一种轻质高强混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体而言，涉及一种轻质高强混凝土及其制备方法。
背景技术
轻骨料混凝土是指用轻粗骨料、轻砂或普通砂、水泥和水配制而成的表观密度不大于1900kg/m3的混凝土，轻骨料混凝土具有密度较小、相对强度高以及保温、抗冻性能好等优点，降低结构自重，具有技术经济优势，现有技术制备的轻骨料混凝土强度偏低，且在保证高强度的同时很难同时保证混凝土的流动性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种轻质高强混凝土及其制备方法，以解决现有技术轻骨料混凝土强度偏低和高强度轻骨料混凝土流动性不好的问题。
本发明的技术方案是：一种轻质高强混凝土，该混凝土各组分的单方用量为：水泥550-650kg/m3、高活性球体硅铝质材料50-150kg/m3、低活性碱性钙质材料250-350kg/m3、轻质球体微细材料100-150kg/m3、轻质细集料100-120kg/m3、轻质球体粗骨料350-450kg/m3、水135-150kg/m3、外加剂20-30kg/m3、高韧性纤维50-100kg/m3。
进一步的，所述水泥为普通硅酸盐52.5水泥，比表面积320-350kg/m2、密度2900-3100kg/m3、28d胶砂强度56.8MPa。
进一步的，所述高活性球体硅铝质为纳米级活性材料，比表面积15000-20000m2/kg、活性指数≥120％、密度2400-2500m3/kg。
进一步的，所述低活性碱性钙质材料为铁矿粉，比表面积≥420m2/kg，活性指数≥105％，密度2800-2850m3/kg。
进一步的，所述轻质细集料为页岩性陶砂，1h吸水率8.0-12.0％，表观密度1400-1500m3/kg，堆积密度700-800m3/kg；
进一步的，所述轻质球体微细材料为玻璃漂珠，表观密度600-800m3/kg，堆积密度350-450m3/kg。
进一步的，所述轻质球体粗骨料为5～10mm连续级配固废圆球型粗骨料，1h吸水率5.0％-8.0％，表观密度1900-2000m3/kg，堆积密度1150-1250m3/kg。
进一步的，所述高韧性纤维为钢纤维，长径比30～100、拉伸强度为2800～3000MPa、截面形状为锯齿形。
一种轻质高强混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将轻质球体粗骨料放入水中进行预湿处理，时间为24h，然后自然晾干，使其含水率在0.2％-0.5％；
步骤二：将所述的材料按照混凝土各组分的单方用量比例进行称量；
步骤三：先将称量好水泥、高活性球体硅铝质材料、低活性碱性钙质材料、轻质球体微细材料加入搅拌锅中，进行30s的搅拌，使粉料充分、均匀的分散，然后加水和2/3的外加剂进行搅拌即可获得浆体，再将钢纤维在2分钟之内加入搅拌锅中，得到匀致的钢纤维浆体，再将轻质细集料、轻质球体粗骨料加入搅拌锅，让钢纤维浆体充分的包裹轻质细集料和轻质球体粗骨料，最后加入剩余1/3的外加剂调节混凝土拌合物的工作性，得到轻质高强混凝土。
本发明的作用机理是：本发明由于加入了轻质球体微细材料、轻质细集料、轻质球体粗骨料，同时使用了表观密度较低的粉料，这样就使得混凝土的表观密度低于1900kg/m3，符合轻骨料混凝土的要求。
1、高强度的保证：一方面通过控制粉体比表面积和密度；通过粉体的搭配技术，通过粉体之间的粒径、密度的不同使粉料之间充分填充、减少粉料的空隙，且高活性球体硅铝质超细材料的火山灰活性极高，其早期便可与水泥水化产生的Ca(OH)2反应生成C-S-H凝胶，减小界面过渡区Ca(OH)2晶体的取向程度，提高界面黏结强度，细化混凝土胶凝浆体内部的孔结构，这样可以使整体以获得超高强度与高耐久性。另一方面：引入高韧性纤维，可以有利的提高混凝土的韧性，并且由于钢纤维的锯齿状结构可以使其与混凝土更好的结合，降低混凝土的结合面的弱点，就可以混凝土整体更加密实，且不易收缩。
2、混凝土流动性的保证：一方面高活性球体硅铝质超细材料、低活性碱性钙质材料等构成作为矿物掺合料，对其工作性能具有极佳的“滚珠效应”，能大幅度降低胶凝材料浆体的剪切应力和塑性黏度，轻质球体粗骨料由于是球体状减少了与浆体之间的摩擦力，这样可以使混凝土拌合物获得更加的流动性。通过预润湿技术能提高了混凝土的强度、降低混凝土的开裂，另一方面，轻质高强混凝土外加剂包含六碳综合母液，六碳综合母液由聚醚大单体、共聚单体和丙烯酸类小单体通过自由基聚合，再经引发剂引发、链转移剂调节分子结构，独特的分子结构设计使其具有良好的减水和保坍性能，用其拌制的混凝土粘度适中且包裹性优异，掺量敏感性低，此外，聚醚大单体、共聚单体与丙烯酸类小单体的竞聚率，决定了它们的反应更接近于理想恒比共聚，使得新拌混凝土具有良好的和易性和粘聚性。
本发明的有益效果是：
1、本发明制备的轻骨料混凝土由于胶凝材料的搭配和高韧性纤维的加入，使得28d抗压强度在70MPa以上，同时由于胶凝材料的“滚珠效应”和外加剂的调配，使得混凝土流动性好，扩展度在640-680mm。
2、本发明的轻骨料高强混凝土中加入了钢纤维，混凝土韧性好、不易收缩，耐久性好。
具体实施方式
一种轻质高强混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将轻质球体粗骨料放入水中进行预湿处理，时间为24h，然后自然晾干，使其含水率在0.2％-0.5％；
步骤二：将混凝土各组分的单方用量按实施例1-8进行称量；
步骤三：先将称量好水泥、高活性球体硅铝质材料、低活性碱性钙质材料铁矿粉、轻质球体微细材料玻璃漂珠加入搅拌锅中，进行30s的搅拌，使粉料充分、均匀的分散，然后加水和2/3的外加剂进行搅拌即可获得浆体，再将钢纤维在2分钟之内加入搅拌锅中，得到匀致的钢纤维浆体，再将轻质细集料页岩性陶砂、轻质球体粗骨料加入搅拌锅，让钢纤维浆体充分的包裹陶砂和轻质球体粗骨料，最后加入剩余1/3的外加剂调节混凝土拌合物的工作性，得到轻质高强混凝土。
轻骨料高强混凝土性能测试
可以看出，本发明的轻骨料高强混凝土可以配置出28d抗压强度高达70MPa的高强混凝土，且扩展度为640-680mm，拌合物的工作性能良好，相比普通更容易进行施工。普通混凝土的表观密度一般为2400kg/m3，本发明的轻骨料高强混凝土表观密度仅只是普通混凝土的75％左右，可减轻结构自重、节约材料用量、提高构件运输和吊装效率、减少地基荷载及改善建筑物功能等，可以大范围的用于高层及大跨度建筑。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
