[发明专利]一种绿色高性能水泥混凝土及其制备方法

说明书

本发明公开了一种绿色高性能水泥混凝土及其制备方法，通过对气相法二氧化硅进行改性，将苯环结构及不同长度梯度的分子链引入气相法二氧化硅的表面，达到了提高分散性的目的。本发明以改性气相法二氧化硅作为混凝土的原料，改善了混凝土内部孔隙结构，从而提升了混凝土的耐盐抗冻性能；改性气相法二氧化硅的引入有利于基体和玄武岩纤维的结合，宏观上提升了混凝土的力学性能。

技术领域

本发明涉及混凝土技术领域，尤其涉及一种绿色高性能水泥混凝土及其制备方法。

背景技术

绿色高性能水泥混凝土是一种新兴的建筑材料，与传统的水泥混凝土相比，具有用量少、施工性能高、强度高以及耐久性好的特点。在满足不同使用需求的前提下能够减少水泥混凝土的用量，达到节能减排的效果。通过改变水泥混凝土中的组分，绿色高性能水泥混凝土能够提高对不同环境下的兼容性，进而拓展了混凝土的应用领域。

专利CN 107721317 A公开了一种玄武岩和聚乙烯醇混杂纤维混凝土及制备方法，在混凝土基质中掺有占混凝土基质体积分数0.05％的玄武岩纤维和0.05％的PVA纤维，用以提升混凝土的韧性及抗裂性能，进而提高了混凝土的力学性能和使用寿命。专利CN110054443 A公开了一种高强低收缩绿色混凝土及其制备方法，通过将铁尾矿作为细集料代替部分天然砂来进行混凝土的生产，控制粗骨料和细骨料的用量，从而达到提高混凝土强度的作用。上述专利都没有对混凝土的抗硫酸盐及抗冻性能进行提升，难以满足不同自然环境下的使用要求，限制了混凝土的应用。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所解决的技术问题是：(1)提升混凝土的抗硫酸盐冻性能；(2)提升混凝土的力学强度；(3)解决混凝土中不同成分间出现的分层现象。

盐冻破坏是影响混凝土耐久性和使用寿命的重要因素之一，在寒冷地区盐冻现象对混凝土的影响则尤其明显。由于抗硫酸盐性能的缺失，混凝土表面出现盐冻破坏，并逐渐向内部扩散，侵蚀混凝土，导致其各方面性能的下降。传统工艺中常添加硅灰类物质以增加混凝土的耐盐性能，气相法二氧化硅由于具备高二氧化硅含量及高比表面积等特性，可以作为提高耐盐性能的添加物。

发明人发现，现有技术中添加气相法二氧化硅时，会出现气相法二氧化硅的分散性不良的问题。由于气相法二氧化硅表面富含羟基，颗粒之间容易形成聚集体，其保存条件较为严苛；同时气相法二氧化硅添加到混凝土后，在固液系统中容易因氢键结合形成三维网状的结构，导致局部粘度增大，出现聚团现象。综上等原因，在混凝土中使用气相法二氧化硅对保存及加工工艺的要求较高，难以使用各种不同环境下的生产施工需求。

为此，发明人对传统的气相法二氧化硅进行改性，利用气相法二氧化硅表面的羟基在其表面引入苯环状结构及长短链，协同地发挥效果。由于苯环结构和长短链提供的空间位阻大，能够防止气相法二氧化硅颗粒之间的聚集；引入上述官能团后，在静电斥力的作用下，气相法二氧化硅颗粒不易相互吸附，达到了提高分散性的目的。由于分散性能的提高，气相法二氧化硅能够携带大量混凝土水化产物附着于玄武岩纤维的表面，并在玄武岩纤维表面吸附混凝土中的钙离子和羟基离子，增加了水化过程中生成水化硅酸钙凝胶的晶核数量，使纤维和水泥基体的结合更加紧致，宏观上提升了混凝土的力学性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种绿色高性能水泥混凝土，由水泥、中砂、碎石、玄武岩纤维、改性气相法二氧化硅、减水剂以及水构成，以重量份计，各原料的含量如下：水泥480～540份，中砂480～540份，碎石1050～1200份，玄武岩纤维1.2～8份，改性气相法二氧化硅15～36份，减水剂6.5～13份，水190～220份。

优选的，所述水泥为P·Ⅰ42.5硅酸盐水泥、P·Ⅰ42.5R硅酸盐水泥、P·Ⅱ42.5硅酸盐水泥、P·Ⅱ42.5R硅酸盐水泥、P·O 42.5普通硅酸盐水泥、P·O 42.5R普通硅酸盐水泥中的任意一种。