CN109574596A - 一种高强耐热混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强耐热混凝土及其制备方法。高强耐热混凝土包含以下重量份的组分：300‑350份水泥、800‑1100份粗骨料、400‑500份细骨料、80‑100份粉煤灰、5‑10份减水剂、100‑150份矿粉、700‑900份碎石、20‑40份早强剂、180‑200份水、10‑20份钢纤维、5‑10份阻锈剂；粗骨料由质量比为1:10‑15:30‑50的陶瓷微粉、高炉渣和玄武岩混合制成；细骨料由20‑40份硅灰、10‑20份膨胀珍珠岩和15‑30份烧结镁砂混合而成。本发明的高强耐热混凝土具有密实性好，强度高，且耐热度高，具有良好的和易性和可泵送的优点。

Description

一种高强耐热混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，更具体地说，它涉及一种高强耐热混凝土及其制备方法。
背景技术
耐热混凝土是一种能长期承受高温作用(200℃以上)，并在高温作用下保持所需的物理力学性能的特种混凝土。耐热混凝土主要用于工业窑炉基础、外壳、烟囱及原子能压力容器等处，长时间承受高温作用外，还会承受加热冷却的反复温度变化。普通的传统混凝土是由水泥构成的胶凝材料，砂、石作为骨料，加入掺合料、外加剂等配制而成的人工石材，在环境温度超过300℃后，其强度急剧下降，这是由于水泥石中的水化产物在高温下分解脱水，晶格结构遭到破的缘故。当温度达到600-800℃时，含有石英岩与石灰岩的集料会急剧膨胀并产生化学分解，使混凝土强度显著降低。所以普通混凝土的正常使用温度不应超过250℃。因此，普通混凝土是不能满足这些工程使用要求的，而必须采用耐热混凝土。
目前耐高温混凝土通常采用水泥或水玻璃作为胶凝材料，采用碎镁砖、烧结镁砂、耐火碎砖、黏土熟料等为骨料，该种混凝土虽然能耐800℃的高温，但一般强度较低，通常低于C20；同时耐火碎砖块、碎镁砖等为粗骨料，孔隙率大、吸水性强，如加大用水量，也会降低其强度。另外目前耐热混凝土普遍高温后残余抗折强度都不高，一般200-500℃范围时大约在设计强度等级的50-70％左右，500-900℃范围时大约在设计强度等级的35-45％左右，不利于其耐久性能。这种情况下，我们迫切地要求研制出一种混凝土来满足高强和耐热的要求。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种高强耐热混凝土，其具有密实性好，强度高，且耐热度高，具有良好的和易性和泵送性能的优点。
本发明的第二个目的在于提供一种高强耐热混凝土的制备方法，其制备出混凝土强度高，耐热性好。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种高强耐热混凝土，包含以下重量份的组分：300-350份水泥、800-1100份粗骨料、400-500份细骨料、80-100份粉煤灰、5-10份减水剂、100-150份矿粉、700-900份碎石、20-40份早强剂、180-200份水、10-20份钢纤维、5-10份阻锈剂；
所述粗骨料由质量比为1:10-15:30-50的陶瓷微粉、高炉渣和玄武岩混合制成；
所述细骨料由20-40份硅灰、10-20份膨胀珍珠岩和15-30份烧结镁砂混合而成。
通过采用上述技术方案，合理控制水胶比，既能够保证混凝土不会因为水化热较大，造成混凝土和易性较差，容易开裂，又能够避免混凝土强度降低，采用粉煤灰取代部分水泥，节约成本的同时，提高混凝土的流动性和保水性，且粉煤灰含量适宜，能够提高砂浆的抗拉强度和粘结强度，且粉煤灰吸水性大，能够降低混凝土的水化热，提高其耐久性，同时减水剂和早强剂的使用，能够弥补粉煤灰带来的混凝土早期强度较低且需水量较大，造成高温环境下混凝土水分散失，混凝土内部孔隙率增大，结构疏松，强度降低，同时也能够避免过量的水会导致混凝土内部残留水过多，在高温下产生很大的蒸汽压力，造成混凝土破裂，钢纤维能够与水泥浆体牢固的结合，能够增加混凝土的抗压强度、拉伸强度和冲击强度等性能，阻锈剂能够防止钢纤维锈蚀，延长混凝土的使用寿命。
玄武岩的主要成分是二氧化硅、三氧化二铝、氧化铁和氧化钙等，其中二氧化硅含量最多，玄武岩具有出色的抗压、抗折性能，耐磨性好，吸水率低，具有很好的耐高温性能，陶瓷微粉是一种轻质非金属多功能材料，主要成分是二氧化硅和三氧化二铝，分散性、悬浮性、化学稳定性和可塑性较好，耐热温度高，陶瓷粉的加入能够提高混凝土的耐热性、持久性，提高混凝土的密实度，进而提高混凝土的强度，陶瓷微粉和玄武岩相互配合使用，可提高混凝土的耐热性能和强度，高炉渣主要含有钙、铝、镁的氧化物和少量硫化物，内部孔隙较多，含气量较大，能够改善混凝土的抗冻性能，且高炉渣具有潜在的水硬性，随着龄期的增长，高炉渣中的活性成分发生水化反应，改善混凝土的微结构，从而提高混凝土的后期强度，与玄武岩相互配合能够提高混凝土的耐热性能和强度，与陶瓷微粉相互配合使用，能够进一步提高混凝土的强度。
细骨料能够充分填充于粗骨料的孔隙之间，进一步提高混凝土的密实度，提高混凝土的强度，细骨料中硅灰主要成分是二氧化硅，在硅酸盐水泥中能够形成多层保护层，具有良好的力学性能和抗高温抗氧化性能，且混凝土的流动性、结合性和填充气孔性能均得到提高，烧结镁砂的主要成分为氧化镁，水化能力强，耐高温强度高，与硅灰相互配合使用，能够提高混凝土的耐热性能，膨胀珍珠岩的导热系数小，使得早强耐热混凝土具有良好的耐热保温性能。
进一步地，所述早强剂包括30-50份钢渣粉、10-15份氧化镁、15-20份橡胶粉末、5-10份甲酸钙、3-8份硅酸钠、10-13份无铅低熔点玻璃粉、8-15份蒙脱土、20-40份去离子水、50-80份丙烯酸酯乳液。
通过采用上述技术方案，甲酸钙对混凝土的强度影响在于改变混凝土系统中硅酸三钙的浓度，甲酸钙能够降低体系中的pH值，提高Ca3S的水化速度，同时提高液相中钙离子的浓度，使硅酸钙溶出速度加快，有利于提高混凝土的早期强度，并且甲酸钙能够降低水泥的凝结时间，提高混凝土的抗压强度和抗折强度，硅酸钠能够改变混凝土的内部孔隙，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，并增加水泥的密实度，提高水泥与骨料的粘接力，并且硅酸钙的耐热性好，甲酸钙和硅酸钠相互配合，能够降低水泥的凝结时间，提高混凝土的抗压强度和抗折强度，提高混凝土的耐热性能；钢渣粉中含有具有水硬胶凝性的硅酸三钙，硅酸二钙及铁铝酸盐等活性矿物，同时钢渣粉具有强度高，表面粗糙、耐磨和耐久性好、容重大和稳定性好的有点，能够提高混凝土的耐磨、耐腐蚀、抗冻和抗折强度，使水泥水化反应更充分，提高混凝土耐热性能的同时，进一步提高混凝土的密实性和保水性，减少泌水和离析现象，改善混凝土的工作性能，无铅低熔点玻璃粉具有较低的熔化温度(通常熔点可在400～700℃范围)和封接温度，良好的耐热性和化学稳定性，较高的机械强度；丙烯酸乳液具有疏水性，使混凝土具有防渗性能，本发明利用无铅低熔点玻璃粉，其在400～700℃间熔融粘结的特点，作为掺合料，利用硬度高且不易磨损的钢渣粉作为骨料，以蒙脱土和氧化镁作为填充料，提高混凝土的强度和耐热性能。
进一步地，所述早强剂的制备方法如下：
(1)将去离子水加热至80-90℃，向去离子水中加入甲酸钙、硅酸钠和氧化镁，在600-800r/min的转速下搅拌20-30min，在80-90℃下保温1-2h；
(2)将钢渣粉、橡胶粉末、蒙脱土和无铅低熔点玻璃粉在1000-1300r/min下搅拌2-3h；
(3)向丙烯酸酯乳液中加入步骤(1)所得物，在1000-1500r/min下搅拌40-60min，再加入步骤(2)所得物，并超声分散30-40min。
通过采用上述技术方案，将甲酸钙、硅酸钠和氧化镁溶解在水中，再将钢渣粉、橡胶粉末、蒙脱土和无铅低熔点玻璃粉混合搅拌，再将蒙脱土和甲酸钙等与丙烯酸酯乳液超声分散，分散均匀，且蒙脱土能够提高丙烯酸酯乳液的耐冲击强度和耐热性能，从而提高混凝土的机械性能和耐热性能。
进一步地，所述无铅低熔点玻璃粉的粒径为1-10μm，熔点为400-700℃。
进一步地，所述玄武岩的粒径为5-10mm连续级配，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，玄武岩的抗压抗折性能优异，且耐磨性好，吸水率低，具有良好的耐高温性能，使用5-10mm连续级配的玄武岩作为粗骨料，不同粒径的玄武岩堆积成密实的搭接骨架，减少孔隙率，提高混凝土的密实度和强度。
进一步地，所述阻锈剂为JK-H2O(A)复合氨基醇钢筋阻锈剂、K-16钢筋阻锈剂中的至少一种。
通过采用上述技术方案，JK-H2O(A)复合氨基醇钢筋阻锈剂和K-16钢筋阻锈剂能够在钢纤维表面形成致密的保护膜，使混凝土中自由水的蒸发路线变得曲折、细小、分散，使水泥颗粒充分润湿，水泥水化充分，抑制氯离子的活化作用，从而使氯离子的渗透或扩散作用减弱，减缓锈蚀。
进一步地，所述减水剂为质量比为3-5:1-3的高效萘系减水剂和聚羧酸减水剂的混合物。
通过采用上述技术方案，高效萘系减水剂不仅具有减水作用，其还对水泥离子具有很强的分散作用，提高坍落度，改善混凝土的和易性，提高混凝土的力学性能，聚羧酸减水剂具有保坍性能好、混凝土收缩率低等优点，二者相互协同使用，可提高混凝土的和易性和可泵送性。
进一步地，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，矿粉具有较好的化学活性，掺入矿粉可以减少用水量，矿粉与水混合后，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粗骨料、细骨料之间的密度差，减少骨料上浮推动力，提高混凝土的密实度，进而提高混凝土的强度和抗渗性能。
进一步地，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340m2/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，粉煤灰的活性成分为二氧化硅和三氧化二铝，与水泥和水混合后，能够生成较为稳定的胶凝材料，从而使混凝土具有较高的强度，同时粉煤灰中70％以上的颗粒是无定型的球形玻璃体，主要起到滚珠轴承作用，在混凝土拌合物中发挥润滑作用，改善混凝土拌合物的和易性，且粉煤灰与碎石等构成合理级配，使彼此之间互相填充，能有效增加混凝土密实度，进一步提高混凝土的抗压强度。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：一种高强耐热混凝的制备方法，包括以下步骤：
S1、将早强剂溶解在50-80℃的水中，冷却后，将2/3水倒入粗骨料中，在20-30℃下浸泡20-24h，将剩余1/3水倒入细骨料中，在25-35℃下浸泡24-26h；
S2、将水泥、粉煤灰、矿粉、碎石进行搅拌，混合均匀，得到混合料，向混合料中加入减水剂、阻锈剂和钢纤维，搅拌均匀，得到干混料；
S3、将步骤S1得到的粗骨料和细骨料加入到干混料中，混合搅拌均匀，即得早强耐热混凝土。
通过采用上述技术方案，将早强剂溶于水中后，浸泡粗骨料和细骨料，可使溶解有早强剂的水进入细骨料和粗骨料颗粒，使细骨料和粗骨料在后续拌和时不膨胀，降低坍落度的损失。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
第一、由于本发明采用吸水率较大的高炉渣、耐热温度较高的玄武岩和陶瓷微粉构成粗骨料，高炉渣具有潜在的水硬性，能够发生水化反应，改善混凝土的微结构，提高混凝土的后期强度，陶瓷微粉具有耐热性能较高，分散性较好的优点，陶瓷微粉与高炉渣相互配合，不仅能够使高炉渣得到回收利用，又能增加混凝土的后期强度和耐热性能，由于玄武岩的抗压、抗折强度好，耐热温度高，其与高炉渣协同使用，可提高混凝土的机械性能和耐热性能。
第二、本发明中采用硅灰、烧结镁砂和膨胀珍珠岩作为细骨料，能够充分填充于粗骨料和空隙之间，硅灰中的二氧化硅能够与烧结镁砂中的氧化镁协同使用，可在硅酸盐水泥中形成多层保护层，是混凝土具有良好力学性能和抗高温性能的同时，还具有良好的抗渗性能。
第三、本发明的早强剂中采用硅酸钠和甲酸钙增加混凝土的早期强度，降低水泥的凝结时间，提高混凝土的抗压强度和抗折强度，同时采用强度高、表面粗糙且耐磨性、抗冻性和耐久性好的钢渣粉，提高混凝土的抗折强度，使水泥水化反应更充分，提高混凝土耐热性能的同时，提高密实性和保水性，使用无铅低熔点玻璃粉，其具有良好的耐热性和化学稳定性，较高的机械强度，增加混凝土的抗压强度和耐热性能。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
早强剂的制备例1-3
制备例1-3中硅酸钠选自济南鑫森源化工有限公司出售的货号为668的硅酸钠，甲酸钙选自郑州宏博利化工产品有限公司出售的HBL-J30型甲酸钙，氧化镁选自苏州市泽镁新材料科技有限公司出售的ZH-V3H型氧化镁，丙烯酸酯乳液选自济宁百川化工有限公司出售的BA-201型丙烯酸酯乳液，无铅低熔点玻璃粉选自广州歌林尔新材料有限公司出售的D240、D250和D270型无铅低熔点玻璃粉，钢渣粉选自灵寿县百灵矿产品加工厂出售的货号为05的钢渣粉，橡胶粉末选自都江堰市华益橡胶有限公司出售的型号为xjf-003的橡胶粉末，蒙脱土选自上海万照精细化工有限公司出售的WSG-PN06型塑料改性纳米蒙脱土。
制备例1：(1)按照表1中的配比，将20kg去离子水加热至80℃，向去离子水中加入5kg甲酸钙、3kg硅酸钠和10kg氧化镁，在600r/min的转速下搅拌20min，在80℃下保温1h；(2)将30kg钢渣粉、15kg橡胶粉末、8kg蒙脱土和10kg无铅低熔点玻璃粉在1000r/min下搅拌2h，钢渣粉的粒径为5-15cm的连续级配，橡胶粉末的粒径为20mm，蒙脱土的粒径为25mm，无铅低熔点玻璃粉的粒径为1μm，熔点为400℃；
(3)向50kg丙烯酸酯乳液中加入步骤(1)所得物，在1000r/min下搅拌40min，再加入步骤(2)所得物，并超声分散30min，超声分散功率为35kW。
表1制备例1-3中早强剂的原料配比
制备例2：(1)按照表1中的配比，将30kg去离子水加热至85℃，向去离子水中加入8kg甲酸钙、6kg硅酸钠和13kg氧化镁，在700r/min的转速下搅拌25min，在85℃下保温1.5h；
(2)将40kg钢渣粉、18kg橡胶粉末、12kg蒙脱土和11kg无铅低熔点玻璃粉在1200r/min下搅拌2.5h，钢渣粉的粒径为5-15cm的连续级配，橡胶粉末的粒径为25mm，蒙脱土的粒径为25mm，无铅低熔点玻璃粉的粒径为5μm，熔点为500℃；
(3)向65kg丙烯酸酯乳液中加入步骤(1)所得物，在1300r/min下搅拌50min，再加入步骤(2)所得物，并超声分散35min，超声分散功率为40kW。
制备例3：(1)按照表1中的配比，将30kg去离子水加热至90℃，向去离子水中加入10kg甲酸钙、8kg硅酸钠和15kg氧化镁，在800r/min的转速下搅拌30min，在90℃下保温2h；
(2)将50kg钢渣粉、20kg橡胶粉末、15kg蒙脱土和13kg无铅低熔点玻璃粉在1300r/min下搅拌3h，钢渣粉的粒径为5-15cm的连续级配，橡胶粉末的粒径为30mm，蒙脱土的粒径为25mm，无铅低熔点玻璃粉的粒径为10μm，熔点为700℃；
(3)向80kg丙烯酸酯乳液中加入步骤(1)所得物，在1500r/min下搅拌60min，再加入步骤(2)所得物，并超声分散40min，超声分散功率为45kW。
实施例
以下实施例中JK-H2O(A)复合氨基醇钢筋阻锈剂选自广州协宝企业发展有限公司，K-16钢筋阻锈剂选自北京市万吉建业建材有限公司，高效萘系减水剂选自上海云哲新材料科技有限公司出售的FDN-C型高效萘系减水剂，聚羧酸减水剂选自上海昭硕实业有限公司出售的F10型聚羧酸减水剂，钢纤维选自衡水恒创建工材料有限公司出售的HC-03型钢纤维。
实施例1：一种早强耐热混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照表2中的原料配比，将20kg早强剂溶解在50℃的180kg水中，冷却后，将120kg水倒入800kg粗骨料中，在20℃下浸泡20h，将60kg水倒入400kg细骨料中，在25℃下浸泡24h；
S2、将300kg水泥、80kg粉煤灰、100kg矿粉、700kg碎石进行搅拌，混合均匀，得到混合料，向混合料中加入5kg减水剂、5kg阻锈剂和10kg钢纤维，搅拌均匀，得到干混料；
S3、将步骤S1得到的粗骨料和细骨料加入到干混料中，混合搅拌均匀，即得早强耐热混凝土；
其中早强剂由制备例1制备而成；粗骨料由质量比为1:10:30的陶瓷微粉、高炉渣和玄武岩混合制成；陶瓷微粉的粒径为1mm，莫氏硬度为5，含水量为0.3％，高炉渣的堆积密度为1000kg/m3，吸水率为2％，孔隙率为42％，含泥量为1.0％，细度模数2.5，玄武岩的粒径为5-10mm连续级配，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；粗骨料由20kg硅灰、10kg膨胀珍珠岩和15kg烧结镁砂混合组成；硅灰的平均粒径为100nm，膨胀珍珠岩的粒径为5-10mm连续级配，烧结镁砂的粒径为3mm；
水泥为P.042.5硅酸盐水泥，粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，堆积密度为680kg/m3，比表面积为340m2/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％；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％；碎石的粒径为5mm，针片状颗粒含量为4％，表观密度为2600kg/m3，堆积密度为1700kg/m3，含泥量为0.1％；减水剂为质量比为3:1的高效萘系减水剂和聚羧酸减水剂组成的混合物，阻锈剂为JK-H2O(A)复合氨基醇钢筋阻锈剂。
表2实施例1-5中早强耐热混凝土的原料配比
实施例2：一种早强耐热混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照表2中的配比，将25kg早强剂溶解在60℃的185kg水中，冷却后，将123kg水倒入900kg粗骨料中，在25℃下浸泡22h，将62kg水倒入430kg细骨料中，在30℃下浸泡25h；S2、将315kg水泥、85kg粉煤灰、115kg矿粉、750kg碎石进行搅拌，混合均匀，得到混合料，向混合料中加入6kg减水剂、6kg阻锈剂和13kg钢纤维，搅拌均匀，得到干混料；
S3、将步骤S1得到的粗骨料和细骨料加入到干混料中，混合搅拌均匀，即得早强耐热混凝土；
其中早强剂由制备例2制备而成；粗骨料由质量比为1:13:40的陶瓷微粉、高炉渣和玄武岩混合制成；陶瓷微粉的粒径为2mm，莫氏硬度为5，含水量为0.3％，高炉渣的堆积密度为1100kg/m3，吸水率为2.5％，孔隙率为44％，含泥量为1.0％，细度模数2.5，玄武岩的粒径为5-10mm连续级配，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；粗骨料由30kg硅灰、15kg膨胀珍珠岩和20kg烧结镁砂混合组成；硅灰的平均粒径为130nm，膨胀珍珠岩的粒径为5-10mm连续级配，烧结镁砂的粒径为4mm；
水泥为P.042.5硅酸盐水泥，粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，堆积密度为680kg/m3，比表面积为340m2/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％；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％；碎石的粒径为8mm，针片状颗粒含量为4％，表观密度为2600kg/m3，堆积密度为1700kg/m3，含泥量为0.1％；减水剂为质量比为4:2的高效萘系减水剂和聚羧酸减水剂组成的混合物，阻锈剂为JK-H2O(A)复合氨基醇钢筋阻锈剂。
实施例3：一种早强耐热混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照表2中的配比，将30kg早强剂溶解在80℃的190kg水中，冷却后，将126kg水倒入1000kg粗骨料中，在30℃下浸泡24h，将64kg水倒入450kg细骨料中，在35℃下浸泡26h；
S2、将330kg水泥、90kg粉煤灰、130kg矿粉、800kg碎石进行搅拌，混合均匀，得到混合料，向混合料中加入7kg减水剂、7kg阻锈剂和15kg钢纤维，搅拌均匀，得到干混料；
S3、将步骤S1得到的粗骨料和细骨料加入到干混料中，混合搅拌均匀，即得早强耐热混凝土；
其中早强剂由制备例3制备而成；粗骨料由质量比为1:15:50的陶瓷微粉、高炉渣和玄武岩混合制成；陶瓷微粉的粒径为3mm，莫氏硬度为5，含水量为0.3％，高炉渣的堆积密度为1100kg/m3，吸水率为2.5％，孔隙率为44％，含泥量为1.0％，细度模数2.5，玄武岩的粒径为5-10mm连续级配，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；粗骨料由40kg硅灰、20kg膨胀珍珠岩和30kg烧结镁砂混合组成；硅灰的平均粒径为150nm，膨胀珍珠岩的粒径为5-10mm连续级配，烧结镁砂的粒径为5mm；
水泥为P.042.5硅酸盐水泥，粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，堆积密度为680kg/m3，比表面积为340m2/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％；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％；碎石的粒径为10mm，针片状颗粒含量为4％，表观密度为2600kg/m3，堆积密度为1700kg/m3，含泥量为0.1％；减水剂为质量比为5:3的高效萘系减水剂和聚羧酸减水剂组成的混合物，阻锈剂为K-16钢筋阻锈剂。
实施例4-5：一种高强耐热混凝土的制备方法，原料配比如表2所示，制备方法与实施例1相同。
对比例
对比例1-6：一种高强耐热混凝土的制备方法，与实施例1的区别在于，粗骨料中陶瓷微粉、高炉渣和玄武岩的质量比如表3所示(“/”表示未添加此物质)。
表3对比例1-6中粗骨料中原料的质量比
对比例7-9：一种高强耐热混凝土的制备方法，与实施例1的区别在于，混凝土原料中细骨料中硅灰、膨胀珍珠岩和烧结镁砂的用量如表4所示(“/”表示未添加此物质)。
表4对比例7-9中细骨料的用量
对比例10：一种高强耐热混凝土的制备方法，与实施例1的区别在于，再生剂中未添加钢渣粉。
对比例11：一种高强耐热混凝土的制备方法，与实施例1的区别在于，甲酸钙。
对比例12：一种高强耐热混凝土的制备方法，与实施例1的区别在于，再生剂中未添加硅酸钠。
对比例13：一种高强耐热混凝土的制备方法，与实施例1的区别在于，再生剂中未添加甲酸钙和硅酸钠。
对比例14：一种高强耐热混凝土的制备方法，与实施例1的区别在于，无铅低熔点玻璃粉。
性能检测试验
一、混凝土泵送性能测试：按照实施例1-5和对比例1-14中的方法制备高强耐热混凝土，并按照以下方法检测混凝土的各项性能，检测结果如表5所示：
1、将混凝土分别在甭管平管长度超过180m，平均折算水平泵送距离超过400m，泵压14-15MPa的施工环境中进行泵送，按照GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能测试方法标准》检测混凝土在泵送前后的坍落度、扩展度；
2、按照DLT5150-2001《水工混凝土试验规程》中混凝土拌合物拌合匀质性试验测试匀质性，并以其中固定的用先后出机取样混凝土的28D抗压强度和差值和砂浆表观密度的差值评定。
表5各实施例和对比例制得的高强耐热混凝土的性能测试结果
由表5中数据可以看出，按照实施例1-5中方法制备的高强耐热混凝土的坍落度大，且泵送前后，坍落度变化不明显，扩展度在泵送前较大，且泵送前后变化较小，匀质性较好，由此说明按照实施例1-5制备的高强耐热混凝土具有良好的和易性、匀质性和流动性。
对比例1因粗骨料中未添加玄武岩，对比例1制得的混凝土的坍落度、匀质性和扩展度在泵送前与实施例1相比较低，且泵送前后差别较大，对比例2因粗骨料中未添加高炉渣，对比例2制得的混凝土的坍落度、匀质性和扩展度在泵送前就较低，且泵送前后差别较大，对比例3中粗骨料中未添加高炉渣和玄武岩，对比例3制得的混凝土的坍落度与对比例1和对比例2制得的混凝土坍落度相比较小，且匀质性和扩展度也较小，泵送前后坍落度差距较大，说明玄武岩和高炉渣相互配合，能够提高混凝土的匀质性、和易性和流动性。
对比例4因粗骨料中未添加陶瓷微粉，制得的混凝土的匀质性、扩展度和坍落度与实施例1相比，差别较为明显，且在泵送后，坍落度、匀质性和扩展度与泵送前差距较大，对比例5中粗骨料中未添加陶瓷微粉和高炉渣，对比例5制得的混凝土的坍落度、匀质性和扩展度与实施例2和实施例4制得的混凝土相比较小，且泵送前后差距较大，说明陶瓷微粉和高炉渣二者相互协同，能够提高混凝土的和易性、可泵送性和流动性；对比例6因粗骨料中未添加陶瓷微粉和玄武岩，与对比例1和对比例4制得的混凝土相比，匀质性、坍落度和扩展度均较小，且泵送前后，差别较大，说明陶瓷微粉和玄武岩相互配合，能够提高混凝土的和易性、可泵送性和流动性。
对比例7因细骨料中未添加烧结镁砂，对比例8因细骨料中未添加硅灰，对比例7和对比例8制得的混凝土的扩展度、坍落度和匀质性与实施例1相比均较差，且泵送前后差距较大，对比例9因细骨料中同时未添加烧结镁砂和硅灰，对比例9制得的混凝土的坍落度、扩展度和匀质性与对比例7和对比例8相比均较差，说明烧结镁砂和硅灰协同，能够提高混凝土的和易性、流动性和可泵送性能。
对比例10因再生剂中未添加钢渣粉，对比例10制得的混凝土的坍落度在泵送前坍落度较小，且坍落度泵送前后差距较大，泵送前的扩展度和匀质性与实施例1中混凝土在泵送前的扩展度和匀质性相比较小，且泵送前后差距较大，说明钢渣粉能够降低坍落度损失，提高匀质性和扩展度。
对比例11因再生剂中未添加甲酸钙，对比例12因再生剂中未添加硅酸钠，对比例13中因再生剂中未添加甲酸钙和硅酸钠，对比例13制得的混凝土的坍落度、扩展度和匀质性与对比例11和对比例12制得的混凝土相比较小，且泵送前后坍落度、扩展度和匀质性损失比对比例11和对比例12的泵送前后损失大，说明甲酸钙和硅酸钠相互配合，能够降低混凝土的坍落度损失，提高混凝土的和易性、流动性和可泵送性。
对比例14中因再生剂中未添加无铅低熔点玻璃粉，对比例14制得的混凝土的坍落度、扩展度和匀质性与实施例1相比均较差，且泵送前后损失大，说明无铅低熔点玻璃粉能够提高混凝土的和易性和可泵送性。
二、混凝土耐热性能的测试：按照实施例1-5和对比例1-14中的方法制备高强耐热混凝土，并按照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，测试灼烧后试块的抗压强度，实施例1-5制得的高强耐热混凝土的测试结果如表6所示，对比例1-7制得的高强耐热混凝土的测试结果如表7所示，对比例8-14制得的高强耐热混凝土的测试结果如表8所示。
表6实施例1-5结果制得的混凝土的耐热性能测试
由表6数据可以看出，按照实施例1-5中的方法制备高强耐热混凝土在标准温度下，1天的抗压强度达到28.3-29.1MPa，7天的抗压强度达到34.3-35.1MPa，28天强度即可达到38.3-39.6MPa，且在200-700℃下进行灼烧后，强度依然较高，在700℃下灼烧后，强度仍可以达到26.4-27.4MPa，说明由实施例1-5制得的混凝土具有良好的耐高温性能，经过700℃的高温灼烧后，仍然具有较高的强度。
表7对比例1-6制得的高强耐热混凝土的性能测试结果
由表7中数据可以看出，按照对比例1制得的混凝土，对比例1因粗骨料中未添加玄武岩，对比例1制得的混凝土的在28d的抗压强度仅为30.1MPa，与实施例1相比，差距较大，且对比例1制得的混凝土在700℃灼烧后，抗压强度仅为11.2MPa，对比例2因粗骨料中未添加高炉渣，对比例2制得的混凝土的在28d的抗压强度为29.2MPa，700℃灼烧后抗压强度为10.8MPa，对比例3制得的混凝土在28d的抗压强度为28.5MPa，小于对比例1和对比例2制得的混凝土的28d抗压强度，且在700℃灼烧后，抗压强度损失较大，仅为10.3MPa，小于对比例1和对比例2在700℃灼烧后的抗压强度，说明玄武岩和高炉渣相互配合，能够提高混凝土高温下的强度，提高混凝土的耐热性能。
对比例4因粗骨料中未添加陶瓷微粉，制得的混凝土的28d抗压强度与实施例1相比差距较大，且经过灼烧后，强度损失明显，对比例5中粗骨料中未添加陶瓷微粉和高炉渣，对比例5制得的混凝土28d抗压强度和700℃、600℃灼烧后的抗压强度相比较小，说明陶瓷微粉和高炉渣二者相互协同，能够提高混凝土在高温下的强度，提高混凝土的耐热性；对比例6因粗骨料中未添加陶瓷微粉和玄武岩，与对比例1和对比例4制得的混凝土相比，对比例6制得的混凝土的28d抗压强度较小，且经过高温灼烧后，强度损失较快，在700℃下灼烧后，强度仅为10.4MPa，说明陶瓷微粉和玄武岩相互配合，能够提高混凝土的早期强度和耐高温性能。
表8对比例7-14制得的高强耐热混凝土的性能测试结果
由表8中数据可以看出，对比例7因细骨料中未添加烧结镁砂，对比例8因细骨料中未添加硅灰，对比例7和对比例8制得的混凝土的28d抗压强度与实施例1相比均较差，且在700℃灼烧后，强度损失较大，对比例9因细骨料中同时未添加烧结镁砂和硅灰，对比例9制得的混凝土的28d抗压强度与对比例7和对比例8相比均较小，且灼烧后强度损失比对比例7和对比例8的强度损失大，说明烧结镁砂和硅灰协同，能够提高混凝土的早期强度和耐热性能。
对比例10因再生剂中未添加钢渣粉，对比例10制得的混凝土28d的抗压强度仅为27.2MPa，与实施例1相比较差，且在700℃下灼烧后，抗压强度仅为10.2MPa，说明钢渣粉能够提高混凝土的早期强度和耐热性能。
对比例11因再生剂中未添加甲酸钙，对比例12因再生剂中未添加硅酸钠，对比例13中因再生剂中未添加甲酸钙和硅酸钠，对比例13制得的混凝土的28d抗压强度与对比例11和对比例12制得的混凝土相比较小，且灼烧后抗压强度损失大，说明甲酸钙和硅酸钠相互配合，能够提高混凝土的早期强度，且提高混凝土的耐热性能。
对比例14中因再生剂中未添加无铅低熔点玻璃粉，对比例14制得的混凝土的28d抗压强度与实施例1相比均较差，灼烧时强度损失较大，说明无铅低熔点玻璃粉能够提高混凝土早期强度和耐热性能。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种高强耐热混凝土，其特征在于，包含以下重量份的组分：300-350份水泥、800-1100份粗骨料、400-500份细骨料、80-100份粉煤灰、5-10份减水剂、100-150份矿粉、700-900份碎石、20-40份早强剂、180-200份水、10-20份钢纤维、5-10份阻锈剂；
所述粗骨料由质量比为1:10-15:30-50的陶瓷微粉、高炉渣和玄武岩混合制成；
所述细骨料由20-40份硅灰、10-20份膨胀珍珠岩和15-30份烧结镁砂混合而成。
2.根据权利要求1所述的高强耐热混凝土，其特征在于，所述早强剂包括30-50份钢渣粉、10-15份氧化镁、15-20份橡胶粉末、5-10份甲酸钙、3-8份硅酸钠、10-13份无铅低熔点玻璃粉、8-15份蒙脱土、20-40份去离子水、50-80份丙烯酸酯乳液。
3.根据权利要求2所述的高强耐热混凝土，其特征在于，所述早强剂的制备方法如下：
（1）将去离子水加热至80-90℃，向去离子水中加入甲酸钙、硅酸钠和氧化镁，在600-800r/min的转速下搅拌20-30min，在80-90℃下保温1-2h；
（2）将钢渣粉、橡胶粉末、蒙脱土和无铅低熔点玻璃粉在1000-1300r/min下搅拌2-3h；
（3）向丙烯酸酯乳液中加入步骤（1）所得物，在1000-1500r/min下搅拌40-60min，再加入步骤（2）所得物，并超声分散30-40min。
4.根据权利要求3所述的高强耐热混凝土，其特征在于，所述无铅低熔点玻璃粉的粒径为1-10μm，熔点为400-700℃。
5.根据权利要求1所述的高强耐热混凝土，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。
6.根据权利要求1所述的高强耐热混凝土，其特征在于，所述阻锈剂为JK-H2O(A)复合氨基醇钢筋阻锈剂、K-16钢筋阻锈剂中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的高强耐热混凝土，其特征在于，所述减水剂为质量比为3-5:1-3的高效萘系减水剂和聚羧酸减水剂的混合物。
8.根据权利要求1所述的高强耐热混凝土，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%。
9.根据权利要求1所述的高强耐热混凝土，其特征在于，所述粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，比堆积密度为680kg/m3，比表面积为340m2/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%。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的高强耐热混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将早强剂溶解在50-80℃的水中，冷却后，将2/3水倒入粗骨料中，在20-30℃下浸泡20-24h，将剩余1/3水倒入细骨料中，在25-35℃下浸泡24-26h；
S2、将水泥、粉煤灰、矿粉、碎石进行搅拌，混合均匀，得到混合料，向混合料中加入减水剂、阻锈剂和钢纤维，搅拌均匀，得到干混料；
S3、将步骤S1得到的粗骨料和细骨料加入到干混料中，混合搅拌均匀，即得早强耐热混凝土。
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