一种低收缩超高性能混凝土及其制备方法与流程

本申请涉及建筑材料领域，具体涉及一种低收缩超高性能混凝土及其制备方法。

背景技术：

1、超高性能混凝土是一种超高强、高韧性、高耐久性的的纤维增强水泥基复合材料，近来年在桥梁工程、建筑外墙装饰板、军工以及预制品领域等均得到广泛应用。但其在应用过程中也存在着几个典型的问题：一是超高性能混凝土胶凝材料用量高、水泥用量高，环境负荷较大；二是超高性能混凝土具有比普通混凝土更大的收缩，伴随着更高的开裂风险，存在扩展度低、抗压强度不足以及收缩值小的问题。针对第一个问题，通常的做法是加入大量的矿物掺合料替代水泥，比如粉煤灰、矿粉、石灰石粉等，这些矿物掺合料由于在普通混凝土中也得到大量应用因此呈现逐渐短缺的趋势。对于降低超高性能混凝土收缩的措施，国内外进行了大量的研究，常见的做法包括加入减缩剂、加入膨胀剂、加入预先吸水的高吸水性树脂、多孔骨料等，以上措施对于降低超高性能混凝土收缩均有一定的效果，但存在实施成本高、对强度有负面影响的问题。

技术实现思路

1、本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，为此，本申请提出一种低收缩超高性能混凝土及其制备方法，本申请制备的超高性能混凝土抗压强度大于140mpa，28d自收缩值小于300με，并且可以消耗大量的工业固废锂渣。

2、低收缩超高性能混凝土包括以下重量份的原料：水泥400-600份、微纳米掺合料100-200份、矿物掺合料100-200份、锂渣粉200-300份、骨料800-1200份、钢纤维120-240份、外加剂16-24份、以及水110-180份；其中，在混合搅拌前，对所述锂渣粉加入其自身质量20％-30％的水进行预湿。

3、进一步具体地说，上述技术方案中，所述水泥为52.5硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。

4、进一步具体地说，上述技术方案中，所述微纳米掺合料为硅灰、硅铁灰、锆硅灰和白刚玉中的一种或多种，所述微纳米掺合料的粒径范围为0.1-1μm。

5、进一步具体地说，上述技术方案中，所述矿物掺合料为超细粉煤灰、超细矿粉、超细重钙粉、超细石英粉、超细偏高岭土和粉煤灰微珠中的一种或多种，矿物掺合料的比表面积不低于800m2/kg。

6、进一步具体地说，上述技术方案中，所述锂渣粉由锂云母或锂辉石的锂渣磨细而成，比表面积400-600m2/kg，so3含量为8％-15％，al2o3含量不低于15％，28d活性指数大于95％。

7、进一步具体地说，上述技术方案中，所述骨料为石英砂包括40-60目石英砂、60-80目石英砂以及80-120目石英砂，40-60目石英砂、60-80目石英砂以及80-120目石英砂的重量比为20-80∶20-80∶10-20。

8、进一步具体地说，上述技术方案中，所述钢纤维为镀铜微丝钢纤维，其长度为12-14mm，直径为0.15-0.20mm，抗拉强度大于2850mpa。

9、进一步具体地说，上述技术方案中，所述外加剂包括减水剂、消泡剂以及减缩组分至少之一。

10、本申请还提出一种上述任一项所述低收缩超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：将锂渣粉加入自身质量20％-30％的水预湿待使用，将水泥、硅灰、微纳米掺合料、矿物掺合料以及骨料预先混合形成干混料，将预湿后的锂渣粉与干混料混合搅拌，先加入外加剂和水继续搅拌，再加入钢纤维继续搅拌，即可得到低收缩超高性能混凝土拌合物。

11、进一步具体地说，上述技术方案中，将锂渣粉预湿至少1-2天；锂渣粉与干混料混合搅拌0.5-1min；加入外加剂和水继续搅拌3-5min；加入钢纤维后继续搅拌1-2min。

12、与现有技术相比，本申请实施例具有以下有益效果：

13、本申请基于紧密堆积原理设计超高性能混凝土，采用多种粉料和不同粒级的骨料混合搭配。锂渣粉粒径与水泥颗粒相近，活性较高可等质量取代水泥；锂渣粉表面疏松多孔，提前加水预湿储水可以从而实现内养护减小超高性能混凝土自干燥收缩，且与传统的对骨料和吸水树脂预先吸水不同，对锂渣粉预先吸水作为储水源并不会降低超高性能混凝土的强度，且内养护效果更佳。

14、锂渣粉中含有一定量的石膏以及活性较高的铝相，可水化形成钙矾石，从而补偿收缩；此外，本申请消耗了大量工业固体废弃物锂渣，具有显著的生态环保效益。

技术特征：

1.一种低收缩超高性能混凝土，其特征在于，包括以下重量份的原料：

2.根据权利要求1所述的低收缩超高性能混凝土，其特征在于，所述水泥为52.5硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。

3.根据权利要求1所述的低收缩超高性能混凝土，其特征在于，所述微纳米掺合料为硅灰、硅铁灰、锆硅灰和白刚玉中的一种或多种，所述微纳米掺合料的粒径范围为0.1-1μm。

4.根据权利要求1所述的低收缩超高性能混凝土，其特征在于，所述矿物掺合料为超细粉煤灰、超细矿粉、超细重钙粉、超细石英粉、超细偏高岭土和粉煤灰微珠中的一种或多种，矿物掺合料的比表面积不低于800m2/kg。

5.根据权利要求1所述的低收缩超高性能混凝土，其特征在于，所述锂渣粉由锂云母或锂辉石的锂渣磨细而成，比表面积400-600m2/kg，so3含量为8％-15％，al2o3含量不低于15％，28d活性指数大于95％。

6.根据权利要求1所述的低收缩超高性能混凝土，其特征在于，所述骨料为石英砂包括40-60目石英砂、60-80目石英砂以及80-120目石英砂，40-60目石英砂、60-80目石英砂以及80-120目石英砂的重量比为20-80∶20-80∶10-20。

7.根据权利要求1所述的低收缩超高性能混凝土，其特征在于，所述钢纤维为镀铜微丝钢纤维，其长度为12-14mm，直径为0.15-0.20mm，抗拉强度大于2850mpa。

8.根据权利要求1所述的低收缩超高性能混凝土，其特征在于，所述外加剂包括减水剂、消泡剂以及减缩组分至少之一。

9.一种权利要求1-8任一项所述低收缩超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将锂渣粉加入自身质量20％-30％的水预湿待使用，将水泥、硅灰、微纳米掺合料、矿物掺合料以及骨料预先混合形成干混料，将预湿后的锂渣粉与干混料混合搅拌，先加入外加剂和水继续搅拌，再加入钢纤维继续搅拌，即可得到低收缩超高性能混凝土拌合物。

10.根据权利要求9所述的低收缩超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，将锂渣粉预湿至少1-2天；锂渣粉与干混料混合搅拌0.5-1min；加入外加剂和水继续搅拌3-5min；加入钢纤维后继续搅拌1-2min。

技术总结
本申请适用于建筑材料领域，公开了一种低收缩超高性能混凝土及其制备方法，低收缩超高性能混凝土包括以下重量份的原料：水泥400‑600份、微纳米掺合料100‑200份、矿物掺合料100‑200份、锂渣粉200‑300份、骨料800‑1200份、钢纤维120‑240份、外加剂16‑24份、以及水110‑180份；其中，在混合搅拌前，对所述锂渣粉加入其自身质量20％‑30％的水进行预湿。本申请的低收缩超高性能混凝土抗压强度高、收缩值小，并且可以消耗大量的工业固废锂渣，具有显著的生态经济效益；且与传统的对骨料和吸水树脂预先吸水不同，对锂渣粉预先吸水作为储水源并不会降低超高性能混凝土的强度，且内养护效果更佳。

技术研发人员：曹文斌,刘根生,计焕,彭竞锋,涂传红,柴天红,习海平,黄国平,姜建松,黄文聪,何子杨,曾亮,胡彪
受保护的技术使用者：江西省建材科研设计院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12