CN117585965A - 一种绿色低碳低粘超高性能混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，尤其涉及一种绿色低碳低粘超高性能混凝土及其制备方法，按质量份计包括以下组分：水泥400‑500份，硅粉90‑110份，改性稻壳灰200‑250份，改性甘蔗叶灰200‑250份，改性橄榄渣灰50‑100份，复合改性剂14‑18份，石英砂750‑770份，石英粉145‑155份，钢纤维115‑120份，减水剂27‑28份，拌合水197‑199份。本发明通过对稻壳灰、甘蔗叶灰以及橄榄渣灰进行改性，提升废弃物的活性，通过进一步与复合改性剂混合降低超高性能混凝土的粘度，从而使得超高性能混凝土具有成本低、强度高、工作性能好、耐久性能高和抗裂性能好等特点，有效解决了超高性能混凝土碳排放高、粘度高、胶凝材料单一、废弃物掺量高引起强度下降、超高性能混凝土粘度高不利于施工等问题。

Description

一种绿色低碳低粘超高性能混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，尤其涉及一种绿色低碳低粘超高性能混凝土及其制备方法。
背景技术
随着全球城市化的快速发展，混凝土由于具有易于成形、成本低、耐久性高等特点，使其成为土木工程领域使用最为广泛的建筑材料之一。混凝土的生产主要依赖于水泥作为胶凝材料。随着工程结构不断朝着超高、超长与大体积等方向发展，各类工程结构对混凝土性能的要求不断提高，超高性能混凝土的需求量不断增加。然而，每制备1m3超高性能混凝土的水泥量为1200kg/m3左右。因此，混凝土巨大的消耗量导致水泥产量每年显著提升。相关环境研究报告表明，水泥产生的二氧化碳排放量占全球二氧化碳排放量的5-8％。
由于二氧化碳排放和自然资源枯竭，全球变暖速度的增加促使研究人员和科学家寻找环保和可持续的混凝土。一种可行的策略就是将农业废物灰烬和工业废料作为水泥的部分替代品，将这些废料作为水泥补充材料，甚至开发零水泥混凝土来限制碳排量。因此，生产可持续的环保混凝土具有许多环境效益，包括对吸收工业和农业废物处理的效益、减少水泥消耗以及实现更长的结构耐久性。
在工业废物中，硅粉是硅铁和硅合金的工业副产品，具有高活性和火山灰特性，可与Ca(OH)2反应，产生额外的C-S-H凝胶，被广泛用作混凝土的补充材料。在混凝土中添加硅粉的范围为水泥重量的10％至30％，以提高混凝土的强度、渗透性和耐久性能。除工业废料外，农业废物灰烬也可用作水泥的补充材料或水泥的部分替代品。农业废物灰烬可根据其物理和化学特性减少水泥消耗或改善混凝土性能。
此外，使用农业废物灰烬作为水泥的部分替代品可降低环境风险。农业废物灰烬包括甘蔗灰，稻壳灰，棕榈油燃料灰，竹叶灰，小麦秸秆灰，坚果壳灰和橄榄废料灰。将上述的农业废物灰烬的一种或几种与水泥结合可使混凝土具有更高效的性能。因此，研究人员将农业废物灰烬作为二元或多元混合物以减少水泥消耗，并达到可接受的混凝土性能。与使用单一混合物相比，使用多元混合物有助于改善新拌混凝土的性能及其硬度和耐久性。
尽管有些研究或专利已将农业废物灰烬用于制备混凝土，但以往研究或专利集中于制备普通混凝土与高强度混凝土，且使用的农业废物灰烬的类型单一。目前，采用多元农业废物灰烬制备超高性能混凝土的成果与研究仍旧非常有限。因此，研发多元农业废物灰烬与工业废弃物共混体系的超高性能混凝土对于超高性能混凝土的可持续发展具有重要作用。然而，采用农业废弃物和工业废弃物大掺量替代水泥，由于废弃物的活性较低，首先会导致超高性能混凝土性能变差，且比表面积过大的废弃物会增加超高性能混凝土的粘性，工作性能差，不利于超高性能混凝土的施工。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供及一种绿色低碳低粘超高性能混凝土及其制备方法，相比于传统超高性能混凝土，本发明通过对稻壳灰、甘蔗叶灰以及橄榄渣灰进行改性，提升了废弃物的活性，通过进一步与复合改性剂混合降低了超高性能混凝土的粘度，从而使得超高性能混凝土具有成本低、强度高、工作性能好、耐久性能高和抗裂性能好等特点，有效解决了超高性能混凝土碳排放高、粘度高、胶凝材料单一、废弃物掺量高引起强度下降，以及超高性能混凝土粘度高不利于施工等问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种绿色低碳低粘超高性能混凝土，按质量份计包括以下组分：水泥400-500份，硅粉90-110份，改性稻壳灰200-250份，改性甘蔗叶灰200-250份，改性橄榄渣灰50-100份，复合改性剂14-18份，石英砂750-770份，石英粉145-155份，钢纤维115-120份，减水剂27-28份，拌合水197-199份。
优选地，所述复合改性剂由羟基封端的聚二甲基硅氧烷和十六烷基三甲氧基硅烷组成，所述由羟基封端的聚二甲基硅氧烷和十六烷基三甲氧基硅烷的质量比为1:1。通过在超高性能混凝土中掺入复合改性剂，复合改性剂可以粘附在粉体材料以及石英砂表面，能够有效降低超高性能混凝土的屈服应力和粘度，改善超高性能混凝土的工作性，同时抑制超高性能混凝土工作性能的损失。
优选地，所述改性稻壳灰、改性甘蔗叶灰和改性橄榄渣灰的制备过程包括以下步骤：(1)用水洗涤回收的稻壳、甘蔗叶和橄榄渣，以消除残留的泥土；(2)将洗涤后的稻壳、甘蔗叶和橄榄渣分别在100℃±5℃下干燥24小时，将干燥后的三种原材料分别置于粉碎机粉碎，以减小各原材料的粒径；(3)将粉碎后的稻壳、甘蔗叶和橄榄渣置于电阻炉中，分别在700℃、700℃和600℃下煅烧2h，升温速率为10℃/min，然后将燃烧后的稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰进行研磨30min，得到研磨细的稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰；(4)将研磨后的稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰在浓度为2.5mol/L的盐酸溶液中浸泡4小时，通过盐酸浸泡可有效改善稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰的孔隙结构；随后用去离子水冲洗和过滤稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰，以去除残留的酸性物质，将稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰在110℃下干燥5h得到优化后的稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰；(5)将上一步的稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰与溶液质量浓度为0.7％硅烷改性水溶液进行混合，具体为：分别将2000g稻壳灰、甘蔗叶灰、橄榄渣灰与1.2L硅烷改性水溶液混合，对稻壳灰、甘蔗叶灰、橄榄渣灰改性，并将混合后的溶液在离心机中振动1小时；(6)将改性后的稻壳灰溶液、甘蔗叶灰溶液、橄榄渣灰溶液置于80℃的容器中浸泡1h，随后用去离子水冲洗和过滤稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰，并将稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰在110℃下干燥24h，得到改性稻壳灰、改性甘蔗叶灰和改性橄榄渣灰。
优选地，硅烷改性水溶液的溶质为乙烯基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧丙基)三甲氧基硅烷和N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧丙基)三甲氧基硅烷和N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷三者的比例为2:2:1。其中乙烯基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧丙基)三甲氧基硅烷能够进一步增加稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰的比表面积并减小平均孔径，而N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷可以增强稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰的活性，增强混凝土的强度性能。
优选地，所述水泥为普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥的一种，强度等级为52.5；所述石英砂粒径不大于4.75mm，细度模量为2.5-2.65；所述石英粉为白色粉末，其粒径范围为10-40μm，石英粉在超高性能混凝土充当填充材料，起到填充颗粒物之间空隙和增加混凝土密实度的作用；所述钢纤维为镀铜微细钢纤维，其长度不超过14mm，直径不超过0.3mm；所述减水剂为高效聚羧酸减水剂，减水率为30％-40％。
本发明还提供了一种绿色低碳低粘超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量份称取超高性能混凝土的各原料：水泥400-500份，硅粉90-110份，改性稻壳灰200-250份，改性甘蔗叶灰200-250份，改性橄榄渣灰50-100份，复合改性剂14-18份，石英砂750-770份，石英粉145-155份，钢纤维115-120份，减水剂27-28份，拌合水197-199份；
(2)将水泥、硅粉、改性稻壳灰、改性甘蔗叶灰、改性橄榄渣灰、石英砂、石英粉的干料加入到搅拌锅中混合均匀，搅拌时长为3-4分钟；
(3)在上述混合的干料中加入钢纤维，钢纤维分两批加入，每批加入钢纤维总量的一半，混合均匀，搅拌时长为2-3分钟；
(4)将减水剂和复合改性剂加入拌合水当中混合均匀，得到的混合液记为A溶液；
(5)将A溶液的三分之二均匀加入到步骤(3)中的混合料中并搅拌均匀，搅拌时长为3-4分钟；
(6)将剩余的A溶液均匀加入到步骤(5)中的混合物中搅拌均匀，搅拌时长为2-3分钟；
(7)将上述得到的新拌混凝土倒入模具中进行固化养护，在模具中固化24h后脱模，将固化后的超高性能混凝土在24±2℃下养护相应的龄期，即可得到绿色超高性能混凝土。
有益效果
本发明的有益效果为：
(1)本发明通过对回收稻壳、甘蔗叶、橄榄渣进行一系列处理，采用改性稻壳灰、改性甘蔗叶灰、改性橄榄渣灰替代水泥，最大替代量高达54.5％，可有效节省水泥用量；同时可适量替代硅粉，为制备超高性能混凝土提供了更多矿物掺合料来源。
(2)本发明通过在超高性能混凝土中掺入复合改性剂，复合改性剂可以粘附在粉体材料以及石英砂表面，能够有效降低超高性能混凝土的屈服应力和粘度，改善超高性能混凝土的工作性，同时抑制超高性能混凝土工作性能的损失，提升超高性能混凝土的整体工作性能，有利于工人操作与施工。
(3)本发明通过使用乙烯基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧丙基)三甲氧基硅烷进一步增加稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰的比表面积并减小平均孔径，使用N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷可以增强稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰的活性，增强混凝土的强度性能，有效解决废弃物替代水泥引起的混凝土强度降低难题。
(4)本发明将改性稻壳灰、改性甘蔗叶灰、改性橄榄渣灰三元废弃物替代水泥和少量硅粉，发挥三种废弃物的协同作用，有效改善超高性能混凝土的力学性能和耐久性能，且吸水率系数低，本发明的超高性能混凝土28d抗压强度最高可达171.3MPa，。
(5)本发明的绿色超高性能混凝土的制备方法中，钢纤维分两批加入，避免了一次加入导致的钢纤维结团、不好分散的问题，有利于更好地发挥钢纤维对混凝土基体的增强作用。
(6)本发明实现了农业废弃物的再生利用，且稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰替代水泥的比率大，即使替代率超过50％，混凝土依旧满足超高性能混凝土的性能要求，有效控制成本的同时，极大减少碳排放，符合当前国家倡导的固废资源化利用与绿色低碳环保的发展方向，具有显著的经济效益与环境效益。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面通过数个实施例对本发明的内容作进一步的详细描述，这些实施例仅为了实现本发明的目的而选择的实施技术方案，而不是用于限制本发明的保护范围。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，本发明所给出的范围端点值和任何值都不限于此精确的范围或者值，这些范围或值应该为接近这些范围或值的值。
在介绍具体实施例前，对本发明中所用到的部分材料情况简要介绍如下。
本发明实施例中使用的水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级为52.5，密度为3150kg/m3；硅粉的比表面积不小于18000m2/kg，下述实施例硅粉的比表面积为18650m2/kg，其化学成分中SiO2的质量含量不少于98％，硅粉的密度为2160kg/m3；石英砂粒径不大于4.75mm，细度模量为2.53；石英粉为白色粉末，其粒径范围为10-40μm；钢纤维为镀铜微细钢纤维，其长度为12mm，直径为0.2mm；减水剂为高效聚羧酸减水剂，减水率要求在30％-40％之间。实施例使用的水泥、硅粉的化学成分如表1所示。
表1水泥、硅粉的化学成分组成
成分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O TiO2 其它
水泥 22.75 5.63 3.88 58.86 2.31 0.85 0.76 0.16 4.8
硅粉 99.12 0.22 0.13 0.17 0.12 0.04 0.09 0.03 0.08
实施例1
本实施例的绿色低碳低粘超高性能混凝土，按质量份数计，包括以下组分：水泥400份，硅粉100份，改性稻壳灰250份，改性甘蔗叶灰250份，改性橄榄渣灰100份，复合改性剂16份，石英砂750份，石英粉145份，钢纤维115份，减水剂27份，拌合水197份。
其中，复合改性剂由羟基封端的聚二甲基硅氧烷和十六烷基三甲氧基硅烷按质量比1:1组成。
改性稻壳灰、改性甘蔗叶灰和改性橄榄渣灰的制备过程包括以下步骤：(1)用水洗涤回收的稻壳、甘蔗叶和橄榄渣，以消除残留的泥土；(2)将洗涤后的稻壳、甘蔗叶和橄榄渣分别在100℃±5℃下干燥24小时，将干燥后的三种原材料分别置于粉碎机粉碎，以减小各原材料的粒径；(3)将粉碎后的稻壳、甘蔗叶和橄榄渣置于电阻炉中，分别在700℃、700℃和600℃下煅烧2h，升温速率为10℃/min，将燃烧后的稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰进行研磨30min，得到研磨细的稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰；(4)将研磨后的稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰在浓度为2.5mol/L的盐酸溶液中浸泡4小时，随后用去离子水冲洗和过滤稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰，以去除残留的酸性物质，将稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰在110℃下干燥5h得到优化后的稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰；(5)将上一步的稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰与溶液质量浓度为0.7％的硅烷改性水溶液进行混合：分别将2000g稻壳灰、甘蔗叶灰、橄榄渣灰与1.2L硅烷改性水溶液混合，对稻壳灰、甘蔗叶灰、橄榄渣灰进行改性，将混合后的溶液在离心机中振动1小时；(6)将改性后的稻壳灰、甘蔗叶灰或橄榄渣灰溶液置于80℃的容器中浸泡1h，随后用去离子水冲洗和过滤稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰，在将稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰在110℃下干燥24h，得到改性稻壳灰、改性甘蔗叶灰和改性橄榄渣灰。
其中，硅烷改性水溶液的溶质为乙烯基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧丙基)三甲氧基硅烷和N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷，且乙烯基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧丙基)三甲氧基硅烷和N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷三者的质量比为2:2:1。
本实施例绿色低碳低粘超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量份称取超高性能混凝土各原料组分，各原料组分的质量份为：水泥400份，硅粉100份，改性稻壳灰250份，改性甘蔗叶灰250份，改性橄榄渣灰100份，复合改性剂16份，石英砂750份，石英粉145份，钢纤维115份，减水剂27份，拌合水197份。
(2)将水泥、硅粉、改性稻壳灰、改性甘蔗叶灰、改性橄榄渣灰、石英砂、石英粉的干料加入到搅拌锅中混合均匀，搅拌时长为3-4分钟；
(3)在上述混合的干料中加入钢纤维，钢纤维分两批加入，每批加入钢纤维总量的一半，混合均匀，搅拌时长为2-3分钟；
(4)将减水剂和复合改性剂加入拌合水当中混合均匀，得到的混合液记为A溶液；
(5)将A溶液的三分之二均匀加入到步骤(3)中的混合料中并搅拌均匀，搅拌时长为3-4分钟；
(6)将剩余的A溶液均匀加入到步骤(5)中的混合物中搅拌均匀，搅拌时长为2-3分钟；
(7)将上述得到的新拌混凝土倒入模具中进行固化养护，在模具中固化24h后脱模，将固化后的超高性能混凝土在24±2℃下养护相应的龄期，即可得到绿色超高性能混凝土。
实施例2
本实施例的绿色低碳低粘超高性能混凝土，按质量份数计，包括以下组分：水泥500份，硅粉90份，改性稻壳灰200份，改性甘蔗叶灰200份，改性橄榄渣灰100份，石英砂760份，复合改性剂14份，石英粉150份，钢纤维117份，减水剂28份，拌合水199份。
复合改性剂的组成、改性稻壳灰、改性甘蔗叶灰和改性橄榄渣灰的制备过程以及绿色低碳低粘超高性能混凝土的制备方法与实施1相似，此处不在赘述。
实施例3
本实施例的绿色低碳低粘超高性能混凝土，按质量份数计，包括以下组分：水泥440份，硅粉110份，改性稻壳灰250份，改性甘蔗叶灰250份，改性橄榄渣灰50份，复合改性剂18份，石英砂770份，石英粉155份，钢纤维120份，减水剂27份，拌合水197份。
复合改性剂的组成、改性稻壳灰、改性甘蔗叶灰和改性橄榄渣灰的制备过程以及绿色低碳低粘超高性能混凝土的制备方法与实施1相似，此处不在赘述。
对比例1
相比于实施例1，本对比例未对稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰进行改性。
本对比例中绿色低碳低粘超高性能混凝土，按质量份数计，包括以下组分：水泥400份，硅粉100份，稻壳灰250份，甘蔗叶灰250份，橄榄渣灰100份，复合改性剂16份，石英砂750份，石英粉145份，钢纤维115份，减水剂27份，拌合水197份。
复合改性剂由羟基封端的聚二甲基硅氧烷和十六烷基三甲氧基硅烷组成，由羟基封端的聚二甲基硅氧烷和十六烷基三甲氧基硅烷之间的质量比为1:1。
稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰的制备过程包括以下步骤：(1)用水洗涤回收的稻壳、甘蔗叶和橄榄渣，以消除残留的泥土；(2)将洗涤后的稻壳、甘蔗叶和橄榄渣分别在100℃±5℃下干燥24小时，将干燥后的三种原材料分别置于粉碎机粉碎，以减小各原材料的粒径；(3)将粉碎后的稻壳、甘蔗叶和橄榄渣置于电阻炉中，分别在700℃、700℃和600℃下煅烧2h，升温速率为10℃/min，将燃烧后的稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰进行研磨30min，得到研磨细的稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰。
上述绿色低碳低粘超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量份称取超高性能混凝土各原料组分，各原料组分的质量份为：水泥400份，硅粉100份，稻壳灰250份，甘蔗叶灰250份，橄榄渣灰100份，复合改性剂16份，石英砂750份，石英粉145份，钢纤维115份，减水剂27份，拌合水197份。
(2)将水泥、硅粉、稻壳灰、甘蔗叶灰、橄榄渣灰、石英砂、石英粉的干料加入到搅拌锅中混合均匀，搅拌时长为3-4分钟；
(3)在上述混合的干料中加入钢纤维，钢纤维分两批加入，每批加入钢纤维总量的一半，混合均匀，搅拌时长为2-3分钟；
(4)将减水剂和复合改性剂加入拌合水当中混合均匀，得到的混合液记为A溶液；
(5)将A溶液的三分之二均匀加入到步骤(3)中的混合料中并搅拌均匀，搅拌时长为3-4分钟；
(6)将剩余的A溶液均匀加入到步骤(5)中的混合物中搅拌均匀，搅拌时长为2-3分钟；
(7)将上述得到的新拌混凝土倒入模具中进行固化养护，在模具中固化24h后脱模，将固化后的超高性能混凝土在24±2℃下养护相应的龄期，即可得到绿色超高性能混凝土。
对比例2
相比于实施例1，本对比例未使用复合改性剂。
本对比例中绿色低碳低粘超高性能混凝土，按质量份计，包括以下组分：水泥400份，硅粉100份，改性稻壳灰250份，改性甘蔗叶灰250份，改性橄榄渣灰100份，石英砂750份，石英粉145份，钢纤维115份，减水剂27份，拌合水197份。
上述绿色低碳低粘超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量份称取超高性能混凝土各原料组分，各材料组分的质量份为：水泥400份，硅粉100份，稻壳灰250份，甘蔗叶灰250份，橄榄渣灰100份，石英砂750份，石英粉145份，钢纤维115份，减水剂27份，拌合水197份；
(2)将水泥、硅粉、稻壳灰、甘蔗叶灰、橄榄渣灰、石英砂、石英粉等干料加入到搅拌锅中进行混合，搅拌时长为3.5分钟；
(3)在上述混合的干料中分两批加入钢纤维，继续混合，搅拌时长为2.5分钟；
(4)将减水剂加入拌合水当中混匀，将2/3的减水剂与拌合水的混合液均匀加入到步骤(3)中的混合料中，搅拌时长为3.5分钟；
(5)将剩余的1/3的减水剂与拌合水的混合液均匀加入到步骤(4)中的混合物中，搅拌时长为2.5分钟，然后将上述新拌混凝土倒入模具中，24h后从模具中取出固化的混凝土，在24±2℃下养护至龄期即可得到绿色超高性能混凝土。
对比例3
相比于实施例2，本对比例既未对稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰进行改性，也未使用复合改性剂。
本对比例中绿色低碳低粘超高性能混凝土，按质量份计，包括以下组分：水泥500份，硅粉90份，稻壳灰200份，甘蔗叶灰200份，橄榄渣灰100份，石英砂760份，石英粉150份，钢纤维117份，减水剂28份，拌合水199份。
稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰的制备过程包括以下步骤：(1)用水洗涤回收的稻壳、甘蔗叶和橄榄渣，以消除残留的泥土；(2)将洗涤后的稻壳、甘蔗叶和橄榄渣分别在100℃±5℃下干燥24小时，将干燥后的三种原材料分别置于粉碎机粉碎，以减小各原材料的粒径；(3)将粉碎后的稻壳、甘蔗叶和橄榄渣置于电阻炉中，分别在700℃、700℃和600℃下煅烧2h，升温速率为10℃/min，将燃烧后的稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰进行研磨30min，得到研磨细的稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰。
上述绿色低碳低粘超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量份称取超高性能混凝土各原料组分，各材料组分的质量份为：水泥500份，硅粉90份，稻壳灰200份，甘蔗叶灰200份，橄榄渣灰100份，石英砂760份，石英粉150份，钢纤维117份，减水剂28份，拌合水199份；
(2)将水泥、硅粉、稻壳灰、甘蔗叶灰、橄榄渣灰、石英砂、石英粉的干料加入到搅拌锅中混合均匀，搅拌时长为3-4分钟；
(3)在上述混合的干料中加入钢纤维，钢纤维分两批加入，每批加入钢纤维总量的一半，混合均匀，搅拌时长为2-3分钟；
(4)将减水剂加入拌合水当中混合均匀，得到的混合液记为A溶液；
(5)将A溶液的三分之二均匀加入到步骤(3)中的混合料中并搅拌均匀，搅拌时长为3-4分钟；
(6)将剩余的A溶液均匀加入到步骤(5)中的混合物中搅拌均匀，搅拌时长为2-3分钟；
(7)将上述得到的新拌混凝土倒入模具中进行固化养护，在模具中固化24h后脱模，将固化后的超高性能混凝土在24±2℃下养护相应的龄期，即可得到绿色超高性能混凝土。
为方便对比，将实施例1-3和对比例1-3中绿色低碳低粘超高性能混凝土的配料列于比表1中。
表1
根据GB/T 50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》和ASTM C1585-13《测量水硬水泥混凝土吸水率的标准试验方法》，对实施例1-3和对比例1-3中绿色低碳低粘超高性能混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度和吸水率系数进行测试，同时使用锥形试模测试超高性能混凝土的坍落扩展度和1h后的坍落扩展度损失值，采用流变仪测试超高性能混凝土的粘度，其中锥形试模的底面直径、顶面直径和高度分别为200mm、100mm和300mm，测试结果见表2。
表2实施例1-3和对比例1-3中修复材料的性能
从表2中实施例1-3的性能结果可以看到，绿色低碳低粘超高性能混凝土的坍落扩展度、28d抗压强度和28抗折强度最大值分别为715mm、171.3MPa、和30.7MPa，具有良好的流动性能和力学性能；绿色低碳低粘超高性能混凝土的1h后的坍落扩展度损失值、粘度和28d吸水率系数的最小值分别为14mm、65Pa·s和1.87mm/s0.5。通过对比实施例1-3和对比例1-3可知，通过对稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰进行改性，可有效提升绿色低碳低粘超高性能混凝土的抗压强度和抗折强度(韧性)，这是因为改性稻壳灰、改性甘蔗叶灰和改性橄榄渣灰具有更高的活性，产生更多的水化产物，改善混凝土基体的微观结构，增强胶凝材料与纤维之间的粘结力，同时对废弃物的改性过程和添加复合改性剂可有效提升绿色低碳低粘超高性能混凝土的工作性能(流动度)，这是因为绿色低碳低粘超高性能混凝土的粘度显著降低。此外，相比对比例1-3，实施例1-3中的绿色低碳低粘超高性能混凝土具有更小的28d吸水率系数，这是因为是实施例1-3中绿色低碳低粘超高性能混凝土的微观结构得到更好显著的改善，更加致密，表面具有更好的疏水性。
因此，本发明的制备方法和原料组成制得的绿色低碳低粘超高性能混凝土具有优良的工作性能、力学性能与耐久性能，同时是一种低碳绿色高性能的建筑材料，具有显著的经济效益与环境效益。
以上对本发明的实例进行了详细说明，但内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种绿色低碳低粘超高性能混凝土，其特征在于，按质量份计包括以下组分：水泥400-500份，硅粉90-110份，改性稻壳灰200-250份，改性甘蔗叶灰200-250份，改性橄榄渣灰50-100份，复合改性剂14-18份，石英砂750-770份，石英粉145-155份，钢纤维115-120份，减水剂27-28份，拌合水197-199份。
2.根据权利要求1所述的一种绿色低碳低粘超高性能混凝土，其特征在于：所述复合改性剂由羟基封端的聚二甲基硅氧烷和十六烷基三甲氧基硅烷按质量比为1:1组成。
3.根据权利要求1所述的一种绿色低碳低粘超高性能混凝土，其特征在于：所述改性稻壳灰、改性甘蔗叶灰和改性橄榄渣灰的制备过程包括以下步骤：(1)用水洗涤回收的稻壳、甘蔗叶和橄榄渣，以消除残留的泥土；(2)将洗涤后的稻壳、甘蔗叶和橄榄渣分别在105℃±5℃下干燥24小时，将干燥后的三种原材料分别置于粉碎机粉碎，以减小各原材料的粒径；(3)将粉碎后的稻壳、甘蔗叶和橄榄渣置于电阻炉中，分别在700℃、700℃和600℃下煅烧2h，升温速率为10℃/min，将燃烧后的稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰进行研磨30min，得到研磨细的稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰；(4)将研磨后的稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰在浓度为2.5mol/L的盐酸溶液中浸泡4小时，随后用去离子水冲洗和过滤稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰，以去除残留的酸性物质，然后将稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰在105℃±5℃下干燥5h得到优化后的稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰；(5)分别将2000g稻壳灰、甘蔗叶灰、橄榄渣灰与1.2L浓度为0.7wt％的硅烷改性水溶液混合，对稻壳灰、甘蔗叶灰、橄榄渣灰改性，将混合后的三种溶液在离心机中振动1小时；(6)将改性后的稻壳灰溶液、甘蔗叶灰溶液、橄榄渣灰溶液分别置于80℃的容器中浸泡1h，随后用去离子水冲洗和过滤稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰，并将稻壳灰、甘蔗叶灰和橄榄渣灰在105℃±5℃下干燥24h，得到改性稻壳灰、改性甘蔗叶灰和改性橄榄渣灰。
4.根据权利要求3所述的一种绿色低碳低粘超高性能混凝土，其特征在于：所述硅烷改性水溶液的溶质为乙烯基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧丙基)三甲氧基硅烷和N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷，所述乙烯基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧丙基)三甲氧基硅烷和N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷三者的质量比为2:2:1。
5.根据权利要求1所述的一种绿色低碳低粘超高性能混凝土，其特征在于：所述水泥为普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥的一种，强度等级为52.5；所述石英砂粒径不大于4.75mm，细度模量为2.5-2.65；所述石英粉的粒径范围为10-40μm；所述钢纤维为镀铜微细钢纤维，其长度不超过14mm，直径不超过0.3mm；所述减水剂为高效聚羧酸减水剂，减水率为30％-40％。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种绿色低碳低粘超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按质量份称取超高性能混凝土的各原料，其中：水泥400-500份，硅粉90-110份，改性稻壳灰200-250份，改性甘蔗叶灰200-250份，改性橄榄渣灰50-100份，复合改性剂14-18份，石英砂750-770份，石英粉145-155份，钢纤维115-120份，减水剂27-28份，拌合水197-199份；
(2)将水泥、硅粉、改性稻壳灰、改性甘蔗叶灰、改性橄榄渣灰、石英砂、石英粉的干料加入到搅拌锅中搅拌至混合均匀；
(3)在上述混合的干料中加入钢纤维，钢纤维分两批加入，每批加入钢纤维总量的一半，搅拌至混合均匀；
(4)将减水剂和复合改性剂加入拌合水当中混合均匀，得到的混合液记为A溶液；
(5)将A溶液的三分之二均匀加入到步骤(3)中的混合料中并搅拌均匀；
(6)将剩余的A溶液均匀加入到步骤(5)中的混合物中搅拌均匀；
(7)将上述得到的新拌混凝土倒入模具中进行固化养护后，即可得到绿色超高性能混凝土。
7.根据权利要求6所述的一种绿色低碳低粘超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)、(5)中搅拌时长分别为3-4分钟，所述步骤(3)、(6)中搅拌时长分别为2-3分钟。
8.根据权利要求6所述的一种绿色低碳低粘超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤(7)中，新拌混凝土在模具中固化24h后脱模，在24±2℃下养护相应的龄期。
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