本發(fā)明屬于超高性能混凝土，具體涉及一種低收縮再生骨料超高性能混凝土及其制備方法與應用。

背景技術(shù)：

1、混凝土因其優(yōu)異的性能，成為使用最廣泛的土木工程材料。超高性能混凝土是以粉煤灰、礦渣、石灰石粉、偏高嶺土等各類工業(yè)廢料為摻合料，搭配水泥使用，提高性能的同時還能降低水泥的使用，相對于普通混凝土具有更高強度、高韌性、低孔隙率及環(huán)保的優(yōu)勢。然而，隨著地球資源的不斷使用、混凝土行業(yè)的不斷發(fā)展，天然骨料不斷減少，廢棄混凝土材料越大量積攢，如何減少天然骨料的使用以及如何將廢棄混凝土再利用成為了當今研究的熱門。

2、再生骨料超高性能混凝土是采用再生細骨料取代天然砂制備的再生細骨料超高性能混凝。再生骨料超高性能混凝土與普通超高性能混凝土的區(qū)別就在于使用骨料的差異。利用廢棄的混凝土，對其進行處理，得到再生骨料，將其應用到超高性能混凝土中，降低了對天然骨料的使用，符合當今社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

3、申請公布號cn?115490448?a的專利公開了一種降低超高性能混凝土、高強混凝土和高強砂漿自收縮的方法，將廢棄燒成陶瓷破碎為廢棄陶瓷再生砂，以廢棄陶瓷再生砂作為全部或部分細骨料用于制備超高性能混凝土、高強混凝土和高強砂漿，但其7d自收縮50％以上。申請公布號cn?108285310?a的專利公開了一種利用廢棄混凝土再生細骨料制備的超高性能混凝土及其制備方法，原料制成：普通硅酸鹽水泥570-630份、粉煤灰270-320份、硅灰85-115份、膨脹劑25-35份、再生細骨料300-800份、河砂300-800份、微絲鋼纖維180-220份、聚羧酸減水劑18-22份、水150-180份，僅采用再生細骨料不同比例替代成本較高的天然細骨料，雖抗壓強度和抗折強度有所提高，但并未驗證其收縮性。申請公布號cn107235684a的專利公開了一種再生細骨料超高性能混凝土及其使用方法，再生細骨料屬于i類再生細骨料，其粒徑范圍為0.15～1.18mm或0.15～4.75mm，采用再生細骨料取代了天然砂，并未涉及取代天然粗骨料，同時制備方法較為復雜，需要蒸壓養(yǎng)護處理。可見，上述再生骨料超高性能混凝土及其制備方法，無法實現(xiàn)混凝土原料的緊密堆積，同時也存在收縮大的缺點，再生骨料取代后的超高性能混凝土的工作性能或力學性能均發(fā)生顯著改變，無法滿足混凝土技術(shù)的發(fā)展要求及應用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種再生骨料超高性能混凝土及其制備方法與應用，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，對再生骨料進行預處理，將預處理后的再生骨料會部分取代天然骨料，制備的再生骨料超高性能混凝土不僅具有流動性好、施工性能好、低收縮、高強度、高耐久性，而且使用的再生骨料可以節(jié)約能源、實現(xiàn)廢料的循環(huán)利用，處理骨料的方法節(jié)能減排，適用于大規(guī)模推廣應用。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

3、一方面，本發(fā)明提供一種低收縮再生骨料超高性能混凝土，由以下重量份數(shù)的原料組成：

4、波蘭特水泥840～860份、硅灰140～160份、天然河砂細骨料320～480份、再生細骨料320～480份、天然玄武巖粗骨料400～560份、再生粗骨料240～400份、減水劑18～22份、碳纖維40～60份、鋼纖維140～160份、水420～640份。

5、本發(fā)明制備的低收縮再生骨料超高性能混凝土便于施工、收縮低(較普通超高性能混凝土降低約10％)、強度高(28天的抗壓強度可達146mpa，劈裂抗拉強度可達17mpa、彈性模量可達45mpa)，而且所用的再生骨料取代天然細骨料取代率為40％～60％，且在此取代率下對uhpc影響較小，能夠滿足基本的力學性能、工作性能。

6、本發(fā)明中采用的原料中，采用的再生骨料由混凝土試樣破碎篩選獲得，混凝土試樣中骨料是由天然河砂細骨料和天然玄武巖混合而成。本發(fā)明先通過最緊密堆積密度理論，計算出天然細骨料河砂、天然玄武巖粗骨料、再生細骨料、再生粗骨料的粒徑，優(yōu)化低收縮再生骨料超高性能混凝土原料中的各天然骨料(天然細骨料河砂、天然玄武巖粗骨料)與再生骨料(再生細骨料、再生粗骨料)的各粒徑段的含量，然后通過篩分獲得各粒徑及含量對天然細骨料河砂、天然玄武巖粗骨料、再生細骨料與再生粗骨料為多種粒徑的多種組合，這樣一方面起骨架支撐作用，另一方面優(yōu)化顆粒級配使得各組分之間緊密堆積，大粒徑與大粒徑之間形成的空隙由小一級粒徑進行填充，小一級粒徑則由更小粒徑的骨料進行填充，從而使得混凝土孔隙率降低，使得其強度滿足要求。而對于傳統(tǒng)超高性能混凝土，其中不含粗骨料，加入粗骨料的目的是為了降低其收縮值，這是因為粗骨料本身的收縮可以忽略不計。

7、所采用的骨料的各粒徑段相對含量的計算公式如下

8、

9、式中：pdi為粒徑小于di的顆粒所占的體積分數(shù)％；q為粒度分布模數(shù)；dmax和dmin分別為制備低收縮再生骨料超高性能混凝土所用骨料的最大和最小粒徑，μm。

10、所采用的硅灰作為摻合料，可以降低波蘭特水泥的用量，從而降低co2的排放，節(jié)約能源。

11、所采用的減水劑為減水率大于25％的聚羧酸減水劑，使膠凝材料顆粒分散均勻，改善和易性，增大流動性，減少用水量，從而提高低收縮再生骨料超高性能混凝土材料的力學性能和耐久性能。

12、所述采用的鋼纖維為抗拉強度大于25gpa、長度8-12mm的鋼纖維；碳纖維為抗拉強度大于30gpa、長度0.18-0.22mm的碳纖維。

13、通過上述原料組分的協(xié)同配合作用，使制備完成的低收縮再生骨料超高性能混凝土不僅流動性好、施工性能好、低收縮、高強度、高耐久性，而且使用的再生骨料可以節(jié)約能源、實現(xiàn)廢料的循環(huán)利用，處理骨料的方法節(jié)能減排。

14、第二方面，本發(fā)明提供第一方面所述低收縮再生骨料超高性能混凝土的制備方法，包括如下步驟：

15、s1、將減水劑、碳纖維加入水中混合均勻，得到第一混合料；

16、s2、將波蘭特水泥、硅灰混合均勻分批次投入到s1中的第一混合料中，混合均勻，得到第二混合料；

17、s3、將鋼纖維投入到s2中的第二混合料，混合均勻，得到第三混合料；

18、s4、將天然河砂細骨料、再生細骨料混合均勻，并加入到s3中的第三混合料中，混合均勻，得到第四混合料；

19、s5、將天然玄武巖粗骨料均勻加入s4中的第四混合料，混合均勻，得到第五混合料；

20、s6、將再生粗骨料均勻加入s5中的第五混合料，混合均勻，得到低收縮超高性能混凝土。

21、本發(fā)明的原料配比及制備方法遵循最大堆積密度理論，其組成材料不同粒徑顆粒以最佳比例形成最緊密堆積，得到混合均勻得到低收縮超高性能混凝土材料。先將碳纖維加入水中，有利于其在混凝土中可以更好地分散開，防止產(chǎn)生聚團。考慮到再生粗骨料表面相對于天然骨料相對脆弱，且兩種骨料相互碰撞摩擦對再生骨料的損壞，故在最后加入再生粗骨料，能夠緩沖再生粗骨料與天然玄武巖骨料攪拌碰撞，從而減小對制備的低收縮超高性能混凝土材料的力學性能及收縮性能的影響。

22、為了進一步提高再生骨料(再生細骨料、再生粗骨料)對天然骨料(天然細骨料河砂、天然玄武巖粗骨料)的取代效果及原料各組分之間的配合作用，本技術(shù)對再生骨料再混合前，進行預處理即進行破碎、篩分、濕處理、酸處理(再生粗骨料)與碳化處理，從而使預處理后的再生骨料能夠滿足混凝土的工作性能，力學性能及收縮性能的要求。

23、第三方面，本發(fā)明提供第一方面所述低收縮再生骨料超高性能混凝土在制備具有低收縮的超高性能混凝土中的應用。

24、本發(fā)明的有益效果：

25、(1)本發(fā)明技術(shù)方案涉及的一種低收縮再生骨料超高性能混凝土材料的流動度220mm左右，表示出了較好的流動性，降低超高性能混凝土材料施工難度。

26、(2)本發(fā)明技術(shù)方案涉及的一種低收縮再生骨料超高性能混凝土材料，28天的抗壓強度可達146mpa，劈裂抗拉強度可達17mpa、彈性模量可達45mpa，具有良好的力學性能，可大幅度提高材料的安全性能。收縮性能較普通超高性能混凝土降低約10％，可以降低混凝土材料收縮所導致的開裂風險。

27、(3)本發(fā)明技術(shù)方案涉及的一種再生骨料超高性能混凝土材料，膠凝材料采用工業(yè)廢料的硅灰，降低對水泥的使用量，使得工業(yè)廢渣再次利用從而節(jié)約能源、保護環(huán)境。

28、(4)本發(fā)明技術(shù)方案涉及的一種再生骨料超高性能混凝土材料，其中再生骨料部分取代天然骨料，在不降低其力學性能、工作性能的基礎(chǔ)上從而對拆除建筑所形成的廢骨料再次利用，減少了天然骨料使用量，是國家現(xiàn)行的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的體現(xiàn)。

29、(5)本發(fā)明技術(shù)方案涉及的一種再生骨料的處理方式，其節(jié)能減排，利用co2對再生骨料進行處理的方法節(jié)能減排。