CN114276073B - 一种装配式建筑用轻质高性能混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于混凝土技术领域，具体公开了一种装配式建筑用轻质高性能混凝土及其制备方法。每立方所述混凝土包括以下重量的原料：水泥300~350kg、复配超细粉体160~200kg、页岩陶砂300~350kg、固废超轻陶粒300~450kg、聚羧酸高效减水剂4~7kg、纤维0.5~7kg、水100~200kg，通过制备得到特殊的复配超细粉体，同时对固废超轻陶粒进行表面改性等操作达到本发明的目的，本发明所制备的混凝土具有自重轻、韧性足、抗裂性好、保温降噪等优点，在成型时无需振动，并且能够提高结构的荷载能力和抗震性能，降低吊装与运输成本，减轻施工强度，是一种环境友好、低碳节能型混凝土。

Description

一种装配式建筑用轻质高性能混凝土及其制备方法

技术领域

本发明属于混凝土技术领域，具体涉及到一种装配式建筑用轻质高性能混凝土及其制备方法。

背景技术

近些年来，随着社会经济发展和城市化建设进程的加快，建筑业以前所未有的速度向前推进，建筑的高度、跨度和复杂度持续增加，混凝土的消耗量日益庞大，混凝土也朝着高性能方向不断发展。随着城市建设节能减排、可持续发展等环保政策的提出，预制装配式建筑施工已逐渐成为建筑产业化的发展趋势。

虽然混凝土本身存在抗压强度高等多种优点，但不可避免的是其自重大、韧性不足、抗裂性差等缺点。这些缺点对装配式预制构件的吊装及运输一直有着很大的限制，并且还会出现混凝土被压碎而钢筋并未能及时发挥作用的韧性不足的现象，极大地约束了混凝土在复杂结构、大跨度结构以及超高层建筑中的应用和发展。

因此，装配式结构建筑市场急需一种自重轻、自密实、强度高、韧性好、抗裂性强的轻质高性能混凝土，可以降低结构自重，提高结构的荷载能力和抗震性能，降低吊装与运输成本，减轻施工强度，在未来装配式结构建筑乃至整个建筑行业发展中必定具有广阔的应用空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种装配式建筑用轻质高性能混凝土及其制备方法，以解决目前普通装配式混凝土自重大、韧性不足、抗裂性差等缺点，并且能够提高结构的荷载能力和抗震性能，降低吊装与运输成本，减轻施工强度。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种装配式建筑用轻质高性能混凝土，每立方所述的混凝土包括以下重量的原料：水泥300～350kg、复配超细粉体160～200kg、页岩陶砂300～350kg、固废超轻陶粒300～450kg、聚羧酸高效减水剂4～7kg、纤维0.5～7kg、水100～200kg；

所述复配超细粉体包括以下原料：平均粒径≤0.1μm的纳米CaCO₃、平均粒径≤1.2μm的微珠超细粉煤灰、平均粒径≤5μm的S95级矿渣超细粉、平均粒径≤10.1μm的粉煤灰。

更进一步的，所述纳米CaCO₃、微珠超细粉煤灰、S95级矿渣超细粉与粉煤灰的质量比为(10-20)：(20-60)：(25-60)：(15-50)，最优选为14：30：35：21。

进一步的，每立方所述的装配式建筑用轻质高性能混凝土包括以下重量的原料：水泥308～338kg、复配超细粉体165.8～182kg、页岩陶砂301～330kg、固废超轻陶粒342～401.8kg、聚羧酸高效减水剂4.45～5.93kg、纤维0.7～5.93kg、水158～170kg；

进一步的，所述固废超轻陶粒包括以下重量份的原料：铝土矿尾矿10-50份、赤泥20-60份、高岭土尾矿20-60份、发泡剂SiC 0.05-0.3份以及水10-50份；更优选为铝土矿尾矿20份、赤泥40份、高岭土尾矿40份、发泡剂SiC 0.15份以及水28份；

进一步的，所述固废超轻陶粒级配为3～5mm：5～8mm：8～15mm＝4.2：4.5：1.3。

进一步的，所述固废超轻陶粒的制备方法如下：称取铝土矿尾矿、赤泥、高岭土尾矿、发泡剂SiC和水，混合后放入造粒机制成生球，生球干燥(优选为在110℃烘箱干燥2h)后冷却，放入箱式电炉中，加热至500-700℃后保温5-20min，然后继续升温至900-1300℃焙烧20-50min后冷却(优选为在600℃保温10min，然后继续升温至1120℃焙烧30min)，即得。

更进一步的，所述固废超轻陶粒为表面改性后的固废超轻陶粒，改性的具体方法为：

按重量份称取硅酸钠2-10份、水泥2-10份、复配超细粉体5-10份，加入80-120份水中混合均匀得到陶粒表面改性剂，将配制好的陶粒表面改性剂均匀喷涂于上述固废超轻陶粒表面，每吨陶粒喷涂量为10-30kg所述陶粒表面改性剂，在室温下养护得到表面改性后的固废超轻陶粒。

所述改性的最优选方法为：

按重量份称取模数为2.85的硅酸钠5份、P.O 42.5水泥5份、复配超细粉体7份，加入100份水中混合均匀得到陶粒表面改性剂，将配制好的陶粒表面改性剂均匀喷涂于上述固废超轻陶粒表面，每吨陶粒喷涂量为15kg，在室温下养护24h得到表面改性后的固废超轻陶粒。

进一步的，所述纤维为钢纤维、聚丙烯纤维或玄武岩纤维。

进一步的，所述水泥为普通硅酸盐水泥，更优选为P.O 42.5水泥。

进一步的，所述聚羧酸高效减水剂为STHPC-03A型高性能减水剂母液、KH-5标准型聚羧酸减水剂母液或TJ-288常规型减水剂母液。

本发明还提供了一种上述装配式建筑用轻质高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，制备固废超轻陶粒；

步骤2，复配超细粉体：

按照重量份比例将纳米CaCO₃、微珠超细粉煤灰、S95级矿渣超细粉、粉煤灰进行混合，得到复配超细粉体；

步骤3，轻质高性能混凝土制备：

依次将页岩陶砂、水泥、复配超细粉体加入搅拌机，搅拌均匀；然后向其中倒入固废超轻陶粒、聚羧酸高效减水剂以及总水量的70％，搅拌均匀；然后分批次加入将纤维和剩余的水加入搅拌机，搅拌均匀得到所述轻质高性能混凝土。

进一步的，所述步骤3中固废超轻陶粒为表面改性后的固废超轻陶粒时，在上述步骤3之前增加如下步骤：

按重量份称取硅酸钠2-10份、水泥2-10份、复配超细粉体5-10份，加入80-120份水中混合均匀得到陶粒表面改性剂，将配制好的陶粒表面改性剂均匀喷涂于上述固废超轻陶粒表面，每吨陶粒喷涂量为10-30kg，在室温下养护得到表面改性后的固废超轻陶粒。

本发明的轻质高性能混凝土的养护可按照本领域常规方法进行：所述轻质高性能混凝土的养护方式为蒸汽养护加标准养护，蒸汽养护14h：前置温度20℃养护3h，升温阶段20℃/h，升至80℃，恒温阶段80℃养护4h，降温阶段15℃/h，降至20℃；之后进行标准养护。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点和有益效果：

1)本发明采用固废超轻陶粒替代石料，促进了尾矿固废的资源化、减量化利用，减少了传统石料的使用，是一种绿色环保的轻质高性能混凝土。

2)本发明以轻质陶粒及陶砂替代传统混凝土中的粗细骨料，使混凝土自重减轻40％，可应用于装配式结构建筑，不仅能提高建筑结构保温隔热、耐火抗震等性能，还可以降低吊装与运输成本，减轻施工强度，同时对轻质陶粒进行表面改性，可以使陶粒更加致密，强度提升，抗渗性增强，还可以增加陶粒跟水泥之间的粘结强度。

3)本发明提供了一种装配式建筑用轻质高性能混凝土，是一种具有自密实效果的混凝土，摒弃了传统混凝土施工的人工振捣，消除了振动噪音，大大降低了一些复杂结构的施工难度。

4)本发明采用复配超细粉体替代35％的水泥，不同粒径的粉体颗粒从小到大填充混凝土中微孔、凝胶孔及毛细孔，同时由于超细粉的微珠效应能起到很好的润滑作用，提高了混凝土的流动性、密实度、强度、抗渗性能。

5)本发明在混凝土中加入纤维，纤维在基体中乱向三维的分布既能减轻自密实、解决轻质混凝土拌合物中轻骨料上浮、分层的问题，又可以显著抑制和减少混凝土早期的塑性收缩裂缝，起到阻裂增韧作用增强混凝土耐久性。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面申请人结合具体实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明要求保护的内容并不局限于下面的实施例。

以下实施例中用到的各种原材料等均可通过市场购买得到：

页岩陶砂：购自安徽畅材节能科技有限公司，粒径1-5mm；

铝土矿尾矿：Al₂O₃含量大于35wt％，SiO₂含量大于26wt％。

赤泥：CaO含量大于37wt％，Al₂O₃含量大于11wt％，SiO₂含量大于20wt％。

高岭土尾矿：SiO₂含量大于82wt％，Al₂O₃含量大于7wt％。

所用纤维的性能参数如表1所示。

表1纤维性能参数

实施例1一种装配式建筑用轻质高性能混凝土，其制备方法如下：

步骤1、制备固废超轻陶粒：

按重量份称取铝土矿尾矿20份、赤泥40份、高岭土尾矿40份、发泡剂SiC0.15份，水28份，混合后放入造粒机制成生球，生球放入110℃烘箱干燥2h后冷却，干燥好的生球放入箱式电炉中，升温至600℃，在600℃下保温10min，然后以10℃/min的速率继续升温至1120℃，在1120℃下焙烧30min后冷却，得固废超轻陶粒，其级配为3～5mm：5～8mm：8～15mm＝4.2：4.5：1.3。

步骤2复配超细粉体：

取平均粒径≤0.1μm的纳米CaCO₃、平均粒径≤1.2μm的微珠超细粉煤灰、平均粒径≤5μm的S95级矿渣超细粉、平均粒径≤10.1μm的粉煤灰，按照复配重量份比例为纳米CaCO₃：微珠超细粉煤灰：S95级矿渣超细粉：粉煤灰＝14：30：35：21进行复配(混合均匀即可)，得到复配超细粉体。

步骤3固废超轻陶粒表面处理：

按重量份称取模数为2.85的硅酸钠5份、P.O 42.5水泥5份、步骤2得到的复配超细粉体7份加入100份水中混合均匀得到陶粒表面改性剂，将配制好的陶粒表面改性剂均匀喷涂于步骤1得到的固废超轻陶粒表面，每吨陶粒喷涂量为15kg，在室温(25℃，下同)下养护24h得到表面改性后的固废超轻陶粒。

步骤4制备轻质高性能混凝土：

按以下单位体积中重量含量的原材料进行轻质高性能混凝土的制备：P.O42.5水泥308kg/m³、步骤2的复配超细粉体165.8kg/m³、页岩陶砂301kg/m³、步骤3表面改性后的固废超轻陶粒342kg/m³、STHPC-03A型高性能减水剂母液(采购自河北圣通建材科技有限公司，下同)4.45kg/m³、钢纤维5.93kg/m³、水158kg/m³。

开始拌制前先用湿布将搅拌机内壁擦拭一遍，不要残留多余水分；然后向桶内依次倒入页岩陶砂、水泥、复配超细粉体，开动机器搅拌1分钟；接着倒入称量好的表面改性后的固废超轻陶粒、总水量的70％以及减水剂母液，搅拌1分钟；然后分3次将钢纤维和剩余的水加入其中，每次加入后开动搅拌机1分钟，搅拌完成得到轻质高性能混凝土，待测、装模后无需振动即可成型。

步骤5轻质高性能混凝土养护：

轻质高性能混凝土养护方式为蒸汽养护加标准养护，养护总时长为28d。先蒸汽养护14h，相对湿度保持在90％～100％：前置温度20℃养护3h，升温阶段20℃/h，升至80℃，恒温阶段80℃养护4h，降温阶段15℃/h，降至20℃；之后放入温度为20℃±2℃，相对湿度为95％以上的标准养护室进行标准养护至28d。

实施例2一种装配式建筑用轻质高性能混凝土，其制备方法如下：

步骤1制备固废超轻陶粒：

按重量份称取铝土矿尾矿20份、赤泥40份、高岭土尾矿40份、发泡剂SiC0.15份、水28份，混合后放入造粒机制成生球，生球放入110℃烘箱干燥2h后冷却，干燥好的生球放入箱式电炉中，升温至600℃，在600℃下保温10min，然后以10℃/min的速率继续升温至1120℃，在1120℃下焙烧30min后冷却，得到固废超轻陶粒，其级配为3～5mm：5～8mm：8～15mm＝4.2：4.5：1.3。

步骤2复配超细粉体：

取平均粒径≤0.1μm的纳米CaCO₃、平均粒径≤1.2μm的微珠超细粉煤灰、平均粒径≤5μm的S95级矿渣超细粉、平均粒径≤10.1μm的粉煤灰，按照复配重量份比例为纳米CaCO₃：微珠超细粉煤灰：S95级矿渣超细粉：粉煤灰＝14：30：35：21进行复配(混合均匀即可)，得到复配超细粉体。

步骤3固废超轻陶粒表面处理：

按重量份称取模数为2.85的硅酸钠5份、P.O 42.5水泥5份、步骤2得到的复配超细粉体7份加入100份水中混合均匀得到陶粒表面改性剂，将配制好的陶粒表面改性剂均匀喷涂于步骤1的固废超轻陶粒表面，每吨陶粒喷涂量为20kg，在室温下养护24h得到表面改性后的固废超轻陶粒。

步骤4制备轻质高性能混凝土：

按以下单位体积中重量含量的原材料进行轻质高性能混凝土的制备：P.O42.5水泥321.1kg/m³、步骤2的复配超细粉体172.9kg/m³、页岩陶砂316.8kg/m³、步骤3表面改性后的固废超轻陶粒379.6kg/m³、STHPC-03A型高性能减水剂母液5.45kg/m³、钢纤维5.93kg/m³、水158kg/m³。

开始拌制前先用湿布将搅拌机内壁擦拭一遍，不要残留多余水分；然后向桶内依次倒入页岩陶砂、P.O 42.5水泥、复配超细粉体，开动机器搅拌1分钟；接着倒入称量好的表面改性后的固废超轻陶粒、总水量的70％以及减水剂母液，搅拌1分钟；分3次将钢纤维和剩余的水加入其中，每次加入后开动搅拌机1分钟，搅拌完成得到轻质高性能混凝土，待测、装模后无需振动即可成型。

步骤5轻质高性能混凝土养护：

轻质高性能混凝土养护方式为蒸汽养护加标准养护，养护总时长为28d。先蒸汽养护14h，相对湿度保持在90％～100％：前置温度20℃养护3h，升温阶段20℃/h，升至80℃，恒温阶段80℃养护4h，降温阶段15℃/h，降至20℃；之后放入温度为20℃±2℃，相对湿度为95％以上的标准养护室进行标准养护至28d。

实施例3一种装配式建筑用轻质高性能混凝土，其制备方法如下：

步骤1制备固废超轻陶粒：

按重量份称取铝土矿尾矿20份、赤泥40份、高岭土尾矿40份、发泡剂SiC0.15份、水28份，混合后放入造粒机制成生球，生球放入110℃烘箱干燥2h后冷却，干燥好的生球放入箱式电炉中，升温至600℃，在600℃下保温10min，然后以10℃/min的速率继续升温至1120℃，在1120℃下焙烧30min后冷却，得固废超轻陶粒。其级配为3～5mm：5～8mm：8～15mm＝4.2：4.5：1.3。

步骤2复配超细粉体：

取平均粒径≤0.1μm的纳米CaCO₃、平均粒径≤1.2μm的微珠超细粉煤灰、平均粒径≤5μm的S95级矿渣超细粉、平均粒径≤10.1μm的粉煤灰，按照复配重量份比例为纳米CaCO₃：微珠超细粉煤灰：S95级矿渣超细粉：粉煤灰＝14：30：35：21进行复配(混合均匀即可)，得到复配超细粉体。

步骤3固废超轻陶粒表面处理：

按重量份称取模数为2.85的硅酸钠5份，P.O 42.5水泥5份，步骤2得到的复配超细粉体7份加入100份水中混合均匀得到陶粒表面改性剂，将配制好的陶粒表面改性剂均匀喷涂于步骤1得到的固废超轻陶粒表面，每吨陶粒喷涂量为25kg，室温下养护24h得到表面改性后的固废超轻陶粒。

步骤4制备轻质高性能混凝土：

按以下单位体积中重量含量的原材料进行轻质高性能混凝土的制备：P.O42.5水泥338kg/m³、步骤2的复配超细粉体182kg/m³、页岩陶砂330kg/m³、步骤3表面改性后的固废超轻陶粒401.8kg/m³、KH-5标准型聚羧酸减水剂母液(购自武汉华轩高新技术有限公司)5.4kg/m³、玄武岩纤维4.16kg/m³、水170kg/m³。

开始拌制前先用湿布将搅拌机内壁擦拭一遍，不要残留多余水分；然后向桶内依次倒入页岩陶砂、P.O 42.5水泥、复配超细粉体，开动机器搅拌1分钟；倒入称量好的表面改性后的固废超轻陶粒、总水量的70％以及减水剂，搅拌1分钟；然后分3次加入玄武岩纤维和剩余的水，每次加入后开动搅拌机1分钟，搅拌完成得到轻质高性能混凝土，待测、装模后无需振动即可成型。

步骤5轻质高性能混凝土养护：

轻质高性能混凝土养护方式为蒸汽养护加标准养护，养护总时长为28d。先蒸汽养护14h，相对湿度保持在90％～100％：前置温度20℃养护3h，升温阶段20℃/h，升至80℃，恒温阶段80℃养护4h，降温阶段15℃/h，降至20℃；之后放入温度为20℃±2℃，相对湿度为95％以上的标准养护室进行标准养护至28d。

实施例4一种装配式建筑用轻质高性能混凝土，其制备方法如下：

步骤1制备固废超轻陶粒：

按重量份称取铝土矿尾矿20份、赤泥40份、高岭土尾矿40份、发泡剂SiC0.15份、水28份，混合后放入造粒机制成生球，生球放入110℃烘箱干燥2h后冷却，干燥好的生球放入箱式电炉中，升温至600℃，在600℃下保温10min，以10℃/min的速率继续升温至1120℃，在1120℃下焙烧30min后冷却，得到固废超轻陶粒。其级配为3～5mm：5～8mm：8～15mm＝4.2：4.5：1.3。

步骤2复配超细粉体：

取平均粒径≤0.1μm的纳米CaCO₃、平均粒径≤1.2μm的微珠超细粉煤灰、平均粒径≤5μm的S95级矿渣超细粉、平均粒径≤10.1μm的粉煤灰，按照复配重量份比例为纳米CaCO₃：微珠超细粉煤灰：S95级矿渣超细粉：粉煤灰＝14：30：35：21进行复配(混合均匀即可)，得到复配超细粉体。

步骤3固废超轻陶粒表面处理：

按重量份称取模数为2.85的硅酸钠5份、P.O 42.5水泥5份、步骤2得到的复配超细粉体7份加入100份水中混合均匀得到陶粒表面改性剂，将配制好的陶粒表面改性剂均匀喷涂于步骤1得到的固废超轻陶粒表面，每吨陶粒喷涂量为20kg，室温下养护24h得到表面改性后的固废超轻陶粒。

步骤4制备轻质高性能混凝土：

按以下单位体积中重量含量的原材料进行轻质高性能混凝土的制备：P.O42.5水泥321.1kg/m³、步骤2的复配超细粉体172.9kg/m³、页岩陶砂316.8kg/m³、步骤3表面改性后的固废超轻陶粒379.6kg/m³、KH-5标准型聚羧酸减水剂母液5.93kg/m³、玄武岩纤维4.16kg/m³、水163kg/m³。

开始拌制前先用湿布将搅拌机内壁擦拭一遍，不要残留多余水分；然后向桶内依次倒入页岩陶砂、P.O 42.5水泥、复配超细粉体，开动机器搅拌1分钟；接着倒入称量好的表面改性后后的固废超轻陶粒、总水量的70％以及减水剂母液，搅拌1分钟；然后3次加入玄武岩纤维和剩余的水，每次加入后开动搅拌机1分钟，搅拌完成得到轻质高性能混凝土，待测、装模后无需振动即可成型。

步骤5轻质高性能混凝土养护：

轻质高性能混凝土养护方式为蒸汽养护加标准养护，养护总时长为28d。先蒸汽养护14h，相对湿度保持在90％～100％：前置温度20℃养护3h，升温阶段20℃/h，升至80℃，恒温阶段80℃养护4h，降温阶段15℃/h，降至20℃；之后放入温度为20℃±2℃，相对湿度为95％以上的标准养护室进行标准养护至28d。

实施例5一种装配式建筑用轻质高性能混凝土，其制备方法如下：

步骤1制备固废超轻陶粒：

按重量份称取铝土矿尾矿20份、赤泥40份、高岭土尾矿40份、发泡剂SiC0.15份、水28份，混合后放入造粒机制成生球，生球放入110℃烘箱干燥2h后冷却，干燥好的生球放入箱式电炉中，升温至600℃，在600℃下保温10min，然后以10℃/min的速率继续升温至1120℃下焙烧30min后冷却，得固废超轻陶粒。其级配为3～5mm：5～8mm：8～15mm＝4.2：4.5：1.3。

步骤2复配超细粉体：

取复配平均粒径≤0.1μm的纳米CaCO₃、平均粒径≤1.2μm的微珠超细粉煤灰、平均粒径≤5μm的S95级矿渣超细粉、平均粒径≤10.1μm的粉煤灰，按照复配重量份比例为纳米CaCO₃：微珠超细粉煤灰：S95级矿渣超细粉：粉煤灰＝14：30：35：21进行复配(混合均匀即可)，得到复配超细粉体。

步骤3固废超轻陶粒表面处理：

按重量份称取模数为2.85的硅酸钠5份、P.O 42.5水泥5份、步骤2的复配超细粉体7份加入100份水中混合均匀得到陶粒表面改性剂，将配制好的陶粒表面改性剂均匀喷涂于步骤1得到的固废超轻陶粒表面，每吨陶粒喷涂量为20kg，室温下养护24h得到表面改性后的固废超轻陶粒。

步骤4制备轻质高性能混凝土：

按以下单位体积中重量含量的原材料进行轻质高性能混凝土的制备：P.O42.5水泥321.1kg/m³、步骤2的复配超细粉体172.9kg/m³、页岩陶砂316.8kg/m³、步骤3表面改性后的固废超轻陶粒379.6kg/m³、TJ-288常规型减水剂母液(购自上海台界化工有限公司)5.45kg/m³、聚丙烯纤维0.7kg/m³、水163kg/m³。

开始拌制前先用湿布将搅拌机内壁擦拭一遍，不要残留多余水分；向桶内依次倒入页岩陶砂、P.O 42.5水泥、复配超细粉体，开动机器搅拌1分钟；倒入称量好的表面改性后后的固废超轻陶粒、总水量的70％以及减水剂，搅拌1分钟；接着分3次加入聚丙烯纤维和剩余的水，每次加入后开动搅拌机1分钟，搅拌完成得到轻质高性能混凝土，待测、装模后无需振动即可成型。

步骤5轻质高性能混凝土养护：

轻质高性能混凝土养护方式为蒸汽养护加标准养护，养护总时长为28d。先蒸汽养护14h，相对湿度保持在90％～100％：前置温度20℃养护3h，升温阶段20℃/h，升至80℃，恒温阶段80℃养护4h，降温阶段15℃/h，降至20℃；之后放入温度为20℃±2℃，相对湿度为95％以上的标准养护室进行标准养护至28d。

实施例6一种装配式建筑用轻质高性能混凝土，其制备方法如下：

步骤1制备固废超轻陶粒：

按重量份称取铝土矿尾矿20份、赤泥40份、高岭土尾矿40份、发泡剂SiC0.15份、水28份，混合后放入造粒机制成生球，生球放入110℃烘箱干燥2h后冷却，干燥好的生球放入箱式电炉中，升温至600℃，在600℃下保温10min，然后以10℃/min的速率继续升温至1120℃，在1120℃下焙烧30min后冷却，得固废超轻陶粒。其级配为3～5mm：5～8mm：8～15mm＝4.2：4.5：1.3。

步骤2复配超细粉体：

取复配平均粒径≤0.1μm的纳米CaCO₃、平均粒径≤1.2μm的微珠超细粉煤灰、平均粒径≤5μm的S95级矿渣超细粉、平均粒径≤10.1μm的粉煤灰，按照复配重量份比例为纳米CaCO₃：微珠超细粉煤灰：S95级矿渣超细粉：粉煤灰＝14：30：35：21进行复配(混合均匀即可)，得到复配超细粉体。

步骤3固废超轻陶粒表面处理：

按重量份称取模数为2.85的硅酸钠5份、P.O 42.5水泥5份、步骤2的复配超细粉体7份加入100份水中混合均匀得到陶粒表面改性剂，将配制好的陶粒表面改性剂均匀喷涂于步骤1得到的固废超轻陶粒表面，每吨陶粒喷涂量为25kg，室温下养护24h得到表面改性后的固废超轻陶粒。

步骤4制备轻质高性能混凝土：

按以下单位体积中重量含量的原材料进行轻质高性能混凝土的制备：P.O42.5水泥338kg/m³、步骤2复配超细粉体182kg/m³、页岩陶砂330kg/m³、步骤3表面改性后的固废超轻陶粒401.8kg/m³、TJ-288常规型减水剂母液5.45kg/m³、聚丙烯纤维0.7kg/m³、水170kg/m³。

开始拌制前先用湿布将搅拌机内壁擦拭一遍，不要残留多余水分；向桶内依次倒入页岩陶砂、水泥、复配超细粉体，开动机器搅拌1分钟；接着倒入称量好的已表面处理后的固废超轻陶粒、总水量的70％以及减水剂，搅拌1分钟；分3次加入聚丙烯纤维和剩余的水，每次加入后开动搅拌机1分钟，搅拌完成得到轻质高性能混凝土，待测、装模后无需振动即可成型。

步骤5轻质高性能混凝土养护：

轻质高性能混凝土养护方式为蒸汽养护加标准养护，养护总时长为28d。先蒸汽养护14h，相对湿度保持在90％～100％：前置温度20℃养护3h，升温阶段20℃/h，升至80℃，恒温阶段80℃养护4h，降温阶段15℃/h，降至20℃；之后放入温度为20℃±2℃，相对湿度为95％以上的标准养护室进行标准养护至28d。

表2本发明实施例1～6的产品养护28d后的性能指标

实施例1～6制得的养护后的轻质高性能混凝土材料性能测试结果如表2，其中，坍落扩展度及扩展时间按照《自密实混凝土应用技术规程》JGJ/T 283-2012中附录A.1试验方法进行；28d抗压强度及28d劈裂抗拉强度按照《混凝土物理力学性能试验方法标准》GB/T50081-2019进行；根据《轻骨料混凝土应用技术标准》JGJ/T 12-2019中附录B轻骨料混凝土性能试验方法进行干表观密度试验。

Claims (7)

1.一种装配式建筑用轻质高性能混凝土，每立方所述的装配式建筑用轻质高性能混凝土包括以下重量的原料：水泥300~350kg、复配超细粉体160~200kg、页岩陶砂300~350kg、固废超轻陶粒300~450kg、聚羧酸高效减水剂4 ~7kg、纤维0.5~7kg、水100~200kg；

所述复配超细粉体包括以下原料：平均粒径≤0.1μm的纳米CaCO₃、平均粒径≤1.2μm的微珠超细粉煤灰、平均粒径≤5μm的S95级矿渣超细粉、平均粒径≤10.1μm的粉煤灰；

所述固废超轻陶粒包括以下重量份的原料：铝土矿尾矿10-50份、赤泥20-60份、高岭土尾矿20-60份、发泡剂SiC 0.05-0.3份、水10-50份；

所述固废超轻陶粒为表面改性后的固废超轻陶粒，改性的具体方法为：

按重量份称取硅酸钠2-10份、水泥2-10份、复配超细粉体5-10份，加入80-120份水中混合均匀得到陶粒表面改性剂，将配制好的陶粒表面改性剂均匀喷涂于固废超轻陶粒表面，每吨陶粒喷涂量为10-30kg，在室温下养护得到表面改性后的固废超轻陶粒。

2.根据权利要求1所述的装配式建筑用轻质高性能混凝土，其特征在于，每立方所述的装配式建筑用轻质高性能混凝土包括以下重量的原料：水泥308~338kg、复配超细粉体165.8~182kg、页岩陶砂301~330kg、固废超轻陶粒342~401.8kg、聚羧酸高效减水剂4.45~5.93kg、纤维0.7~5.93kg、水158~170kg。

3.根据权利要求1所述的装配式建筑用轻质高性能混凝土，其特征在于，所述纤维为钢纤维、聚丙烯纤维或玄武岩纤维。

4.根据权利要求1所述的装配式建筑用轻质高性能混凝土，其特征在于，所述水泥为P.O 42.5水泥。

5.根据权利要求1所述的装配式建筑用轻质高性能混凝土，其特征在于，所述聚羧酸高效减水剂为STHPC-03A型高性能减水剂母液、KH-5标准型聚羧酸减水剂母液或TJ-288常规型减水剂母液。

6.根据权利要求1所述的装配式建筑用轻质高性能混凝土，其特征在于，所述纳米CaCO_3、微珠超细粉煤灰、S95级矿渣超细粉与粉煤灰的质量比为（10-20）：（20-60）：（25-60）：（15-50）。

7.一种权利要求1-6任一项所述装配式建筑用轻质高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，固废超轻陶粒制备：

按上述重量份称取铝土矿尾矿、赤泥、高岭土尾矿、发泡剂SiC和水，混合后放入造粒机制成生球，生球干燥后冷却，放入箱式电炉中，加热至500-700℃后保温5-20min，然后继续升温至900-1300℃焙烧20-50min后冷却；

步骤2，复配超细粉体：

按照复配重量份比例为纳米CaCO₃：微珠超细粉煤灰：S95级矿渣超细粉：粉煤灰=（10-20）：（20-60）：（25-60）：（15-50）进行混合，得到复配超细粉体；

步骤3，轻质高性能混凝土制备：

依次将页岩陶砂、水泥、复配超细粉体加入搅拌机，搅拌均匀；然后向其中倒入固废超轻陶粒、聚羧酸高效减水剂以及总水量的70%，搅拌均匀；然后分批次将纤维和剩余的水加入搅拌机，搅拌均匀得到轻质高性能混凝土。