[发明专利]再生细骨料-氧化镁基膨胀剂超高性能混凝土及其制备方法

说明书

本发明公开了一种再生细骨料‑氧化镁基膨胀剂超高性能混凝土及其制备方法，涉及建筑材料技术领域。本发明采用再生细骨料和三种氧化镁基膨胀剂制备低收缩超高性能混凝土，其中，再生细集料作为内养护材料，与天然集料进行复配，并持续释放水分，供给胶凝材料的水化反应，生成水化产物，提高微观结构性能，从而起到内养护的作用，促进混凝土基体强度持续发展，同时结合氧化镁膨胀剂的作用，有效降低超高性能混凝土水化热和收缩，控制超高性能混凝土非结构性裂缝，提高超高性能混凝土强度，具有重要的经济价值和环保意义。

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种再生细骨料-氧化镁基膨胀剂超高性能混凝土及其制备方法。

背景技术

超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete，简称UHPC)是一种超高强度、高韧性、高耐久性、体积稳定性好的新型水泥基复合材料。它通常采用水泥、硅灰、粉煤灰、矿粉等胶凝材料、细集料以及钢纤维在较低的水胶比下(通常在0.18-0.20左右)达到最紧密堆积，从而制备出的一种具有优异性能的新型水泥基材料。这些组成及特性使得UHPC构件尺寸和自重显著减小，其致密的微观结构，孔隙率极低，表现出优异的耐久性，可极大延长工程结构的使用寿命。然而，由于UHPC具有较低的水胶比，导致了其自收缩值较大于普通股混凝土，存在潜在开裂问题会降低UHPC强度和耐久性。

随着大规模的城市基础设施造成了砂石、水泥等资源巨大的消耗；同时对旧混凝土建筑物和工程结构的拆除改造，废弃混凝土的堆放量将逐年增多。为缓解水泥混凝土原材料资源日益紧缺的状况，解决急剧增加的废弃混凝土所引起的一系列环境、社会问题，迫切需要对废弃混凝土进行建材化再生利用。同时，我国出现的各类工程中，超高性能混凝土的应用较为广泛，但是在各种因素的综合作用下，UHPC的自收缩较大存在严重的开裂问题，影响到工程质量和安全。针对这种情况，就需要深入研究再生细骨料氧化镁基膨胀剂对超高性能混凝土安定性能和力学性能的影响。

再生细集料是通过将废弃混凝土进行清理、破碎、筛分和清洗制备得到的，与天然细集料河砂相比，再生细集料具有较高的吸水率，甚至可达到20％左右。再生细集料因包含较多的旧砂浆块和附着在原细集料上的砂浆，使其呈现出孔隙率高、吸水性大的特点，非常符合混凝土多孔集料类内养护剂的特性。再生细集料的颗粒硬度略低于天然砂石集料，但比陶粒等常用轻质内养护材料的颗粒硬度大得多，适宜作为混凝土的内养护材材料。但由于再生集料中过量再生粉末和粘附砂浆使得混凝土工作性能和力学性能降低，直接用于超高性能混凝土中会导致混凝土性能下降，但选择最佳的再生细集料取代率能够较低的降低混凝土强度，接近于普通的超高混凝土强度。

与此同时，在混凝土中掺加膨胀剂，利用膨胀组分补偿水泥水化过程中的收缩变形是防止收缩裂的最直接有效的办法之一。相比于氧化钙类和硫铝酸钙类膨胀剂，MgO膨胀剂的活性具有很大的可调节性，煅烧时间及保温时间都会影响MgO颗粒的晶体生长及缺陷大小，而其晶体颗粒尺寸及缺陷又直接与其反应活性相关。目前关于MgO膨胀剂的研究应用主要集中在补偿混凝土收缩等方面，这基于其水化需水量小、膨胀性能稳定等优点，这一优势也适用于UHPC体系，但是在UHPC收缩性能方面的相关研究相对较少。

为此，本发明在UHPC中掺入三种活性指数的MgO膨胀剂，系统地分析掺有MgO膨胀剂的UHPC流动度、抗压强度、收缩机理及影响规律，并设计将再生集料和氧化镁基膨胀剂一起应用于超高性能混凝土中协同调控UHPC的自收缩，得到综合性能优异的超高性能混凝土，具有重要的环保意义和经济价值。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供一种再生细骨料-氧化镁基膨胀剂超高性能混凝土，以解决现有超高性能混凝土自收缩较大导致其存在严重开裂现象等问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：