一种地聚合物大体积混凝土及其配制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种地聚合物大体积混凝土及其配制方 法。
【背景技术】
[0002] 我国《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009里规定：混凝土结构物实体最小 几何尺寸不小于lm的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化 和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土，称之为大体积混凝土。大体积混凝土在建筑、市政、 桥梁、水利工程中应用广泛。一些典型工程大体积混凝土浇筑量都相当大。东海大桥主塔 承台厚6m，混凝土总饶筑量约22000m3;阅浦大桥承台厚度达7m，混凝土总量约46000m3; 上海环球金融中心的底板混凝土总方量约38900m3;上海中心大厦底板混凝土浇筑量超过 60000m3。超厚、超大体量成为近年来大型工程中大体积混凝土应用的趋势。
[0003] 然而，随着厚度和体量的增大，大体积混凝土内部水化热量愈发不易散失，聚集的 热量使得混凝土内外温差增大，使得混凝土表面和内部收缩不一致；与此同时，混凝土的强 度和弹性模量随着龄期增高，对混凝土内部的约束也越来越大，产生较大的拉应力，当拉应 力超过混凝土抗拉强度时，混凝土内部便出现温度裂缝。美国混凝土学会（ACI)规定：〃任 何就地浇筑的大体积混凝土，其尺寸之大，必须要求解决水化热及随之引起的体积变形问 题，以最大限度减少开裂〃。降低大体积混凝土水化温升，减小收缩，是大体积混凝土裂缝控 制的有效手段。
[0004] 传统的采用水泥作为胶凝材料的大体积混凝土，在采取必要的原材料性能控制和 混凝土配合比优化设计的情况下可以在一定程度上降低大体积混凝土的水化热，减少混凝 土裂缝产生的几率，但水泥水化反应的特点决定了水泥混凝土硬化过程中必然伴随着热量 的产生，在超厚和超大体量的情况下，温度裂缝无法完全避免。
[0005] 因此，亟需一种收缩率低，硬化后温度裂缝产生几率低的水泥混凝土替代品。
[0006] 公开于该【背景技术】部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应 当视为承认或以任何形式暗示该信息为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种地聚合物大体积混凝土及其配制方法，以解决传统的 采用水泥作为胶凝材料的大体积混凝土因水化热产生裂缝的问题。
[0008] 为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
[0009] -种地聚物大体积混凝土，所述地聚物大体积混凝土包括：偏高岭土、矿粉、粉煤 灰、碱溶液、水玻璃溶液、粗骨料、细骨料、外加剂和水，各成分的单方用量配比（kg/m3)如 下：
[0010] 偏高岭土 260~320 矿粉 80~]40 粉煤灰 5ΓΜ00 減落液 3 0~60 水破璃溶液 100~140 粗骨料 1000~1300 细骨料 500~700 外加剂 3~6 水 5、3()
[0011] 优选地，地聚物由偏高岭土、碱溶液以及水玻璃混合后在低于150°C的温度下反应 得到的非水泥基胶凝材料。
[0012] 优选地，所述偏高岭土由高岭土在600°C~800°C的温度下煅烧得到。
[0013] 优选地，所述碱溶液浓度3 16mol/L〇
[0014] 优选地，水玻璃模数η为1. 5~2. 0。
[0015] 优选地，所述粗骨料为粒径5mm~20mm的碎石。
[0016] 优选地，细骨料为细度模数> 2. 6的天然中砂。
[0017] 优选地，所述外加剂为萘系高效减水剂或者聚羧酸减水剂，其掺量为所述非水泥 基胶凝材料用量的1 %~1. 5%。
[0018] 优选地，所述碱溶液为氢氧化钠或者氢氧化钾溶液。
[0019] 本发明还提供了一种地聚物大体积混凝土的配制方法，该方法包括如下步骤：
[0020] 步骤一、向搅拌机内加入偏高岭土、矿粉、粉煤灰，并搅拌lmin;
[0021] 步骤二、加入粗骨料和细骨料，并搅拌lmin;
[0022] 步骤三、加入水玻璃溶液，并搅拌3min;加入碱溶液，并搅拌2min;
[0023] 步骤四、加入外加剂和水，并搅拌2min，完成所述地聚物大体积混凝土的配制。
[0024] 与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
[0025] 本发明提供了一种地聚合物大体积混凝土，包括偏高岭土、矿粉、粉煤灰、碱溶液、 水玻璃溶液、粗骨料、细骨料、外加剂和水按照一定的比例在常温或低温条件下反应得到。 与传统的用水泥配制的大体积混凝土相比，地聚合物大体积混凝土具有以下优点：一是节 能，地聚合物大体积混凝土的制备可在低温或者常温下进行，不用高温煅烧，其生产工艺能 耗较低，只有水泥生产能耗的1/6~1/4。二是低碳，地聚合物大体积混凝土生产过程废气 排放量极低，C02排放量仅为水泥的1/10~1/5,符合低碳、绿色环保的要求。三是低热，地 聚合物大体积混凝土的反应热总体上相当于中低热水泥，但其大部分热量在反应初期还未 凝结时释放，硬化后温度裂缝产生几率大大降低。四是低收缩，地聚合物收缩率只有水泥的 1/10~1/5,地聚合物混凝土因为自收缩导致的裂缝风险也远远小于水泥混凝土。五是耐 久，地聚合物大体积混凝土具有稳定的网络状结构，耐酸碱腐蚀性强，比水泥混凝土具有更 好的抗氯离子渗透性，耐久性好。
【具体实施方式】
[0026] 以下结合具体实施例对本发明的地聚物大体积混凝土作进一步详细说明。根据下 面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。
[0027] 为了制备一种收缩率低，温度裂缝产生几率小的水泥混凝土替代品，发明人选择 采用地聚合物替代水泥作为胶凝材料来制备混凝土。具体制备配方和制备方法由以下的实 施例给出。地聚合物作为一种新型无机胶凝材料，与水泥不同，地聚合物材料的凝结硬化过 程并不涉及水化反应，而是由硅铝相在高碱环境下溶解-单体重构-缩聚三个阶段组成，其 实质是硅氧键和铝氧键的断裂-重组反应过程。这个过程中主要的放热峰发生在硅铝相的 溶解过程中，此时胶凝材料体系尚未凝结，呈液态，散热较快，热量不会在内部聚集，因而地 聚合物大体积混凝土硬化后温度裂缝产生的几率大大降低。同时，地聚合物收缩率只有水 泥的1/10~1/5,用其配制的大体积混凝土因为自收缩导致的裂缝风险也远远小于水泥混 凝土，是替代水泥配制大体积混凝土的优良材料。
[0028] 本发明实施例中偏高岭土为由高岭土在600°C~800°C的温度下煅烧得到的偏高 岭土；矿粉为