[发明专利]一种低成本活性粉末混凝土及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种低成本、含有大量工业废料的活性粉末混凝土及其制备方法。

背景技术

活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete，简称RPC)是上世纪90年代由法国Bouygues公司率先研制成功的一种新型超高性能水泥基复合材料。它是根据最大密实堆积原理，优化颗粒级配，通过使用高活性、高细度的火山灰材料并剔除粗骨料等手段，达到所含微裂纹和孔隙等缺陷最小，以获得超高强度与优异的耐久性。在其凝结硬化过程中，采取预压、加热等养护成型工艺以进一步提高其力学性能；掺入微钢纤维以改善RPC的延性、提高其抗拉强度。由于RPC材料的超高力学性能和优异耐久性，在现代土木工程中具有广阔的应用前景。在国外，如法国、美国、加拿大等国，活性粉末混凝土材料已经用于实际工程，我国不少科研机构也开展了对活性粉末混凝土的开发与应用研究。

活性粉末是RPC的基本组成部分。由国外RPC研究与应用情况可知，其活性粉末主要是水泥、硅灰和石英粉，其中单方混凝土水泥用量高(通常800～1000kg/m³)，硅灰掺量达20％以上，石英粉掺量达18％，不仅导致RPC的水化热较高，温度收缩和自收缩较大，增加RPC收缩开裂的危险性，影响其耐久性，而且也会增加RPC的原料成本。同时，在制备过程中采用预压、高温(200～250℃)等成型养护方式，对成型设备的要求较高，致使RPC生产养护成本也较高、能耗更大，阻碍了这一性能优异的新型材料的推广和应用。因此，设法降低RPC材料中的水泥用量，减少自收缩和因水化热引起的温度收缩，寻找和采用与实际应用相符且满足RPC配制原则的活性材料和适宜的养护制度，是我国活性粉末混凝土研究的重要方向之一。

国内有研究者采用磨细粉煤灰、超细矿渣等掺合料代替部分硅灰制备活性粉末混凝土，在一定程度上起到了降低成本、节约资源能源的作用。但是，其活性粉末中仍使用了大量的石英粉，且细集料为石英砂，因而原料成本仍然较高。此外，有研究表明，活性粉末混凝土中的磨细石英粉在200℃以上和一定的压力下进行高温蒸压养护时才能观测到明显的反应迹象，而在常压热养护(100℃及以下)条件下，石英粉的反应活性较低，这就使得其与水泥石基体存在明显的界面过渡区。另一方面，虽然硅灰和磨细矿渣粉是目前公认效果最佳的活性材料，但由于它们数量有限，目前已不能满足水泥混凝土工程的需求。对于其它活性材料，如火山灰、硅藻土、沸石粉、浮石粉和稻壳灰等，也存在资源分布与总数不足的问题。而相对分布广、数量多的工业废渣，如钢渣等，由于其本身组成波动大，同时也缺乏更深入的理论研究及理论创新，高效率的利用技术尚未成熟，实际利用率较低。

发明内容

针对以上主要问题，本发明的目的在于提供一种低成本活性粉末混凝土及其制备方法。

它在充分利用钢渣粉的特性与胶凝性能的基础上，通过材料复合技术，用磨细钢渣粉并辅以超细粉煤灰代替石英粉、部分水泥和硅灰，同时采用一定细度的天然河砂代替石英砂，在常压热养护(低于100℃)条件下制备活性粉末混凝土。本发明得到的活性粉末混凝土抗压强度180MPa以上，属于RPC200级(抗压强度170～230MPa)。本发明不仅可以明显降低活性粉末混凝土的原料成本和养护成本，对于活性粉末混凝土在我国的推广和应用具有重要意义，而且还由于使用了较大量工业废渣，因而对于节约资源能源、保护环境和促进可持续发展也具有重要作用。