改性复合超细粉道面混凝土、制备方法及应用技术

本申请提供一种改性复合超细粉道面混凝土、制备方法及应用，包括以下步骤：首先以工业固体废弃物为原料进行粉磨；将纳米二氧化硅与粉磨得到的超细颗粒混合，在碱溶液的作用下进行超声分散，制得分散溶液；将得到的分散溶液用硅烷进行一定的自分散处理；最后按重量份，将水泥、自分散超细粉、细骨料、粗骨料、减水剂、水拌和处理，制得改性复合超细粉道面混凝土。本申请通过在混凝土中掺加超细粉外加剂，能够显著改善混凝土的工作性能和力学性能，减少塌落度经时损失；降低场道混凝土制备成本，具有较高的社会效益和经济效益。较高的社会效益和经济效益。较高的社会效益和经济效益。

【技术实现步骤摘要】
改性复合超细粉道面混凝土、制备方法及应用

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[0001]本专利技术以超细粉为外加剂，利用纳米改性，制备高性能的场道混凝土，改善混凝土内部微观结构，提高混凝土后期强度增长率，使其具有优异的工作性能和力学性能；延长混凝土结构使用寿命，降低工程成本，节约不可再生资源，保护环境。具有一定的经济效益和社会效益，属于建筑材料领域，具体涉及改性复合超细粉道面混凝土、制备方法及应用。
技术背景：
[0002]随着经济全球化进程逐渐加快，我国民航事业也进入快速发展阶段。过去几年我国民航基础设施建设总投资4608亿元，创历史新高，新建、迁建运输机场43个，区域枢纽机场发展迅猛，全国千万级机场达39个。至2020年，我国民用机场总数约达244个。机场跑道作为飞机运行时的基础设施，其耐久性、力学性能以及经济效益是评价场道混凝土质量的重要指标。
[0003]机场道面在长久使用过程中，不仅会受到各种不同类型飞机荷载的作用，还会面临各类极端气候、环境变化以及道面本身材料的特性变化等，因此其承载力和耐久性是评价机场道面质量好坏的重要指标。目前我国机场道面主要有两种形式，一种是柔性道面，如沥青混凝土道面，具有无接缝、表面平整、维修经济简单等优点，但是使用寿命较短，大概在10～15年左右，同时抗油污性也较差。此外，由于我国交通用沥青资源较为匮乏，大部分原材料都来源于进口，高品质沥青价格较为昂贵，因此沥青混凝土道面在机场道面中的应用很少。另一种为刚性道面，如水泥混凝土道面，水泥混凝土具有较高的抗压、抗弯拉强度，良好的耐磨性和抗冲击能力，因此，水泥混凝土较为坚固耐久，使用寿命可达20～30年。且水泥混凝土道面表面粗糙易于刹车，养护费用小。基于这些优势，我国民用及军用机场建设中，大多数采用的是水泥混凝土刚性道面。据调查，水泥混凝土道面的结构形式约占我国机场道面比例的80％以上。
[0004]与柔性道面不同，水泥混凝土道面一旦出现局部破坏，若未及时处理，便会引发非常严重的后果，造成极大的经济和社会损失。因此，经济有效的提升场道混凝土工作性及力学性能对民航事业发展具有非常重要的意义。
[0005]近年来，超细粉体技术在国内外兴起。材料经超细化制成超细粉体后，除了拥有巨大的比表面积，具有较大的表面能之外，其力学、热力学及表面与界面特性也会发生奇特变化，掺入材料中使用时往往会产生出人意料的效果。尤其是力学性能可能会得到成倍的提高。超细矿物外加剂是一种具有高火山灰活性的超细粉体，简称“超细粉”。矿渣经超细化后，除了拥有很高的比表面积，也拥有较高的火山灰活性。将超细粉应用在水泥基材料中，可以降低水泥用量，减少对水泥原料石灰石的开采，有效降低有限自然资源的消耗速度，同时减少水泥生产过程中二氧化碳的排放量，降低对生态环境的破坏，从而对环境起到一定的保护作用。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对如何提高场道混凝土工作性及耐久性的问题，提出了一种利用中低热水泥外加剂改善场道混凝土工作性的办法。该方法对超细粉进行一定的预处理，制得自分散超细粉颗粒，与其他胶凝材料粉体形成微级配效应，提高场道混凝土后期强度增长率，并通过掺加聚羧酸减水剂调控混凝土塌落度，使其具备更优异的工作性。
[0007]为了更好的解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种制备中低热水泥外加剂，以此提高固体废弃物利用率、提升混凝土工作性能的方法，具体包括以下步骤：
[0009](1)常见工业固体废弃物材料(包括粉煤灰、矿渣、煤矸石、粘土砖、低碱赤泥等)，经干燥处理后，粉磨粒径至10μm以下，得到初始超细粉，
[0010](2)提前24h配制碱激发剂溶液，按照一定比例称取初始超细粉与纳米二氧化硅，与碱激发剂溶液混合搅拌，制得单体乳液。常温下500W功率下超声分散处理20min，70
‑
90℃下搅拌反应1.5
‑
2h，反应结束后冷却至室温，制得纳米二氧化硅
‑
超细粉分散溶液；
[0011](3)将一定量硅烷和水加入烧杯，用搅拌器搅拌25
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45min，搅拌时温度保持在80℃以上，以加速硅烷水化。将纳米二氧化硅
‑
超细粉分散溶液加入烧杯，继续搅拌0.5
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1h，反应结束后，冷却至室温，过滤。将固体采用无水乙醇、去离子水依次洗涤后，105℃下干燥处理，得到自分散超细粉颗粒。
[0012](4)按计量比，将普通硅酸盐水泥、细骨料、粗骨料、减水剂以及上述制得的自分散超细粉颗粒，按照混凝土拌和国家标准进行搅拌，制得改性复合超细粉道面混凝土。
[0013](5)将上述制得的改性复合超细粉道面混凝土材料进行力学性能进行测定。
[0014](6)对上述道面混凝土试样进行定量XRD测试，分析改性超细粉对水化产物成分的影响。
[0015]作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述常见工业固体废弃物材料为粉煤灰、矿渣、煤矸石、粘土砖、低碱赤泥的一种或多种。
[0016]作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，纳米SiO2为初始超细粉质量的0.5wt％
‑
2wt％。
[0017]作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，碱激发溶液为水玻璃和氢氧化钠混合溶液，水玻璃和氢氧化钠的比例为0.5～3.0。
[0018]作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述硅烷为γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GOPTS)和十二烷基三甲氧基硅烷(DTMS)的一种。
[0019]作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，硅烷掺量为0.5wt％
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1wt％，硅烷:水为0.35。
[0020]作为上述技术方案的优选，步骤(4)中，各原料掺量按照重量份计数，普通硅酸盐水泥315
‑
480份，细骨料780份，粗骨料1077份，减水剂5.76份，水163份、自分散超细粉0
‑
144份。
[0021]作为上述技术方案的优选，步骤(4)中，所述减水剂为液体聚羧酸减水剂。
[0022]一种改性复合超细粉道面混凝土，改性复合超细粉道面混凝土的组分为：
[0023]普通硅酸盐水泥315
‑
480份，细骨料780份，粗骨料1077份，减水剂5.76份，水163份，自分散超细粉0
‑
144份。
[0024]一种纳米改性复合超细粉道面混凝土应用，将改性复合超细粉道面混凝土应用在道面施工中。
[0025]本专利技术以在降低场道混凝土制备成本的同时优化混凝土工作性为目标，以自分散超细粉为水泥外加剂，制备得到具有优越性能的场道混凝土，具有以下优点：
[0026]1.基于独创的粉磨技术(磨机工艺技术参数和原材料配比)，实现超细粉的高效工业化生产，降低成本。超细粉的细度可调控性，可形成多品种多性能的产品。
[0027]2.超细粉颗粒粒径为亚微米级，比表面积高，可与水泥等粉体材料形成微级配效应，改本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性复合超细粉道面混凝土制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将工业固体废弃物材料，经干燥处理后，粉磨粒径至10μm以下，得到初始超细粉；(2)提前24h配制碱激发剂溶液，按照一定比例称取初始超细粉与纳米二氧化硅，与碱激发剂溶液混合搅拌，制得单体乳液；常温下，对单体乳液采用500W功率超声分散处理20min后，70℃
‑
90℃下搅拌反应1.5h
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2h，反应结束后冷却至室温，制得纳米二氧化硅
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超细粉分散溶液；(3)将一定量硅烷和水加入烧杯，用搅拌器搅拌25min
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45min，搅拌时温度保持在80℃以上，将纳米二氧化硅
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超细粉分散溶液加入烧杯，继续搅拌0.5h
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1h，反应结束后，冷却至室温，过滤，将过滤后的固体采用无水乙醇、去离子水依次洗涤后，在105℃下干燥处理，得到自分散超细粉颗粒；(4)按计量比，将普通硅酸盐水泥、细骨料、粗骨料、减水剂、水以及上述制得的自分散超细粉颗粒，按照混凝土拌和国家标准进行搅拌，制得改性复合超细粉道面混凝土。2.根据权利要求1所述的一种改性复合超细粉道面混凝土的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述工业固体废弃物为粉煤灰、矿渣中的一种。3.根据权利要求1所述的一种改性复合超细粉道面混凝土的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，纳米二氧化硅为初始超细粉质量的0.5wt％
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2wt％。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘玉柏，宗红亚，张海霞，杨扬，高建华，王聪，李琴飞，黄世峰，
申请(专利权)人：济南大学北京金港场道工程建设有限公司，
类型：发明
国别省市：