本發(fā)明屬于混凝土，特別涉及一種經(jīng)濟(jì)型綠色低碳超高性能混凝土。

背景技術(shù)：

1、隨著城市化進(jìn)程進(jìn)入新階段，人們對(duì)與其生活息息相關(guān)的混凝土結(jié)構(gòu)建筑物品質(zhì)要求越來(lái)越高，超高性能混凝土（ultra-high?performance?concrete,?uhpc）具有超高強(qiáng)度、高韌性、高工作性及高耐久性等特點(diǎn)，已成為國(guó)內(nèi)外混凝土結(jié)構(gòu)建造領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，在市政、建筑、城市更新等領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

2、現(xiàn)階段，超高性能混凝土主要以硅酸鹽水泥、河砂或石英砂、鋼纖維等原材料為核心組成部分，以實(shí)現(xiàn)其體系的致密性，進(jìn)而滿足高強(qiáng)、高韌、高耐久性等性能需求；然而該類配合比設(shè)計(jì)卻存在一些不容忽視的問(wèn)題：（1）硅酸鹽水泥作為膠凝材料，若用量過(guò)大，會(huì)大幅增加二氧化碳排放量；（2）河砂作為天然資源，由于過(guò)度開(kāi)采，導(dǎo)致目前市場(chǎng)河砂品控難度大、價(jià)格上漲快，環(huán)保形式日益嚴(yán)峻；（3）石英砂雖然品質(zhì)優(yōu)，但價(jià)格昂貴，會(huì)大幅增加混凝土生產(chǎn)成本，不利于混凝土的市場(chǎng)化競(jìng)爭(zhēng)；（4）鋼纖維作為主要增韌材料，對(duì)混凝土耐久性有著重要影響，然而卻存在價(jià)格高、不易分散、容易外露而發(fā)生銹蝕、重量大等問(wèn)題。

3、因此，如何提供一種經(jīng)濟(jì)型綠色低碳超高性能混凝土，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)傳統(tǒng)超高性能混凝土對(duì)硅酸鹽水泥、河砂或石英砂、鋼纖維等材料的依賴問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種經(jīng)濟(jì)型綠色低碳超高性能混凝土，采用偏高嶺土及礦渣粉部分取代硅酸鹽水泥、采用機(jī)制砂及粉質(zhì)煤矸石替代天然河砂或石英砂、采用基于竹纖維及pva纖維的伺服纖維替代鋼纖維、采用功能劑激發(fā)粉料體系活性，提供低碳、綠色的膠凝材料、細(xì)骨料及纖維材料，有效克服傳統(tǒng)超高性能混凝土對(duì)硅酸鹽水泥、河砂或石英砂、鋼纖維等材料的依賴，降低混凝土生產(chǎn)成本，推動(dòng)超高性能混凝土規(guī)模化應(yīng)用進(jìn)程。

2、為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明包括如下技術(shù)方案：

3、一種經(jīng)濟(jì)型綠色低碳超高性能混凝土，所述混凝土的各組分按質(zhì)量比為（kg/m3）：

4、水泥450~550、偏高嶺土150~200、粒化高爐礦渣粉300~400、機(jī)制砂350~450、粉質(zhì)煤矸石400~500、伺服纖維78~156、功能劑13.5~20、復(fù)合外加劑40~58.5以及水160~180。

5、進(jìn)一步地，所述伺服纖維由竹纖維與pva纖維經(jīng)配對(duì)膠結(jié)工藝制成。

6、進(jìn)一步地，所述伺服纖維制作工藝包括如下步驟：

7、第一步?基于納米碳酸鈣的竹纖維表面改性增強(qiáng)制備工藝：將新鮮毛竹置于壓力罐中，罐內(nèi)通入高溫飽和蒸汽，加壓使罐內(nèi)溫度達(dá)160~180℃，保溫40~60min；排出罐內(nèi)蒸汽并取出竹筒，將竹筒剖分為竹片；采用竹片錘打器捶打竹片，得到長(zhǎng)絲竹纖維；基于濕化學(xué)沉積技術(shù)，采用納米碳酸鈣原位改性工藝，在長(zhǎng)絲竹纖維表面精確構(gòu)筑一層納米級(jí)的碳酸鈣增強(qiáng)層；將長(zhǎng)絲竹纖維裁剪為長(zhǎng)度范圍為15~25mm的短絲竹纖維；

8、第二步?粘貼至短絲竹纖維表面，得到伺服纖維。

9、進(jìn)一步地，所述pva纖維長(zhǎng)度為5~15mm、直徑為18~22μm、密度為1.0~1.5g/cm3。

10、進(jìn)一步地，所述功能劑為氫氧化鈉與窯灰按2:1質(zhì)量比混合而成的混合液，總摻比為偏高嶺土質(zhì)量的9%~10%。

11、進(jìn)一步地，所述復(fù)合外加劑為聚羧酸類高效減水劑與硫鋁酸鈣型膨脹劑復(fù)配得而成，總摻比為膠凝材料總量的3.5%~6.5%。

12、進(jìn)一步地，所述水泥為p.ⅱ52.5硅酸鹽水泥，偏高嶺土為超細(xì)粉體、比表面積為26500m2/kg，?；郀t礦渣粉為s95礦粉。

13、進(jìn)一步地，所述機(jī)制砂石粉含量≤5%、石英含量≥60%，粉質(zhì)煤矸石為煤矸石高強(qiáng)輕骨料。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

15、本發(fā)明提供一種經(jīng)濟(jì)型綠色低碳超高性能混凝土，該混凝土的各組分按質(zhì)量比為（kg/m3）：水泥450~550、偏高嶺土150~200、?；郀t礦渣粉300~400、機(jī)制砂350~450、粉質(zhì)煤矸石400~500、伺服纖維78~156、功能劑13.5~20、復(fù)合外加劑40~58.5以及水160~180。該經(jīng)濟(jì)型綠色低碳超高性能混凝土的制備方法，包括：一、向攪拌機(jī)內(nèi)加入100%水泥、粒化高爐礦渣粉及粉質(zhì)煤矸石，慢速攪拌10~25s直至均勻；二、將100%機(jī)制砂與30%復(fù)合外加劑及30%水預(yù)混均勻，得到預(yù)混機(jī)制砂，將預(yù)混機(jī)制砂投入攪拌機(jī)，先慢速攪拌10~25s，隨后快速攪拌?8~10s直至均勻；三、將100%偏高嶺土與100%功能劑及30%復(fù)合外加劑預(yù)混均勻，得到預(yù)混偏高嶺土，將預(yù)混偏高嶺土投入攪拌機(jī)，先慢速9~12轉(zhuǎn)/min攪拌10~25s，隨后快速12~24轉(zhuǎn)/min攪拌8~10s直至均勻；四、靜止10~15s后，開(kāi)啟慢速攪拌；五、將40%復(fù)合外加劑與70%水混合均勻，隨后慢慢均勻地投入攪拌機(jī)，慢速攪拌45~60s直至均勻；六、將100%伺服纖維，慢慢均勻地投入攪拌機(jī)，慢速攪拌60~120s直至均勻，得到經(jīng)濟(jì)型綠色低碳超高性能混凝土。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果主要有以下幾點(diǎn)：

17、（1）本發(fā)明提供的經(jīng)濟(jì)型綠色低碳超高性能混凝土，采用固體廢棄物-偏高嶺土及礦渣粉，取代約50%硅酸鹽水泥用量，可顯著降低水泥水化放熱、減少混凝土收縮及開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)，提升混凝土耐久性，同時(shí)還可大幅降低混凝土生產(chǎn)成本，減少二氧化碳排放量，具有顯著的經(jīng)濟(jì)與低碳環(huán)保意義。

18、（2）本發(fā)明提供的經(jīng)濟(jì)型綠色低碳超高性能混凝土，采用機(jī)制砂作為細(xì)骨料取代部分傳統(tǒng)河砂或石英砂，可大幅減少河砂開(kāi)采量，節(jié)約自然資源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，降低生產(chǎn)成本；采用粉質(zhì)煤矸石取代部分傳統(tǒng)河砂或石英砂，利用其優(yōu)異的填充效益、力學(xué)強(qiáng)度及一定的火山灰活性，可顯著提升混凝土密實(shí)度，進(jìn)而有效提升混凝土力學(xué)及耐久性能，同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)固廢的資源化利用，并降低混凝土生產(chǎn)成本，具有顯著的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。

19、（3）本發(fā)明提供的經(jīng)濟(jì)型綠色低碳超高性能混凝土，采用伺服纖維取代傳統(tǒng)鋼纖維，通過(guò)基于納米碳酸鈣的竹纖維表面改性增強(qiáng)制備及其與pva纖維的配對(duì)膠結(jié)工藝，可充分發(fā)揮各自性能優(yōu)勢(shì)，并顯著提升伺服纖維與混凝土基質(zhì)之間的界面結(jié)合強(qiáng)度，有效增強(qiáng)混凝土的韌性和抗裂性能，同時(shí)還可有效降低混凝土密度，實(shí)現(xiàn)輕量化效果，而且還可大幅降低混凝土生產(chǎn)成本，有效促進(jìn)傳統(tǒng)混凝土產(chǎn)業(yè)朝著綠色化、低碳化方向可持續(xù)發(fā)展。

20、（4）本發(fā)明提供的經(jīng)濟(jì)型綠色低碳超高性能混凝土，采用由氫氧化鈉與窯灰混合而成的功能劑，可有效激發(fā)偏高嶺土及粉質(zhì)煤矸石的活性，促進(jìn)其水化反應(yīng)進(jìn)程，提升混凝土密實(shí)度、力學(xué)及耐久性能。

技術(shù)特征：

1.一種經(jīng)濟(jì)型綠色低碳超高性能混凝土，其特征在于，所述混凝土的各組分按質(zhì)量比為（kg/m3）：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述經(jīng)濟(jì)型綠色低碳超高性能混凝土，其特征在于，所述伺服纖維由竹纖維與pva纖維經(jīng)配對(duì)膠結(jié)工藝制成。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述經(jīng)濟(jì)型綠色低碳超高性能混凝土，其特征在于，所述伺服纖維制作工藝包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述經(jīng)濟(jì)型綠色低碳超高性能混凝土，其特征在于，所述pva纖維長(zhǎng)度為5~15mm、直徑為18~22μm、密度為1.0~1.5g/cm3。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述經(jīng)濟(jì)型綠色低碳超高性能混凝土，其特征在于，所述功能劑為氫氧化鈉與窯灰按2:1質(zhì)量比混合而成的混合液，總摻比為偏高嶺土質(zhì)量的9%~10%。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述經(jīng)濟(jì)型綠色低碳超高性能混凝土，其特征在于，所述復(fù)合外加劑為聚羧酸類高效減水劑與硫鋁酸鈣型膨脹劑復(fù)配得而成，總摻比為膠凝材料總量的3.5%~6.5%。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述經(jīng)濟(jì)型綠色低碳超高性能混凝土，其特征在于，所述水泥為p.ⅱ52.5硅酸鹽水泥，偏高嶺土為超細(xì)粉體、比表面積為26500m2/kg，?；郀t礦渣粉為s95礦粉。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述經(jīng)濟(jì)型綠色低碳超高性能混凝土，其特征在于，所述機(jī)制砂石粉含量≤5%、石英含量≥60%，粉質(zhì)煤矸石為煤矸石高強(qiáng)輕骨料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種經(jīng)濟(jì)型綠色低碳超高性能混凝土，該混凝土的各組分按質(zhì)量比為（kg/m3）：水泥450~550、偏高嶺土150~200、?；郀t礦渣粉300~400、機(jī)制砂350~450、粉質(zhì)煤矸石400~500、伺服纖維78~156、功能劑13.5~20、復(fù)合外加劑40~58.5以及水160~180。該制備方法：一、向攪拌機(jī)內(nèi)加入水泥、?；郀t礦渣粉及粉質(zhì)煤矸石并攪拌；二、將機(jī)制砂與30%復(fù)合外加劑及30%水預(yù)混并攪拌；三、將偏高嶺土與功能劑及30%復(fù)合外加劑預(yù)混并攪拌；四、將40%復(fù)合外加劑與70%水混合均勻，隨后慢速攪拌；五、加入伺服纖維，慢速攪拌直至均勻。

技術(shù)研發(fā)人員：徐俊,占羿箭,王圣怡,朱然,周昱程
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海建工集團(tuán)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8