一種地聚合物大體積混凝土及其配制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種地聚合物大體積混凝土及其配制方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國《大體積混凝土施工規(guī)范》GB50496-2009里規(guī)定：混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小 幾何尺寸不小于lm的大體量混凝土，或預(yù)計(jì)會(huì)因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化 和收縮而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土，稱之為大體積混凝土。大體積混凝土在建筑、市政、 橋梁、水利工程中應(yīng)用廣泛。一些典型工程大體積混凝土澆筑量都相當(dāng)大。東海大橋主塔 承臺(tái)厚6m，混凝土總饒筑量約22000m3;閱浦大橋承臺(tái)厚度達(dá)7m，混凝土總量約46000m3; 上海環(huán)球金融中心的底板混凝土總方量約38900m3;上海中心大廈底板混凝土澆筑量超過 60000m3。超厚、超大體量成為近年來大型工程中大體積混凝土應(yīng)用的趨勢。
[0003] 然而，隨著厚度和體量的增大，大體積混凝土內(nèi)部水化熱量愈發(fā)不易散失，聚集的 熱量使得混凝土內(nèi)外溫差增大，使得混凝土表面和內(nèi)部收縮不一致；與此同時(shí)，混凝土的強(qiáng) 度和彈性模量隨著齡期增高，對混凝土內(nèi)部的約束也越來越大，產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng) 力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土內(nèi)部便出現(xiàn)溫度裂縫。美國混凝土學(xué)會(huì)（ACI)規(guī)定：〃任 何就地澆筑的大體積混凝土，其尺寸之大，必須要求解決水化熱及隨之引起的體積變形問 題，以最大限度減少開裂〃。降低大體積混凝土水化溫升，減小收縮，是大體積混凝土裂縫控 制的有效手段。
[0004] 傳統(tǒng)的采用水泥作為膠凝材料的大體積混凝土，在采取必要的原材料性能控制和 混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)的情況下可以在一定程度上降低大體積混凝土的水化熱，減少混凝 土裂縫產(chǎn)生的幾率，但水泥水化反應(yīng)的特點(diǎn)決定了水泥混凝土硬化過程中必然伴隨著熱量 的產(chǎn)生，在超厚和超大體量的情況下，溫度裂縫無法完全避免。
[0005] 因此，亟需一種收縮率低，硬化后溫度裂縫產(chǎn)生幾率低的水泥混凝土替代品。
[0006] 公開于該【背景技術(shù)】部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng) 當(dāng)視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種地聚合物大體積混凝土及其配制方法，以解決傳統(tǒng)的 采用水泥作為膠凝材料的大體積混凝土因水化熱產(chǎn)生裂縫的問題。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0009] -種地聚物大體積混凝土，所述地聚物大體積混凝土包括：偏高嶺土、礦粉、粉煤 灰、堿溶液、水玻璃溶液、粗骨料、細(xì)骨料、外加劑和水，各成分的單方用量配比（kg/m3)如 下：
[0010] 偏高嶺土 260~320 礦粉 80~]40 粉煤灰 5ΓΜ00 減落液 3 0~60 水破璃溶液 100~140 粗骨料 1000~1300 細(xì)骨料 500~700 外加劑 3~6 水 5、3()
[0011] 優(yōu)選地，地聚物由偏高嶺土、堿溶液以及水玻璃混合后在低于150°C的溫度下反應(yīng) 得到的非水泥基膠凝材料。
[0012] 優(yōu)選地，所述偏高嶺土由高嶺土在600°C~800°C的溫度下煅燒得到。
[0013] 優(yōu)選地，所述堿溶液濃度3 16mol/L〇
[0014] 優(yōu)選地，水玻璃模數(shù)η為1. 5~2. 0。
[0015] 優(yōu)選地，所述粗骨料為粒徑5mm~20mm的碎石。
[0016] 優(yōu)選地，細(xì)骨料為細(xì)度模數(shù)> 2. 6的天然中砂。
[0017] 優(yōu)選地，所述外加劑為萘系高效減水劑或者聚羧酸減水劑，其摻量為所述非水泥 基膠凝材料用量的1 %~1. 5%。
[0018] 優(yōu)選地，所述堿溶液為氫氧化鈉或者氫氧化鉀溶液。
[0019] 本發(fā)明還提供了一種地聚物大體積混凝土的配制方法，該方法包括如下步驟：
[0020] 步驟一、向攪拌機(jī)內(nèi)加入偏高嶺土、礦粉、粉煤灰，并攪拌lmin;
[0021] 步驟二、加入粗骨料和細(xì)骨料，并攪拌lmin;
[0022] 步驟三、加入水玻璃溶液，并攪拌3min;加入堿溶液，并攪拌2min;
[0023] 步驟四、加入外加劑和水，并攪拌2min，完成所述地聚物大體積混凝土的配制。
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
[0025] 本發(fā)明提供了一種地聚合物大體積混凝土，包括偏高嶺土、礦粉、粉煤灰、堿溶液、 水玻璃溶液、粗骨料、細(xì)骨料、外加劑和水按照一定的比例在常溫或低溫條件下反應(yīng)得到。 與傳統(tǒng)的用水泥配制的大體積混凝土相比，地聚合物大體積混凝土具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是節(jié) 能，地聚合物大體積混凝土的制備可在低溫或者常溫下進(jìn)行，不用高溫煅燒，其生產(chǎn)工藝能 耗較低，只有水泥生產(chǎn)能耗的1/6~1/4。二是低碳，地聚合物大體積混凝土生產(chǎn)過程廢氣 排放量極低，C02排放量僅為水泥的1/10~1/5,符合低碳、綠色環(huán)保的要求。三是低熱，地 聚合物大體積混凝土的反應(yīng)熱總體上相當(dāng)于中低熱水泥，但其大部分熱量在反應(yīng)初期還未 凝結(jié)時(shí)釋放，硬化后溫度裂縫產(chǎn)生幾率大大降低。四是低收縮，地聚合物收縮率只有水泥的 1/10~1/5,地聚合物混凝土因?yàn)樽允湛s導(dǎo)致的裂縫風(fēng)險(xiǎn)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水泥混凝土。五是耐 久，地聚合物大體積混凝土具有穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，耐酸堿腐蝕性強(qiáng)，比水泥混凝土具有更 好的抗氯離子滲透性，耐久性好。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 以下結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明的地聚物大體積混凝土作進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下 面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。
[0027] 為了制備一種收縮率低，溫度裂縫產(chǎn)生幾率小的水泥混凝土替代品，發(fā)明人選擇 采用地聚合物替代水泥作為膠凝材料來制備混凝土。具體制備配方和制備方法由以下的實(shí) 施例給出。地聚合物作為一種新型無機(jī)膠凝材料，與水泥不同，地聚合物材料的凝結(jié)硬化過 程并不涉及水化反應(yīng)，而是由硅鋁相在高堿環(huán)境下溶解-單體重構(gòu)-縮聚三個(gè)階段組成，其 實(shí)質(zhì)是硅氧鍵和鋁氧鍵的斷裂-重組反應(yīng)過程。這個(gè)過程中主要的放熱峰發(fā)生在硅鋁相的 溶解過程中，此時(shí)膠凝材料體系尚未凝結(jié)，呈液態(tài)，散熱較快，熱量不會(huì)在內(nèi)部聚集，因而地 聚合物大體積混凝土硬化后溫度裂縫產(chǎn)生的幾率大大降低。同時(shí)，地聚合物收縮率只有水 泥的1/10~1/5,用其配制的大體積混凝土因?yàn)樽允湛s導(dǎo)致的裂縫風(fēng)險(xiǎn)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水泥混 凝土，是替代水泥配制大體積混凝土的優(yōu)良材料。
[0028] 本發(fā)明實(shí)施例中偏高嶺土為由高嶺土在600°C~800°C的溫度下煅燒得到的偏高 嶺土；礦粉為