[发明专利]一种早强型超高延性地聚物混凝土材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种早强型超高延性地聚物混凝土材料，包括如下重量份数的组分：碱激发剂345~370份、水85~95份、微硅粉150~300份、粉煤灰120~170份、矿渣粉510~700份、河砂880~910份、碳酸钙晶须15~35份、纳米碳酸钙10~20份、聚乙烯短切纤维15~25份、消泡剂0.1~0.2份、氨基硅烷0.15~0.25份。本发明构建聚乙烯纤维、碳酸钙晶须、微纳米碳酸钙组成的多尺度增强体系，提高了混凝土抗压强度和延性；通过调整矿渣粉、粉煤灰和微硅粉的比例实现早强特性；同时引入氨基硅烷改善了碳酸钙晶须、微纳米碳酸钙和微硅粉的分散性，使地聚物混凝土达到了早强和超高延性。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，涉及到一种早强型超高延性地聚物混凝土材料及其制备方法。

背景技术

地聚物是采用化学激发剂与天然矿物或粉煤灰、矿渣、赤泥、钢渣等固体废弃物经聚合反应得到的无定型态硅铝网状结构无机聚合物。地聚物生产的碳排放和能耗，分别为传统水泥的1/15~1/10和1/6～1/4，能大规模消纳固体废弃物，环保、节能优势突出。不同原材料的地聚物在反应机理、微观结构和宏观性能方面存在差异，但普遍具有很好的耐久性，特别是耐硫酸盐和耐酸侵蚀性能，远优于硅酸盐水泥基材料。

早强快硬是工程结构抢修的快速修补材料需要具备的关键性能，此外快速修补材料还应具有高效施工、强界面粘结、低收缩、高韧性等特性。目前常用的快速修补材料中，快硬硅酸盐水泥存在干缩大、界面粘结差的缺点；铝酸盐水泥后期强度倒缩严重；超高延性混凝土具有优异的变形性能和耐久性，适宜作为工程结构修补材料，但目前超高延性混凝土的抗压强度大多在60MPa以下，难以满足有高强度要求的工程。

公开号为 CN 108911648中国发明专利公开了一种可喷射早强型超高韧性砂浆混凝土体系及其制备方法，该实用新型提出由铝酸盐水泥、早强剂、调凝剂、触变剂、减水剂、消泡剂与特种纤维等材料制备的早强型超高韧性砂浆混凝土。一定程度实现了早强高韧，但大量使用各类外加剂，增加了施工工序，工艺复杂，不利于工程应用，且大掺量使用硅酸盐水泥，能耗高、环保性差，长龄期强度存在倒缩的问题。

公开号为CN 106517934中国发明专利公开了一种掺碱激发剂早强超高性能混凝土及其制备方法，该发明专利提出加入碱激发剂提升混凝土的早期强度，其掺入一定量钢纤维与聚丙烯纤维，延性有所改善，但远未达到高延性的要求。该专利中水泥用量仍占63.7%，环保、节能作用有限；此混凝土需采用60~90℃高温养护48~72小时，只能作用预制构件，对于工程抢修不适用。

所以，在具备高抗压强度的基础上实现早期快硬和超高延性已成为工程结构抢修领域亟待解决的关键问题。

发明内容

为了解决现有碱激发超高性能混凝土延性不足、环保、节能效果不佳、早期强度低、需高温养护等问题，本发明的目的在于开发一种具有早强、高强度、强界面粘结、无需高温养护的地聚物混凝土材料。

实现上述发明目的所采用的技术方案如下：一种早强型超高延性地聚物混凝土材料，该地聚物混凝土材料包括如下重量份数的组分：碱激发剂345~370份、水85~95份、微硅粉150~300份、粉煤灰120~170份、矿渣粉510~700份、河砂880~910份、碳酸钙晶须15~35份、纳米碳酸钙 10~20份、聚乙烯短切纤维15~25份、消泡剂0.1~0.2份、氨基硅烷 0.15~0.25份。

优先的，该地聚物混凝土包括如下重量份数的组分：碱激发剂350~360份、水87~93份、微硅粉170~280份、粉煤灰130~160份、矿渣粉550~670份、河砂885~905份、碳酸钙晶须20~30份、纳米碳酸钙 12~18份、聚乙烯短切纤维18~22份、消泡剂0.1~0.2份、氨基硅烷 0.15~0.25份。