[发明专利]一种免蒸养、轻质、超高强混凝土及其制备方法

说明书

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种免蒸养、轻质、超高强混凝土及其制备方法。所述混凝土由胶凝材料、界面改性高强多孔微球、天然砂、高吸水缓释型内养护材料、超分散减缩型外加剂和水组成。本发明基于颗粒紧密堆积理论，采用硅灰、粉煤灰微珠及超细石灰石粉，设计优化了胶凝材料颗粒组成；烧制出了高强多孔微球，并研发了界面改善乳液，对多孔微球表面进行处理得到界面改性高强多孔微球，进而优化混凝土界面过渡区；制备了高吸水缓释型内养护材料，显著降低了混凝土的早期自收缩。所制备的混凝土具有强度高，质量轻，收缩小等特点，可明显降低结构自重，为结构设计和施工创新提供了一种新的材料选择。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种免蒸养、轻质、超高强混凝土及其制备方法。

背景技术

随着城市范围和建设规模的不断扩大，交通拥堵问题日益凸显。建设城市高架桥和立交桥是缓解交通拥堵问题的重大举措。目前，大多数施工采用传统混凝土现场浇筑施工方法，不仅施工工期长(3-5年)，而且占地打围、堵塞已有道路的现象非常严重。改变桥梁传统施工方法，采用预制拼装快速施工方法是城市桥梁建造技术发展趋势，但目前采用的普通高性能混凝土密度大、强度低，预制构件尺寸和自重大，造成其运输和吊装施工困难，限制了预制拼装施工技术的发展与应用。与普通高性能混凝土相比，超高性能混凝土(UHPC)虽然具有更高的力学性能和耐久性能，应用于预制拼装桥梁结构，可减小桥梁截面尺寸，减少钢筋用量，降低结构自重，但是也存在密度大(2600-2800kg/m³)、非蒸养情况下收缩大(365d收缩达800×10^-6)、体积稳定时间长，蒸养所需能耗高、施工工艺复杂等技术难题。

针对上述技术难题，需要开发一种轻质、低收缩、免蒸养超高性能混凝土材料，在实现UHPC超高力学性能和耐久性能的同时，降低UHPC密度，减少收缩，进一步减小桥梁结构自重、增大桥梁跨径，并可采用常规的运输和吊装施工设备，进行预制拼装桥梁的快速施工，满足城市高架桥和立交的建设需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种免蒸养、轻质、超高强混凝土及其制备方法，该混凝土具有强度高，质量轻，收缩小等特点，且无需采用特定高温高压蒸汽对混凝土构件进行蒸压养护，可大大节省能源消耗和工程建设时间。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种免蒸养、轻质、超高强混凝土，各组分按质量百分比计为：胶凝材料43％～47％，界面改性高强多孔微球33％～37％，天然砂8％～12％，高吸水缓释型内养护材料0.2‰～0.4‰，超分散减缩型外加剂0.8％～2％，水8％～11％。

上述方案中，界面改性高强多孔微球是通过界面改善乳液A和B分别对高强多孔微球进行改性制备得到的，制备具体包括以下步骤：

1)将高强多孔微球放入界面改善乳液A剂中浸泡，浸泡结束后进行烘干；

2)将步骤1)烘干后的高强多孔微球置于成球机中进行翻滚，喷洒界面改善乳液B剂，使多孔微球表面充分润湿，然后烘干即得界面改性高强多孔微球；其中：

界面改善乳液A剂由以下方法制备得到：通过加入氢氧化钠和乳化剂烷基酚聚氧乙烯聚氧丙烯醚，将软脂酸进行皂化，然后分别加入氨水和200目天然沸石粉，至沸石粉分散均匀，得到界面改善乳液A剂；

界面改善乳液B剂按质量百分数计，组分组成为：醇解度为80％～88％的聚乙烯醇20％～23％，去离子水75％～78％，黄原胶1％～2％；

高强多孔微球为4.75mm～9.5mm的连续级配球形颗粒，堆积密度为750～800kg/m³，表观密度为1280～1390kg/m³，筒压强度为12.6～14.3MPa。

上述方案中，界面改性高强多孔微球的制备具体包括以下步骤：