CN110642582B - 用于块体储能塔的地聚合物基混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于块体储能塔的地聚合物基混凝土及其制备方法，旨在解决现有技术无法实现储能塔的混凝土块体的高强、耐久、抗冲击和抗风化能力强、表观密度大、自密实浇筑、体积稳定性好、低能耗和低碳制备的技术要求的问题。本发明的地聚合物基混凝土由以下原料制成：超细粉体胶凝材料、液体激发剂、固体激发剂、重质骨料、减水剂、缓凝剂、水、钢纤维。其制备方法为：取原材料；把超细粉体胶凝材料、固体激发剂、缓凝剂、钢纤维混合搅拌；加入重质骨料搅拌；加入液体激发剂、减水剂、水搅拌；按分层装料分层振捣方法成型，常温养护28d即成。本发明利用大量固体废弃物，节能环保，适合于制备储能塔的混凝土块，具有良好的经济、社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土工程技术领域，具体涉及一种用于块体储能塔的地聚合物基混凝土及其制备方法。
背景技术
全球气候变暖引发的经济衰退和自然灾害，正在引起越来越多的人关注。今年夏天，难忍的热浪席卷了北半球大部分地区，而未来，强台风、山火等极端天候也将越来越频繁。储能挑战迫在眉睫。
目前，相较于传统的储能技术，混凝土块体储能塔技术被提出。即：在电力多余时，利用塔吊把混凝土块吊到高处，将电能转化混凝土块的重力势能。在电力短缺时，再把混凝土块从高处放到低处，通过发电机把下落时释放的重力势能转化为电能，从而实现像电池一样的储能功能，能帮助不稳定的太阳能光伏和风电更好地并网。这种储能技术可实现对电网需求的高速响应，而且循环效率可以高达90%，是极具前景的储能技术。
该项储能技术对混凝土块体的技术要求如下：（1）为具有更高的储能能力，混凝土块体表观密度应尽量大；（2）为保证工程具有较长的使用寿命，混凝土必须具有较高的强度和耐久性，尤其需要有较高的抗风化性能；（3）块体在频繁吊装过程中不可避免会有碰撞，混凝土块体应具有较高的抗冲击性能；（4）块体尺寸需要非常精确，块体应实现自密实浇筑，且混凝土应无收缩或收缩率小，具有较好的体积稳定性；（5）混凝土块体制备过程中应该实现低能耗和低碳制备。
因此，亟需研发出能够适用于混凝土块体储能塔的新型混凝土。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于块体储能塔的地聚合物基混凝土及其制备方法，以期解决现有技术无法实现储能塔的混凝土块体的高强、耐久、抗冲击和抗风化能力强、表观密度大、体积稳定性好、自密实浇筑、低能耗和低碳制备的技术要求的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
设计一种用于块体储能塔的地聚合物基混凝土，按重量份数计，由以下原料制成：
400～550份超细粉体胶凝材料、0～240份液体激发剂、0～138份固体激发剂、2500～3000份重质骨料、2～12份减水剂、2～10份缓凝剂、140～170份水、40～120份钢纤维。
优选的，按重量百分比计，所述超细粉体胶凝材料包括：超细钢渣粉20%～80%、超细粒化高炉矿渣粉10%～40%、超细粉煤灰0～40%、超细废混凝土粉0～20%、超细废红砖粉0～20%、硅灰0～10%、超细煅烧煤矸石粉0～10%、超细尾矿0～20%、超细农作物废弃物灰0～10%。
优选的，按重量百分比计，所述液体激发剂包括：水玻璃60%～90%、氢氧化物10%～40%。
优选的，按重量百分比计，所述固体激发剂包括：水泥熟料20%～60%、无机盐0～20%、赤泥0～20%、废石膏0～80%。
优选的，所述废石膏为脱硫石膏、磷石膏、氟石膏中的至少一种；所述废石膏的含水率≤5%，二水石膏的含量≥85%，比表面积≥400m2/kg。
优选的，按重量百分比计，所述重质骨料包括：由褐铁矿、磁铁矿、赤铁矿、重晶石中的至少一种破碎制得的粒径为0～5mm的重质细骨料30%～45%、由褐铁矿、磁铁矿、赤铁矿、重晶石中的至少一种破碎制得的粒径为5～20mm的重质粗骨料70%～55%。
优选的，所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂。
优选的，所述缓凝剂为硝酸钡、硝酸锌、氯化钡中的至少一种。
优选的，所述钢纤维为异形钢纤维，其长度为20～60mm，当量直径为0.3～0.9mm，长径比为40～80。
上述地聚合物基混凝土的制备方法为：
（1）取上述重量份数的原材料；
（2）把所述超细粉体胶凝材料、固体激发剂、缓凝剂、钢纤维混合，用卧式混凝土搅拌机搅拌0.5～1.5min；
（3）加入重质骨料搅拌0.5～1.5min；
（4）加入液体激发剂、减水剂、水搅拌0.5～1.5min；
（5）按分层装料分层振捣方法成型，振捣过程中避免离析，表面用薄膜覆盖，常温养护25～30天，即成。
与现有技术相比，本发明的主要有益技术效果在于：
1. 本发明的地聚合物基混凝土具有强度高，耐久性好，抗冲击和抗风化能力强，体积稳定性好，表观密度大，自密实浇筑成型等优点，且资源利用大量固体废弃物，能耗低，二氧化碳排放量低，节能环保，适合于制备储能塔的混凝土块。
2. 本发明的地聚合物基混凝土的固体废弃物原料来源广泛，变废为宝，有利于固体废弃物垃圾的循环利用，对环境保护绿色价值和社会发展经济价值也有利，符合环保、集约、可再生的健康发展模式。
3. 本发明的地聚合物基混凝土制备过程环保节能，原料无毒无腐蚀，具有良好的经济、社会效益。
4. 本发明各原料组分协同作用，能够配制出性能优良的地聚合物基混凝土，主要作用机理简述如下：
超细粉体活性提升机理：选择使用了超细粒化高炉矿渣粉、超细粉煤灰、超细钢渣粉、超细废混凝土粉、超细废红砖粉、硅灰、超细煅烧煤矸石粉、超细尾矿、超细农作物废弃物灰等多种超细粉体，其比表面积≥700m2/kg，从而产生了如下效果：（1）由于超细粉体的平均粒径小，约为5µm，具有良好的填充作用，当超细粉体和固体激发剂之间具有适当比例，可实现二次填充，空隙率可降低至20%以下，使得粉体的密实度大大提高，可实现胶凝材料的紧密堆积；超细粉体的密实填充作用，还将降低地聚合物混凝土的孔隙率，优化界面过渡区微观结构，这都将大大提升混凝土的整体性能；（2）当粒化高炉矿渣粉、钢渣粉、粉煤灰、废混凝土粉、废红砖粉等粉体（通过机械作用超细粉磨，比表面积≥700m2/kg，可以使得粉体中矿物局部晶格畸变，晶格能量增加，矿物有序结构被破坏，结晶度降低，晶体结构趋向无定形化，会产生一个化学活性大幅度跃迁，活性指数大大超过常规粉体，在激发剂的作用下，有利于更好地发生化学反应，生成性能更好的地聚合物混凝土；（3）超细粉体和聚羧酸系高性能减水剂之间有一个协同增效作应，超细粉体的密实填充作用，使得粉体之间空隙率降低，具有减少用水量的作用；另外，聚羧酸系高性能减水剂具有的超强分散作用，使得超细粉体能够具有很好的分散性，不发生团聚，与水能够充分接触，有利于充分发挥超细粉体的化学活性效应。
凝结时间调整机理：（1）与Na+相比，Ca2+具有更强的静电引力和电荷平衡作用，因此体系中，Ca2+较高时，凝结时间较短，甚至会出现速凝现象，本发明中，选用Ca含量高的粒化高炉矿渣粉、钢渣粉、废混凝土粉、废红砖粉与其他Ca含量低的粉煤灰、硅灰、尾矿、农作物废弃物灰、煅烧煤矸石粉复合，能够调整体系内的Ca含量，调整地聚合物混凝土的凝结时间；（2）缓凝剂可为地聚合物系统带入阴阳离子，在电荷斥力作用下，降低了Al(OH)4 -、-OSi(OH)3、二硅酸离子、三硅酸离子等离子之间的作用力，从而延缓聚合反应，延缓了地聚合物的硬化过程；（3）水玻璃对凝结时间的影响有两方面作用，一方面水玻璃中的硅氧低聚体的存在，加速了缩聚反应的成核过程，另一方面也抑制了碱金属硅铝酸盐凝胶间的重排反应，当水玻璃模数较低范围内时，有利于缩聚反应，模数增加不利于缩聚反应，因此通过调整液体激发剂中氢氧化钠与水玻璃的比例，优化水玻璃的模数，并结合液体激发剂的用量，达到调整体系凝结时间的目的。上述几个措施共同配合作用，可以灵活调控地聚合物混凝土的凝结时间。
流动性损失控制机理：（1）通过上述凝结时间调整机理，可控制地聚合物混凝土凝结时间，避免出去凝结时间过短，流动性损失过大的问题，实现混凝土块体的自密实浇筑；（2）缓释型聚羧酸系高性能减水剂是通过分子官能团修饰、分子设计、交联缓释等技术手段，实现减水效果的缓释功能，达到控制减水剂在固体颗粒和水化产物上的吸附量和吸附速率，以实现减水剂持续发挥其减水分散作用，在拌制后的几个小时内，地聚合物混凝土具有较小的流动性损失。
活性激发复合叠加机理：（1）液体激发剂含有氢氧化钠和水玻璃，其pH值高，水泥熟料水化后产生的Ca(OH)2以及赤泥也是强碱物质；几种含碱的激发剂，为体系提供了一个高碱环境，在这个环境下，OH-能够使超细粉体中玻璃体的Si-O键和Al-O键断裂，从而使得玻璃体结构解聚，并进一步缩聚成碱金属铝硅酸盐凝胶和低C/S比的C-S-H凝胶，并伴随C4AH13晶体等水化产物生成；（2）只有OH-作用，超细粉体的反应级数还是比较低，反应过程较慢；而废石膏中含有硫酸钙，在硫酸钙和OH-存在情况下，硫酸钙和OH-的激发作用相互促进，产生了复合叠加效应，使得反应级数有大幅度增加，反应级数为硫酸钙或OH-单独激发情况下反应级数的2～5倍，加快了反应进程，提高了反应程度，对超细粉体有更好的激发效果；（3）超细粉磨为机械活化，激发剂为化学活化，本发明充分发挥机械活化和化学活化各自优势，两种活化作用相得益彰，进一步提高地聚合物混凝土性能。
超细粉体各组分复合增强原理：本发明超细粉体中的主要活性成分是玻璃体，影响玻璃体活性的主要因素有两个：一个是玻璃体结构中，网络形成体（Si）含量越多，低聚[SiO4]4-阴离子越少，玻璃体活性越低；另外一个是，玻璃体中离子键的含量（与K、Na、Ca、Mg含量有关）越多，玻璃体活性越高；在本发明中，选择采用适宜的超细粒化高炉矿渣粉、超细粉煤灰、超细钢渣粉、超细废混凝土粉、超细废红砖粉、硅灰、超细煅烧煤矸石粉、超细尾矿、超细农作物废弃物灰等多种材料复合，优化系统中网络形成体含量和离子键的含量，从而提高超细粉体在高碱物质和硫酸钙等激发剂作用下的反应程度，获得更高的性能。
泛霜抑制机理：碱激发胶凝材料选择使用了适宜匹配的碱和盐作为激发剂，如果不采取措施使之充分反应并加以抑制的话，自由的碱和盐容易迁移到表面，在表面结晶，发生泛霜现象；本发明中，由于采用如下原料及工艺措施，使得泛霜得到很好的抑制：（1）本发明在制备地聚合物基混凝土的时候，采用塑料薄膜包裹，减少了内部和表面之间的湿度梯度，避免水分蒸发，从而避免了内部的碱和盐随水分向表面迁移，且塑料薄膜包裹养护期延长至28d，以保证碱和盐更多的参与化学反应；（2）充分发挥了上述活性激发复合叠加机理和废硅铝质材料各组分复合增强效应，尤其是引入了反应活性极高的硅灰、煅烧煤矸石粉和农作物废弃物灰，从而保证了碱、盐与废硅铝质材料的反应充分进行，提高了早期和最终的反应程度，使得Na+、K+、Ca+等阳离子更多地以离子键的形式固定到碱金属铝硅酸盐胶体和C-S-H凝胶中，从而减少了体系内部自由的碱和盐；（3）活性激发复合叠加机理和废硅铝质材料各组分复合增强效应将产生更多的胶体和晶体等水化产物，这些水化产物填充在孔隙里，使得孔隙率大幅度降低，结构更密实，碱和盐从内部迁移到表面的通道被堵塞，迁移变得极为困难，迁移量也更少；（4）地聚合物的水化产物中含有低C/S比的C-S-H凝胶和碱金属铝硅酸盐凝胶，这些凝胶具有较强的吸附能力，能够固化大量的碱，减少碱的析出。
抗风化性能提升原理：地聚合物基混凝土块体使用过程中，会受到自然界的风雨、温度变化、干湿循环和冻融循环等各种不利作用的叠加影响；本发明中，由于采用如下原料及工艺措施，使得制备的地聚合物基混凝土块体的抗风化性能得到大幅度提升：（1）上述活性激发复合叠加机理和超细粉体各组分复合增强效应将产生更多的胶体和晶体等水化产物，这些水化产物填充在孔隙里，使得孔隙率低，特别是开口孔隙率低，减少了水的渗透通道，减少了混凝土内部的水分，减少了干湿和冻融循环造成的破坏；（2）上述活性激发复合叠加机理和超细粉体各组分复合增强效应，使得地聚合物基混凝土块体强度高和弹性模量提高，抵抗风化能力提升；（3）本发明制备的地聚合物水化产物不易溶于水，低C/S比的C-S-H凝胶的溶解度为6.8×10-5mol/L，钙矾石的溶解度为3.3×10-6mol/L，碱金属铝硅酸盐凝胶的溶解度为3.1×10-5mol/L，溶解度如此低的水化产物必然具有很好的抗侵蚀作用；（4）使用钢纤维作为增强材料，钢纤维在人工混凝土块体基体中呈乱向分布，当基体受到压或拉伸破坏时首先是钢纤维的拉伸变形和应力的吸收，可以使得地聚合物混凝土块体的抗裂性能提高，韧性改善，大大减少因温度变化、干湿循环和冻融循环对基体的物理破坏。
抗冲击性能提升机理：储能塔在运行过程中，频繁地进行混凝土块体吊装，不可避免会有撞击，采用如下原料配合及工艺措施使得混凝土块体的抗冲击性能大幅度提升：（1）钢纤维改善了混凝土块体基体的脆性，显著提高抗冲击能力，而且钢纤维可与水泥共同承担冲击荷载，这样能延缓基体的破坏过程；钢纤维使基体内部互相搭接、牵连、整体性强，阻碍由于冲击发生的微裂缝的发展，减少微裂缝的尺度，减少了冲击波被阻断引起的局部应力集中程度，增强材料内部的连续性，可以明显提高地聚合物混凝土块体的抗冲击性能；（2）上述活性激发复合叠加机理和超细粉体各组分复合增强效应使得地聚合物混凝土强度高，硬度大，弹性模量提高，再与钢纤维的复合作用，抵抗冲击的能力大幅度提高。
具体实施方式
下面结合实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。
在以下实施例中所涉及的仪器设备如无特别说明，均为常规仪器设备；所涉及的原料如无特别说明，均为市售常规原料；所述超细粉均指粒径小于10μm的粉体；所涉及的试验或检测方法，如无特别说明，均为常规方法。
实施例1：一种用于块体储能塔的地聚合物基混凝土
（1）组分
按重量份数计，由以下原料制成：
超细钢渣粉250份、超细粒化高炉矿渣粉185份、超细粉煤灰65份、水泥熟料70份、脱硫石膏50份、赤铁矿细骨料1026份、赤铁矿粗骨料1674份、缓释型聚羧酸系高性能减水剂10份、硝酸锌5份、水160份、异形钢纤维60份。
其中，超细钢渣粉为比表面积≥850m2/kg，活性指数≥100%；
超细粒化高炉矿渣粉为比表面积≥850m2/kg，活性指数≥110%；
超细粉煤灰为比表面积≥850m2/kg，活性指数≥90%；
水泥熟料为通用水泥熟料，满足GB/T 21372标准的技术要求；
脱硫石膏的含水率≤5%，二水石膏的含量≥85%，比表面积≥400m2/kg。
赤铁矿细骨料由赤铁矿破碎制得，其粒径为0～5mm；
赤铁矿粗骨料由赤铁矿破碎制得，其粒径为5～20mm；
聚羧酸系高性能减水剂为具有保坍功能的缓释型聚羧酸系高性能减水剂，且具有降低粘度和减缩功能，1.0%掺量下，减水率≥30%，收缩率比≤100%；
硝酸锌为满足HG/T 3582-2009《工业硝酸锌》一等品产品；
异形钢纤维的长度为20～60mm，当量直径为0.3～0.9mm，长径比为40～80。
（2）制备方法
取上述重量份数的原材料，先把超细粒化高炉矿渣粉、超细钢渣粉、超细粉煤灰、水泥熟料、脱硫石膏、硝酸锌、异形钢纤维加入卧式混凝土搅拌机中搅拌1min，再加入赤铁矿细骨料和赤铁矿粗骨料搅拌1min，再加入缓释型聚羧酸系高性能减水剂、水搅拌1min，搅拌均匀后，按照分层装料分层振捣方法成型，振捣过程中避免离析，表面用薄膜覆盖，常温养护28d。
（3）性能功能检测
根据GB/T 50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》检测混凝土拌合物的表观密度和坍落度扩展度，根据GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》检测混凝土的抗压强度，根据GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》检测混凝土的收缩率、200次冻融循环后的质量损失和抗压强度损失，根据CECS 13-2009《 纤维混凝土试验方法标准》检测混凝土的抗冲击性能，按照 GB/T5101-2003《烧结普通砖》检测5h煮沸吸水率和饱和系数。
经测试性能如下：
混凝土试块表面平整，无外观缺陷，表观密度3522kg/m3，初始坍落度扩展度610mm，1h坍落度扩展度600mm，混凝土28d抗压强度为80.2MPa，200次冻融循环后的质量损失为0.7%，抗压强度损失为1.1%，5h煮沸吸水率为3.4%，饱和系数0.10，90d收缩率为450×10-6，自由落锤冲击试验中，混凝土初裂冲击耗能为1.08×105N•m。
由测试结果可知，制备的地聚合物混凝土表观密度大，具有更高的能量密度，用于储能塔则具有更高的储能能力；坍落度扩展度损失小，有利于块体的自密实浇筑；抗压强度高，抗冲击能力强，说明混凝土块体具有较高的力学性能，能够抵抗吊装过程中的冲撞破坏；5h煮沸吸水率和饱和系数小，200次冻融循环后的质量损失和抗压强度损失小，说明混凝土具有较好耐久性能，能够抵抗块体应用过程中的风化和冻融破坏，有利于混凝土块体在储能塔中长期应用；收缩率小，体积稳定性好，不会引起开裂，能够保证制备的混凝土块体外观质量。
实施例2：一种用于块体储能塔的地聚合物基混凝土
（1）组分
按重量份数计，由以下原料制成：
超细钢渣粉250份、超细粒化高炉矿渣粉200份、硅灰50份、钠水玻璃160份、氢氧化钠40份、重晶石细骨料988份、重晶石粗骨料1612份、缓释型聚羧酸系高性能减水剂8份、硝酸锌6份、水150份、异形钢纤维55份。
其中，与实施例1不同之处在于：
硅灰的技术性能满足GB/T 51003《矿物掺合料应用技术规范》标准；
钠水玻璃，模数为1.5～2.5；
重晶石细骨料由重晶石破碎制得，其粒径为0～5mm；
重晶石粗骨料由重晶石破碎制得，其粒径为5～20mm。
（2）制备方法
取上述重量份数的原材料，先把超细粒化高炉矿渣粉、超细钢渣粉、硅灰、硝酸锌、异形钢纤维加入卧式混凝土搅拌机中搅拌1min，再加入重晶石细骨料和重晶石粗骨料搅拌1min，再加入缓释型聚羧酸系高性能减水剂、钠水玻璃、氢氧化钠、水搅拌1min，搅拌均匀后，按照分层装料分层振捣方法成型，振捣过程中避免离析，表面用薄膜覆盖，常温养护28d。
（3）性能功能检测
检测方法同实施例1。
经测试性能如下：混凝土试块表面平整，无外观缺陷，表观密度3497kg/m3，初始坍落度扩展度615mm，1h坍落度扩展度610mm，混凝土28d抗压强度为84.3MPa，200次冻融循环后的质量损失为0.6%，抗压强度损失为1.2%，5h煮沸吸水率为3.0%，饱和系数0.09，90d收缩率为442×10-6，自由落锤冲击试验中，混凝土初裂冲击耗能为1.03×105N•m。
实施例3：一种用于块体储能塔的地聚合物基混凝土
（1）组分
按重量份数计，由以下原料制成：
超细钢渣粉250份、超细粒化高炉矿渣粉200份、硅灰50份、水泥熟料60份、无水氯化钙17份、脱硫石膏40份、褐铁矿细骨料992份、褐铁矿粗骨料1667份、缓释型聚羧酸系高性能减水剂8份、氯化钡6份、水160份、异形钢纤维70份。
其中，与实施例1不同之处在于：
硅灰的技术性能满足GB/T 51003《矿物掺合料应用技术规范》标准；
褐铁矿细骨料由褐铁矿破碎制得，其粒径为0～5mm；
褐铁矿粗骨料由褐铁矿破碎制得，其粒径为5～20mm；
无水氯化钙为氯化钙含量≥94%的工业品。
（2）制备方法
取上述重量份数的原材料，先把超细粒化高炉矿渣粉、超细粉煤灰、硅灰、水泥熟料、氯化钙、脱硫石膏、氯化钡、异形钢纤维加入卧式混凝土搅拌机中搅拌1min，再加入褐铁矿细骨料和褐铁矿粗骨料搅拌1min，再加入缓释型聚羧酸系高性能减水剂、水搅拌1min，搅拌均匀后，按照分层装料分层振捣方法成型，振捣过程中避免离析，表面用薄膜覆盖，常温养护28d。
（3）性能功能检测
检测方法同实施例1。
经测试性能如下：混凝土试块表面平整，无外观缺陷，表观密度3424kg/m3，初始坍落度扩展度620mm，1h坍落度扩展度615mm，混凝土28d抗压强度为85.7MPa，200次冻融循环后的质量损失为0.5%，抗压强度损失为1.0%，5h煮沸吸水率为2.9%，饱和系数0.09，90d收缩率为433×10-6，自由落锤冲击试验中，混凝土具有较好的抗冲击性能，初裂冲击耗能为1.10×105N•m。
实施例4：一种用于块体储能塔的地聚合物基混凝土
（1）组分
按重量份数计，由以下原料制成：
超细钢渣粉200份、超细粒化高炉矿渣粉100份、超细煅烧煤矸石粉50份、超细农作物废弃物灰50份、硅灰50份、水泥熟料45份、赤泥15份、氯化钙15份、磁铁矿细骨料995份、磁铁矿粗骨料1660份、缓释型聚羧酸系高性能减水剂8份、硝酸钡5份、水150份、异形钢纤维85份。
其中，与实施例1不同之处在于：
超细煅烧煤矸石粉为500℃～900℃温度下煅烧的煤矸石粉，比表面积≥700m2/kg，活性指数≥110%；
超细农作物废弃物灰为农作物废弃物燃烧后剩余的灰分，比表面积≥700m2/kg，活性指数≥105%；
硅灰的技术性能满足GB/T 51003《矿物掺合料应用技术规范》标准；
赤泥含水率≤5%，pH值≥11，比表面积≥400m2/kg；
磁铁矿细骨料由磁铁矿破碎制得，其粒径为0～5mm；
磁铁矿粗骨料由磁铁矿破碎制得，其粒径为5～20mm；
无水氯化钙为满足GB/T 26520-2011《工业氯化钙》的I型产品；
硝酸钡为满足GB/1613-2008《工业硝酸钡》中I类产品。
（2）制备方法
取上述重量份数的原材料，先把超细粒化高炉矿渣粉、超细钢渣粉、超细煅烧煤矸石粉、超细农作物废弃物灰、硅灰、水泥熟料、赤泥、氯化钙、硝酸钡、异形钢纤维加入卧式混凝土搅拌机中搅拌1min，再加入磁铁矿细骨料和磁铁矿粗骨料搅拌1min，再加入缓释型聚羧酸系高性能减水剂、水搅拌1min，搅拌均匀后，按照分层装料分层振捣方法成型，振捣过程中避免离析，表面用薄膜覆盖，常温养护28d。
（3）性能功能检测
检测方法同实施例1。
经测试性能如下：混凝土试块表面平整，无外观缺陷，表观密度3370kg/m3，初始坍落度扩展度605mm，1h坍落度扩展度600mm，混凝土28d抗压强度为81.3MPa，200次冻融循环后的质量损失为0.5%，抗压强度损失为0.9%，5h煮沸吸水率为3.1%，饱和系数0.09，90d收缩率为465×10-6，自由落锤冲击试验中，混凝土具有较好的抗冲击性能，初裂冲击耗能为1.12×105N•m。
综上，本发明的地聚合物基混凝土具有强度高，耐久性好，抗冲击和抗风化能力强，体积稳定性好，表观密度大，自密实浇筑成型，该混凝土材料具有制备混凝土块体储能塔技术中混凝土块体所需的优良性能。
上面结合实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。
Claims (7)
1.一种用于块体储能塔的地聚合物基混凝土，其特征在于，按重量份数计，其由以下原料制成：
400～550份超细粉体胶凝材料、0～240份液体激发剂、0～138份固体激发剂、2500～3000份重质骨料、2～12份减水剂、2～10份缓凝剂、140～170份水、40～120份钢纤维；
以重量百分比计，所述超细粉体胶凝材料包括：超细钢渣粉20%～80%、超细粒化高炉矿渣粉10%～40%、超细粉煤灰0～40%、超细废混凝土粉0～20%、超细废红砖粉0～20%、硅灰0～10%、超细煅烧煤矸石粉0～10%、超细尾矿0～20%、超细农作物废弃物灰0～10%，所述液体激发剂包括：水玻璃60%～90%、氢氧化物10%～40%，所述固体激发剂包括：水泥熟料20%～60%、无机盐0～20%、赤泥0～20%、废石膏0～80%；所述激发剂的重量份数不为0。
2.根据权利要求1所述的用于块体储能塔的地聚合物基混凝土，其特征在于，所述废石膏为脱硫石膏、磷石膏、氟石膏中的至少一种；所述废石膏的含水率≤5%，二水石膏的含量≥85%，比表面积≥400m2/kg。
3.根据权利要求1所述的用于块体储能塔的地聚合物基混凝土，其特征在于，按重量百分比计，所述重质骨料包括：由褐铁矿、磁铁矿、赤铁矿、重晶石中的至少一种破碎制得的粒径为0～5mm的重质细骨料30%～45%、由褐铁矿、磁铁矿、赤铁矿、重晶石中的至少一种破碎制得的粒径为5～20mm的重质粗骨料70%～55%。
4.根据权利要求1所述的用于块体储能塔的地聚合物基混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂。
5.根据权利要求1所述的用于块体储能塔的地聚合物基混凝土，其特征在于，所述缓凝剂为硝酸钡、硝酸锌、氯化钡中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的用于块体储能塔的地聚合物基混凝土，其特征在于，所述钢纤维为异形钢纤维，其长度为20～60mm，当量直径为0.3～0.9mm，长径比为40～80。
7.权利要求1所述的用于块体储能塔的地聚合物基混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）取权利要求1所述重量份数的原材料；
（2）把所述超细粉体胶凝材料、固体激发剂、缓凝剂、钢纤维混合，搅拌0.5～1.5min；
（3）加入重质骨料搅拌0.5～1.5min；
（4）加入液体激发剂、减水剂、水搅拌0.5～1.5min；
（5）按分层装料分层振捣方法成型，振捣过程中避免离析，表面用薄膜覆盖，常温养护25～30天，即成。
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