CN108793893A - 耐热混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐热混凝土及其制备方法，属于混凝土技术领域，其技术方案要点是以重量份数计，耐热混凝土包括如下组分：水泥、粗骨料、细骨料、陶瓷微粉、矿粉、粉煤灰、早强剂、减水剂、水；所述粗骨料为玄武岩碎石以及重晶石碎石；所述细骨料为水渣；所述早强剂包括甲酸钙以及硅酸钠；所述减水剂包括早强型聚羧酸系减水剂。本发明通过用水渣代替中砂，能使水渣得到有效的利用，能提高混凝土的后期强度，通过玄武岩碎石、重晶石碎石以及陶瓷微粉提高混凝土的耐热性，通过早强剂以及减水剂的作用能够弥补水渣带来的混凝土早期强度低且需水量大的缺陷，提高混凝土的密实度，提高其抗压强度。

Description

耐热混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土技术领域，更具体的说，它涉及一种耐热混凝土及其制备方法。

背景技术

随着建筑业的发展和对建筑工程质量的日益重视，作为混凝土和砂浆基本组成材料之一的建筑用砂的质量和数量对建筑业的影响日益明显。一方面市场对砂的质量要求越来越高，数量越来越大；另一方面符合质量要求的天然砂资源越来越少，随着天然砂资源的逐渐匮乏，以及国家对天然砂开采的限制，寻找天然砂的替代品是目前的研究热点。

近年来，我国粗钢产量逐渐加大，每生产一顿粗钢会产生水渣约400kg，目前水渣资源丰富，对于水渣再利用的研究也比较多，水渣是指炼铁高炉矿渣，它在高温熔融状态下，经过用水急速冷却而成为粒化泡沫形状，乳白色，其质轻而松脆、多孔、易磨成细粉。水渣与天然砂相比，在物理性能上有许多相似之处。

天然砂的主要化学成分为SiO₂，矿物组成为石英；水渣的主要化学成分为CaO、SiO₂和Al₂O₃，矿物组成为由CaO、SiO₂和Al₂O₃组成的C₂AS(黄长石)、CAS₂(钙长石)、CS(假硅灰石)、C₂S(硅酸二钙)，其中C₂AS(黄长石)和C₂S(硅酸二钙)活性较好，CAS₂(钙长石)和CS(假硅灰石)活性较差；因此，水渣中CaO和Al₂O₃含量高，SiO₂含量低时，水渣的活性好。

水渣属于二级中砂范畴，其表观密度与天然砂相近，自然含水率较天然砂低。水渣多针尖状、片状颗粒，且内部孔隙较多，进而导致水渣的压碎指标偏低，吸水性大。水渣可以降低混凝土的水化热，并提高其耐久性；但也存在很多缺点，例如水渣的加入会使混凝土的早期强度降低，凝结时间变长，如果在水泥中加入较多的水渣，会使水渣与水泥的和易性较差，渗水性也较大，性质相对较不稳定。

由于水渣的吸水率大，因此需水量多，而耐热混凝士长期处于高温环境下，水分易散失，导致混凝士内部孔隙率增大，结构疏松强度降低；同时，过量的用水量会导致混凝土内残留水增多，在高温下产生很大蒸汽压力，导致混凝土爆裂破坏；因此需要合理控制耐热混凝土的需水量。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种耐热混凝土，其通过用水渣代替中砂，能使水渣得到有效的利用，能提高混凝土的抗渗性、抗氯离子渗透性能，并且提高混凝土的后期强度，通过玄武岩碎石以及重晶石碎石作为粗骨料能提高混凝土的耐热性，通过早强剂以及减水剂的作用能够弥补水渣带来的混凝土早期强度低且需水量大的缺陷，陶瓷微粉的加入可以提高混凝土的耐热性、持久性，提高混凝土的密实度，提高其强度，并且其来源广泛，使制备的混凝土在节约成本的同时又能具有耐热性能。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种耐热混凝土，以重量份数计，包括如下组分：

所述水泥为P.O.42.5的普通硅酸盐水泥；

所述粗骨料为玄武岩碎石以及重晶石碎石，所述玄武岩碎石与重晶石碎石的重量比为50:1；

所述细骨料为水渣；

所述早强剂包括甲酸钙以及硅酸钠，所述甲酸钙与硅酸钠的重量比为1:1；

所述减水剂包括早强型聚羧酸系减水剂。

通过采用上述技术方案，耐热混凝土是指在200-1300℃高温长期作用下，仍能保持其物理、力学性能和良好的耐急冷急热性，且高温下干缩变形小的特种混凝土，在炼铁高炉改造大修工程中应用非常广泛。

普通混凝士受热时容易遭受破坏，主要原因有水泥浆体失水、骨料膨胀以及水泥浆体与骨料、钢筋的热膨胀不协调而产生热梯度，导致了结构的破坏，混凝土产品高温破坏是许多因素共同作用的结果，它们之间存在着非常复杂的关系。

影响混凝土耐热性的主要因素在于骨料、混凝土机体的孔隙率、各成分的耐热性能、胶凝材料等，其中骨料用量占混凝士总质量的50％左右，是影响混凝士耐热性能的主要因素。选用热膨胀系数小的材料，可以缩小骨料与水泥石收缩的差值，改善骨料级配可以提高混凝土的密实度与体积稳定性，进而提高混凝土的耐热性能。

在粗骨料的选择方面，要选择耐高温的玄武岩以及促进混凝土早期强度的重晶石。玄武岩属于火山岩，是一种基性喷出岩，其化学成分与辉长岩或辉绿岩相似，玄武岩的主要成分是二氧化硅、三氧化二铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁(还有少量的氧化钾、氧化钠)，其中二氧化硅含量最多，约占百分之四十五至五十左右，玄武岩出色的抗压抗折条件性能，而且耐磨性好，吸水率低，具有很好的耐高温性能，其耐高温性能由于石灰石，因此更适合在耐热混凝土中使用。重晶石是钡的最常见矿物，它的成分为硫酸钡，重晶石对促进水泥中C₃S形成、活化C₃S具有明显的效果，可以提高水泥熟料质量，并且可以提高混凝土水泥的早期强度，其早期强度大约可提高20～25％，后期强度约提高10％，可以弥补水渣混凝土的早期强度不足的缺陷。

在细骨料上选择来源广泛且与中砂性质相似的水渣，水渣作为细骨料配置的混凝土的工作性能较天然砂低，但在加入减水剂后，工作性能显著改变，在一定程度上可以达到高性能混凝土的要求。由于水渣颗粒内部孔隙较多，其含气量自然也较大，含气量较大可以在一定程度上有效改善混凝土的抗冻性能；水渣细骨料混凝土与普通天然砂混凝土抗压强度相比，早期抗压强度略低，但后期强度增长较快，与天然砂混凝土持平甚至超过天然砂混凝土的抗压强度。水渣具有潜在的水硬性，这是因为水渣具有一定的活性成分，随着龄期的增长，水渣中的活性成分发生水化反应，改善混凝土的微结构，因此可以提高混凝土的后期强度；在抗拉强度和弹性模量方面，水渣混凝土与天然砂混凝土差异很小，保持相同的变化规律；但是由于水渣的孔隙率较大，其需水量大，而耐热混凝土需要尽可能降低水量；并且水渣的加入会导致混凝土的早期强度降低，因此需要在这两方面对混凝土的性能进行改善。

陶瓷微粉是一种轻质非金属多功能材料，主要成分是SiO₂和Al₂O₃，分散性好、悬浮性好、化学稳定性好、可塑性好、耐热温度高、密度小、烧失量低、绝缘性好，陶瓷微粉的加入可以提高混凝土的耐热性、持久性，提高混凝土的密实度，提高其强度，并且其来源广泛，成本低。

早强剂，是指能提高混凝土早期强度，并且对后期强度无显著影响的外加剂；早强剂的主要作用在于加速水泥水化速度，促进混凝土早期强度的发展；既具有早强功能，又具有一定减水增强功能。甲酸钙对混凝土强度的影响在于可以改变混凝土系统中硅酸三钙的浓度。甲酸钙能降低体系中的pH值，提高C₃S的水化速度，同时可以提高液相中Ca²⁺的浓度，使硅酸钙溶出速度加快，而同离子效应会加快结晶速度，增加砂浆中固相比例，有利于形成水泥石结构，从而使水泥早期强度增加；并且甲酸钙除了会降低水泥的凝结时间，也可以提高混凝土的抗压强度以及抗折强度；硅酸钠能改变混凝土内部孔隙结构，促使水泥水化早期生成一定数量的钙矾石，相互搭桥加速早期凝聚网络的形成并增加水泥石的密实度，并且硅酸钠属于矿粘合剂，可以提高混凝土水泥与骨料的粘结力，此外硅酸钠的耐热性好，适用于耐热混凝土材料；通过甲酸钙与硅酸钠的联用可以降低水泥的凝结时间，降低用水量，提高混凝土的抗压强度以及抗折强度，提高混凝土的耐热性能。

减水剂的主要作用是保持混凝土强度不变的条件少，减少混凝土拌和用水量，从而减少水泥用量，或是不增加用水量的情况下，增强混凝土的和易性，但不会提高混凝土的早期强度，主要减少混凝土的水分蒸发产生的空隙和裂缝，一定程度上也可提高混凝土强度。但是减水剂的加入会延长水泥的缓凝时间，降低其早期强度，聚羧酸减水剂对水泥具有显著的缓凝效果，这是由于聚羧酸减水剂中羧基充当了缓凝成分，R-COO-与Ca²⁺离子作用形成络合物，降低了水泥浆体中Ca²⁺离子的浓度，延缓Ca(OH)₂形成结晶，减少C-H-S凝胶的形成，对水泥的初期水化产生抑制作用，延缓了水泥水化；因此需要使用早强型聚羧酸系减水剂，通过早强型聚羧酸系减水剂与早强剂的联用，可以弥补水渣对混凝土带来的缺陷，提高混凝土的综合性能。

本发明进一步设置为：所述早强型聚羧酸系减水剂采用如下方法制备：以重量份数计，将4-6份甲基烯丙基聚氧乙烯醚、1-2份甲基丙烯磺酸钠、0.5-0.7份马来酸酐、6-8份丙烯酰胺和25-30份水投入反应釜，加热至45℃搅拌溶解，加入1-3份三乙醇胺、0.5-1份硫酸钠、0.3-0.5份亚硝酸钠，加热至85-90℃恒温保持40-50min；然后加入10-12份过硫酸铵水溶液和3-5份丙烯酸水溶液，在2-3h滴完，保温1h，反应结束后冷却至室温，用40％NaOH溶液中和pH至6-8，并加水稀释至固含量为40％，即得到早强型聚羧酸系减水剂。

通过采用上述技术方案，本发明制备的早强型聚羧酸系减水剂能够减少需水量，提高缓凝时间，加速水泥硬化，增加混凝土的早期强度，增强各组分之间的相容性，增加水泥的流动性，提高混凝土工作性能。

本发明进一步设置为：所述玄武岩碎石的粒径为5-10mm连续级配，碎石的表观密度为2830kg/m³，松散堆积孔隙率为45％，松散堆积密度为1560kg/m³。

通过采用上述技术方案，玄武岩属于火山岩，是一种基性喷出岩，玄武岩出色的抗压抗折条件性能，而且耐磨性好，吸水率低，具有很好的耐高温性能，使用5-10mm连续级配的玄武岩碎石作为粗骨料，不同粒径的碎石堆积形成密实填充的搭接骨架，减少孔隙率，提高混凝土的强度。

本发明进一步设置为：所述重晶石粒径为5-10mm连续级配，表观密度为4350kg/m³，含泥量为0.23％，泥块含量为0.18％，针片状颗粒为0％，压碎指标为21.98％。

通过采用上述技术方案，重晶石是钡的最常见矿物，它的成分为硫酸钡，重晶石对促进水泥中C₃S形成、活化C₃S具有明显的效果，可以提高水泥熟料质量，并且可以提高混凝土水泥的早期强度，其早期强度大约可提高20～25％，后期强度约提高10％，可以弥补水渣混凝土的早期强度不足的缺陷。

本发明进一步设置为：所述水渣的堆积密度为100-1250kg/m³，吸水率2-3％，孔隙率42-45％，含泥量1.0％，细度模数2.5。

通过采用上述技术方案，水渣作为混凝土的细骨料使用，能够实现资源的再利用，降低生成成本，提高产品质量。

本发明进一步设置为：所述陶瓷微粉的粒径为1-3mm，莫氏硬度为5，含水量为0.3％。

通过采用上述技术方案，陶瓷微粉的加入可以提高混凝土的耐热性、持久性，提高混凝土的密实度，提高其强度。

本发明进一步设置为：所述矿粉为S95级矿渣粉，密度为3.0g/cm³，比表面积为415m²/kg，活性指数(7d)为80％，活性指数(28d)为96％，流动度比为97％，含水量为0.2％。

通过采用上述技术方案，矿粉有很好的化学活性，掺入矿粉可以减少用水量，其与水混合之后，产生二次水化反应，减少混凝土的连通孔，增大水泥浆的粘度，进而减少水泥浆体与集料之间的密度差，减少集料上浮的推动力，提高混凝土密实性，提高混凝土的抗渗性。

本发明进一步设置为：所述粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，比堆积密度为680kg/m³，比表面积为340²/kg，颗粒细度(45μm方孔筛筛余)为12.5％，需水量比为105％，烧失量为6.2％，含水量为0.72％。

通过采用上述技术方案，粉煤灰的火山灰活性成分SiO₂和Al₂O₃与石灰、石膏混合后，在水热介质条件下，能较快生成性能较稳定的水化物诸如水化硅酸钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸盐等具有较强水硬性的胶凝材料，这些胶凝材料既能在空气中凝结硬化，又能在水中凝结硬化，并保持和发展强度，从而使掺加粉煤灰的砂浆获得较高的强度；粉煤灰中70％以上的颗粒是无定型的球形玻璃体，除了具有较高的化学活性外，还具有优良“形态效应”。粉煤灰掺入砂浆拌合物中后，其球形玻璃体能起滚珠轴承的作用，在混凝土拌合物中发挥润滑作用，从而有效改善混凝土拌合物的和易性；非具活性的铁珠，细度非常大，粉煤灰掺入砂浆后，能和水泥、砂子中的细颗粒有效构成合理级配，使他们彼此之间能够互相填充，有效增加混凝土的密实度，并进一步提高混凝土的抗压强度。在此，微小的铁珠起到“微集料填充效应”。

本发明进一步设置为：所述早强型聚羧酸系减水剂的减水率为25％，含固量为40％。

通过采用上述技术方案，混凝土中掺入减水剂后，减水剂的憎水基团定向吸附于水泥颗粒表面，而亲水基团指向水溶液，构成单分子或多分子层吸附膜；由于表面活性剂的定向吸附，使水泥胶粒表面带有相同符号的电荷，于是在同性相斥的作用下，不但能使水泥－水体系处于相对稳定的悬浮状态，而且，能使水泥在加水初期所形成的絮凝状结构分散解体，从而将絮凝结构内的水释放出来，达到减水的目的。减水剂加入后，不仅可以使新拌混凝土的和易性改善，而且由于混凝土中水灰比有较大幅度的下降，使水泥石内部孔隙体积明显减少，水泥石更为致密，混凝土的抗压强度显著提高。

本发明的目的之二在于提供一种耐热混凝土的制备方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

耐热混凝土的制备方法，包括如下步骤：

S1：将水渣细骨料浸入水中，在20-22℃的温度下浸泡24-36h；

S2：按照比例将水泥、玄武岩碎石、水渣、矿粉、粉煤灰、早强剂、减水剂以及水混合，并搅拌均匀，得到混合料；

S3：将混合料浇入模具中，自然养护10-20h，即得耐热混凝土。

通过采用上述技术方案，水渣表面粗糙，孔隙率较大，吸水性强，造成配制混凝土时的需水量增大，塌落度损失较大是由于集料的吸水作用使新拌混凝土中的自由水减少，在配制混凝土前对集料进行预湿处理，使集料预先吸足水分则可有效减少混凝土塌落度损失。

综上所述，本发明相比于现有技术具有以下有益效果：

通过用水渣代替中砂，能使水渣得到有效的利用，能提高混凝土的抗渗性、抗氯离子渗透性能，并且提高混凝土的后期强度，通过玄武岩碎石以及重晶石碎石作为粗骨料能提高混凝土的耐热性，通过早强剂以及减水剂的作用能够弥补水渣带来的混凝土早期强度低且需水量大的缺陷，使制备的混凝土在节约成本的同时又能实现。

具体实施方式

以下对本发明作进一步详细说明。

一、实施例1-3

实施例1：一种耐热混凝土采用如下方法制备而得：

S1：将水渣细骨料浸入水中，在21℃的温度下浸泡30h；

S2：将130kg水泥、980.4kg玄武岩碎石、19.6kg重晶石碎石、530kg水渣、160kg陶瓷微粉、170kg矿粉、80kg粉煤灰、2.5kg甲酸钙、2.5kg硅酸钠、4kg早强型聚羧酸系减水剂以及170kg水混合，并搅拌均匀，得到混合料；

S3：将混合料浇入模具中，自然养护15h，即得耐热混凝土。

其中，水泥为P.O.42.5的普通硅酸盐水泥；玄武岩碎石的粒径为5-10mm连续级配，碎石的表观密度为2830kg/m³，松散堆积孔隙率为45％，松散堆积密度为1560kg/m³；重晶石粒径为5-10mm连续级配，表观密度为4350kg/m³，含泥量为0.23％，泥块含量为0.18％，针片状颗粒为0％，压碎指标为21.98％；水渣的堆积密度为100-1250kg/m³，吸水率2-3％，孔隙率42-45％，含泥量1.0％，细度模数2.5；陶瓷微粉的粒径为1-3mm，莫氏硬度为5，含水量为0.3％；矿粉为S95级矿渣粉，密度为3.0g/cm³，比表面积为415m²/kg，活性指数(7d)为80％，活性指数(28d)为96％，流动度比为97％，含水量为0.2％；所述粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，比堆积密度为680kg/m³，比表面积为340²/kg，颗粒细度(45μm方孔筛筛余)为12.5％，需水量比为105％，烧失量为6.2％，含水量为0.72％；早强型聚羧酸系减水剂的减水率为25％，含固量为40％。

实施例2：一种耐热混凝土采用如下方法制备而得：

S1：将水渣细骨料浸入水中，在20℃的温度下浸泡36h；

S2：将120kg水泥、970.6kg玄武岩碎石、19.4kg重晶石碎石、530kg水渣、150kg陶瓷微粉、170kg矿粉、80kg粉煤灰、2kg甲酸钙、2kg硅酸钠、4kg早强型聚羧酸系减水剂以及170kg水混合，并搅拌均匀，得到混合料；

S3：将混合料浇入模具中，自然养护10h，即得耐热混凝土。

其中，水泥为P.O.42.5的普通硅酸盐水泥；玄武岩碎石的粒径为5-10mm连续级配，碎石的表观密度为2830kg/m³，松散堆积孔隙率为45％，松散堆积密度为1560kg/m³；重晶石粒径为5-10mm连续级配，表观密度为4350kg/m³，含泥量为0.23％，泥块含量为0.18％，针片状颗粒为0％，压碎指标为21.98％；水渣的堆积密度为100-1250kg/m³，吸水率2-3％，孔隙率42-45％，含泥量1.0％，细度模数2.5；陶瓷微粉的粒径为1-3mm，莫氏硬度为5，含水量为0.3％；矿粉为S95级矿渣粉，密度为3.0g/cm³，比表面积为415m²/kg，活性指数(7d)为80％，活性指数(28d)为96％，流动度比为97％，含水量为0.2％；所述粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，比堆积密度为680kg/m³，比表面积为340²/kg，颗粒细度(45μm方孔筛筛余)为12.5％，需水量比为105％，烧失量为6.2％，含水量为0.72％；早强型聚羧酸系减水剂的减水率为25％，含固量为40％。

实施例3：一种耐热混凝土采用如下方法制备而得：

S1：将水渣细骨料浸入水中，在22℃的温度下浸泡24h；

S2：将140kg水泥、990.2kg玄武岩碎石、19.8kg重晶石碎石、540kg水渣、170kg陶瓷微粉、180kg矿粉、90kg粉煤灰、3kg甲酸钙、3kg硅酸钠、5kg早强型聚羧酸系减水剂以及180kg水混合，并搅拌均匀，得到混合料；

S3：将混合料浇入模具中，自然养护20h，即得耐热混凝土。

其中，水泥为P.O.42.5的普通硅酸盐水泥；玄武岩碎石的粒径为5-10mm连续级配，碎石的表观密度为2830kg/m³，松散堆积孔隙率为45％，松散堆积密度为1560kg/m³；重晶石粒径为5-10mm连续级配，表观密度为4350kg/m³，含泥量为0.23％，泥块含量为0.18％，针片状颗粒为0％，压碎指标为21.98％；水渣的堆积密度为100-1250kg/m³，吸水率2-3％，孔隙率42-45％，含泥量1.0％，细度模数2.5；陶瓷微粉的粒径为1-3mm，莫氏硬度为5，含水量为0.3％；矿粉为S95级矿渣粉，密度为3.0g/cm³，比表面积为415m²/kg，活性指数(7d)为80％，活性指数(28d)为96％，流动度比为97％，含水量为0.2％；所述粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，比堆积密度为680kg/m³，比表面积为340²/kg，颗粒细度(45μm方孔筛筛余)为12.5％，需水量比为105％，烧失量为6.2％，含水量为0.72％；早强型聚羧酸系减水剂的减水率为25％，含固量为40％。

二、早强型聚羧酸系减水剂的制备例1-3

制备例1：将4kg甲基烯丙基聚氧乙烯醚、1kg甲基丙烯磺酸钠、0.5kg份马来酸酐、6kg丙烯酰胺和25kg水投入反应釜，加热至45℃搅拌溶解，加入1kg三乙醇胺、0.5kg硫酸钠、0.3kg亚硝酸钠，加热至85℃恒温保持50min；然后加入10kg过硫酸铵水溶液和3kg丙烯酸水溶液，在2h滴完，保温1h，反应结束后冷却至室温，用40％NaOH溶液中和pH至6-8，并加水稀释至固含量为40％，即得到早强型聚羧酸系减水剂。

制备例2：将5kg甲基烯丙基聚氧乙烯醚、1.5kg甲基丙烯磺酸钠、0.6kg份马来酸酐、7kg丙烯酰胺和27.5kg水投入反应釜，加热至45℃搅拌溶解，加入2kg三乙醇胺、0.75kg硫酸钠、0.4kg亚硝酸钠，加热至87℃恒温保持45min；然后加入11kg过硫酸铵水溶液和4kg丙烯酸水溶液，在2.5h滴完，保温1h，反应结束后冷却至室温，用40％NaOH溶液中和pH至6-8，并加水稀释至固含量为40％，即得到早强型聚羧酸系减水剂。

制备例3：将6kg甲基烯丙基聚氧乙烯醚、2kg甲基丙烯磺酸钠、0.7kg份马来酸酐、8kg丙烯酰胺和30kg水投入反应釜，加热至45℃搅拌溶解，加入3kg三乙醇胺、0.5-kg硫酸钠、0.5kg亚硝酸钠，加热至90℃恒温保持40min；然后加入12kg过硫酸铵水溶液和5kg丙烯酸水溶液，在3h滴完，保温1h，反应结束后冷却至室温，用40％NaOH溶液中和pH至6-8，并加水稀释至固含量为40％，即得到早强型聚羧酸系减水剂。

三、对比例1-7

对比例1：采用申请公布号为CN105198303A的专利申请文件，其发明提供一种耐热混凝土及其制备方法，一种耐热混凝土其原料按重量份计,包括如下组分:水泥150-250份；矿粉50-150份；硅灰0-5份；钢渣粉0-100份；高炉水渣450-700份；玄武岩600-1700份；钢渣骨料0-800份；水适量；外加剂适量；其中，水泥、矿粉、硅灰和钢渣粉的总和≤450份。

对比例2：采用申请公布号为CN102060489A的专利申请文件，其公布一种高强耐热混凝土及其使用方法；以每立方米混凝土计，其成分的重量配比如下：矿渣硅酸盐水泥405-487kg，玄武石1041-1430kg，粒化高炉矿渣810-887kg，粉煤灰45-65kg，减水剂7-9Kg kg，水150-190kg。

对比例3：对比例3与实施例1的不同之处在于原料中未添加重晶石。

对比例4：对比例4与实施例1的不同之处在于原料中未添加甲酸钙。

对比例5：对比例5与实施例1的不同之处在于原料中未添加硅酸钠。

对比例6：对比例6与实施例1的不同之处在于原料中的减水剂为普通聚羧酸系减水剂。

对比例7：对比例7与实施例1的不同之处在于原料中未添加陶瓷微粉。

四、将实施例1-3以及对比例1-7制备的耐热混凝土的性能进行测试，将测试结果示于表1。

①坍落度:按照GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》测试混凝土拌合物30min时的坍落度。

②凝结时间:按照GB/T8076-2008《混凝土外加剂》的方法对混凝土的凝结时间进行测试。

③抗压强度:按照GB/T50081-2016《普通混凝士力学性能试验方法标准》制作标准试块，并测量标准试块养护1d、7d、28d的抗压强度以及标养28d后高温下的抗压强度，其中高温高压强度，采用如下方法测定，取每组成型3块试件，标准养护28d后，于110℃烘干24h后，置于高温炉中，分别在200℃、300℃、400℃、500℃、600℃以及700℃下恒温灼烧3h，然后将其自然冷却至室温，测烧后抗压。

表1实施例1-3以及对比例1-7制备的耐热混凝土的性能测试表

由以上数据可以看出，实施例1-3制备的耐热混凝土的初凝时间以及终凝时间明显低于对比例1-2、对比例4以及对比例6，说明本发明的甲酸钙以及早强型聚羧酸系减水剂能缩短混凝土的凝结时间；实施例1-3制备的耐热混凝土的早期强度(28d以内)明显优于对比例1-3、对比例5以及对比例6，说明本发明的重晶石、硅酸钠以及早强型聚羧酸系减水剂能够提高耐热混凝土的早期强度，并且实施例1-3制备的耐热混凝的后期强度(60d)也明显优于对比例1-3、对比例5以及对比例6，说明本发明的重晶石、硅酸钠以及早强型聚羧酸系减水剂对也能提高耐热混凝土的后期强度；实施例1-3制备的耐热混凝土在500℃以内的高温下，其抗压强度仍明显高于实施例1-2、对比例5以及对比例7，说明本发明的硅酸钠以及陶瓷微粉均有益于混凝土耐热性能的提高。

综上所述，本发明制备的耐热混凝土除了具有良好的耐热性能以外，其抗压强度也明显优于传统的耐热混凝土，并且其凝结时间短，早期强度高，综合性能优良。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种耐热混凝土，其特征在于：以重量份数计，包括如下组分：

水泥 120-140份；

粗骨料 990-1010份；

细骨料 520-540份；

陶瓷微粉 150-170份；

矿粉 160-180份；

粉煤灰 70-90份；

早强剂 4-6份；

减水剂 3-5份；

水 160-180份；

所述水泥为P.O.42.5的普通硅酸盐水泥；

所述粗骨料为玄武岩碎石以及重晶石碎石，所述玄武岩碎石与重晶石碎石的重量比为50:1；

所述细骨料为水渣；

所述早强剂包括甲酸钙以及硅酸钠，所述甲酸钙与硅酸钠的重量比为1:1；

所述减水剂包括早强型聚羧酸系减水剂。

2.根据权利要求1所述的耐热混凝土，其特征在于：所述早强型聚羧酸系减水剂采用如下方法制备：以重量份数计，将4-6份甲基烯丙基聚氧乙烯醚、1-2份甲基丙烯磺酸钠、0.5-0.7份马来酸酐、6-8份丙烯酰胺和25-30份水投入反应釜，加热至45℃搅拌溶解，加入1-3份三乙醇胺、0.5-1份硫酸钠、0.3-0.5份亚硝酸钠，加热至85-90℃恒温保持40-50min；然后加入10-12份过硫酸铵水溶液和3-5份丙烯酸水溶液，在2-3h滴完，保温1h，反应结束后冷却至室温，用40%NaOH溶液中和pH至6-8，并加水稀释至固含量为40%，即得到早强型聚羧酸系减水剂。

3.根据权利要求1所述的耐热混凝土，其特征在于：所述玄武岩碎石的粒径为5-10mm连续级配，碎石的表观密度为2830kg/m³，松散堆积孔隙率为45%，松散堆积密度为1560kg/m³。

4.根据权利要求1所述的耐热混凝土，其特征在于：所述重晶石粒径为5-10mm连续级配，表观密度为4350kg/m³，含泥量为0.23%，泥块含量为0.18%，针片状颗粒为0%，压碎指标为21.98%。

5.根据权利要求1所述的耐热混凝土，其特征在于：所述水渣的堆积密度为100-1250kg/m³，吸水率2-3%，孔隙率42-45%，含泥量1.0%，细度模数2.5。

6.根据权利要求1所述的耐热混凝土，其特征在于：所述陶瓷微粉的粒径为1-3mm，莫氏硬度为5，含水量为0.3%。

7.根据权利要求1所述的耐热混凝土，其特征在于：所述矿粉为S95级矿渣粉，密度为3.0g/cm³，比表面积为415m²/kg，活性指数（7d）为80%，活性指数（28d）为96%，流动度比为97%，含水量为0.2%。

8.根据权利要求1所述的耐热混凝土，其特征在于：所述粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，比堆积密度为680 kg/m³，比表面积为340²/kg，颗粒细度（45μm方孔筛筛余）为12.5%，需水量比为105%，烧失量为6.2%，含水量为0.72%。

9.根据权利要求1所述的耐热混凝土，其特征在于：所述早强型聚羧酸系减水剂的减水率为25%，含固量为40%。

10.一种耐热混凝土的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：将水渣细骨料浸入水中，在20-22℃的温度下浸泡24-36h；

S2：按照比例将水泥、玄武岩碎石、水渣、矿粉、粉煤灰、早强剂、减水剂以及水混合，并搅拌均匀，得到混合料；

S3：将混合料浇入模具中，自然养护10-20h，即得耐热混凝土。