一种高性能混凝土及其制备方法

1.本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种高性能混凝土及其制备方法。


背景技术：

2.混凝土作为现代建筑工程用量最大的建筑材料之一，其在各类建筑中的需求量突飞猛进的增长。高强高性能混凝土因具有高强度、高抗腐蚀耐久性，可减小结构尺寸、减轻结构自重、节约用地、降低能耗、降低结构维修费和重建费等优点，其技术发展成为了建筑行业重点研 究并关注的混凝土技术之一。同时随着建筑设计的高层及超高层化、大跨度化、地下化以及环境严酷的发展趋势，高强及超高强高性能混凝土在超高层建筑、跨海大桥、海上采油平台等大型工程中具有突出的应用优势。
3.超高强混凝土是指立方体抗压强度大于100mpa的混凝土，但因其胶凝材料用量较高 (600～700kg/m3)、水胶比低(0.18～0.21)，外加剂用量较高(18～25kg/m3)，加上超活性材料硅灰，使得超高强混凝土水化热高、收缩开裂严重，同时较大的粘性导致超高强混凝土在应用中的泵送困难等问题逐渐显现出来。例如，cn201410853189.9公开了一种低收缩低粘度超高强混凝土，该混凝土按照单方配比用量计，各成分及用量如下：水泥250～300kg，微珠120～180kg，矿粉90～120kg，机制砂820～860kg；碎石950～1000kg，减水剂7～11kg；水115～125kg，搅拌1.5～2min，得到混凝土拌合物。
4.煤制油残渣包括煤直接液化制油过程中的残渣，是当前煤制油工艺过程中最主要 的副产品之一，产量占原料煤用量的20％-35％。因此如何利用煤制油的残渣对煤制油这个化工工程的经济效益影响巨大。然而，煤制油过程中产生的残渣，含有大量的未完全裂解的稠环芳香化合物和无机灰分，因此对其进一步的处理存在较大的困难。无论是从改善煤制油成本控制的观点考虑，还是从资源利用和环境保护的角度出发，实现煤液化残渣的高效利用都十分必要。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种高性能混凝土及其制备方法。本发明的高性能混凝土以煤制油残渣为原料，实现对资源的充分利用，同时该混凝土具有抗压强度高、收缩小且扩展强度高的性能。
6.本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
7.本发明提供了一种高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：将煤制油残渣球磨粉碎，然后置于40-60℃水浴中，加入无机酸酸洗，将酸洗过后的煤制油残渣过滤，洗涤，在60-80℃下干燥，得到煤制油残渣粉；将煤制油残渣粉溶于10-30wt%乙醇溶液中，加入2,2
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亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯酚)磷酰氯溶液搅拌均匀后超声处理，然后过滤，洗涤，在60-80℃下干燥，得到改性煤制油残渣；按照重量百分比计，将水泥30-40%，改性煤制油残渣10-20%，减水剂5-10%，粉煤灰
10-20%，碎石10-20%以及水混合并搅拌均匀，即得高性能混凝土。
8.进一步地，所述球磨条件为：转速为350-550r/min，时间为24-48h；进一步地，所述无机酸包括盐酸，硝酸。
9.进一步地，所述2,2
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亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯酚)磷酰氯溶液按照与煤制油残渣粉的比为0.1-0.3ml：1g的量加入。
10.进一步地，所述超声条件为20-60khz，时间60-90min。
11.进一步地，所述粉煤灰为ii级粉煤灰粉。
12.进一步地，所述减水剂为改性聚羧酸系减水剂，所述改性聚羧酸系减水剂中添加卡拉胶的重量百分比为0.1～0.3%。
13.借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点：本发明以煤制油残渣为原料进行混凝土的制备，一方面实现的对废弃物煤制油残渣的充分利用，使得资源得到合理支配，另一方面，所得到的混凝土结构性能优异。正常情况下，煤制油残渣中含有很多杂质成分，且结构性质不稳定，本发明通过酸洗和2,2
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亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯酚)磷酰氯溶液的改性，使得煤制油残渣纯度更高，同时结构性质稳定，通过与辅料混合制得混凝土，所得到的混凝土具有抗压强度高、收缩小且扩展强度高的性能。
14.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
15.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
16.实施例1将煤制油残渣在450r/min下球磨粉碎36h，然后置于50℃水浴中，加入盐酸酸洗，将酸洗过后的煤制油残渣过滤，洗涤，在70℃下干燥，得到煤制油残渣粉。
17.将煤制油残渣粉溶于20wt%乙醇溶液中，加入2,2
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亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯酚)磷酰氯溶液（与煤制油残渣粉的比为0.2ml：1g）搅拌均匀后于40khz下超声处理75min，然后过滤，洗涤，在70℃下干燥，得到改性煤制油残渣。
18.按照重量百分比计，将水泥35%，改性煤制油残渣15%，减水剂（卡拉胶的重量百分比为0.2%）5%，ii级粉煤灰粉15%，碎石（粒径为5～25mm）15%以及水15份混合并搅拌均匀，即得高性能混凝土。
19.实施例2将煤制油残渣在450r/min下球磨粉碎24h，然后置于50℃水浴中，加入硝酸酸洗，将酸洗过后的煤制油残渣过滤，洗涤，在70℃下干燥，得到煤制油残渣粉。
20.将煤制油残渣粉溶于20wt%乙醇溶液中，加入2,2
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亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯酚)磷酰氯溶液（与煤制油残渣粉的比为0.2ml：1g）搅拌均匀后于40khz下超声处理75min，然后过滤，洗涤，在70℃下干燥，得到改性煤制油残渣。
21.按照重量百分比计，将水泥40%，改性煤制油残渣10%，改性聚羧酸系减水剂（卡拉胶的重量百分比为0.2%）5%，ii级粉煤灰粉10%，碎石（粒径为5～25mm）10%以及水25份混合并搅拌均匀，即得高性能混凝土。
22.实施例3将煤制油残渣在350r/min下球磨粉碎24h，然后置于50℃水浴中，加入盐酸酸洗，将酸洗过后的煤制油残渣过滤，洗涤，在70℃下干燥，得到煤制油残渣粉。
23.将煤制油残渣粉溶于20wt%乙醇溶液中，加入2,2
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亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯酚)磷酰氯溶液（与煤制油残渣粉的比为0.1ml：1g）搅拌均匀后于40khz下超声处理75min，然后过滤，洗涤，在70℃下干燥，得到改性煤制油残渣。
24.按照重量百分比计，将水泥30%，改性煤制油残渣20%，改性聚羧酸系减水剂（卡拉胶的重量百分比为0.3%）10%，ii级粉煤灰粉10%，碎石（粒径为5～25mm）10%以及水20份混合并搅拌均匀，即得高性能混凝土。
25.实施例4将煤制油残渣在450r/min下球磨粉碎36h，然后置于60℃水浴中，加入硝酸酸洗，将酸洗过后的煤制油残渣过滤，洗涤，在80℃下干燥，得到煤制油残渣粉。
26.将煤制油残渣粉溶于10wt%乙醇溶液中，加入2,2
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亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯酚)磷酰氯溶液（与煤制油残渣粉的比为0.2ml：1g）搅拌均匀后于40khz下超声处理75min，然后过滤，洗涤，在60℃下干燥，得到改性煤制油残渣。
27.按照重量百分比计，将水泥35%，改性煤制油残渣15%，减水剂（卡拉胶的重量百分比为0.3%）5%，ii级粉煤灰粉15%，碎石（粒径为5～25mm）15%以及水15份混合并搅拌均匀，即得高性能混凝土。
28.实施例5将煤制油残渣在550r/min下球磨粉碎24h，然后置于40℃水浴中，加入盐酸酸洗，将酸洗过后的煤制油残渣过滤，洗涤，在60℃下干燥，得到煤制油残渣粉。
29.将煤制油残渣粉溶于30wt%乙醇溶液中，加入2,2
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亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯酚)磷酰氯溶液（与煤制油残渣粉的比为0.3ml：1g）搅拌均匀后于20khz下超声处理90min，然后过滤，洗涤，在70℃下干燥，得到改性煤制油残渣。
30.按照重量百分比计，将水泥40%，改性煤制油残渣20%，改性聚羧酸系减水剂（卡拉胶的重量百分比为0.2%）5%，ii级粉煤灰粉10%，碎石（粒径为5～25mm）10%以及水15份混合并搅拌均匀，即得高性能混凝土。
31.实施例6将煤制油残渣在350r/min下球磨粉碎48h，然后置于50℃水浴中，加入硝酸酸洗，将酸洗过后的煤制油残渣过滤，洗涤，在60℃下干燥，得到煤制油残渣粉。
32.将煤制油残渣粉溶于30wt%乙醇溶液中，加入2,2
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亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯酚)磷酰氯溶液（与煤制油残渣粉的比为0.1ml：1g）搅拌均匀后于20khz下超声处理60min，然后过滤，洗涤，在70℃下干燥，得到改性煤制油残渣。
33.按照重量百分比计，将水泥30%，改性煤制油残渣20%，改性聚羧酸系减水剂（卡拉胶的重量百分比为0.1%）10%，ii级粉煤灰粉10%，碎石（粒径为5～25mm）10%以及水20份混合并搅拌均匀，即得高性能混凝土。
34.对比实施例1按照重量百分比计，将水泥35%，煤制油残渣15%，减水剂（卡拉胶的重量百分比为0.2%）5%，ii级粉煤灰粉15%，碎石（粒径为5～25mm）15%以及水15份混合并搅拌均匀，即得混凝土。
35.试验例1 混凝土性能检测对实施例1-6及对比实施例1的混凝土进行扩展度、收缩率和抗压强度（30d）检测，结果见表1。
36.表1 混凝土性能测试结果组别扩展度/mm总收缩率/
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10430d抗压强度/mpa实施例18552.5156.9实施例28652.8167.4实施例38202.7165.5实施例47953.2159.8实施例57903.5142.7实施例67853.1146.1对比实施例135019110.3注：表1中总收缩率包括化学收缩、干燥收缩和碳化收缩。
37.由表1的结果可知，本发明实施例1-6的混凝土结构性能明显优于对比实施例1.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。