一种基于密实改性技术的高压碎值骨料高性能混凝土制备方法与流程

本发明属于建筑材料，具体涉及一种基于密实改性技术的高压碎值骨料高性能混凝土制备方法。

背景技术：

1、骨料是传统混凝土的主要组成部分，约占混凝土总质量的80%。骨料的品质在很大程度上影响着混凝土配合比设计的路线。为保障基础设施建设的施工进度，骨料等原材料通常需就近甚至就地取材。尤其是近年来，我国基础设施建设持续向高原地区推进，由于交通运输不便，砂石资源外运成本颇高，用好地缘性原材料便更为重要。然而，许多地区，特别是高原地区地质条件复杂、生态环境敏感，一方面优质高强的地缘性天然骨料不足，人工开采则受到季节等多重限制；另一方面高原地区的地形特点下大量交通隧道等纷纷涌现，伴随产生了大量的高压碎值洞渣等潜在的骨料资源。“取之于高原，用之于高原”，应该说，高压碎值骨料的集约化、资源化与生态化综合利用，采用高压碎值骨料制备出高性能混凝土，不仅能降低对环境的危害，还能产生巨大的社会经济效益。当骨料仅压碎值偏高，其粒型、化学组成、碱活性等指标均满足规范要求时，采用常规方式制备混凝土，通常会导致混凝土强度，尤其是较高强度等级的混凝土强度存在不同程度的降低，而其根本原因，则是因为地质形成、爆破施工等作用导致高压碎值骨料表面裂隙较多、骨料内部解理不佳等，如何消除这些缺陷带来的影响，是解决高压碎值骨料合理利用的关键。

2、发明专利cn115417631b公开了一种服役于高原复杂环境下的低收缩低徐变混凝土，其所采用的密实改性材料包括caso4晶须、纳米sio2和氧化石墨烯，其中caso4晶须、纳米sio2为主体部分，氧化石墨烯为辅助材料，每方混凝土中密实改性材料的用量10~20kg，其根本原理在于通过填充孔隙、促进水化、改善产物种类与结构等，阻碍混凝土内部水分蒸发，抑制混凝土的收缩徐变变形。其改善的基本思路在于基体的强化，与高压碎值骨料及其用于混凝土制备中的密实改性有着本质区别。目前，颇受关注的再生骨料混凝土，其骨料通常由建筑废弃物加工得到，一般认为其品质较低，会对混凝土性能尤其是工作性等带来较大影响，发明专利cn104058673b公开了一种含低品质再生骨料的轻骨料混凝土及其制备方法，提出了针对再生骨料的附加用水量，设计了相应的制备流程，获得了满足要求的混凝土。但再生骨料多孔特征所带来的工作性与强度的问题，同高压碎值骨料因开采或形成时存在的少量裂隙导致的将其用于制备高性能混凝土时出现的强度降低有着本质的区别。总体而言，目前尚无针对高压碎值骨料制备高性能混凝土所需采用的密实改性技术。

技术实现思路

1、鉴于上述现状，本发明提供了一种基于密实改性技术的高压碎值骨料高性能混凝土制备方法。该高压碎值骨料高性能混凝土具备良好的力学性能和耐久性能，既消纳了高压碎值骨料避免了高压碎值骨料被废弃而占用存放场地问题，又可有效解决优质骨料原材料不足，保障了工程的顺利施工。

2、本发明所述的一种基于密实改性技术的高压碎值骨料高性能混凝土制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

3、步骤一：将硅灰与硅烷偶联剂、有机-无机复合分散剂与水混合，以功率20~40kw、叶轮转速1200~1800rpm的强力涡流制浆机分散15~25min，再通过间隙0.1~1mm、转速2000~3000rpm的胶体磨循环分散3~5次，得到密实改性剂；所述密实改性剂的固含量为45%~55%；所述硅烷偶联剂用量为硅灰质量的0.05%~0.8%；所述有机-无机复合分散剂用量为硅灰质量的0.2%~1.0%。

4、步骤二：取适量步骤一得到的密实改性剂与高压碎值骨料进行搅拌，使密实改性剂与高压碎值骨料充分混合均匀；所述密实改性剂掺量30~80kg/m3，为骨料质量的2%~5%。

5、步骤三：将水泥、矿物掺合料、扣除密实改性剂含水量的水、外加剂以及步骤二得到的混合物依次倒入混凝土搅拌机中，充分搅拌3min，得到高压碎值骨料高性能混凝土。所述水泥用量为骨料质量的18~22%；所述矿物掺合料用量为骨料质量的5~10%；所述外加剂用量为水泥和矿物掺合料总质量的0.5~2%。

6、所述硅灰的二氧化硅含量不低于90%，粒径为10~200nm，7d活性指数≥105%；所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种组合而成；所述有机-无机复合分散剂由十二烷基硫酸钠、乙二醇200、聚乙二醇400中的一种或两种有机分散剂，与三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠中的一种或两种无机分散剂组合而成。

7、所述矿物掺合料为粉煤灰、矿粉中的一种或两种；所述粉煤灰球形度≥80%，平均粒径为5~15μm，28d活性指数≥75%；所述矿粉平均粒径10~20μm，28d活性指数≥95%。

8、所述外加剂为高效减水剂或高效减水剂与保坍剂、减缩剂、引气剂等中的一种或几种复合，具体视混凝土性能需求调整。

9、所述高压碎值骨料仅压碎值较高，其云母含量、碱活性等指标以及粒型、级配等特征，均满足相关规范要求。

10、所述高压碎值骨料高性能混凝土搅拌完成后依照普通混凝土的浇筑、成型、养护方式进行处理，施工便捷。

11、本发明的积极效果是：

12、本发明针对部分骨料压碎值超出规范或标准要求的客观现实，从骨料强化及相应的材料与混凝土基体的相容性出发，提出了采用微纳米级超细矿物掺合料硅灰、硅烷偶联剂与有机-无机分散剂制备密实改性剂，尤为关键的是创新提出通过强力涡流制浆与胶体磨分散的方式，实现了微纳米级高活性掺合料硅灰的高度分散，且所制备的密实改性剂浆体能稳定储存。将该密实改性剂与高压碎值骨料充分混合后，浆液浸入骨料微小缺陷处，后续随着水泥水化的进行，提供了高碱度环境，浸入骨料的高活性材料大量水化，并通过偶联剂的作用，与骨料及水泥基体形成良好粘接；与此同时，由于密实改性剂在制备过程中，实现了硅灰的充分分散，密实改性剂掺入后，并不会显著影响混凝土拌合物的工作性，且由于充分分散的硅灰能更有效地填充矿物掺合料的空隙，形成了良好的微细观颗粒级配，并能在不同阶段逐步参与水化反应，故在物理作用与化学作用的共同改善下，混凝土致密度显著提升，从而力学与耐久性能得到优化，弥补了因骨料自身缺陷带来的混凝土性能降低。此外，所述高压碎值骨料高性能混凝土搅拌完成后依照普通混凝土的浇筑、成型、养护方式进行处理，施工便捷。综上，本发明可在一定程度上消除高压碎值骨料表面裂隙，改善高压碎值骨料混凝土性能，对于合理利用高压碎值骨料，尤其是解决高原地区优质骨料缺乏的问题，具有重要的经济、环境和社会效益。

技术特征：

1.一种基于密实改性技术的高压碎值骨料高性能混凝土制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于密实改性技术的高压碎值骨料高性能混凝土制备方法，其特征在于所述硅灰的二氧化硅含量不低于90%，粒径为10~200nm，7d活性指数≥105%；所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种组合而成；所述有机-无机复合分散剂由十二烷基硫酸钠、乙二醇200、聚乙二醇400中的一种或两种有机分散剂，与三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠中的一种或两种无机分散剂组合而成。

3.根据权利要求1所述的一种基于密实改性技术的高压碎值骨料高性能混凝土制备方法，其特征在于所述矿物掺合料为粉煤灰、矿粉中的一种或多种；所述粉煤灰球形度≥80%，平均粒径为5~15μm，28d活性指数≥75%；所述矿粉平均粒径10~20μm，28d活性指数≥95%。

4.根据权利要求1所述的一种基于密实改性技术的高压碎值骨料高性能混凝土制备方法，其特征在于所述外加剂为高效减水剂或高效减水剂与保坍剂、减缩剂、引气剂等中的一种或几种复合，具体视混凝土性能需求调整。

5.根据权利要求1所述的一种基于密实改性技术的高压碎值骨料高性能混凝土制备方法，其特征在于所述高压碎值骨料仅压碎值较高，其云母含量、碱活性等指标以及粒型、级配等特征，均满足相关规范要求。

6.根据权利要求1所述的一种基于密实改性技术的高压碎值骨料高性能混凝土制备方法，其特征在于所述高压碎值骨料高性能混凝土搅拌完成后依照普通混凝土的浇筑、成型、养护方式进行处理，施工便捷。

技术总结本发明涉及一种基于密实改性技术的高压碎值骨料高性能混凝土制备方法，先将硅灰与硅烷偶联剂、有机‑无机复合分散剂与水混合，通过强力涡流制浆与胶体磨分散得到密实改性剂，将其与高压碎值骨料充分混合以实现对骨料的包裹，接着将水泥、矿物掺合料、扣除密实改性剂含水量的水、外加剂等与表面包裹着密实改性剂的高压碎值骨料混合，充分搅拌后得到高压碎值骨料高性能混凝土。所述高压碎值骨料高性能混凝土搅拌完成后依照普通混凝土的浇筑、成型、养护方式进行处理，施工便捷。本发明可在一定程度上消除高压碎值骨料表面裂隙，改善高压碎值骨料混凝土性能，有助于合理利用高压碎值骨料，尤其是解决高原地区优质骨料缺乏的问题，具有重要的经济、环境和社会效益。技术研发人员：蒋睿,翁智财,谢永江,王月华,刘子科,胡建伟,李康,何龙,成卫辉,董全霄,程冠之,李书明,刘竞,饶云兵,李享涛受保护的技术使用者：中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/13