【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于輕質混凝土，尤其涉及一種適用于裝配式建筑的輕質高強地聚合物混凝土及其制備方法。
技術介紹
1、裝配式建筑因其施工速度快、質量穩定、節能環保等優點，逐漸成為建筑行業的熱點。然而，在施工過程中，裝配式建筑面臨構件運輸和起吊難度較大的問題。輕質混凝土作為一種自重輕、比強度高的混凝土材料，已廣泛應用于道路、大跨度橋梁、高層建筑、隧道管片等工程中。普通混凝土的密度約為2350kg/m3，而輕質混凝土的密度通常不超過1950kg/m3，能夠有效減輕裝配式建筑構件的自重，從而降低運輸和起吊過程中的難度。
2、現有輕質混凝土的設計思路主要有兩種：一是通過引入氣體或泡沫形成多孔結構；二是采用輕骨料部分或全部替代傳統骨料，后者的強度較高，更適合用于結構性應用。如公開號為cn115974482a的中國專利文獻公開了一種輕質高耐久性混凝土及其制備方法，該材料通過添加玄武巖纖維和聚丙烯腈纖維，既提升了強度，還抑制了裂紋的擴展，28天抗壓強度最高可達42.6mpa。然而這種混凝土雖然輕質，但是其強度無法完全滿足橋梁、高層建筑、隧道管片等裝配式建筑的需求。而且，該技術所用的水泥在生產過程中本身存在高能耗、高污染等問題，不符合當代可持續發展的要求。
3、地聚合物是一種由含非晶態鋁硅酸鹽材料與堿性激發劑反應生成的水硬性膠凝材料。近年來，地聚合物因其凝結快、強度高、耐久性好、能耗低、污染小以及能夠處理固體廢棄物的特點逐漸受到關注，被認為是傳統水泥的有效替代品之一。公開號為cn113264719a的中國專利文獻公開了一種道路用地
4、綜上可知，在保證低能耗、低污染的前提下，如何擴大地聚合物的應用范圍，將其與輕骨料協同用于輕質混凝土領域，同時解決現有混凝土無法兼顧輕質與強度的技術問題，逐漸成為本領域的研究熱點。
技術實現思路
1、針對上述技術難題，本專利技術提供了一種適用于裝配式建筑的輕質高強地聚合物混凝土，實現了混凝土輕質與高強度的兼顧，而且，本專利技術所用的原材料均為固體廢棄物，成本較低，制備工藝簡單，符合環保和可持續發展的要求，最終產品可應用于橋梁、高層建筑、隧道管片等裝配式建筑中。
2、為了達到上述目的，本專利技術采用的技術方案如下：
3、一種適用于裝配式建筑的輕質高強地聚合物混凝土，包括如下組分及其重量份數：廢陶瓷粉90～180份，粉煤灰45～135份，礦渣225～315份，堿激發劑158～256份，細骨料626～765份，輕粗骨料504～576份，混合纖維4.5～13.5份；復合外加劑溶液1～36份；所述堿激發劑為1～2m的硅酸鈉溶液；
4、所述混合纖維由聚乙烯醇纖維和玄武巖纖維按照質量比1：1.5～3混合而成；
5、所述復合外加劑溶液由有機減水劑、無機緩凝劑和水按照1～3：1：6～12的質量比制備而成；
6、所述堿激發劑和所述復合外加劑溶液中的總水量為所述廢陶瓷粉、粉煤灰、礦渣總量的40wt％。
7、本專利技術通過堿激發劑激發廢陶瓷粉、粉煤灰和礦渣等固體廢棄物的潛在活性，生成地聚合物，以替代傳統的普通水泥作為粘合劑，從而提高輕骨料混凝土的強度并保持輕質特點。通過添加混合纖維和復合外加劑，進一步提升了輕骨料混凝土的性能。
8、本專利技術中的復合外加劑溶液由兩種以上的添加劑和水復合而成，其中有機減水劑用于改善分散性，增強流動性；無機緩凝劑則用于延緩凝膠的形成時間，防止凝結時間過快，以便后續操作；限制堿激發劑和復合外加劑溶液中的總水量，既保證了流動性又不至于太稀影響硬化后的強度。
9、優選地，所述的輕質高強地聚合物混凝土，包括如下組分及其重量份數：廢陶瓷粉90份，粉煤灰45份，礦渣315份，堿激發劑207份，細骨料695份，輕粗骨料540份，混合纖維9份；復合外加劑溶液18份；所述堿激發劑為1.5m的硅酸鈉溶液；
10、所述混合纖維由聚乙烯醇纖維和玄武巖纖維按照質量比1：3混合而成；
11、所述復合外加劑溶液由有機減水劑、無機緩凝劑和水按照1：1：6的質量比制備而成；
12、所述堿激發劑和所述復合外加劑溶液中的總水量為所述廢陶瓷粉、粉煤灰、礦渣總量的40wt％。
13、優選地，所述廢陶瓷粉由墻面磚、地面磚、日用陶瓷等陶瓷廢料經破碎、水洗精選及球磨研磨制備而成，顆粒粒徑為325～800目。
14、優選地，所述粉煤灰為ⅰ級或ⅱ級，sio2和al2o3總含量不低于80wt％；所述礦渣為s95級高爐粒化礦渣微粉。
15、本專利技術中的廢陶瓷粉是由墻面磚、地面磚、日用陶瓷等陶瓷廢料經破碎、水洗精選及球磨機研磨制成的粉末，其主要成分為二氧化硅和氧化鋁；粉煤灰是電廠在燃燒煤炭發電過程中，通過除塵裝置從煙氣中收集到的細粉狀物質，主要由礦物質和未燃盡的碳組成；ⅰ級或ⅱ的粉煤灰中sio2和al2o3等有效成分更高，細度要求也較高；礦渣是在金屬冶煉過程中從鐵礦石中提取金屬后，剩余的二氧化硅、氧化鋁等雜質與石灰等反應生成的以硅酸鹽和硅鋁酸鹽為主要成分的熔融物，經淬冷成粒后形成的礦渣；本專利技術將陶瓷廢料以及鋼鐵、電力等行業日常生產過程中產生的工業廢棄物應用于裝配式建筑所需的輕質混凝土的制備中，實現了廢棄物的回收利用，降低了混凝土的制備成本，符合環保和可持續發展的要求。
16、優選地，所述堿激發劑的制備過程如下：以2.3～3.4m的工業水玻璃為原料，按比例加入氫氧化鈉和水調節模數m而成。
17、所謂模數，是指硅酸鈉溶液中sio2和na2o的摩爾比值，添加氫氧化鈉(naoh)可以提高溶液中na2o的比值，從而降低模數，而水則起稀釋作用。模數2.3～3.4的工業水玻璃較容易獲得，在實際制備過程中，也可以是由其他模數的硅酸鈉溶液進行調配，調配的過程屬于本領域技術人員知曉的常規技術手段。
18、優選地，所述細骨料為中砂；所述輕粗骨料為頁巖陶粒，粒徑為5～20mm，堆積密度為700～900kg/m3。
19、本專利技術選擇頁巖陶粒(又稱膨脹頁巖)為輕粗骨料，頁巖陶粒是以優質頁巖為原料，經高溫焙燒而成的輕質多孔人造骨料，替代傳統碎石粗骨料可顯著降低混凝土自重。
20、優選地，所述混合纖維中，聚乙烯醇纖維長度為2～4mm，直徑為14～16μm；所述玄武巖纖維長度為5～7mm，直徑為16～18μm。
21、本專利技術中的混合纖維由聚乙烯醇纖維和玄武巖纖維混合而成，其中聚乙烯醇纖維用于抑制微裂縫；玄武巖纖維用于控制宏觀裂縫的擴展；兩種纖維協同作用，形成從微觀到宏觀的裂縫控制體系。
22、優選地，所述復合外加劑溶液中，有機減水劑為聚羧酸系減水劑；所述無機緩凝劑為硫酸鋅。...
【技術保護點】
1.一種適用于裝配式建筑的輕質高強地聚合物混凝土，其特征在于，包括如下組分及其重量份數：廢陶瓷粉90～180份，粉煤灰45～135份，礦渣225～315份，堿激發劑158～256份，細骨料626～765份，輕粗骨料504～576份，混合纖維4.5～13.5份；復合外加劑溶液1～36份；
2.如權利要求1所述的輕質高強地聚合物混凝土，其特征在于，包括如下組分及其重量份數：廢陶瓷粉90份，粉煤灰45份，礦渣315份，堿激發劑207份，細骨料695份，輕粗骨料540份，混合纖維9份；復合外加劑溶液18份；
3.如權利要求1或2所述的輕質高強地聚合物混凝土，其特征在于，所述廢陶瓷粉由墻面磚、地面磚、日用陶瓷等陶瓷廢料經破碎、水洗精選及球磨研磨制備而成，顆粒粒徑為325～800目。
4.如權利要求1或2所述的輕質高強地聚合物混凝土，其特征在于，所述粉煤灰為Ⅰ級或Ⅱ級，SiO2和Al2O3總含量不低于80wt％；所述礦渣為S95級高爐粒化礦渣微粉。
5.如權利要求1或2所述的輕質高強地聚合物混凝土，其特征在于，所述堿激發劑的制備過程如下：以2.
6.如權利要求1或2所述的輕質高強地聚合物混凝土，其特征在于，所述細骨料為中砂；所述輕粗骨料為頁巖陶粒，粒徑為5～20mm，堆積密度為700～900kg/m3。
7.如權利要求1或2所述的輕質高強地聚合物混凝土，其特征在于，所述混合纖維中，聚乙烯醇纖維長度為2～4mm，直徑為14～16μm；所述玄武巖纖維長度為5～7mm，直徑為16～18μm。
8.如權利要求1或2所述的輕質高強地聚合物混凝土，其特征在于，所述復合外加劑溶液中，所述有機減水劑為聚羧酸系減水劑；所述無機緩凝劑為硫酸鋅。
9.一種如權利要求1-8任一項所述輕質高強地聚合物混凝土的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種適用于裝配式建筑的輕質高強地聚合物混凝土，其特征在于，包括如下組分及其重量份數：廢陶瓷粉90～180份，粉煤灰45～135份，礦渣225～315份，堿激發劑158～256份，細骨料626～765份，輕粗骨料504～576份，混合纖維4.5～13.5份；復合外加劑溶液1～36份；
2.如權利要求1所述的輕質高強地聚合物混凝土，其特征在于，包括如下組分及其重量份數：廢陶瓷粉90份，粉煤灰45份，礦渣315份，堿激發劑207份，細骨料695份，輕粗骨料540份，混合纖維9份；復合外加劑溶液18份；
3.如權利要求1或2所述的輕質高強地聚合物混凝土，其特征在于，所述廢陶瓷粉由墻面磚、地面磚、日用陶瓷等陶瓷廢料經破碎、水洗精選及球磨研磨制備而成，顆粒粒徑為325～800目。
4.如權利要求1或2所述的輕質高強地聚合物混凝土，其特征在于，所述粉煤灰為ⅰ級或ⅱ級，sio2和al2o3總含量不低于80wt％...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張晶瀟，農興中，翟利華，袁泉，梁粵華，徐文田，麥家兒，賴鵬邦，阮艷妹，張祖華，
申請(專利權)人：廣州地鐵設計研究院股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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