本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种超缓凝混凝土及其制备方法。
背景技术：
近年来，随着我国社会经济的进步与发展以及城市化的推进，大型建筑物不断出现，工程施工难度逐渐增加，如何保证建筑的质量成为人们关注的焦点。混凝土是现代建筑中用量最大、也是最主要建筑材料之一，对建筑质量起到关键性的作用。由于传统混凝土已经逐渐难以满足现代建筑的工程需求，高性能、多用途的新型混凝土得到了广泛的开发应用。
在大型的混凝土工程中，如地铁、车站等深基坑围护结构的钻孔咬合桩施工时，常需要把混凝土的凝结时间延长十几个小时到几十个小时，因此提出了超缓凝混凝土的技术要求。超缓凝混凝土是一种为了满足特殊施工要求而专门配制的新型混凝土，其一方面要求早期有足够长的凝结时间，另一方面又需要达到足够的后期强度。通常而言，超缓凝混凝土需要满足初凝时间60～80h，28d强度不低于设计强度要求。缓凝外加剂是目前实现混凝土超缓凝的一个主要手段。此外，粉煤灰对混凝土的凝结时间和强度也至关重要。现有的超缓凝混凝土虽然能成功延长凝结时间，但是通常后期抗压强度、抗渗性以及耐久性较差，最终对建筑质量产生不良影响，需要对其作出改进。
技术实现要素：
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种超缓凝混凝土及其制备方法，制备的混凝土既能有效延缓凝结时间，而且具有优良的后期抗压强度、抗渗性以及耐久性，综合性能优越。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种超缓凝混凝土，其是由以下组分按重量份制成：
水泥175～200份、粉煤灰活性掺和料63～70份、矿粉62～70份、砂子685～770份、碎石916～1030份、水160～180份、缓凝剂5～6份、缓凝型高效聚羧酸减水剂3～4份。
优选地，所述粉煤灰活性掺合料的制备方法如下：
(1)将活性粉煤灰加入相当于活性粉煤灰重量10～20％的硅酸钠溶液中混合均匀，然后真空加压浸渍处理，得到硅酸钠负载粉煤灰；
(2)将相当于活性粉煤灰重量10～15％的壳聚糖溶液均匀喷洒在步骤(1)得到的硅酸钠负载粉煤灰表面，于60～80℃干燥1～2h后，再均匀喷洒相当于活性粉煤灰重量10～20％的戊二醛溶液，于60～80℃交联2～4h，洗涤后于60～80℃真空干燥3～6h，即得粉煤灰活性掺合料。
优选地，所述活性粉煤灰的制备方法如下：先将粉煤灰置于球磨机中，在球料比(1.5～2):1的条件下于300～600rpm球磨10～30min，然后加入相当于粉煤灰重量5～10倍的水搅拌均匀，在微波反应器中于500～800w处理30～60min，过滤、干燥后再次置于球磨机中，在球料比(1.5～2):1的条件下于1000～1500rpm进行二次球磨，球磨时间为30～60min，即得活性粉煤灰。
优选地，所述真空加压浸渍处理的具体步骤如下：先在真空度为-0.05～-0.08mpa条件下浸渍1～3h，然后解除真空，在压力为0.5～2mpa条件下加压处理2～4h。
优选地，所述硅酸钠溶液的质量分数为1～1.5％，所述壳聚糖溶液的质量分数为0.5～2％，所述戊二醛溶液的质量分数为0.5～1％。
优选地，所述砂子的表观密度为2580～2590kg/m3。
优选地，所述碎石的表观密度为2600～2700kg/m3。
优选地，所述缓凝剂由葡萄糖酸钠和乙二胺四亚甲基膦酸按重量比(1～1.2):1混合而成。
一种超缓凝混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量称取原料，先将粉煤灰活性掺和料与矿粉、砂子、碎石高速混合均匀，然后在搅拌条件下加入水泥中；
(2)依次加入水、缓凝剂、缓凝型高效聚羧酸减水剂并搅拌均匀，即得超缓凝混凝土。
本发明的优点是：
(1)本发明利用微波-球磨耦合法对粉煤灰进行前处理，制备活性粉煤灰，该方法先在较小转速下对粉煤灰进行粗磨，然后进行微波处理，之后再次在较大转速下对粉煤灰进行精磨，一方面，利用球磨-微波耦合作用更好地除去粉煤灰中所含杂质，从而减少杂质对混凝土水化作用的不利影响，有利于混凝土的强度，另一方面，有效对粉煤灰进行活化，提高了粉煤灰的表面活性以及细度，既能改提升粉煤灰的流动性，从而起到更好的缓凝辅助效果，改善缓凝效果，又有利于对混凝土起到密实填充作用，优化混凝土内部的孔隙结构，从而提高混凝土的强度、耐久性和抗渗性；
(2)在对粉煤灰进行前处理后，将得到的活性粉煤灰先用真空加压浸渍法在硅酸钠溶液中浸渍处理，使硅酸钠负载在粉煤灰内部的孔隙中，然后采用壳聚糖作为包覆材料，戊二醛作为交联剂，使壳聚糖成功包覆在粉煤灰表面，从而制得粉煤灰活性掺和料，在混凝土的制备过程中，由于壳聚糖包覆层具有缓释效果，使粉煤灰负载的硅酸钠缓慢释放在混凝土中，既不影响缓凝效果，又能利用硅酸钠对混凝土的增强效应，有效提高混凝土的后期抗压强度以及抗渗性；同时，壳聚糖包覆层还能起到缓凝的辅助效果，与混凝土中的缓凝剂、缓凝型减水剂起到复配增效作用，进一步延长混凝土的凝结时间。
综上所述，本发明制备的超缓凝混凝土既能有效延缓凝结时间，而且具有优良的后期抗压强度、抗渗性以及耐久性，综合性能优越。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的说明。
实施例中涉及的主要原料具体规格以及厂家如下表所示：
实施例1
一种超缓凝混凝土，其是由以下组分按重量份制成：
水泥175份、粉煤灰活性掺和料63份、矿粉62份、表观密度为2580kg/m3的砂子685份、表观密度为2600kg/m3的碎石916份、水160份、缓凝剂5份、缓凝型高效聚羧酸减水剂3份。
缓凝剂由葡萄糖酸钠和乙二胺四亚甲基膦酸按重量比1:1混合而成。
其中，粉煤灰活性掺合料的制备方法如下：
(1)先将粉煤灰置于球磨机中，在球料比1.5:1的条件下于300rpm球磨30min，然后加入相当于粉煤灰重量5倍的水搅拌均匀，在微波反应器中于500w处理60min，过滤、干燥后再次置于球磨机中，在球料比1.5:1的条件下于1000rpm进行二次球磨，球磨时间为60min，得到活性粉煤灰；
(2)将活性粉煤灰加入相当于活性粉煤灰重量10％的质量分数为1％的硅酸钠溶液中混合均匀，先在真空度为-0.05mpa条件下浸渍1h，然后解除真空，在压力为0.5mpa条件下加压处理4h，得到硅酸钠负载粉煤灰；
(3)将相当于活性粉煤灰重量10％的质量分数为0.5％的壳聚糖溶液均匀喷洒在步骤(1)得到的硅酸钠负载粉煤灰表面，于60℃干燥2h后，再均匀喷洒相当于活性粉煤灰重量10％的质量分数为0.5％的戊二醛溶液，于60℃交联4h，洗涤后于60℃真空干燥6h，即得粉煤灰活性掺合料。
超缓凝混凝土的制备方法包括以下步骤：
(1)按重量称取原料，先将粉煤灰活性掺和料与矿粉、砂子、碎石高速混合均匀，然后在搅拌条件下加入水泥中；
(2)依次加入水、缓凝剂、缓凝型高效聚羧酸减水剂并搅拌均匀，即得超缓凝混凝土。
实施例2
一种超缓凝混凝土，其是由以下组分按重量份制成：
水泥180份、粉煤灰活性掺和料65份、矿粉65份、表观密度为2585kg/m3的砂子720份、表观密度为2650kg/m3的碎石960份、水166份、缓凝剂5.5份、缓凝型高效聚羧酸减水剂3.6份。
缓凝剂由葡萄糖酸钠和乙二胺四亚甲基膦酸按重量比1.1:1混合而成。
其中，粉煤灰活性掺合料的制备方法如下：
(1)先将粉煤灰置于球磨机中，在球料比1.6:1的条件下于500rpm球磨20min，然后加入相当于粉煤灰重量8倍的水搅拌均匀，在微波反应器中于600w处理50min，过滤、干燥后再次置于球磨机中，在球料比1.6:1的条件下于1200rpm进行二次球磨，球磨时间为50min，得到活性粉煤灰；
(2)将活性粉煤灰加入相当于活性粉煤灰重量15％的质量分数为1.2％的硅酸钠溶液中混合均匀，先在真空度为-0.06mpa条件下浸渍2h，然后解除真空，在压力为1mpa条件下加压处理3h，得到硅酸钠负载粉煤灰；
(3)将相当于活性粉煤灰重量12％的质量分数为1％的壳聚糖溶液均匀喷洒在步骤(1)得到的硅酸钠负载粉煤灰表面，于70℃干燥1.5h后，再均匀喷洒相当于活性粉煤灰重量15％的质量分数为0.8％的戊二醛溶液，于70℃交联3h，洗涤后于70℃真空干燥5h，即得粉煤灰活性掺合料。
超缓凝混凝土的制备方法包括以下步骤：
(1)按重量称取原料，先将粉煤灰活性掺和料与矿粉、砂子、碎石高速混合均匀，然后在搅拌条件下加入水泥中；
(2)依次加入水、缓凝剂、缓凝型高效聚羧酸减水剂并搅拌均匀，即得超缓凝混凝土。
实施例3
一种超缓凝混凝土，其是由以下组分按重量份制成：
水泥200份、粉煤灰活性掺和料70份、矿粉70份、表观密度为2590kg/m3的砂子770份、表观密度为2700kg/m3的碎石1030份、水180份、缓凝剂6份、缓凝型高效聚羧酸减水剂4份。
缓凝剂由葡萄糖酸钠和乙二胺四亚甲基膦酸按重量比1.2:1混合而成。
其中，粉煤灰活性掺合料的制备方法如下：
(1)先将粉煤灰置于球磨机中，在球料比2:1的条件下于600rpm球磨10min，然后加入相当于粉煤灰重量10倍的水搅拌均匀，在微波反应器中于800w处理30min，过滤、干燥后再次置于球磨机中，在球料比2:1的条件下于1500rpm进行二次球磨，球磨时间为30min，得到活性粉煤灰；
(2)将活性粉煤灰加入相当于活性粉煤灰重量20％的质量分数为1.5％的硅酸钠溶液中混合均匀，先在真空度为-0.08mpa条件下浸渍3h，然后解除真空，在压力为2mpa条件下加压处理2h，得到硅酸钠负载粉煤灰；
(3)将相当于活性粉煤灰重量15％的质量分数为2％的壳聚糖溶液均匀喷洒在步骤(1)得到的硅酸钠负载粉煤灰表面，于80℃干燥1h后，再均匀喷洒相当于活性粉煤灰重量20％的质量分数为1％的戊二醛溶液，于80℃交联2h，洗涤后于80℃真空干燥3h，即得粉煤灰活性掺合料。
超缓凝混凝土的制备方法包括以下步骤：
(1)按重量称取原料，先将粉煤灰活性掺和料与矿粉、砂子、碎石高速混合均匀，然后在搅拌条件下加入水泥中；
(2)依次加入水、缓凝剂、缓凝型高效聚羧酸减水剂并搅拌均匀，即得超缓凝混凝土。
对比例1
本例的混凝土由以下组分按重量份制成：
水泥185份、粉煤灰66份、矿粉66份、表观密度为2585kg/m3的砂子730份、表观密度为2650kg/m3的碎石940份、水170份、葡萄糖酸钠5.6份、缓凝型高效聚羧酸减水剂3.4份。
本例的混凝土制备方法包括以下步骤：
(1)按重量称取原料，先将粉煤灰与矿粉、砂子、碎石高速混合均匀，然后在搅拌条件下加入水泥中；
(2)依次加入水、缓凝剂、缓凝型高效聚羧酸减水剂并搅拌均匀，即得超缓凝混凝土。
将上述实施例1～3以及对比例1制得的混凝土按照《普通混凝土力学性能试验方法标准gb/t50081-2002》、《普通混凝土拌合物性能试验方法标准(gb/t50080-2002)》进行性能测试，结果如下表所示：