CN108424073A - 一种高耐磨高强混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种高耐磨高强混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种高耐磨高强混凝土及其制备方法，按质量份数计，包括胶凝材料1058～1147份，石英砂1120～1271份，钢纤维165～205份，减水剂21.17～22.94份，消泡剂19.41～19.85份，碱激发剂21.17～22.94份，亚硝酸盐类早强剂33.71～36.53份以及水127.12～159.62份。在碱激发剂的作用下，胶凝材料中含有大量的Si‑O和Al‑O键断裂，SiO4和AlO4四面体快速溶出，迅速通过聚缩反应形成大量无机高分子聚合物，使得混凝土的早期强度增长很快，亚硝酸盐通过对水泥水化过程起到催化作用，从而提高了高强混凝土的早期强度。掺入钢纤维，提高了混凝土的耐磨性能。

Description

一种高耐磨高强混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种混凝土，具体涉及一种高耐磨高强混凝土及其制备方法。
背景技术
高强混凝土具有超高的强度、优异的耐久性能以及良好的工作性能，其耐磨性能也高于一般的混凝土。高耐磨高强混凝土广泛的应用将颠覆目前土木工程结构的设计、施工等各领域。国外已有公司通过烧结铝矾土、氧化铝陶瓷等耐磨骨料，配制出高性能、高耐磨的混凝土，并应用于实际工程。目前常用的高强混凝土的原材料包括：水泥、硅灰、磨细石英粉、矿物细掺料、石英砂以及高效减水剂等。
目前由于高温养护制度的制约，高强混凝土一般用于装配式预制构件，高强混凝土预制构件的生产要达到规模化，需要高强混凝土具有早强性能，以便于模具以及养护池的快速循环利用。但是，目前高强混凝土早期强度往往较低，拆模时间较长，由此制约了单次构件制备时间。混凝土早强剂是解决混凝土早强问题的主要方法，目前广泛使用的混凝土早强剂包括：氯盐、硫酸盐、亚硝酸盐以及有机物早强剂等单一或复合早强型外加剂。外加剂的使用可以针对性地改善混凝土的性能，是解决混凝土制备技术问题的有效手段之一。
碱激发剂是碱激发胶凝材料的专业术语，在化学中叫做催化剂。一般是指苛性碱、含碱性元素的硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硫酸盐、碳酸盐等物质。碱激发剂通过对高强混凝土的水化反应起到催化作用，从而提高了高强混凝土的早期强度。水玻璃作为最广泛使用的碱激发剂，用途非常广泛，几乎遍及国民经济的各个部门。其主要被应用于加固土壤、堵漏、填缝等局部抢修、配制耐酸胶凝材料、配制耐热砂浆，新型水玻璃被称为符合可持续发展的绿色环保型铸造黏结剂。
早强剂也称速凝剂，按化学成分可分为强电解质无机盐类、水溶性有机物类、有机类和无机物复合早强剂三类。硝酸盐和亚硝酸盐通过对水泥水化过程起到催化作用，从而提高了高强混凝土的早期强度。这些盐类不仅能作为混凝土的早强剂组分，而且可以作为混凝土防冻剂组分使用。
混凝土，尤其是高强混凝土的早强性能是目前混凝土材料发展的研究热点与重要方向，并且选择耐磨混凝土适用的一般指导原则是混凝土的抗压强度，因为它是决定混凝土耐磨性的最主要因素。其次，水泥净浆的抗磨性能较差，因此混凝土的抗磨耗性则多数取决于所用骨料的硬度。所以有必要提供一种能够提高混凝土的早期强度及其耐磨性能的方法。
发明内容
为克服现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种高耐磨高强混凝土及其制备方法，提高高强混凝土的早期强度及其耐磨性能。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种高耐磨高强混凝土，按质量份数计，包括胶凝材料1058～1183份，石英砂1120～1271份，钢纤维0～200份，减水剂21.17～22.94份，消泡剂19.41～19.85份，碱激发剂21.17～22.94份，亚硝酸盐类早强剂33.71～36.53份以及水127.12～159.62份。
本发明进一步的改进在于，钢纤维165～200份。
本发明进一步的改进在于，钢纤维170～190份。
本发明进一步的改进在于，钢纤维180～190份。
本发明进一步的改进在于，所述胶凝材料按质量百分比计，包括水泥63.7％、硅灰15.9％以及石英粉20.4％；其中水泥强度不低于P.O 42.5硅酸盐水泥，硅灰中SiO2质量含量不低于92％；石英粉粒径不大于325目。
本发明进一步的改进在于，所述石英砂为质量比为1:(0.46～0.47):(0.32～0.33)的粗石英砂、中石英砂以及细石英砂的混合物，其中，粗石英砂的粒径为0.850～0.425mm，中石英砂的粒径为0.425～0.212mm，细石英砂的粒径为0.212～0.125mm。
本发明进一步的改进在于，所述钢纤维的体积掺量为0％～2.5％。
本发明进一步的改进在于，所述钢纤维长度为11.7～14.3mm，直径为0.17～0.23mm，抗拉强度≥2850Mpa。
本发明进一步的改进在于，所述减水剂为减水效率不小于25％的聚羧酸减水剂。
本发明进一步的改进在于，所述亚硝酸盐类早强剂为Ca(NO2)2，且Ca(NO2)2掺量为水泥质量的5％～8％；所述消泡剂为水溶性消泡剂。
本发明进一步的改进在于，所述碱激发剂为模数1.4的水玻璃溶液。
本发明进一步的改进在于，所述模数1.4的水玻璃溶液是通过将模数3.0的水玻璃与NaOH混合制得，水玻璃的含水量质量百分数为55％；NaOH纯度≥99％；碱激发剂占胶凝材料质量的百分比为2％。
一种高耐磨高强混凝土的制备方法，包括以下步骤：
1)称量组分：按质量份数计，量取胶凝材料1058～1183份，石英砂1120～1271份，钢纤维0～200份，减水剂21.17～22.94份，消泡剂19.41～18.85份，碱激发剂201.17～22.94份，早强剂33.71～36.53份以及水127.12～159.62份；
其中，所述胶凝材料按质量百分比计，包括水泥63.7％、硅灰15.9％以及石英粉20.4％；碱激发剂为模数1.4的水玻璃溶液；
2)将水泥、硅灰、石英粉以及亚硝酸盐倒入搅拌机中搅拌均匀；
3)将水、碱激发剂、消泡剂以及减水剂加入到搅拌机中搅拌均匀，形成胶凝材料浆体；
4)将石英砂以及钢纤维加入到胶凝材料浆体中搅拌均匀；然后，装模，24小时后拆模，得到试件；
5)对试件进行养护，养护条件为：常温养护，养护时间为28天；60℃恒温热水，养护时间为72小时，得到高耐磨高强混凝土。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
第一，本发明由于掺入碱激发剂，大大缩短了高强混凝土的初凝时间，并且使得高强混凝土具有很高的早期强度，大大缩短了拆模时间，加快了混凝土制备的循环效率；
第二，本发明由于掺入亚硝酸盐类早强剂，加速水泥水化反应，促进混凝土早期强度的发展，又具有一定的减水功能；
第三，本发明使用了消泡剂，消泡剂可以去除高强混凝土中多余的有害气泡，是内部结构更加密实，从而可以提高混凝土的强度与耐磨性能。
第四，在组分方面，按质量份数计，本发明中胶凝材料为1058～1183份，石英砂1120～1271份，纤维0～200份，减水剂21.17～22.94份，消泡剂19.41～19.85份，碱激发剂21.17～22.94份，早强剂33.71～36.53份以及水127.12～159.62份。水胶比即用水量与胶凝材料的质量比，是影响高强混凝土抗压强度的主要因素，也是决定混凝土耐磨性的最主要因素。随着水胶比的增大，抗压强度降低，但是高强流动性增加。高强混凝土水胶比不宜超过0.20。砂胶比即石英砂与胶凝材料的质量比，也是影响高强混凝土抗压强度和耐磨性能的主要因素，其最佳取值为1.0～1.4之间，砂胶比过大或过小都会导致强度的下降。
第五，在碱激发剂的作用下，胶凝材料中含有大量的Si-O和Al-O键断裂，SiO4和AlO4四面体快速溶出，迅速通过聚缩反应形成大量无机高分子聚合物，从而使得混凝土的早期强度增长很快，达到超早强的效果。
进一步的，在亚硝酸盐的作用下，促进水化硅酸钙生成、水泥的水化，可改善水化产物的孔结构，使砂浆结构趋于密实，起到提高早期强度的作用，也具有一定防冻作用，且亚硝酸盐还有良好的阻锈作用。
进一步的，本发明基于最紧密堆积理论，对石英砂实现级配设计，使得高强混凝土各组分之间能够充分堆积，保证了高强混凝土的超高强度，同时提高了耐磨性能。
进一步的，石英砂包括粗、中、细三种粒径范围的石英砂，粒径范围分别为粗石英砂0.850～0.425mm(20～40目)、中石英砂0.425～0.212mm(40～70目)、细石英砂0.212～0.125mm(70～120目)，三中不同粒径石英砂质量比例为：粗：中：细＝1:0.46～0.47:0.32～0.33，在该比例下三种粒径的石英砂堆积密度达到最大，空隙率最小，说明三种粒径的石英砂实现了最紧密堆积，从而保证了高强混凝土的超高强度和高耐磨性能。
进一步的，本发明中的纤维为钢纤维，且钢纤维体积掺量为2％～2.5％；钢纤维的掺入能够有效改善混凝土的细观受力状态，使其受力更加均匀，起到有效的拉结作用，从而能够有效地提高混凝土的强度。同时，钢纤维本身的耐磨性及其表面溶出铁离子能够提高界面结构的硬度，而混凝土材料的硬度直接影响着其抵抗微切削磨损破坏的能力，从而提高了混凝土的耐磨性能。
进一步的，本发明中消泡剂为水溶性消泡剂，以占胶凝材料的质量比计算，消泡剂为胶凝材料的0.8％，掺入消泡剂的试件表面在振动成型时，不断有气泡溢出，并且随着流动度的增加气泡溢出现象更加明显，由于气泡的排出，RPC内部密实度提高，试件抗压强度提高。
进一步的，碱激发剂总量占胶凝材料质量比为2％时，试样的早强性能更好。
进一步的，本发明的早强剂为亚硝酸钙，且亚硝酸钙掺量为水泥质量的5％～8％，提高试样早期强度。
进一步的，本发明使用了高效聚羧酸减水剂，使得高强混凝土在极低的水胶比小具有良好的工作性能。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
水泥：盾石牌P.O 42.5普通硅酸盐水泥；硅灰：市售SiO2含量(质量含量)不低于92％；石英粉：市售325目；石英砂：市售石英砂，粒径范围分别为粗石英砂0.850～0.425mm(20～40目)、中石英砂0.425～0.212mm(40～70目)、细石英砂0.212～0.125mm(70～120目)；钢纤维：上海贝卡尔特二钢生产的长度为13±10％mm，直径为0.2±0.03mm的钢纤维，抗拉强度≥2850Mpa，密度为8000kg/m3。减水剂：聚羧酸减水剂，减水效率为25％；消泡剂：水溶性消泡剂；碱激发剂：通过将模数3.0的水玻璃溶液(含水量(质量百分数)55％)与纯度≥99％的NaOH混合制得模数为1.4的水玻璃溶液；亚硝酸盐：(Ca(NO2)2)纯度≥98％，白色结晶固体。高耐磨高强混凝土配合比见表1。
表1高耐磨高强混凝土配合比
按照配合比称取各原料，进行搅拌，搅拌顺序为：
将水泥、硅灰、石英粉以及亚硝酸钙倒入搅拌机中搅拌2分钟，使四种粉体混合均匀。
将NaOH加入到水玻璃中搅拌均匀，得到碱激发剂。
将自来水、制备好的碱激发剂、消泡剂以及减水剂一并倒入搅拌机中，继续搅拌15分钟，形成胶凝材料浆体；
将石英砂以及钢纤维加入到搅拌好的胶凝材料浆体中搅拌15分钟，得到搅拌好的混凝土。
然后，将搅拌好的混凝土装模，等待24小时后拆模。
对试件进行养护，养护条件为：常温(≥10℃)养护，养护时间为28天；60℃恒温热水，养护时间为72小时。
按照GB/T31387《活性粉末混凝土》、GB/T-50081《普通混凝土力学性能试验方法》、GB/T-50080《普通混凝土拌合物性能试验方法》、JC/T260-2001《铸石制品性能试验方法—耐磨性试验》对高耐磨高强混凝土性能进行测试，其结果如表2。
表2实施例1的高耐磨高强混凝土性能测试结果
实施例2
水泥：盾石牌P.O42.5普通硅酸盐水泥；硅灰：市售SiO2含量不低于92％；石英粉：市售325目；石英砂：市售石英砂，粒径范围分别为粗石英砂0.850～0.425mm(20～40目)、中石英砂0.425～0.212mm(40～70目)、细石英砂0.212～0.125mm(70～120目)；钢纤维：上海贝卡尔特二钢生产的长度为13±10％mm，直径为0.2±0.03mm的钢纤维，密度为8000kg/m3。减水剂：聚羧酸减水剂，减水效率为25％；消泡剂：水溶性消泡剂；碱激发剂：通过将模数3.0的水玻璃溶液(含水量(质量百分数)55％)与纯度≥99％的NaOH混合制得；亚硝酸盐：(Ca(NO2)2)纯度≥98％，白色结晶固体。高耐磨高强混凝土配合比，见表3。
表3高耐磨高强混凝土配合比
按照配合比称取各原料，进行搅拌，搅拌顺序为：
将水泥、硅灰、石英粉以及亚硝酸钙倒入搅拌机中搅拌2分钟，使四种粉体混合均匀。
将NaOH加入到水玻璃中搅拌均匀，得到碱激发剂。
将自来水、制备好的碱激发剂、消泡剂、减水剂一并倒入搅拌机中，继续搅拌15分钟，形成胶凝材料浆体；
将石英砂以及钢纤维加入到搅拌好的胶凝材料浆体中搅拌15min，得到搅拌好的混凝土。
然后，将搅拌好的混凝土装模，等待24小时后拆模。
对试件进行养护，养护条件为：常温(≥10℃)养护，养护时间为28天；60℃恒温热水，养护时间为72小时。
按照GB/T31387《活性粉末混凝土》、GB/T-50081《普通混凝土力学性能试验方法》、GB/T-50080《普通混凝土拌合物性能试验方法》、JC/T260-2001《铸石制品性能试验方法—耐磨性试验》对高耐磨高强混凝土性能进行测试，其结果如表4。
表4实施例2的高耐磨高强混凝土性能测试结果
实施例3
一种高耐磨高强混凝土，按质量份数计，该混凝土的组分包括胶凝材料1147份，石英砂1207份，减水剂22.94份，消泡剂19.85份，碱激发剂22.94份，早强剂36.53份以及水127.12份。
其中，所述胶凝材料按质量百分比计，包括水泥63.7％、硅灰15.9％以及石英粉20.4％；其中水泥不低于P.O42.5硅酸盐水泥，硅灰中SiO2质量含量不低于92％；石英粉粒径不大于325目。
所述石英砂包括质量比为1:0.46:0.32的粗石英砂、中石英砂以及细石英砂，其中，所述粗石英砂的粒径为0.850～0.425mm，中石英砂的粒径为0.425～0.212mm，细石英砂的粒径为0.212～0.125mm。
所述减水剂为减水效率不小于25％的聚羧酸减水剂。
所述早强剂为Ca(NO2)2，，纯度≥98％，白色结晶固体，且Ca(NO2)2掺量为水泥质量的8％。
所述碱激发剂为模数1.4的水玻璃溶液。
所述模数1.4的水玻璃溶液是通过将模数3.0的水玻璃与NaOH混合制备的，水玻璃的含水量质量百分数为55％；NaOH纯度≥99％；
上述高耐磨高强混凝土的制备方法，包括以下步骤：
1)称量组分：按质量份数计，胶凝材料1147份，石英砂1207份，减水剂22.94份，消泡剂19.85份，碱激发剂22.94份，早强剂36.53份以及水127.12份。
所述胶凝材料按质量百分比计，包括水泥63.7％、硅灰15.9％以及石英粉20.4％；其中水泥不低于P.O42.5硅酸盐水泥，硅灰中SiO2质量含量不低于92％；石英粉粒径不大于325目。
所述石英砂包括质量比为1:0.46:0.32的粗石英砂、中石英砂以及细石英砂，其中，所述粗石英砂的粒径为0.850～0.425mm，中石英砂的粒径为0.425～0.212mm，细石英砂的粒径为0.212～0.125mm。
所述减水剂为减水效率不小于25％的聚羧酸减水剂。
所述早强剂为亚硝酸盐(Ca(NO2)2)，纯度≥98％，白色结晶固体，且亚硝酸盐掺量为水泥质量的8％。
所述消泡剂为水溶性消泡剂。
所述碱激发剂为模数1.4的水玻璃溶液。
所述模数1.4的水玻璃溶液是通过将模数3.0的水玻璃与NaOH混合制备的，水玻璃的含水量质量百分数为55％；NaOH纯度≥99％；
2)将水泥、硅灰、石英粉以亚硝酸钙倒入搅拌机中搅拌2分钟，使四种粉体混合均匀。
3)将NaOH加入到水玻璃中搅拌均匀，得到碱激发剂。将自来水、制备好的碱激发剂、消泡剂、减水剂一并倒入搅拌机中，继续搅拌15分钟，形成胶凝材料浆体；
4)将石英砂以加入到搅拌好的胶凝材料浆体中搅拌15min，得到搅拌好的混凝土。
5)对试件进行养护，养护条件为：常温(≥10℃)养护，养护时间为28天，得到高耐磨高强混凝土。
对高耐磨高强混凝土性能进行测试，其结果如表5。
表5高耐磨高强混凝土性能测试结果
实施例4
一种高耐磨高强混凝土，按质量份数计，该混凝土的组分包括胶凝材料1147份，石英砂1207份，钢纤维160份，减水剂22.94份，消泡剂19.85份，碱激发剂22.94份，早强剂36.53份以及水127.12份。
其中，所述胶凝材料按质量百分比计，包括水泥63.7％、硅灰15.9％以及石英粉20.4％；其中水泥不低于P.O42.5硅酸盐水泥，硅灰中SiO2质量含量不低于92％；石英粉粒径不大于325目。
所述石英砂包括质量比为1:0.47:0.32的粗石英砂、中石英砂以及细石英砂，其中，所述粗石英砂的粒径为0.850～0.425mm，中石英砂的粒径为0.425～0.212mm，细石英砂的粒径为0.212～0.125mm。
所述钢纤维体积掺量为2％。
所述钢纤维长度为11.7～14.3mm，直径为0.17～0.23mm，抗拉强度≥2850Mpa。
所述减水剂为减水效率不小于25％的聚羧酸减水剂。
所述早强剂为亚硝酸盐(Ca(NO2)2)，纯度≥98％，白色结晶固体，且Ca(NO2)2掺量为水泥质量的5％。
所述消泡剂为水溶性消泡剂。
所述碱激发剂为模数1.4的水玻璃溶液。
所述模数1.4的水玻璃溶液是通过将模数3.0的水玻璃与NaOH混合制备的，水玻璃的含水量质量百分数为55％；NaOH纯度≥99％；
上述高耐磨强高强混凝土的制备方法，包括以下步骤：
1)称量组分：按质量份数计，胶凝材料1147份，石英砂1207份，钢纤维160份，减水剂22.94份，消泡剂19.85份，碱激发剂22.94份，早强剂36.53份以及水127.12份。
所述胶凝材料按质量百分比计，包括水泥63.7％、硅灰15.9％以及石英粉20.4％；其中水泥不低于P.O42.5硅酸盐水泥，硅灰中SiO2质量含量不低于92％；石英粉粒径不大于325目。
所述石英砂包括质量比为1:0.46:0.32的粗石英砂、中石英砂以及细石英砂，其中，所述粗石英砂的粒径为0.850～0.425mm，中石英砂的粒径为0.425～0.212mm，细石英砂的粒径为0.212～0.125mm。
所述钢纤维体积掺量为2％。
所述钢纤维长度为11.7～14.3mm，直径为0.17～0.23mm，抗拉强度≥2850Mpa。
所述减水剂为减水效率不小于25％的聚羧酸减水剂。
所述早强剂为亚硝酸盐(Ca(NO2)2)，纯度≥98％，白色结晶固体，且亚硝酸盐掺量为水泥质量的5％。
所述消泡剂为水溶性消泡剂。
所述碱激发剂为模数1.4的水玻璃溶液。
所述模数1.4的水玻璃溶液是通过将模数3.0的水玻璃与NaOH混合制备的，水玻璃的含水量质量百分数为55％；NaOH纯度≥99％；
2)将水泥、硅灰、石英粉以及亚硝酸钙倒入搅拌机中搅拌2分钟，使四种粉体混合均匀。
3)将NaOH加入到水玻璃中搅拌均匀，得到碱激发剂。将自来水、制备好的碱激发剂、消泡剂以及减水剂一并倒入搅拌机中，继续搅拌15分钟，形成胶凝材料浆体；
4)将石英砂以及钢纤维加入到搅拌好的胶凝材料浆体中搅拌15min，得到搅拌好的混凝土。
5)对试件进行养护，养护条件为：常温(≥10℃)养护，养护时间为28天；60℃恒温热水，养护时间为72小时，得到高耐磨高强混凝土。
对高耐磨高强混凝土性能进行测试，其结果如表6。
表6高耐磨高强混凝土性能测试结果
实施例5
一种高耐磨高强混凝土，按质量份数计，该混凝土的组分包括胶凝材料1147份，石英砂1207份，钢纤维200份，减水剂22.94份，消泡剂19.85份，碱激发剂22.94份，早强剂36.53份以及水127.12份。
其中，所述胶凝材料按质量百分比计，包括水泥63.7％、硅灰15.9％以及石英粉20.4％；其中水泥不低于P.O42.5硅酸盐水泥，硅灰中SiO2质量含量不低于92％；石英粉粒径不大于325目。
所述石英砂包括质量比为1:0.46:0.33的粗石英砂、中石英砂以及细石英砂，其中，所述粗石英砂的粒径为0.850～0.425mm，中石英砂的粒径为0.425～0.212mm，细石英砂的粒径为0.212～0.125mm。
所述钢纤维体积掺量为2.5％。
所述钢纤维长度为11.7～14.3mm，直径为0.17～0.23mm，抗拉强度≥2850Mpa。
所述减水剂为减水效率不小于25％的聚羧酸减水剂。
所述早强剂为亚硝酸盐(Ca(NO2)2)，纯度≥98％，白色结晶固体，且Ca(NO2)2掺量为水泥质量的5％。
所述消泡剂为水溶性消泡剂。
所述碱激发剂为模数1.4的水玻璃溶液。
所述模数1.4的水玻璃溶液是通过将模数3.0的水玻璃与NaOH混合制备的，水玻璃的含水量质量百分数为55％；NaOH纯度≥99％；
上述高耐磨高强混凝土的制备方法，包括以下步骤：
1)称量组分：按质量份数计，胶凝材料1147份，石英砂1207份，钢纤维200份，减水剂22.94份，消泡剂19.85份，碱激发剂22.94份，早强剂36.53份以及水127.12份。
所述胶凝材料按质量百分比计，包括水泥63.7％、硅灰15.9％以及石英粉20.4％；其中水泥不低于P.O42.5硅酸盐水泥，硅灰中SiO2质量含量不低于92％；石英粉粒径不大于325目。
所述石英砂包括质量比为1:0.46:0.32的粗石英砂、中石英砂以及细石英砂，其中，所述粗石英砂的粒径为0.850～0.425mm，中石英砂的粒径为0.425～0.212mm，细石英砂的粒径为0.212～0.125mm。
所述钢纤维体积掺量为2.5％。
所述钢纤维长度为11.7～14.3mm，直径为0.17～0.23mm，抗拉强度≥2850Mpa。
所述减水剂为减水效率不小于25％的聚羧酸减水剂。
所述早强剂为亚硝酸盐(Ca(NO2)2)，纯度≥98％，白色结晶固体，且亚硝酸盐掺量为水泥质量的5％。
所述消泡剂为水溶性消泡剂。
所述碱激发剂为模数1.4的水玻璃溶液。
所述模数1.4的水玻璃溶液是通过将模数3.0的水玻璃与NaOH混合制备的，水玻璃的含水量质量百分数为55％；NaOH纯度≥99％；
2)将水泥、硅灰、石英粉以及亚硝酸钙倒入搅拌机中搅拌2分钟，使四种粉体混合均匀。
3)将NaOH加入到水玻璃中搅拌均匀，得到碱激发剂。将自来水、制备好的碱激发剂、消泡剂、减水剂一并倒入搅拌机中，继续搅拌15分钟，形成胶凝材料浆体；
4)将石英砂以及钢纤维加入到搅拌好的胶凝材料浆体中搅拌15min，得到搅拌好的混凝土。
5)对试件进行养护，养护条件为：常温(≥10℃)养护，养护时间为28天，得到高耐磨高强混凝土。
对高耐磨高强混凝土性能进行测试，其结果如表7。
表7高耐磨高强混凝土性能测试结果
实施例6
一种高耐磨高强混凝土，按质量份数计，该混凝土的组分包括胶凝材料1147份，石英砂1207份，减水剂22.94份，消泡剂19.85份，碱激发剂22.94份，早强剂36.53份以及水127.12份。
其中，所述胶凝材料按质量百分比计，包括水泥63.7％、硅灰15.9％以及石英粉20.4％；其中水泥不低于P.O42.5硅酸盐水泥，硅灰中SiO2质量含量不低于92％；石英粉粒径不大于325目。
所述石英砂包括质量比为1:0.47:0.33的粗石英砂、中石英砂以及细石英砂，其中，所述粗石英砂的粒径为0.850～0.425mm，中石英砂的粒径为0.425～0.212mm，细石英砂的粒径为0.212～0.125mm。
所述减水剂为减水效率不小于25％的聚羧酸减水剂。
所述早强剂为亚硝酸盐(Ca(NO2)2)，纯度≥98％，白色结晶固体，且Ca(NO2)2掺量为水泥质量的5％。
所述消泡剂为水溶性消泡剂。
所述碱激发剂为模数1.4的水玻璃溶液。
所述模数1.4的水玻璃溶液是通过将模数3.0的水玻璃与NaOH混合制备的，水玻璃的含水量质量百分数为55％；NaOH纯度≥99％；
上述高耐磨高强混凝土的制备方法，包括以下步骤：
1)称量组分：按质量份数计，胶凝材料1147份，石英砂1207份，钢纤维200份，减水剂22.94份，消泡剂19.85份，碱激发剂22.94份，早强剂36.53份以及水127.12份。
所述胶凝材料按质量百分比计，包括水泥63.7％、硅灰15.9％以及石英粉20.4％；其中水泥不低于P.O42.5硅酸盐水泥，硅灰中SiO2质量含量不低于92％；石英粉粒径不大于325目。
所述石英砂包括质量比为1:0.46:0.32的粗石英砂、中石英砂以及细石英砂，其中，所述粗石英砂的粒径为0.850～0.425mm，中石英砂的粒径为0.425～0.212mm，细石英砂的粒径为0.212～0.125mm。
所述减水剂为减水效率不小于25％的聚羧酸减水剂。
所述早强剂为亚硝酸盐(Ca(NO2)2)，纯度≥98％，白色结晶固体，且亚硝酸盐掺量为水泥质量的5％。
所述消泡剂为水溶性消泡剂。
所述碱激发剂为模数1.4的水玻璃溶液。
所述模数1.4的水玻璃溶液是通过将模数3.0的水玻璃与NaOH混合制备的，水玻璃的含水量质量百分数为55％；NaOH纯度≥99％；
2)将水泥、硅灰、石英粉以及亚硝酸钙倒入搅拌机中搅拌2分钟，使四种粉体混合均匀。
3)将NaOH加入到水玻璃中搅拌均匀，得到碱激发剂。将自来水、制备好的碱激发剂、消泡剂、减水剂一并倒入搅拌机中，继续搅拌15分钟，形成胶凝材料浆体；
4)将石英砂加入到搅拌好的胶凝材料浆体中搅拌15min，得到搅拌好的混凝土。
5)对试件进行养护，养护条件为：常温(≥10℃)养护，养护时间为28天，得到高耐磨高强混凝土。
对高耐磨高强混凝土性能进行测试，其结果如表8。
表8高耐磨高强混凝土性能测试结果
实施例7
一种高耐磨高强混凝土，其特征在于，按质量份数计，包括胶凝材料1058份，石英砂1120份，钢纤维170份，减水剂21.17份，消泡剂19.41份，碱激发剂21.17份，亚硝酸盐类早强剂33.71份以及水159.62份。
其中，所述胶凝材料按质量百分比计，包括水泥63.7％、硅灰15.9％以及石英粉20.4％；其中水泥强度不低于P.O 42.5硅酸盐水泥，硅灰中SiO2质量含量不低于92％；石英粉粒径不大于325目。
所述石英砂为质量比为1:0.46:0.32的粗石英砂、中石英砂以及细石英砂的混合物，其中，粗石英砂的粒径为0.850～0.425mm，中石英砂的粒径为0.425～0.212mm，细石英砂的粒径为0.212～0.125mm。
所述钢纤维的体积掺量为1％。
所述钢纤维长度为11.7～14.3mm，直径为0.17～0.23mm，抗拉强度≥2850Mpa。
所述减水剂为减水效率不小于25％的聚羧酸减水剂。
所述亚硝酸盐类早强剂为Ca(NO2)2，且Ca(NO2)2掺量为水泥质量的5％。
所述消泡剂为水溶性消泡剂。
所述碱激发剂为模数1.4的水玻璃溶液。
所述模数1.4的水玻璃溶液是通过将模数3.0的水玻璃与NaOH混合制得，水玻璃的含水量质量百分数为55％；NaOH纯度≥99％；碱激发剂占胶凝材料质量的百分比为2％。
上述高耐磨高强混凝土的制备方法，包括以下步骤：
1)将水泥、硅灰、石英粉以及Ca(NO2)2倒入搅拌机中搅拌均匀；
2)将水、碱激发剂、消泡剂以及减水剂加入到搅拌机中搅拌均匀，形成胶凝材料浆体；
3)将石英砂以及钢纤维加入到胶凝材料浆体中搅拌均匀；然后，装模，24小时后拆模，得到试件；
4)对试件进行养护，养护条件为：常温(≥10℃)养护，养护时间为28天；60℃恒温热水，养护时间为72小时，得到高耐磨高强混凝土。
对高耐磨高强混凝土性能进行测试，其结果如表9。
表9高耐磨高强混凝土性能测试结果
实施例8
一种高耐磨高强混凝土，其特征在于，按质量份数计，包括胶凝材料1100份，石英砂1271份，钢纤维180份，减水剂22.94份，消泡剂19.85份，碱激发剂22.94份，亚硝酸盐类早强剂39.53份以及水130份。
其中，所述胶凝材料按质量百分比计，包括水泥63.7％、硅灰15.9％以及石英粉20.4％；其中水泥强度不低于P.O 42.5硅酸盐水泥，硅灰中SiO2质量含量不低于92％；石英粉粒径不大于325目。
所述石英砂为质量比为1:0.46:0.32的粗石英砂、中石英砂以及细石英砂的混合物，其中，粗石英砂的粒径为0.850～0.425mm，中石英砂的粒径为0.425～0.212mm，细石英砂的粒径为0.212～0.125mm。
所述钢纤维的体积掺量为1.5％。
所述钢纤维长度为11.7～14.3mm，直径为0.17～0.23mm，抗拉强度≥2850Mpa。
所述减水剂为减水效率不小于25％的聚羧酸减水剂。
所述亚硝酸盐类早强剂为Ca(NO2)2，且Ca(NO2)2掺量为水泥质量的5％。
所述消泡剂为水溶性消泡剂。
所述碱激发剂为模数1.4的水玻璃溶液。
所述模数1.4的水玻璃溶液是通过将模数3.0的水玻璃与NaOH混合制得，水玻璃的含水量质量百分数为55％；NaOH纯度≥99％；碱激发剂占胶凝材料质量的百分比为2％。
上述高耐磨高强混凝土的制备方法，包括以下步骤：
1)将水泥、硅灰、石英粉以及Ca(NO2)2倒入搅拌机中搅拌均匀；
2)将水、碱激发剂、消泡剂以及减水剂加入到搅拌机中搅拌均匀，形成胶凝材料浆体；
3)将石英砂以及钢纤维加入到胶凝材料浆体中搅拌均匀；然后，装模，24小时后拆模，得到试件；
4)对试件进行养护，养护条件为：常温(≥10℃)养护，养护时间为28天；60℃恒温热水，养护时间为72小时，得到高耐磨高强混凝土。
对高耐磨高强混凝土性能进行测试，其结果如表10。
表10高耐磨高强混凝土性能测试结果
实施例9
一种高耐磨高强混凝土，其特征在于，按质量份数计，包括胶凝材料1130份，石英砂1120份，钢纤维190份，减水剂22份，消泡剂19.7份，碱激发剂22份，亚硝酸盐类早强剂35份以及水140份。
其中，所述胶凝材料按质量百分比计，包括水泥63.7％、硅灰15.9％以及石英粉20.4％；其中水泥强度不低于P.O 42.5硅酸盐水泥，硅灰中SiO2质量含量不低于92％；石英粉粒径不大于325目。
所述石英砂为质量比为1:0.46:0.32的粗石英砂、中石英砂以及细石英砂的混合物，其中，粗石英砂的粒径为0.850～0.425mm，中石英砂的粒径为0.425～0.212mm，细石英砂的粒径为0.212～0.125mm。
所述钢纤维的体积掺量为0.5％。
所述钢纤维长度为11.7～14.3mm，直径为0.17～0.23mm，抗拉强度≥2850Mpa。
所述减水剂为减水效率不小于25％的聚羧酸减水剂。
所述亚硝酸盐类早强剂为Ca(NO2)2，且Ca(NO2)2掺量为水泥质量的5％；所述消泡剂为水溶性消泡剂。
所述碱激发剂为模数1.4的水玻璃溶液。
所述模数1.4的水玻璃溶液是通过将模数3.0的水玻璃与NaOH混合制得，水玻璃的含水量质量百分数为55％；NaOH纯度≥99％；碱激发剂占胶凝材料质量的百分比为2％。
上述高耐磨高强混凝土的制备方法，包括以下步骤：
1)将水泥、硅灰、石英粉以及Ca(NO2)2倒入搅拌机中搅拌均匀；
2)将水、碱激发剂、消泡剂以及减水剂加入到搅拌机中搅拌均匀，形成胶凝材料浆体；
3)将石英砂以及钢纤维加入到胶凝材料浆体中搅拌均匀；然后，装模，24小时后拆模，得到试件；
4)对试件进行养护，养护条件为：常温(≥10℃)养护，养护时间为28天；60℃恒温热水，养护时间为72小时，得到高耐磨高强混凝土。
对高耐磨高强混凝土性能进行测试，其结果如表11。
表11高耐磨高强混凝土性能测试结果
实施例10
一种高耐磨高强混凝土，其特征在于，按质量份数计，包括胶凝材料1180份，石英砂1240份，钢纤维200份，减水剂22份，消泡剂19.6份，碱激发剂22.5份，亚硝酸盐类早强剂34份以及水150份。
其中，所述胶凝材料按质量百分比计，包括水泥63.7％、硅灰15.9％以及石英粉20.4％；其中水泥强度不低于P.O 42.5硅酸盐水泥，硅灰中SiO2质量含量不低于92％；石英粉粒径不大于325目。
所述石英砂为质量比为1:0.46:0.32的粗石英砂、中石英砂以及细石英砂的混合物，其中，粗石英砂的粒径为0.850～0.425mm，中石英砂的粒径为0.425～0.212mm，细石英砂的粒径为0.212～0.125mm。
所述钢纤维的体积掺量为2％。
所述钢纤维长度为11.7～14.3mm，直径为0.17～0.23mm，抗拉强度≥2850Mpa。
所述减水剂为减水效率不小于25％的聚羧酸减水剂。
所述亚硝酸盐类早强剂为Ca(NO2)2，且Ca(NO2)2掺量为水泥质量的5％。
所述消泡剂为水溶性消泡剂。
所述碱激发剂为模数1.4的水玻璃溶液。
所述模数1.4的水玻璃溶液是通过将模数3.0的水玻璃与NaOH混合制得，水玻璃的含水量质量百分数为55％；NaOH纯度≥99％；碱激发剂占胶凝材料质量的百分比为2％。
上述高耐磨高强混凝土的制备方法，包括以下步骤：
1)将水泥、硅灰、石英粉以及Ca(NO2)2倒入搅拌机中搅拌均匀；
2)将水、碱激发剂、消泡剂以及减水剂加入到搅拌机中搅拌均匀，形成胶凝材料浆体；
3)将石英砂以及钢纤维加入到胶凝材料浆体中搅拌均匀；然后，装模，24小时后拆模，得到试件；
4)对试件进行养护，养护条件为：常温(≥10℃)养护，养护时间为28天；得到高耐磨高强混凝土。
对高耐磨高强混凝土性能进行测试，其结果如表12。
表12高耐磨高强混凝土性能测试结果
为了制备高耐磨高强混凝土，本发明充分利用硅灰的高火山灰活性和高效填充效应，选用高耐磨集料，采用超高强水泥基材料的配制方法，将碱激发剂(水玻璃)及早强剂(亚硝酸盐)作为外加剂掺入高强混凝土中，提高高强混凝土的早期性能，具有显著的创新意义和广泛的工程应用价值。
本发明提供了一种高耐磨高强混凝土制备方法，目的是为了提高高强混凝土的早期强度，减少高强混凝土制作装配式预制构件的循环周期，同时提升高强混凝土的耐磨性能，应用于实际工程。

Claims (10)

1.一种高耐磨高强混凝土，其特征在于，按质量份数计，包括胶凝材料1058～1183份，石英砂1120～1271份，钢纤维0～200份，减水剂21.17～22.94份，消泡剂19.41～19.85份，碱激发剂21.17～22.94份，亚硝酸盐类早强剂33.71～36.53份以及水127.12～159.62份。
2.根据权利要求1所述的一种高耐磨高强混凝土，其特征在于，所述胶凝材料按质量百分比计，包括水泥63.7％、硅灰15.9％以及石英粉20.4％；其中水泥强度不低于P.O 42.5硅酸盐水泥，硅灰中SiO2质量含量不低于92％；石英粉粒径不大于325目。
3.根据权利要求1所述的一种高耐磨高强混凝土，其特征在于，所述石英砂为质量比为1:(0.46～0.47):(0.32～0.33)的粗石英砂、中石英砂以及细石英砂的混合物，其中，粗石英砂的粒径为0.850～0.425mm，中石英砂的粒径为0.425～0.212mm，细石英砂的粒径为0.212～0.125mm。
4.根据权利要求1所述的一种高耐磨高强混凝土，其特征在于，所述钢纤维的体积掺量为2～2.5％。
5.根据权利要求1或4所述的一种高耐磨高强混凝土，其特征在于，所述钢纤维长度为11.7～14.3mm，直径为0.17～0.23mm，抗拉强度≥2850Mpa。
6.根据权利要求1所述的一种高耐磨高强混凝土，其特征在于，所述减水剂为减水效率不小于25％的聚羧酸减水剂。
7.根据权利要求1所述的一种高耐磨高强混凝土，其特征在于，所述亚硝酸盐类早强剂为Ca(NO2)2，且Ca(NO2)2掺量为水泥质量的5％～8％；所述消泡剂为水溶性消泡剂。
8.根据权利要求1所述的一种高耐磨高强混凝土，其特征在于，所述碱激发剂为模数1.4的水玻璃溶液。
9.根据权利要求8所述的一种高耐磨高强混凝土，其特征在于，所述模数1.4的水玻璃溶液是通过将模数3.0的水玻璃与NaOH混合制得，水玻璃的含水量质量百分数为55％；NaOH纯度≥99％；碱激发剂占胶凝材料质量的百分比为2％。
10.一种高耐磨高强混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)称量组分：按质量份数计，量取胶凝材料1058～1183份，石英砂1120～1271份，钢纤维0～200份，减水剂21.17～22.94份，消泡剂19.41～18.85份，碱激发剂201.17～22.94份，早强剂33.71～36.53份以及水127.12～159.62份；
其中，所述胶凝材料按质量百分比计，包括水泥63.7％、硅灰15.9％以及石英粉20.4％；碱激发剂为模数1.4的水玻璃溶液；
2)将水泥、硅灰、石英粉以及亚硝酸盐倒入搅拌机中搅拌均匀；
3)将水、碱激发剂、消泡剂以及减水剂加入到搅拌机中搅拌均匀，形成胶凝材料浆体；
4)将石英砂以及钢纤维加入到胶凝材料浆体中搅拌均匀；然后，装模，24小时后拆模，得到试件；
5)对试件进行养护，养护条件为：常温养护，养护时间为28天；60℃恒温热水，养护时间为72小时，得到高耐磨高强混凝土。
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