混凝土的性能，使垃圾廢料變廢為寶、循環(huán)再利用，有利于促進(jìn)粉煤灰合理、廣泛地應(yīng)用于實際的建設(shè)工程中，節(jié)約社會資源，減少環(huán)境污染。具體實施方式本發(fā)明可通過如下的實施例、對照例1、對照例2、對照例3進(jìn)一步的說明，但實施例、對照例1、對照例2、對照例3不是對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。本發(fā)明實施例制備高強(qiáng)度混凝土的準(zhǔn)備方法為：分別篩出粒徑5～10mm和粒徑為10～16mm的粗骨料，除去粗骨料中的雜物如玻璃、木屑、磚塊等，用清水清洗后，自然晾干待用；對細(xì)骨料進(jìn)行清洗，除去貝殼等雜物，質(zhì)量晾干待用，其含水率為5％；在強(qiáng)制式攪拌機(jī)中加入細(xì)骨料617kg、硅粉81.7kg和91kg拌合水，攪拌90s得到硅粉漿，加入粒徑5～10mm粗骨料302.4kg、粒徑為10～16mm的粗骨料705.6kg，攪拌90s，加入水泥585kg、粉煤灰150kg，攪拌180s，加入減水劑18.86kg、消泡劑1.26kg和拌合水61kg，攪拌200s，得到混凝土漿料，將漿料倒入標(biāo)準(zhǔn)塑模并振搗密實，第一天地面澆水，裝著混凝土漿料的模放在地上，用塑料膜覆蓋，再澆水到塑料膜上，一天澆兩次水，第三天拆模，之后直接澆水到混凝土表面和地面，再蓋上塑料膜，澆水到塑料膜上，養(yǎng)護(hù)至第7天，每天澆水兩次，得到早期固化試件，進(jìn)行早期強(qiáng)度測試；對于沒有進(jìn)行早期強(qiáng)度測試的試件在養(yǎng)護(hù)至第7天之后就直接靜置至28天，得到150mm*150mm*150mm的高強(qiáng)度混凝土試件，制備A、B、C三個平行試件，進(jìn)行強(qiáng)度測試。按照常規(guī)混凝土制備方法制備對比混凝土1，具體是在強(qiáng)制式攪拌機(jī)中加入粗骨料1008kg、細(xì)骨料617kg，攪拌90s，加入水泥585kg、粉煤灰150kg、硅粉81.7kg，攪拌180s，加入減水劑18.86kg、消泡劑1.26kg、拌合水152kg，攪拌200s，得到對比混凝土漿料1，養(yǎng)護(hù)方法參照實施例，得到150mm*150mm*150mm的對比混凝土試件，制備A、B、C三個平行試件。參照實施例的制備方法，制備膠凝材料全部為水泥的對比混凝土2，具體是在強(qiáng)制式攪拌機(jī)中加入細(xì)骨料617kg和76kg拌合水，攪拌90s，加入粒徑5～10mm粗骨料302.4kg、粒徑為10～16mm的粗骨料705.6kg，攪拌90s，加入水泥816.7kg，攪拌均勻180s，加入減水劑18.86kg、消泡劑1.26kg和拌合水76kg，攪拌均勻200s，得到對比混凝土漿料2，養(yǎng)護(hù)方法參照實施例，得到150mm*150mm*150mm的對比混凝土試件，制備A、B、C三個平行試件。按照常規(guī)水泥裹砂法制備對比混凝土3，具體是在強(qiáng)制式攪拌機(jī)中加入細(xì)骨料617kg和76kg拌合水，攪拌90s，加入粒徑5～10mm粗骨料302.4kg、粒徑為10～16mm的粗骨料705.6kg，攪拌90s，加入水泥585kg、粉煤灰150kg、硅粉81.7kg，攪拌均勻180s，加入減水劑18.86kg、消泡劑1.26kg和拌合水76kg，攪拌均勻200s，得到對比混凝土漿料3，養(yǎng)護(hù)方法參照實施例，測試養(yǎng)護(hù)7天的試件早期強(qiáng)度。實施例、對照例1、對照例2、對照例3中的水泥、硅粉、粉煤灰、粗骨料、細(xì)骨料、水、減水劑及消泡劑的用量(單位為kg)如下表1所示：表1(水灰比為水與水泥的質(zhì)量比)樣品水泥粉煤灰硅灰拌合水水灰比減水劑消泡劑細(xì)骨料粗骨料實施例58515081.71520.2618.861.266171008對照例158515081.71520.2618.861.266171008對照例2816.7002120.2618.861.266171008對照例358515081.71520.2618.861.266171008實施例、對照例1、對照例2、對照例3中的各種材料具體如下：(1)水泥：采用金羊牌硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級為P·Ⅱ52.5R；(2)細(xì)骨料：采用連續(xù)級配的天然細(xì)骨料，比重為2.69、細(xì)度模數(shù)為2.52、吸水率為0.8％的中粗河砂；(3)粗骨料：采用30％的碎石粒徑為φ5～φ10mm和70％的φ10～φ16mm；(4)粉煤灰：采用由生產(chǎn)工藝先進(jìn)的燃煤電廠生產(chǎn)的再經(jīng)過加工后的優(yōu)質(zhì)Ⅰ級特細(xì)粉煤灰，其燒失量為2.4％，比表面積為820m2/kg；成分及含量(質(zhì)量百分比)如表2所示：表2成分二氧化硅氧化鋁氧化鐵氧化鈣氧化鎂氧化鈉數(shù)值58％30％4.3％1.5％2.8％3.2％(5)硅粉：采用成都東藍(lán)星科有限公司生產(chǎn)，SiO2含量為98.5％，燒失量為2.14％，比表面積為22.99×103m2/kg，含水率為0.3％，氯離子含量0.017％，總堿量為0.4％；(6)減水劑：采用廣東省江門強(qiáng)力建材科技有限公司生產(chǎn)，型號為QL-PC2型聚羧酸緩凝高性能減水劑。(7)消泡劑：采用德國生產(chǎn)的粉末狀P803消泡劑，摻量為膠凝材料總量的1％，采用同滲法。(8)拌合水：采用自來水作為拌合水。通過材料壓縮試驗機(jī)對混凝土試件進(jìn)行在單軸壓縮加載測試，得到混凝土試件的軸心抗壓強(qiáng)度，數(shù)據(jù)如表3所示：表3對實驗結(jié)果分析可知：(1)采用粉煤灰、硅粉和水泥裹砂法制得的高強(qiáng)度混凝土強(qiáng)度最高可達(dá)109.59MPa，平均28天強(qiáng)度可達(dá)107.1MPa；(2)通過實施例和對照例1的比較可知，水泥裹砂法可將混凝土強(qiáng)度提高21.00％，表明水泥裹砂法制備高強(qiáng)度混凝土能大幅提高混凝土強(qiáng)度。(3)通過實施例和對照例2的對比可知，在膠凝材料總量不變的前提下添加粉煤灰和硅粉能有效的提高混凝土的強(qiáng)度，強(qiáng)度提高約29.96％。(4)通過實施例和對照例3的7天強(qiáng)度數(shù)據(jù)對比表明，本發(fā)明的制備方法得到的混凝土早期強(qiáng)度得到顯著提高。(5)通過實施例和對照例2的變異系數(shù)與對照例1比較可知，變異系數(shù)下降了3.25％～3.36％，即本發(fā)明的水泥裹砂法制備高強(qiáng)度混凝土不僅能提高混凝土強(qiáng)度，還能使混凝土的攪拌均勻，改善和易性。最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行若干推演或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3