复合水泥基材料的制作方法

本申请要求于2015年1月13日提交的美国临时专利申请第62/102,658号的优先权和申请日的权益，以上临时专利申请的全部内容以引用方式全文并入于此。本发明一般涉及水泥，更具体而言，涉及具有低水泥含量的复合水泥基材料。
背景技术：
：与人类活动相关的二氧化碳(co2)气体排放提高了全球表面的平均温度，并对环境产生了公认但未知的影响。因此二氧化碳的减排成为全球关注的焦点。除了加工水，混凝土是地球上最大批量的工业产品。全球平均每制造一吨水泥排放的二氧化碳估计约为0.8-1吨，几乎所有的水泥都用来制造混凝土。在全球范围内，人们已经认识到，为了地球的可持续性发展，需要发展水泥和混凝土技术的可替代技术。硅酸盐水泥(portlandcement，pc)是当今最常用的一种建筑水泥。硅酸盐水泥是一种主要包含了硅酸钙和铝酸钙的矿物成分的混合物，它与水反应形成了被用作混凝土粘合剂的稠密水泥浆。co2是熟料和水泥中间成分在生产的转化过程的一种副产物，在这种过程中石灰石(caco3)转化为石灰(cao)。在通过化石燃料燃烧生产水泥期间，需要将石灰石和其他成分加热到约1450℃，因此也会排出co2。除了相关的co2排放之外，由于水合的高热，硅酸盐水泥不适合在某些环境中使用。例如，当普通或纯硅酸盐水泥用于大量混凝土时，其水合的高热会引起开裂或翘曲。此外，由于其相当高的渗透性，在频繁发生冷冻和解冻的气候中，混凝土的耐久性降低。预计为了保护地球大气层，将来会有更严二氧化碳控排的工业法规出台，因不会大幅度增加成本，具有较低的硅酸盐水泥含量的混凝土混合料已成为了研究与开发的课题。近年来，生产更加绿色混凝土(例如，与生产标准混凝土相比，生产期间排放或产生更少量的co2的混凝土)的主要方法之一包括将传统混凝土混合料中的50％以上(例如60％)体积含量的硅酸盐水泥用辅助性胶凝材料(scms)来代替，上述辅助性胶凝材料例如为粉末高炉矿渣(例如矿渣)和粉煤灰(fa)。然而，这些具有大量scms的低硅酸盐水泥含量的混合料(hvscms)具有以下缺点：凝结时间时间过长，早期强度低，对养护条件较为敏感。细石灰石粉(例如中位粒径小于6μm)可有效改善hvscms混凝土的早期强度。据报道，通过用45％粉煤灰和15％细石灰石粉末代替硅酸盐水泥的60％体积制造出混凝土，该混凝土与参照的硅酸盐水泥混凝土相比具有相似的凝结时间，并且在快速氯化物渗透性测试(rcpt)中具有更优良地的传输性能。有许多机制可用来提高hvscms的早期强度。例如，利用偏高岭土和石灰石粉末之间的化学反应来提高hvscms的早期强度。在另一个例子中，一种绿色粘合剂(特别是石灰石煅烧粘土熟料水泥(lc3))中45％含量的硅酸盐水泥被30％的偏高岭土和15％的石灰石粉末所代替。这种改性的硅酸盐水泥形成的混凝土在凝结的第7日和第28日显示出比由100％硅酸盐水泥形成的混凝土更好的机械性质。这些提高的强度是由于来自石灰石粉末的碳酸钙和来自偏高岭土的氧化铝之间的反应，偏高岭土产生了补充的氧化铝、氧化铁、单硫酸盐(afm)相和稳定钙矾石。通过来自铝源的氧化铝和来自碳酸盐源的碳酸钙之间的反应开发了另一种绿色水泥基材料。如sant等人在us2015/0210592所述，该混凝土由硅酸盐水泥(30质量％-80质量％的水泥基材料)，碳酸盐源(超过水泥质材料的20质量％)和铝源组成。优化水泥基材料的粒径级配和掺入碱金属盐(例如na2so4或其混合物)也可改善低硅酸盐水泥含量混凝土的早期强度。碱激发混凝土(如土壤聚合物混凝土)是一种不含硅酸盐水泥的绿色粘合剂，其主要组成成分是在碱溶液激发下产生粘合性能的scms(例如矿渣、粉煤灰和偏高岭土或其混合物)。其主要粘结相是c-(a)-s-h凝胶和n-a-s-(h)凝胶。也有一些水滑石样和/或沸石结晶相。这种粘结剂比硅酸盐水泥更具膨胀性，其耐久性也正在改善中。不过，碱激发混凝土与在硅酸盐水泥混凝土中广泛使用的外加剂不具有好的相容性。超硫酸盐水泥是另一种与传统混凝土相比包含更少硅酸盐水泥的绿色粘合剂。超硫酸盐水泥的主要成分矿渣(80-85％)可被硅酸盐水泥(约5％)和硫酸钙(10-20％)激发。与硅酸盐水泥相比，其初凝时间通常更长，其早期强度的发展也更慢。然而，超硫酸盐水泥的第28日的强度与硅酸盐水泥相似。超硫酸盐水泥易于碳化，从而可以增大孔隙率。其主要水化产物为钙矾石和c-s-h。在其水化产物中也发现存在afm和水滑石。作为部分硅酸盐水泥的一种补充材料，活性氧化镁在许多实验室中也得到了研究。据报道，90质量％的硅酸盐水泥可以用活性氧化镁和粉煤灰的组合来代替。这种混合水泥在23℃水中养护28日期间的抗压强度缓慢发展。然而，其在高浓度co2气氛中养护时显示出良好的强度发展。在本领域中需要一种可用于制备具有所需性质的混凝土、同时又能克服上述某些不足的水泥基材料。技术实现要素：本发明的一个目的是提供一种具有低水泥含量的复合水泥基材料。复合水泥基材料可通过组分的协同作用实现形成为与传统混凝土具有相似的早期强度和耐久性(如下所述)的砂浆或混凝土。这些优点迄今在本领域还没有水泥基材料能够达到。根据本发明的一个实施例，公开了一种复合水泥基材料，该复合水泥基材料与硅酸盐水泥相比，形成的混凝土具有低水泥含量和相似的抗压强度。该复合水泥基材料包括：以水泥基材料中的粉末计大于3质量％并小于40质量％的水泥；以水泥基材料中的粉末计大于50质量％并小于90质量％的辅助性凝胶材料，以及以水泥基材料中的粉末计小于20质量％的碳酸盐源。根据本发明的另一个实施例，公开了一种复合水泥基材料，其中，复合水泥基材料的组分的比例协同设计以提高由其形成的混合物的早期强度。根据本发明的又一个实施例，公开了一种混凝土，该混凝土通过以下形成：将本文公开的复合水泥基材料与砂、水和外加剂混合并养护该混合物以形成混凝土。与传统的硅酸盐水泥形成的混凝土相比，该混凝土具有更高的28日的抗压强度、更稳定的尺寸性能和更优异的耐久性。本公开文本的其他方面和实施例也是可以想到的。上述概述和以下详细描述并不意味着将本公开文本限制于任何具体实施方式，而仅仅意在描述本公开文本的一些实施例。附图说明图1是为复合水泥基材料的成分的粒径累积分布图；图2(a)至2(e)为传统硅酸盐水泥和四种具有不同硅酸盐水泥含量的bcms的孔径分布图；图3为suhpc的孔径分布图；以及图4为不同养护制度对suhpc的抗压强度的柱状影响图。具体实施方式本文公开的复合水泥基材料(bcms)提供了一种低硅酸盐水泥含量的粘合剂。与传统的混凝土(例如但不限于硅酸盐水泥混凝土和碱激发水泥混凝土)相比，由它配制的混凝土具有更优良的性能(例如抗压强度、耐久性等)。本文所述的bcm是指由传统的水泥基材料复合而成的混合物。在一个实施例中，以bcm的质量计，包括大于3质量％且小于40质量％的传统水泥(例如硅酸盐水泥)，大于50质量％且小于或等于90质量％的辅助性凝胶材料(scms)(例如粉煤灰、磨细矿渣、火山灰、偏高岭土和硅粉)，小于或等于20质量％碳酸盐源。在另一个实施例中，碳酸盐源是细碳酸盐源，其具有不大于17μm，优选小于或等于12μm的中位粒径。在另一个实施例中，大约一半(例如50％)的scms可以由中位粒径在12μm-100μm范围内，优选在12μm-17μm范围内的石灰石粉末代替。应当注意的是，混合bcm的工艺可以是现有任一用于混合传统硅酸盐水泥的工艺，混合可以在任何现存的工业设备或混凝土搅拌现场进行。在此，硅酸盐水泥可以指任一传统的硅酸盐水泥，包括但不限于普通硅酸盐水泥(astmc150i型)，高早强硅酸盐水泥(astmc150iii型)和硅酸盐石灰石水泥(astmc595il型)。此外，本文所述的bcm中的水泥的使用可以包括铝酸钙水泥的使用。scms通常包括但不限于粉煤灰、磨细矿渣、火山灰、偏高岭土、硅粉或任何其它可用在硅酸盐水泥混凝土中的商业产品。用于本文所述的bcm的碳酸盐源可以包括但不限于石灰石粉末、白云石粉末、球霰石粉末、文石粉末、水泥窑灰尘或以上材料的混合物中的一种。本文中，术语bcm砂浆是指bcm、砂、水以及可选的外加剂的混合物，其中外加剂是指除了硅酸盐水泥、水和砂以外的混凝土中的成分，该成分可在混合前或混合中加入。外加剂可以包括但不限于减水剂、缓凝剂、早强剂、超塑化剂和/或阻锈剂。此外，本文中的bcm混凝土是指bcm砂浆(具有或不具有外加剂)与粗骨料的混合物，其中粗骨料通常是指直径在0.375英寸至1.5英寸之间的骨料，但不限于此。砾石和其他碎石是粗骨料的两个实例。此外，细骨料通常是指天然砂或大多数颗粒可通过0.375英寸的筛子的碎石。本文所述的bcm砂浆和混凝土的混合、浇注和养护的方法可以与传统的硅酸盐水泥砂浆和混凝土的方法相同。尽管本文公开的bcm的组分以及本文公开的bcm砂浆和混凝土的混合、浇注和养护的工艺可以分别与传统硅酸盐水泥、砂浆和混凝土一样，但本文所公开的bcm的性能主要是由于bcm组成成分(例如，pc、scms和碳酸盐源)的比例控制。这种比例可以在保持硅酸盐水泥含量尽可能低的同时，提供混合料中有利的化学元素成分(例如硅铝酸钙系统)和碳酸根，从而影响到反应产物的矿物学变体。本文中的绿色bcm还基于活性粉末混凝土(rpc)和超高性能混凝土(uhpc)设计，其结合了颗料级配优化，以产生与传统混凝土(例如由硅酸盐水泥制成的混凝土)相比具有更高的抗压强度和更低的co2排放的水泥混凝土。应该指出，本文中使用的术语绿色是指低co2排放。因此，与传统的水泥和由其形成的混凝土相比，绿色复合水泥基材料在生产混凝土时可提供较低的co2排放。在一个实施例中，复合水泥基材料能够满足astmc-595的要求。本文公开的用于混凝土的绿色bcm的开发，其重点是通过以下方式减少混合物中的水泥(例如硅酸盐水泥、铝酸钙水泥)的量：i)在混合物中包括工业副产物，例如但不限于粉煤灰和矿渣；ii)使用低能量和低成本的材料(例如容易获得的材料)作为混合物中的原料(例如石灰石粉末)；以及iii)配制出具有高耐久性的混凝土。在以下实施例中，术语“绿色超高性能混凝土(suhpc)”是指bcm和细骨料(例如石英粉、石灰石粉、砂或它们的混合物)、外加剂和水的混合物。本文公开的suhpc通常在28日时具有大于80mpa的抗压强度，并且与经历类似的暴露环境的传统混凝土相比具有优异的耐久性(例如，更少的收缩和腐蚀)。本专利分析了本文公开的bcm中硅酸盐水泥含量的变化对由其制成的suhpc的抗压强度的影响。在一个具体实施例中，分析了将硅酸盐水泥含量从600kg/m3(以粉末计60质量％)降低至350kg/m3(以粉末计35质量％)的效果。suhpc样品在85℃热水中养护三日后，suhpc的抗压强度从128.3mpa增加到130.6mpa(见表1)。当相同的suhpc混合物样品在23℃的石灰水中养化28日时，随着硅酸盐水泥含量从600kg/m3(以粉末计60质量％)降低至350kg/m3(以粉末计35质量％)，其抗压强度从88.3mpa增加到102.9mpa。这与传统的硅酸盐水泥混凝土有很大不同。表1：硅酸盐水泥含量对suhpc抗压强度的影响注：pc为硅酸盐水泥；sl为矿渣；sf为硅粉；w/p为水/(pc+sl+sf)；sp为聚羧酸高效减水剂在一个实例中，还测量了硅酸盐水泥含量为350kg/m3(以粉末计35质量％)的suhpc混合物的早期强度(例如早于7日)的增加(参见表2和3)。抗压强度从第1日的15.3mpa大幅上升到第2日的44.5mpa，这比传统硅酸盐水泥混凝土快得多。这种suhpc混合物在石灰水中养护28日后具有96.4mpa的抗压强度(见表3)。表2：suhpc的配合比(kg/m3)pcsllm-12ptsflm-3pt砂600μmw/psp3502252255015011240.2240表3：suhpc的抗压强度的发展龄期123456728抗压强度(mpa)15.344.553.258.568.169.57296.4bcm产品的特点这里，术语bcm产品是指bcm、bcm砂浆、suhpc和bcm混凝土。与传统的硅酸盐水泥混凝土相比，bcm产品具有相似的凝结时间。如下面的实施例所示，bcm产品在养护的第1日和第3日之间以及第3日和第7日之间抗压强度快速增长，并且在第7日以后抗压强度仍保持稳定增长。bcm产品可以在23℃石灰水中、不高于95℃的热石灰水中、或在1atm或高于1atm的蒸汽中养护。在此之后，bcm产品可以在23℃的石灰水中养护不少于7日、或者在高温高湿/石灰水中养护或者在湿二氧化碳的环境中养护，在这些养护之后，抗压强度可在空气中继续改善。碳化对bcm产品的强度发展和耐久性的增强方面都是有利的。此外，bcm混凝土的劈裂抗拉强度高。bcm产品具有稳定的尺寸。bcm的化学收缩率小于硅酸盐水泥的化学收缩率。在养护7日后，suhpc的干缩只略有增加。bcm产品与混凝土外加剂耦合，并产生与传统的硅酸盐水泥混凝土相比的低水合热。bcm产品超过80％的孔径分布在纳米孔径(<10nm)的范围内，这与传统硅酸盐水泥混凝土不同。bcm产品可渗透孔的体积远低于传统硅酸盐水泥。优异的耐久性是bcm产品的突出特点。与传统的硅酸盐水泥混凝土相比，其在抗氯离子扩散、抗硫酸盐侵蚀、抗海水侵蚀、抗碱聚集反应、抗钢腐蚀、抗冻融破坏和冰盐剥离方面具有优越的耐久性。在bcm中有两个主要的反应。第一反应是来自硅酸盐水泥的水化产物氢氧化钙与scms中的活性硅酸盐或铝硅酸盐在潮湿或有水的条件下的火山灰反应。这种火山灰反应的产物是水化硅酸钙和其他水化产物。另一种反应是存在于硅酸盐水泥和scms(例如偏高岭土、矿渣、粉煤灰和火山灰)中的铝酸盐相在潮湿或有水的环境中与具有过量钙离子的细石灰石粉的反应。每种scms的反应活性是不同的。例如，硅粉的火山灰反应最活跃，偏高岭土最易与石灰石粉反应。矿渣比粉煤灰更易于发生上述火山灰反应和与石灰石粉末的二次反应。随着硅酸盐水泥含量的降低，火山灰反应将变弱。因此，需要反应活性更大的scms来满足bcm产品的早期强度增大需求。在本专利公开内容中，如以下实施例中所述，为了增大bcm的早期强度，各组分按协同工作进行设计。具体而言，以一种scms作为主要的scm，例如在美国大多数地区广为存在的粉煤灰。然后，以偏高岭土、或矿渣、或硅粉或它们的混合物作为次要scm，以与硅酸盐水泥和石灰石粉末反应从而弥补粉煤灰反应活性低的不足。在此所述的本公开内容的实施方式仅意图作为实施例。在不脱离本公开的预期范围的情况下，可以对所描述的实施方式进行一些替代，修改和变化。除非另有说明，或者除非与本公开的教导不相容，否则所描述的实施方式可以在许多情况下组合。此外，可以单独地使用所描述的实施方式的一个或多个特征作为子组合，或者可以在本文未明确描述但与本公开的教导一致的替代实施例中与其他实施方式或子组合组合使用。对于本领域的技术人员来说，在整体考量本公开内容时，适用于这种组合和子组合的特征将是显而易见的。本公开的这些和其他优点与特征将从以下对示例性实施方式和所附权利要求的描述中变得更加显而易见，或者可以通过附图和所提供的实施例中阐述的本公开内容的实践来了解。实验方法和实施例成分材料以下是在bcm产品开发中使用以获得下述结果的材料的列表：·硅酸盐水泥(pc)，astmc150，i型·磨细粒化高炉矿渣(sl)，astmc989·粉煤灰---f级(fa)，astmc618·硅粉(sf)，astmc1240·偏高岭土(mk)，astmc618·石灰石粉(lm)，astmc568·石英粉(qzp)·级配标准砂(ss)，astmc778·混凝土用砂，astmc33·聚羧酸高效减水剂(sp)，astmc494·自来水(w)成分材料的性质成分材料的化学组成示于表4中。石灰石粉3-pt、6-pt和12-pt的比表面积(ssa)分别为1.135m2/g，0.720m2/g和0.380m2/g。它们的颗粒尺寸分布见图1。表4：成分材料的化学组成sio2al2o3fe2o3caomgok2ona2oso3loipc19.785.432.1661.592.361.230.2504.062.26sl37.419.011.2135.7512.420.370.312.890fa54.1724.103.8511.071.140.672.860.230.58mk62.3030.501.100.430.301.790.160.082.87sf94.480.240.630.440.381.01-0.160.362.53lm3-pt---96.002.00----混合，浇注和养护砂浆和混凝土样品分别根据astmc109和astmc39进行混合、浇注和28日龄期内的养护。在第28日后，样品在实验室的约23℃和约50％r.h条件下进行养护。除了没有砂子之外，用于压汞法(mip)研究的净浆与其砂浆具有相同的成分和相同的配合比。净浆与其砂浆具有一样的养护制度。净浆的水合的停止通过将样品粉碎至1-3mm，然后将其浸入2-丙醇溶液中至少3日，接着在38℃下真空干燥至少3日来实现。性能测量方法根据表5中的astm标准测量bcm和suhpc的性能。膨胀的测量方法与干缩的测量方法(astmc157)相同，只是养护制度不一样。将膨胀试样在脱模后浸入23±2℃的石灰水中养护直到试验龄期。在测量长度后，将样品立即放回水中。在量子铬自动扫描孔隙率计(quantachromeautoscanporosimeter)上进行mip测量。获得高至400mpa的最大压力的数据。表5：性能测试和相关测量标准实例实例1：复合水泥基材料(bcm)硅酸盐水泥含量对bcm抗压强度的影响在本研究中，bcm由矿渣、粉煤灰、石灰石粉末3-pt和硅酸盐水泥组成。配合比被设计为用于研究抗压强度随着硅酸盐水泥含量由占bcm总质量的100质量％下降到5质量％的变化规律。为了使bcm能够在非常低的硅酸盐水泥含量下仍能产生强度，这些成分被设计成协同地作用。随着硅酸盐水泥含量的降低，矿渣含量增加，同时粉煤灰和石灰石粉的含量保持不变(表6)。表6：硅酸盐水泥含量对bcm抗压强度的影响注：p＝pc+sl+fa+lm所有bcm的抗压强度随着时间增长。与参照硅酸盐水泥(tp100)相比，bcm在室内环境(约23℃和约50％r.h)中养护时，其在第28日后抗压强度增长更快。发现样品被部分碳化。样品在空气中越久，发生的碳化程度越深。采用越低的硅酸盐水泥含量，发生碳化程度越深。这说明碳化对于bcm的强度发展无不利影响。硅酸盐水泥含量为粉末的5质量％的bcm表现出意想不到的抗压强度的发展。硅酸盐水泥含量为粉末的10质量％的bcm能够获得第一日的抗压强度。硅酸盐水泥含量为粉末的15质量％的bcm在56日龄期后具有比参照硅酸盐水泥更高的抗压强度。硅酸盐水泥含量为粉末的25质量％的bcm在28日龄期时具有与参照硅酸盐水泥非常接近的抗压强度，并且在28日龄后具有比参照硅酸盐水泥更高的抗压强度。硅酸盐水泥含量为粉末的35质量％的的bcm在28日龄期时和之后具有比参照硅酸盐水泥更高的抗压强度。通过mip测量的bcm的孔径分布超过80％的bcm的孔径分布在小于0.01μm的范围内(图2(b)至2(e))。这与具有小于55％的在小于0.01μm范围内的孔径分布(图2(a))的传统硅酸盐水泥是非常不同的。实例2：协同效应成分的协同效应对早期强度发展的影响基于scms的不同反应活性和化学组成，设计混合物以使bcm的组分协同地起作用以改善早期强度。实验根据astmc109。使用标准砂，且砂与粉末的比例为2.75。水与粉末的比例为0.485。在表7中所示的混合物中存在四种scms。在该实施例中，粉煤灰是主要的scm，并且其含量占scms的至少80质量％。在表7所列的scms中，粉煤灰的反应活性最低。仅具有粉煤灰的bcm在1日和3日时的抗压强度最低。矿渣、偏高岭土和硅粉作为用于弥补主要scm(在这里是粉煤灰)缺陷的次要scm，并使所有bcm组分协同工作。仅具有粉末的12质量％的矿渣作为次要scms的bcm与仅具有相同含量的偏高岭土作为次要scms的bcm相比，在所有早龄期下抗压强度都更低。仅具有粉末的12质量％的硅粉作为次要scms的bcm具有最高的第一日抗压强度，但是在第七日时的抗压强度最低。第一日的这种高抗压强度可能是由于硅粉的成核作用，以及硅粉与硅酸盐水泥的高反应活性。其第七日的最低抗压强度可能是因为硅酸盐水泥的水化产物氢氧化钙的含量随着硅粉和氢氧化钙之间的快速反应而迅速下降。结合了矿渣、偏高岭土和硅粉的次要scm，或者结合了偏高岭土和硅粉的次要scm在早期都具有高抗压强度。表7：成分的协同效应对早期强度的影响注：p＝pc+sl+fa+lm对于具有矿渣作为主要scms的bcm，当硅酸盐水泥含量为粉末的25质量％时，使用粉煤灰和硅粉作为次要scm来改变早期抗压强度(表8)。表8：成分的协同效应对早期强度的影响(2)硅粉对抗压强度具有最有效的影响。如表8中所示，在硅酸盐水泥含量仅为粉末的25质量％时，仅具有硅粉作为次要scm的bcm的早期抗压强度接近astmc595的要求。仅具有粉煤灰、或者具有粉煤灰和硅粉的组合的次要scm与仅具有矿渣作为scms相比，均显著改善了bcm的早期抗压强度。实例3：绿色超高性能混凝土(suhpc)硅酸盐水泥含量为粉末的35质量％的suhpcsuhpc的设计是基于以下发现：第28日时抗压强度为102.9mpa的bcm，其硅酸盐水泥含量仅为350kg/m3(表1)。有一些调整如下。使用不同粒度的石灰石粉：用12-pt代替一半的炉渣，6-pt用于提高早期强度，100-pt用于代替部分砂子以增加一级颗粒级配来优化bcm的颗粒级配(表9)。表9：硅酸盐水泥含量为350kg/m3的suhpc的配合比如表10所示，抗压强度从第1日到第3日增加了2.6倍，并继续快速发展到第7日。第7日后的抗压强度随时间稳定增长。抗压强度的发展与碱激发材料的发展类似，但与传统的硅酸盐水泥混凝土的发展不同。表10：suhpc的抗压强度的发展龄期137285691抗压强度(mpa)16.242.162.276.788.791.5抗压强度(fc)比12.63.84.75.55.6第28龄期时的suhpc的静态弹性模量es为38.1gpa，而同一龄期的动态弹性模量ed为41.8gpa。在第91日龄时，suhpc的劈裂抗拉强度为6.6mpa，高于传统硅酸盐水泥混凝土。suhpc的累积水合热为66,250kj/m3，远低于传统rpc(其报道为220,000kj/m3)，以及传统硅酸盐水泥混凝土(在80,000至120,000kj/m3之间)。suhpc的尺寸稳定性优于传统rpc。suhpc的干缩第七日后几乎没有增加，且整个干缩值在很低的水平。膨胀值只是干缩值的十分之一，可以忽略不计(表11)。表11：suhpc的干缩膨胀长度变化suhpc具有优异的抗氯离子扩散的能力。根据astmc1202的实验，其氯离子扩散可忽略不计(表12)。平均merlin松散阻力为1457.6(ω·m)，远高于传统的硅酸盐混凝土。表12：suhpc的平均rcpt实际电流通过值材料28日龄期平均rcpt实际电荷通过率[c]astmc1202suhpc84抗冰盐剥离性能根据表面的视觉评级方法，suhpc抗冰盐剥离实验结果只有非常轻微的表面脱落。抗硫酸盐侵蚀suhpc显示出优异的抗硫酸盐侵蚀性能。第90日龄期的长度变化仅为0.01％，且按照astmc1012的要求浸泡在硫酸盐溶液()中的样品90日后外观完美(例如没有肉眼可见的表面破坏)。松散孔隙率根据基于astmc642的实验结果，suhpc的可渗透孔的体积为2.247。空隙率根据astmc457测量，suhpc的空隙率为2.99％。抗碱骨料反应根据基于astmc1260的实验结果，suhpc的膨胀率为0.003％。这意味着在大多数情况下suhpc无碱骨料破坏的危险。压汞法测孔隙率(mip)suhpc的孔径分布(图3)显示，超过80％的孔小于0.01μm，其在根据孔径分类的凝胶孔的范围内。因与传统硅酸盐水泥混凝土完全不同的孔尺寸分布的特征，这意味着suhpc中的液体流动或离子扩散将受到限制。养护制度的影响表13中的suhpc混浸泡在石灰水中，在四个不同温度(23℃，75℃，85℃和95℃)下养护三个不同的时间段：2天，3天和4天。在高温饱和石灰水中养护后，立即测试一组样品的抗压强度，同时在室内(23℃，约50％r.h.)继续养护另外一组样品直到待测的第28日。表13：对于不同养护制度的suhpc的配合比(kg/m3)pcslsflm1-pt砂315μmw/psp35045010010011240.1860图表(图4)表明，在高温养护制度的情况下抗压强度都没有下降，无论是立即测试还是在进一步室温中养护。温度为75℃至95℃、养护时间为2日至4日的养护制度下，抗压强度没有明显的差异。然而，与室温养护制度相比，高温养护制度增加了抗压强度。硅酸盐水泥含量为粉末的25质量％的suhpc硅酸盐水泥含量为250kg/m3的suhpc(表14)的第3日和第28日的抗压强度分别高达36.4mpa和97.1mpa。表14：硅酸盐水泥含量为250kg/m3的suhpc的配合比在回顾前述实施方式之后将会看到，正如前面所讨论的那样，本文公开的复合水泥基材料具有比传统硅酸盐水泥混凝土高的强度和改善的耐久性。特别地，本发明与现有技术的区别在于，通过设计使传统的硅酸盐水泥混凝土成分在低硅酸盐水泥含量下的协同作用来获得其优良性能。虽然已经参考优选实施方式相当详细地描述了本发明，但是权利要求的范围不应受到实施例中阐述的优选实施方式的限制，而应当给出与本说明书整体相一致的最广泛的解释。参考文献1.caijunshi,pavelv.krivenko,dellaroy,2006,alkali-activatedcementsandconcretes,taylor&francis2.c.angulskidaluz,r.d.hooton,2015,influenceofcuringtemperatureontheprocessofhydrationofsupersulfatedcementsatearlyage,cementandconcreteresearch77,69-753.dalep.bentz,chiaraf.ferraris,kennetha.snyder,2013,bestpracticesguideforhigh-volumeflyashconcretes:assuringpropertiesandperformance,nisttechnicalnote18124.epfl,2014,http://actu.epfl.ch/news/a-new-greener-cement-to-meet-future-demand5.johnl.provis,andjannies.j.vandevanter,2009,geopolymers:structure,processing,propertiesandindustrialapplications,crcpress6.jussaratanesi,dalebentz,andahmadardani,2013,enhancinghighvolumeflyashconcretesusingfinelimestonepowder,acisp-294:advancesingreenbindersystems7.katrinhabel,jean-philippecharron,shadibraike,r.douglashooton,paulgauvreau,brunomassicotte,2008,ultra-highperformancefibrereinforcedconcretemixdesignincentralcanada,canadianjournalofcivilengineering,35(2):217-224,10.1139/l07-1148.mindesss.,youngj.f.,darwind,2002,concrete,2ndedition,prenticehall,englewoodcliffs,nj9.pingfang,2013,developmentofsustainableultra-highperformanceconcrete,masc.thesis,universityoftoronto10.u.s.departmentoftransportation,2006,publicationno:fhwa-hrt-06-103,materialpropertycharacterizationofultrahigh-performanceconcrete11.v.m.malhotra,p.k.mehta,2012a,high-performance,high-volumeflyashconcrete:forbuildingdurableandsustainablestructures,4thedition。当前第1页12