CN116283158A - 基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土及其制备方法。本发明采用废弃多孔陶瓷作为骨料制备超高性能混凝土，不仅可节约天然资源，变废为宝，还可以减轻环境污染，改善生态环境，促进社会经济的可持续发展；利用膨胀珍珠岩粉取代部分水泥等胶凝材料，可降低水泥用量，节约资源能源，符合国家可持续发展战略。同时能够改善硬化水泥浆体的孔结构和进一步降低混凝土的自重；本发明的轻质低收缩超高性能混凝土的表观密度为1850～1950kg/m3，较一般超高性能混凝土降低自重20％以上，同时抗压强度等级可达120MPa以上，56d干燥收缩率小于320×10‑6，并具有良好的工作性能、力学性能以及体积稳定性。

Description

基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能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，尤其涉及一种基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土及其制备方法。
背景技术
预制拼装桥梁采用工厂化生产，具有施工快、环境污染小等特点，可有效解决现浇混凝土导致的交通拥堵难题，是城市桥梁建造技术的发展方向。但目前城市桥梁建设大部分采用中低强度C40～C60桥梁预制构件，由于其自重大、尺寸大，需要大型设备运输和吊装，增加了运输和施工难度。因此，预制构件的轻质高强化成为预制拼装桥梁技术发展的关键。
超高性能混凝土具有超高强度、高韧性和超高耐久性等特点，能够有效提高预制构件的承载能力，减小构件尺寸和钢筋用量，降低桥梁结构的静荷载，尤其适合用于跨海大桥、城市立交和高层建筑等结构领域。但是，由于超高性能混凝土水胶比较低、胶凝材料用量大以及紧密堆积设计原理，则存在容重高(2600～2800kg/m3)和收缩大(4～8×10-4)等不足。为此，如何在保障力学强度和耐久性能优异的前提下，有效地解决超高性能混凝土的自身密度大和收缩大的问题，是使其能够应用于城市快速预制桥梁拼装的关键核心。若采用轻集料制备，由于轻集料自身高强化和高吸水化存在着难以并存的限制，这会造成超高性能混凝土存在一个强度极限，并且具有高脆性等缺点，这都限制了它在土木工程领域的广泛应用。
针对以上问题，亟需开发一种轻质低收缩超高性能混凝土及其制备方法。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土及其制备方法，以解决或部分解决现有技术中存在的技术问题。
第一方面，本发明提供了一种基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土，包括以下组分原料：水泥450～750kg/m3，粉煤灰微珠150～250kg/m3，硅灰100～200kg/m3，膨胀珍珠岩粉50～200kg/m3，镀铜钢纤维80～110kg/m3，减水剂13.5～19.5kg/m3，改性废弃多孔陶瓷400～600kg/m3，水140～170kg/m3；
其中，改性废弃多孔陶瓷的制备方法包括以下步骤：
将废弃多孔陶瓷置于酸溶液中浸泡，然后将其洗涤至中性；
将洗涤至中性的废弃多孔陶瓷与硅烷偶联剂醇溶液混合，得到硅烷偶联剂改性废弃多孔陶瓷；
将硅烷偶联剂改性废弃多孔陶瓷进行整形，即得改性废弃多孔陶瓷。
优选的是，所述的基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土，所述将废弃多孔陶瓷置于酸溶液中浸泡，然后将其洗涤至中性，具体包括以下步骤：
将废弃多孔陶瓷置于浓度为0.05～0.2mol/L的酸溶液中浸泡8～10h，再超声处理5～10min，再将浸泡后的废弃多孔陶瓷洗涤至中性。
优选的是，所述的基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土，所述将洗涤至中性的废弃多孔陶瓷与硅烷偶联剂醇溶液混合，得到硅烷偶联剂改性废弃多孔陶瓷具体包括以下步骤：
将洗涤至中性的废弃多孔陶瓷与质量浓度为0.5～1％的硅烷偶联剂醇溶液混合，于振荡器中震荡0.5～2h后，再于40～60℃下加热2～4h，最后将加热后的废弃多孔陶瓷于80～100℃下加热20～30h，得到硅烷偶联剂改性废弃多孔陶瓷；
其中，所述硅烷偶联剂醇溶液的制备方法为：将硅烷偶联剂加入至醇溶液中即得硅烷偶联剂醇溶液。
优选的是，所述的基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土，将硅烷偶联剂改性废弃多孔陶瓷进行整形具体包括以下步骤：
将硅烷偶联剂改性废弃多孔陶瓷置于湿法骨料研磨机中以250～300rad/s研磨速度整形15～20min，取出整形后的硅烷偶联剂改性废弃多孔陶瓷；
再将整形后的硅烷偶联剂改性废弃多孔陶瓷置于湿法骨料研磨机中以250～300rad/s研磨速度二次整形8～12min，取出二次整形后的硅烷偶联剂改性废弃多孔陶瓷并干燥。
优选的是，所述的基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土，所述改性废弃多孔陶瓷为1～4mm连续级配，所述改性废弃多孔陶瓷的筒压强度≥12MPa、堆积密度为550～650kg/m3、表观密度为1200～1400kg/m3、饱和面干吸水率为6.0～9.0％。
优选的是，所述的基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土，所述水泥为P·O52.5硅酸盐水泥。
优选的是，所述的基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土，所述粉煤灰微珠烧失量≤4.8％、需水量比≤90％、球形颗粒体积率≥92％；
和/或，所述硅灰的SiO2质量含量≥95％、比表面积≥15000m2/kg、28d活性指数≥100％；
和/或，所述膨胀珍珠岩粉粒径为<0.075mm。
优选的是，所述的基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土，所述镀铜钢纤维的公称长度为6～13mm、当量直径为0.10～0.30mm、断裂强度≥2400MPa、弹性模量为40～60GPa。
优选的是，所述的基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土，所述减水剂为聚羧酸系减水剂，所述减水剂的减水率≥35％。
第二方面，本发明还提供了一种所述的基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：
将改性废弃多孔陶瓷放入水中浸泡至饱水状态；
再将浸泡后的改性废弃多孔陶瓷、水泥、粉煤灰微珠、硅灰、膨胀珍珠岩粉混合搅拌，然后加入水和减水剂再次搅拌，最后加入镀铜钢纤维继续搅拌均匀，进行装模、振捣、成型后，进行薄膜养护，然后拆模，最后进行标准养护或蒸汽养护，即得基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土。
本发明的一种基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土及其制备方法相对于现有技术具有以下有益效果：
1、本发明的基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土，采用废弃多孔陶瓷作为骨料制备超高性能混凝土，不仅可节约天然资源，变废为宝，还可以减轻环境污染，改善生态环境，促进社会经济的可持续发展；
2、本发明的基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土，利用膨胀珍珠岩粉取代部分水泥等胶凝材料，可降低水泥用量，节约资源能源，符合国家可持续发展战略。同时能够改善硬化水泥浆体的孔结构和进一步降低混凝土的自重；
3、本发明的基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土的表观密度为1850～1950kg/m3，较一般超高性能混凝土降低自重20％以上，同时抗压强度等级可达120MPa以上，56d干燥收缩率小于320×10-6，并具有良好的工作性能、力学性能以及体积稳定性。另外，原材料来源广泛、不受地域限制，改性废弃多孔陶瓷较易制得，可有效降低混凝土结构物的自重以及提升其体积稳定性，具有重要的实际应用价值。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
为了更好地理解本发明而不是限制本发明的范围，在本申请中所用的表示用量、百分比的所有数字、以及其他数值，在所有情况下都应理解为以词语“大约”所修饰。因此，除非特别说明，否则在说明书和所附权利要求书中所列出的数字参数都是近似值，其可能会根据试图获得的理想性质的不同而加以改变。各个数字参数至少应被看作是根据所报告的有效数字和通过常规的四舍五入方法而获得的。
需说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对实施例优选顺序的限定。另外，在本申请的描述中，术语“包括”是指“包括但不限于”。本发明的各种实施例可以以一个范围的型式存在；应当理解，以一范围型式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本发明范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所数范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。
本申请实施例提供了一种基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土，包括以下组分原料：水泥450～750kg/m3，粉煤灰微珠150～250kg/m3，硅灰100～200kg/m3，膨胀珍珠岩粉50～200kg/m3，镀铜钢纤维80～110kg/m3，减水剂13.5～19.5kg/m3，改性废弃多孔陶瓷400～600kg/m3，水140～170kg/m3；
其中，改性废弃多孔陶瓷的制备方法包括以下步骤：
S1、将废弃多孔陶瓷置于酸溶液中浸泡，然后将其洗涤至中性；
S2、将洗涤至中性的废弃多孔陶瓷与硅烷偶联剂醇溶液混合，得到硅烷偶联剂改性废弃多孔陶瓷；
S3、将硅烷偶联剂改性废弃多孔陶瓷进行整形，即得改性废弃多孔陶瓷。
在一些实施例中，将废弃多孔陶瓷置于酸溶液中浸泡，然后将其洗涤至中性，具体包括以下步骤：
将废弃多孔陶瓷置于浓度为0.05～0.2mol/L的酸溶液中浸泡8～10h，再超声处理5～10min，再将浸泡后的废弃多孔陶瓷洗涤至中性。
具体的，酸溶液包括但不限于盐酸、硫酸、硝酸等。
在一些实施例中，将洗涤至中性的废弃多孔陶瓷与硅烷偶联剂醇溶液混合，得到硅烷偶联剂改性废弃多孔陶瓷具体包括以下步骤：
将洗涤至中性的废弃多孔陶瓷与质量浓度为0.5～1％的硅烷偶联剂醇溶液混合，于振荡器中震荡0.5～2h后，再于40～60℃下加热2～4h，最后将加热后的废弃多孔陶瓷于80～100℃下加热20～30h，得到硅烷偶联剂改性废弃多孔陶瓷。
具体的硅烷偶联剂包括但不限于KH-570型硅烷偶联剂。
具体的醇溶液包括但不限乙醇；
在一些实施例中，将硅烷偶联剂醇溶液由硅烷偶联剂于质量浓度为75％的乙醇溶液，按照质量比为1:4混合而成。
在一些实施例中，将废弃多孔陶瓷置于酸溶液中浸泡的步骤中，酸溶液完全淹没废弃多孔陶瓷。
在一些实施例中，将洗涤至中性的废弃多孔陶瓷与硅烷偶联剂醇溶液混合的步骤中，硅烷偶联剂醇溶液完全淹没废弃多孔陶瓷。
在一些实施例中，将硅烷偶联剂改性废弃多孔陶瓷进行整形具体包括以下步骤：
将硅烷偶联剂改性废弃多孔陶瓷置于湿法骨料研磨机中以250～300rad/s研磨速度整形15～20min，取出整形后的硅烷偶联剂改性废弃多孔陶瓷；
再将整形后的硅烷偶联剂改性废弃多孔陶瓷置于湿法骨料研磨机中以250～300rad/s研磨速度二次整形8～12min，取出二次整形后的硅烷偶联剂改性废弃多孔陶瓷并干燥，然后进行筛分得粒径范围为1～4mm的改性废弃多孔陶瓷。
本发明的改性废弃多孔陶瓷的制备方法的原理为：本发明采用酸处理，去除废弃多孔陶瓷表面釉质，使其表面粗糙使其表面粗糙与胶凝材料间的机械啮合作用增大；此外，硅烷偶联剂醇溶液通过在粘接界面形成强力较高的化学键，改善了粘接强度，从而使废弃多孔陶瓷和水泥基体的粘合性能得到提高；本发明采用的废弃陶瓷经过湿法研磨的颗粒整形：改变废弃陶瓷粒形，除掉骨料颗粒上较为突出的棱角，使粒形趋于球形，从而实现对废弃陶瓷的强化；湿法研磨清理酸处理的酸根离子，去除酸根离子对混凝土耐久性的影响；去除废弃陶瓷表面釉质，增大其表面粗糙程度，以此增大与浆体的结合能力；获得合适的粒径，提高废弃多孔陶瓷利用率。
在一些实施例中，本发明制备得到的改性废弃多孔陶瓷为1～4mm连续级配，改性废弃多孔陶瓷的筒压强度≥12MPa、堆积密度为550～650kg/m3、表观密度为1200～1400kg/m3、饱和面干吸水率为6.0～9.0％。
在一些实施例中，水泥为P·O52.5硅酸盐水泥。
在一些实施例中，粉煤灰微珠烧失量≤4.8％、需水量比≤90％、球形颗粒体积率≥92％。
在一些实施例中，硅灰的SiO2质量含量≥95％、比表面积≥15000m2/kg、28d活性指数≥100％。
在一些实施例中，膨胀珍珠岩粉粒径<0.075mm。
在一些实施例中，镀铜钢纤维的公称长度为6～13mm、当量直径为0.10～0.30mm、断裂强度≥2400MPa、弹性模量为40～60GPa。
在一些实施例中，减水剂为聚羧酸系减水剂，减水剂的减水率≥35％。
基于同一发明构思，本发明还提供了一种上述的基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、将改性废弃多孔陶瓷放入水中浸泡至饱水状态(即对改性废弃多孔陶瓷进行预湿)；
S2、再将浸泡后的改性废弃多孔陶瓷、水泥、粉煤灰微珠、硅灰、膨胀珍珠岩粉混合搅拌，然后加入水和减水剂再次搅拌，最后加入镀铜钢纤维继续搅拌均匀，进行装模、振捣、成型后，进行薄膜养护，然后拆模，最后进行标准养护或蒸汽养护，即得基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土。
具体的，在一些实施例中，将浸泡后的改性废弃多孔陶瓷、水泥、粉煤灰微珠、硅灰、膨胀珍珠岩粉置于混凝土搅拌机中干搅1～3min，然后加入水和减水剂再次搅拌3～6min，使浆体具有一定的流动性，最后加入镀铜钢纤维继续搅拌6～7min，进行装模、振捣、成型后，表面覆盖不透水的薄膜薄膜养护，然后拆模，最后进行标准养护或蒸汽养护，即得基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土。
在一些实施例中，所用的膨胀珍珠岩粉的制备方法为：将将粒径较大的膨胀珍珠岩通过球磨机球磨至粒径<0.075mm，然后置于烘箱中于105℃的环境下热处理2h，保证膨胀珍珠岩充分干燥，即得膨胀珍珠岩粉。
本发明采用改性废弃多孔陶瓷制备基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土，有效降低了超高性能混凝土的容重和提升了超高性能混凝土的力学性能；预湿的废弃多孔陶瓷的内养护效应明显，优化了界面过渡区的结构与性能并与膨胀剂(即膨胀珍珠岩粉)具有补偿收缩效应协同作用，同时改性废弃多孔陶瓷较为粗糙的表面与胶凝材料间的机械啮合作用增大，提高了超高性能混凝土的密实度；本发明采用的膨胀珍珠岩粉，可在粉煤灰微珠和硅灰的组合作用下均匀分散在混凝土中，因此可以利用膨胀珍珠岩粉构建一种均匀应力分散的蜂窝状几何结构，不仅能改善硬化水泥浆体的孔结构，且可以进一步降低混凝土的自重；同时膨胀珍珠岩粉部分取代水泥等胶凝材料，从而进一步降低水泥用量。
以下进一步以具体实施例说明本申请的基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土及其制备方法。本部分结合具体实施例进一步说明本发明内容，但不应理解为对本发明的限制。如未特别说明，实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本领域常规试剂、方法和设备。
以下实施例中，水泥采用华新P·O52.5普通硅酸盐水泥；硅灰由上海天恺硅粉材料有限公司提供，SiO2质量含量为96.3％，比表面积≥17500m2/kg，28d活性指数≥105％；粉煤灰微珠由天津筑成新材料有限公司提供，比表面积≥1200m2/kg，28d活性指数≥90％；废弃多孔陶瓷采用辽宁省法库县陶瓷城的废弃多孔陶瓷；页岩陶砂选用河南郑州某厂生产的鑫佳源页岩陶砂，紧密堆积密度770kg/m3，表观密度1500kg/m3，饱和面干吸水率12.72％；镀铜钢纤维由武汉新途工程新材料科技有限公司生产，公称长度13mm，当量直径0.18mm，断裂强度2400MPa左右，弹性模量52GPa左右；水为普通自来水；减水剂为聚羧酸系减水剂，减水剂的减水率≥35％。
以下实施例1～3中，改性废弃多孔陶瓷的制备方法包括以下步骤：
S1、将废弃多孔陶瓷置于0.1mol/L的盐酸溶液(盐酸溶液淹没废弃多孔陶瓷)中浸泡9h，接着采用超声处理8min，去除表面杂质后，再使用水洗涤废弃多孔陶瓷洗涤至中性：
S2、将步骤S1中洗涤至中性的废弃多孔陶瓷与浓度为质量浓度0.8％的硅烷偶联剂KH-570醇溶液(即将KH-570加入至乙醇中形成KH-570乙醇溶液，其中，KH-570乙醇溶液中KH-570的质量浓度为0.8％，且浸泡过程中KH-570乙醇溶液淹没废弃多孔陶瓷)混合，于振荡器中震荡1h后，接着于50℃下加热3h，取出废弃多孔陶瓷后于90℃下加热24h，得到硅烷偶联剂改性废弃多孔陶瓷；
S3、将步骤S2中硅烷偶联剂改性废弃多孔陶瓷置于湿法骨料研磨机中以280rad/s研磨速度整形18min，取出整形后的硅烷偶联剂改性废弃多孔陶瓷；
再将整形后的硅烷偶联剂改性废弃多孔陶瓷置于湿法骨料研磨机中以280rad/s研磨速度二次整形10min，取出二次整形后的硅烷偶联剂改性废弃多孔陶瓷并干燥24h，然后进行筛分得粒径范围为1～4mm的改性废弃多孔陶瓷；
经过测试，上述制备得到的改性废弃多孔陶瓷的筒压强度13.82MPa、堆积密度为580kg/m3、表观密度为1270kg/m3、饱和面干吸水率为9.0％。
以下实施例1～3以及对比例1中，所用的膨胀珍珠岩粉的制备方法为：将将粒径较大的膨胀珍珠岩通过球磨机球磨至粒径为0.06mm，然后置于烘箱中于105℃的环境下热处理2h，保证膨胀珍珠岩充分干燥，即得膨胀珍珠岩粉。
实施例1
本申请实施例提供了一种基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土，包括以下组分原料：水泥650kg/m3，粉煤灰微珠200kg/m3，硅灰185kg/m3，膨胀珍珠岩粉185kg/m3，镀铜钢纤维156kg/m3，减水剂15.3kg/m3，改性废弃多孔陶瓷580kg/m3，水155kg/m3。
本申请实施例还提供了一种上述的基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、将580kg/m3改性废弃多孔陶瓷放入水中浸泡至饱水状态；
S2、再将浸泡后的改性废弃多孔陶瓷、650kg/m3水泥、200kg/m3粉煤灰微珠、185kg/m3硅灰、185kg/m3膨胀珍珠岩粉置于混凝土搅拌机中干搅2min，然后加入155kg/m3水和15.3kg/m3减水剂再次搅拌4min，最后加入156kg/m3镀铜钢纤维继续搅拌6min，进行装模、振捣、成型后，表面覆盖不透水的薄膜薄膜养护，然后拆模，最后进行标准养护或蒸汽养护，即得基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土。
实施例2
本申请实施例提供了一种基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土，包括以下组分原料：水泥620kg/m3，粉煤灰微珠220kg/m3，硅灰185kg/m3，膨胀珍珠岩粉120kg/m3，镀铜钢纤维156kg/m3，减水剂12.8kg/m3，改性废弃多孔陶瓷500kg/m3，水156kg/m3。
本申请实施例还提供了一种上述的基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、将500kg/m3改性废弃多孔陶瓷放入水中浸泡至饱水状态；
S2、再将浸泡后的改性废弃多孔陶瓷、620kg/m3水泥、220kg/m3粉煤灰微珠、185kg/m3硅灰、120kg/m3膨胀珍珠岩粉置于混凝土搅拌机中干搅2min，然后加入156kg/m3水和12.8kg/m3减水剂再次搅拌4min，最后加入156kg/m3镀铜钢纤维继续搅拌6min，进行装模、振捣、成型后，表面覆盖不透水的薄膜薄膜养护，然后拆模，最后进行标准养护或蒸汽养护，即得基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土。
实施例3
本申请实施例提供了一种基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土，包括以下组分原料：水泥730kg/m3，粉煤灰微珠210kg/m3，硅灰185kg/m3，膨胀珍珠岩粉80kg/m3，镀铜钢纤维156kg/m3，减水剂13.1kg/m3，改性废弃多孔陶瓷450kg/m3，水151kg/m3。
本申请实施例还提供了一种上述的基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、将450kg/m3改性废弃多孔陶瓷放入水中浸泡至饱水状态；
S2、再将浸泡后的改性废弃多孔陶瓷、730kg/m3水泥、210kg/m3粉煤灰微珠、185kg/m3硅灰、80kg/m3膨胀珍珠岩粉置于混凝土搅拌机中干搅2min，然后加入151kg/m3水和13.1kg/m3减水剂再次搅拌4min，最后加入156kg/m3镀铜钢纤维继续搅拌6min，进行装模、振捣、成型后，表面覆盖不透水的薄膜薄膜养护，然后拆模，最后进行标准养护或蒸汽养护，即得基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土。
对比例1
本申请实施例提供了一种超高性能混凝土，包括以下组分原料：水泥730kg/m3，粉煤灰微珠210kg/m3，硅灰185kg/m3，膨胀珍珠岩粉80kg/m3，镀铜钢纤维156kg/m3，减水剂13.1kg/m3，页岩陶砂531kg/m3，水151kg/m3。
本申请实施例还提供了一种上述的超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、将531kg/m3页岩陶砂放入水中浸泡至饱水状态；
S2、再将浸泡后的页岩陶砂、730kg/m3水泥、210kg/m3粉煤灰微珠、185kg/m3硅灰、80kg/m3膨胀珍珠岩粉置于混凝土搅拌机中干搅2min，然后加入151kg/m3水和13.1kg/m3减水剂再次搅拌4min，最后加入156kg/m3镀铜钢纤维继续搅拌6min，进行装模、振捣、成型后，表面覆盖不透水的薄膜薄膜养护，然后拆模，最后进行标准养护或蒸汽养护，即得超高性能混凝土。
性能测试
测试实施例1～3中制备得到的基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土以及对比例1中制备得到的超高性能混凝土的性能，结果如下表1所示。
表1-不同实施例制备得到的超高性能混凝土的性能
Figure BDA0004174920800000111
从表1中可以看出，废弃多孔陶瓷所制备得超高性能混凝土表观密度为1850～1950kg/m3，较一般超高性能混凝土降低自重20％以上，抗压强度为120～142MPa，强度等级可达C120以上，抗折强度为20～24MPa，56d干燥收缩率为288×10-6～278×10-6，具有自重小、超高强和低收缩等特点，且韧性高和工作性能(坍落度/扩展度)良好、抗裂以及抗渗、抗蚀性能优异；对比例1中用目前较为常用的轻骨料页岩陶砂，制备的超高性能混凝土表观密度为1980kg/m3，抗压强度为110MPa，抗折强度17.6MPa，干燥收缩率314×10-6，性能综合比废弃多孔陶瓷制备的超高性能混凝土差。由此可以说明，本发明制备的基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土可有效解决预制构建在桥梁和高层建筑等应用中强度低、自重大和尺寸大，运输和施工较难的问题，同时可提高建筑承载力和耐久性，有效促进了轻质超高性能混凝土的应用与发展，同时避免我国石英砂等资源匮乏的问题，具有重要经济和环境效益。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土，其特征在于，包括以下组分原料：水泥450～750kg/m3，粉煤灰微珠150～250kg/m3，硅灰100～200kg/m3，膨胀珍珠岩粉50～200kg/m3，镀铜钢纤维80～110kg/m3，减水剂13.5～19.5kg/m3，改性废弃多孔陶瓷400～600kg/m3，水140～170kg/m3；
其中，改性废弃多孔陶瓷的制备方法包括以下步骤：
将废弃多孔陶瓷置于酸溶液中浸泡，然后将其洗涤至中性；
将洗涤至中性的废弃多孔陶瓷与硅烷偶联剂醇溶液混合，得到硅烷偶联剂改性废弃多孔陶瓷；
将硅烷偶联剂改性废弃多孔陶瓷进行整形，即得改性废弃多孔陶瓷。
2.如权利要求1所述的基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土，其特征在于，所述将废弃多孔陶瓷置于酸溶液中浸泡，然后将其洗涤至中性，具体包括以下步骤：
将废弃多孔陶瓷置于浓度为0.05～0.2mol/L的酸溶液中浸泡8～10h，再超声处理5～10min，再将浸泡后的废弃多孔陶瓷洗涤至中性。
3.如权利要求1所述的基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土，其特征在于，所述将洗涤至中性的废弃多孔陶瓷与硅烷偶联剂醇溶液混合，得到硅烷偶联剂改性废弃多孔陶瓷具体包括以下步骤：
将洗涤至中性的废弃多孔陶瓷与质量浓度为0.5～1％的硅烷偶联剂醇溶液混合，于振荡器中震荡0.5～2h后，再于40～60℃下加热2～4h，最后将加热后的废弃多孔陶瓷于80～100℃下加热20～30h，得到硅烷偶联剂改性废弃多孔陶瓷；
其中，所述硅烷偶联剂醇溶液的制备方法为：将硅烷偶联剂加入至醇溶液中即得硅烷偶联剂醇溶液。
4.如权利要求1所述的基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土，其特征在于，将硅烷偶联剂改性废弃多孔陶瓷进行整形具体包括以下步骤：
将硅烷偶联剂改性废弃多孔陶瓷置于湿法骨料研磨机中以250～300rad/s研磨速度整形15～20min，取出整形后的硅烷偶联剂改性废弃多孔陶瓷；
再将整形后的硅烷偶联剂改性废弃多孔陶瓷置于湿法骨料研磨机中以250～300rad/s研磨速度二次整形8～12min，取出二次整形后的硅烷偶联剂改性废弃多孔陶瓷并干燥。
5.如权利要求1～4任一所述的基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土，其特征在于，所述改性废弃多孔陶瓷为1～4mm连续级配，所述改性废弃多孔陶瓷的筒压强度≥12MPa、堆积密度为550～650kg/m3、表观密度为1200～1400kg/m3、饱和面干吸水率为6.0～9.0％。
6.如权利要求1～4任一所述的基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土，其特征在于，所述水泥为P·O52.5硅酸盐水泥。
7.如权利要求1～4任一所述的基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土，其特征在于，所述粉煤灰微珠烧失量≤4.8％、需水量比≤90％、球形颗粒体积率≥92％；
和/或，所述硅灰的SiO2质量含量≥95％、比表面积≥15000m2/kg、28d活性指数≥100％；
和/或，所述膨胀珍珠岩粉粒径为<0.075mm。
8.如权利要求1～4任一所述的基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土，其特征在于，所述镀铜钢纤维的公称长度为6～13mm、当量直径为0.10～0.30mm、断裂强度≥2400MPa、弹性模量为40～60GPa。
9.如权利要求1～4任一所述的基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸系减水剂，所述减水剂的减水率≥35％。
10.一种如权利要求1～9任一所述的基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将改性废弃多孔陶瓷放入水中浸泡至饱水状态；
再将浸泡后的改性废弃多孔陶瓷、水泥、粉煤灰微珠、硅灰、膨胀珍珠岩粉混合搅拌，然后加入水和减水剂再次搅拌，最后加入镀铜钢纤维继续搅拌均匀，进行装模、振捣、成型后，进行薄膜养护，然后拆模，最后进行标准养护或蒸汽养护，即得基于废弃陶瓷的轻质低收缩超高性能混凝土。
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