本发明涉及混凝土，具体为一种混凝土用核心料及其在超高性能混凝土中的应用。
背景技术：
1、超高性能混凝土是一种新型的混凝土材料，被誉为近年来最创新的一种水泥基复合材料，具有出色的力学性能、耐久性和耐候性，广泛应用于需要高强度、高耐久性和特殊工程要求的结构中。普通混凝土的抗压强度一般在20-50mpa之间，而uhpc基于紧密堆积原理，掺入了超细矿物、高强度骨料和纤维增强料，及其较低的水胶比和优化的配合比，实现了材料的最大密实度和最小孔隙率，其抗压强度通常可达到150mpa以上，有时甚至超过250mpa。因uhpc中含有大量活性掺合料，最初均采用蒸养方式来彻底释放胶凝材料中的活性组分。这一做法虽充分应用了uhpc中活性材料，但蒸养工艺耗费大量人力、物力；此外，现浇蒸养还受到场地限制、用电安全等诸多难题的影响。而过多的胶凝材料和较低的水胶比会导致uhpc在早期阶段容易发生自收缩和干燥收缩而开裂，现有的解决方法一般是加入膨胀剂或者减缩剂，但膨胀剂对混凝土的作用过程需要大量的水，养护难度增大，并且膨胀剂存在延迟钙矾石生成的问题，掺量也较难把握，掺量过多过少都达不到减少收缩开裂的效果。另外一种解决方法是在水泥混凝土中掺入减缩剂，如醇类和醚类，常用的包括二醇、三醇及其同系物、乙二醇醚、聚乙二醇醚、聚乙二醇烷基醚等，但是低分子醇类沸点较低、易挥发，同时具有刺激性气味、燃点较低，大部分醚易挥发且有刺激性气味，在工程实际中使用很不方便。另外，氯离子也是影响混凝土耐久性的一个重要因素。氯离子对钢筋表面钝化膜有特殊的破坏作用，当混凝土中氯含量超过标准时，钢筋会锈蚀，而水和氧的存在是钢筋被腐蚀的必要条件，因此，若混凝土开裂，造成水和氧的通道，则钢筋锈蚀加速，促成混凝土裂缝进一步开展，混凝土保护层剥落，最终使构件失去承载力。
2、近年来，随着减水剂的快速发展，矿物掺合料成为混凝土必备原材料之一，其搭配特定减水剂使用，可以通过复合胶凝效应、诱导激活效应、表面微晶化效应、界面相合效应、微集料效应等作用机制，改善混凝土的工作性，确保高强度、抗氯离子侵蚀及低收缩性。但掺合料往往会选择多种活性组分搭配使用，现场配制对施工单位要求较高，因此，仍需开发一种混凝土用核心料，方便添加的同时可以在标准养护条件下解决高强度、低收缩和抗氯离子渗透的问题。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种混凝土用核心料，通过自制得到的减水剂与粉煤灰、矿粉、铝矾土粉、纳米碳酸钙、氧化铝、沸石粉、高岭土等活性粉末混合，施工时可以直接应用在超高性能混凝土中，可以使得混凝土在标准养护条件下也能达到高强度、低收缩和抗氯离子渗透的效果。
2、实现本发明目的的技术方案如下：
3、一种混凝土用核心料，按重量份计，包括粉煤灰20～50份，矿粉20～40份，铝矾土粉20～30份，纳米碳酸钙10～20份，氧化铝5～10份，沸石粉5～10份，高岭土5～10份，减水剂粉剂8～30份，所述减水剂粉剂的减水剂由单体a、单体b、单体c、单体d、单体e共聚而成，所述减水剂的结构通式如式1所示：
4、
5、其中，r1、r2、r3分别选自h、ch3的一种，r4为ch3、ch2ch3的一种；n选自9～54之间的任意整数，单体a、单体b、单体c、单体d、单体e的摩尔比x：y：z：w：v＝(2～4)：(4～6)：(3～5)：(4～6)：(2～3)。
6、所述减水剂的单体a为烯丙基聚乙二醇醚，所述烯丙基聚乙二醇的分子量为700～2000；单体b为丙烯酸或甲基丙烯酸；单体d为甲基丙烯磺酸钠或丙烯磺酸钠。
7、所述减水剂粉剂的制备方法包括以下步骤：
8、s1.单体c的合成：将马来酸酐和三甘醇单丁醚溶于二甲苯，加入催化剂，在100～170℃条件下回流反应4～6h，得到反应产物，将反应产物溶液蒸发浓缩至原来体积的40～60％，加入异丙醇和80～90℃过饱和nacl的水溶液，萃取分离水相和有机相，有机相通过真空旋蒸得到单体c三甘醇单丁醚马来酸酯；
9、s2.单体e的合成：将硅烷偶联剂和三乙胺溶于四氢呋喃，缓慢加入至1,5-己二烯的四氢呋喃溶液中，在氮气氛围下先在冰水浴中搅拌5～10min，然后自然升温至室温，继续搅拌6～24h，反应结束后真空旋蒸后得到单体e；
10、s3.在氮气氛围下，将单体d溶于蒸馏水，加热至70～90℃，缓慢滴加单体a、单体b、单体c、单体e的水溶液，同时滴加引发剂的水溶液，滴加完成后保持70～90℃恒温反应5～10小时后降温，加入氢氧化钠水溶液调节ph至7，得到减水剂的水溶液经冷冻干燥制得减水剂粉体。
11、所述步骤s1中的催化剂为对甲苯磺酸，所述马来酸酐与三甘醇单丁醚的摩尔比为(2～3):1；所述催化剂的摩尔用量为马来酸酐与三甘醇单丁醚的摩尔用量之和的1～2％。
12、所述步骤2中的硅烷偶联剂为γ-巯丙基三甲氧基硅烷或γ-巯丙基三乙氧基硅烷的至少一种，所述硅烷偶联剂和1,5-己二烯的摩尔比为1：(1.5～3)。
13、所述步骤s3中的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的至少一种，所述引发剂的摩尔用量为单体a～e摩尔量之和的0.5～5％。
14、所述沸石粉的粒度为100～1000目，所述氧化铝的粒度为80～160目。
15、本发明的又一目的在于，保护所述的混凝土用核心料在超高性能混凝土中的应用。
16、本发明的再一目的在于，提供一种超高性能混凝土，包括以下组分：水泥600-1000份、硅灰100-300份、混凝土用核心料90-200份，细骨料600-1000份、粗骨料200-600份、钢纤维50-300份、水100-200份。
17、本发明还保护所述超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：将水泥、硅灰、混凝土用核心料、细骨料和粗骨料放入搅拌机中，干混3-5分钟，加入水搅拌均匀后缓慢加入搅拌3-5分钟，形成均匀浆体，最后缓慢加入钢纤维继续搅拌3-5分钟，出料。
18、有益效果
19、本发明提供了一种混凝土用核心料及其在超高性能混凝土中的应用，通过多种活性粉末与自制的减水剂配合使用，其中沸石粉的加入可以提高混凝土的流动性和和易性，沸石粉中的活性二氧化硅和三氧化二铝与水泥中的氢氧化钙反应，生成含水的硅酸钙凝胶和铝酸钙凝胶，提高水泥水化程度，减少孔隙率，使混凝土结构更致密，从而改善混凝土的抗压强度和抗氯离子渗透性能。氧化铝有较好的阴离子吸附效果,其零电点为8～8.5,具有较大的带正电区域，对带负电的酸根离子具有较好的静电吸附作用，可以吸附混凝土中氯离子，减少氯离子在混凝土中的扩散。铝矾土粉含有较高铝含量，可以提高混凝土的高温稳定性和化学稳定性。碳酸钙可以改善混凝土的流动性和可塑性，避免高岭土等粘性组分影响混凝土的流动性能，另外碳酸钙还可以降低混凝土的收缩率，提高混凝土的稳定性和耐久性。高岭土具有良好粘结性、悬浮性和结合能力，可以提高水泥石的密实度，减少氯离子的渗透问题。
20、自制减水剂在经典聚羧酸类减水剂结构上增加了具有减缩功能基团的小分子的三甘油单丁醚单体以及与水泥相容性更强的含有硅氧烷功能基团的单体制得具有梳妆结构的减水剂，其中，硅氧烷端与水泥颗粒表面结合，聚醚大单体端的空间位阻结构可以阻碍其他水泥颗粒的靠近，实现了高效率分散。酯化物三甘油单丁醚马来酸酯的含有醚键、酯键和羧基的功能基团，其中醚键和酯键链段可以降低水溶液的表面张力；羧基作为亲水的强极性基团，可以提高水泥颗粒的分散和流动性能，磺酸盐单体是强极性基团，对产生zeta电位起重要作用，合理范围内的磺酸盐单体可以使得减水剂的静电斥力达到最高效率，实现减水剂在水泥颗粒表面吸附的最优量。
1.一种混凝土用核心料，其特征在于，按重量份计，包括粉煤灰20～50份，矿粉20～40份，铝矾土粉20～30份，纳米碳酸钙10～20份，氧化铝5～10份，沸石粉5～10份，高岭土5～10份，减水剂粉剂8～30份，所述减水剂粉剂的减水剂由单体a、单体b、单体c、单体d、单体e共聚而成，所述减水剂的结构通式如式1所示：
2.如权利要求1所述的混凝土用核心料，其特征在于，所述减水剂的单体a为烯丙基聚乙二醇，所述烯丙基聚乙二醇的分子量为700～2000；单体b为丙烯酸或甲基丙烯酸；单体d为甲基丙烯磺酸钠或丙烯磺酸钠。
3.如权利要求1所述的混凝土用核心料，其特征在于，所述减水剂粉剂的制备方法包括以下步骤：
4.如权利要求3所述的混凝土用核心料，其特征在于，所述步骤s1中的催化剂为对甲苯磺酸，所述马来酸酐与三甘醇单丁醚的摩尔比为(2～3)：1；所述催化剂的摩尔用量为马来酸酐与三甘醇单丁醚的摩尔用量之和的1～2％。
5.如权利要求3所述的混凝土用核心料，其特征在于，所述步骤2中的硅烷偶联剂为γ-巯丙基三甲氧基硅烷或γ-巯丙基三乙氧基硅烷的至少一种，所述硅烷偶联剂和1,5-己二烯的摩尔比为1：(1.5～3)。
6.如权利要求3所述的混凝土用核心料，其特征在于，所述步骤s3中的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的至少一种，所述引发剂的摩尔用量为单体a～e摩尔量之和的0.5～5％。
7.如权利要求1所述的混凝土用核心料，其特征在于，所述沸石粉的粒度为100～1000目，所述氧化铝的粒度为80～160目。
8.如权利要求1～7任一项所述的混凝土用核心料在超高性能混凝土中的应用。
9.一种超高性能混凝土，其特征在于，包括以下组分：水泥600-1000份、硅灰100-300份、混凝土用核心料90-200份，细骨料600-1000份、粗骨料200-600份、钢纤维50-300份、水100-200份，所述混凝土用核心料为权利要求1～7任一项所述的混凝土用核心料。
10.如权利要求9所述的超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将水泥、硅灰、混凝土用核心料、细骨料和粗骨料放入搅拌机中，干混3-5分钟，加入水搅拌均匀后缓慢加入搅拌3-5分钟，形成均匀浆体，最后缓慢加入钢纤维继续搅拌3-5分钟，出料。
