一种超高性能混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种超高性能混凝土及其制备方法，由以下各组分按照相应的重量配比均匀混合而成：胶凝材料，包括：水泥450～600kg/m3，硅灰70～120kg/m3，粉煤灰100～200kg/m3，矿渣粉70～120kg/m3；骨料，包括：细骨料550～650kg/m3，粗骨料800～1000kg/m3；高效减水剂，减水率≥15％，含量为胶凝材料的0.8～1.2wt％；保持胶凝材料、骨料与水形成的拌合物的水胶比为0.14～0.20。本发明专利技术将粗骨料作为原材料之一，引入到超高性能混凝土当中，并开拓性地通过干热养护方式来提高混凝土的防高温爆裂性能和常温力学性能，技术途径新颖，减少了成本，且养护方法简单便捷，便于工程推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及土木工程中的建筑材料
，具体涉及一种超高性能混凝土及其制备方法。
技术介绍
混凝土作为建筑结构的主导材料已有一百多年的历史。随着大量高层/超高层建筑、大跨桥梁以及港口机场等建筑形式的拔地而起，高抗压强度(大于100MPa)且耐久性、抗疲劳和抗冲击性能极佳的超高性能混凝土(Ultra-High-PerformanceConcrete，UHPC)应运而生。但是UHPC所特有的极为致密的微观结构在大幅度提高强度的同时，也会不可避免地给结构的火灾安全性带来巨大隐患，如在高温火灾作用下极易发生爆裂，导致结构承载力显著下降，严重威胁生命财产安全。已公开的研究表明，UHPC高温作用下发生爆裂的作用机理主要包括蒸汽压机理和热应力机理，且前者对高温爆裂的发生起主要控制作用。目前针对减小蒸汽压机理来提高UHPC防高温爆裂性能的方法主要集中在如何“泄压”方面，典型方法为：掺加适量的、熔点较低的聚合物纤维，利用纤维高温熔化后形成的通道来增强泄压能力，降低高温引发的混凝土内部蒸汽压，防止UHPC高温爆裂的发生，但这种方法并不能显著提高UHPC的常温力学性能。
技术实现思路
由
技术介绍
可知，蒸汽压机理对UHPC高温爆裂的发生起主导控制作用。本专利技术舍弃了以往通过掺加聚合物纤维增强UHPC高温“泄压”能力的惯用技术途径，提出一种新的超高性能混凝土及相应的制备方法，开拓性地从混凝土自身“减压”角度出发，引入干热养护工艺来提高UHPC的防高温爆裂性能。基本原理是：采用干热养护减少UHPC内部游离水的数量，降低混凝土自身湿含量，以降低其高温爆裂时的内部蒸汽压力，进而提高UHPC的防高温爆裂性能。本专利技术采用的技术方案具体为：一种超高性能混凝土，每立方米成品由以下各组分按照相应的重量配比均匀混合而成：胶凝材料，包括：水泥500～600kg/m3，硅灰70～120kg/m3，粉煤灰100～200kg/m3，矿渣粉70～120kg/m3；骨料，包括：细骨料550～650kg/m3，粗骨料800～1000kg/m3；高效减水剂，减水率≥15％，含量为胶凝材料的0.8～1.2wt％；水，保持胶凝材料、骨料与水形成的拌合物的水胶比为0.14～0.20。在上述超高性能混凝土中，所述拌合物由以下各组分按照相应的重量配比均匀混合而成：水泥500～550kg/m3，硅灰80～100kg/m3，粉煤灰150～200kg/m3，矿渣粉80～100kg/m3；细骨料580～640kg/m3，粗骨料900～950kg/m3。在上述超高性能混凝土中，所述细骨料为机制砂或者天然砂，所述细骨料的细度模数为2.4～3.0。在上述超高性能混凝土中，所述粗骨料为玄武岩、花岗岩、石灰岩或者辉绿岩，所述粗骨料由5～10mm和10～16mm两种粒径规格的原材均匀混合而成，两种粒径规格的原材的重量比为3:5～3:8。在上述超高性能混凝土中，所述拌合物的抗压强度≥100MPa。一种超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：S10、拌合物的制备：先加入细骨料和总用水量20wt％的水，搅拌1～2min，再加入水泥、硅灰、粉煤灰和矿渣粉，搅拌4～5min，旨在使胶凝材料包裹在砂子表面，形成低水胶比的水泥浆薄壳；之后加入粗骨料，搅拌3～4min，充分混合后，加入减水率≥15％的高效减水剂及满足设定拌合物水胶比的剩余用水量，搅拌3～5min；即形成作为初成品的拌合物；测定拌合物的坍落度，使其保持在200±50mm的范围内；S20、养护：初成品拆模后，在温度为100～300℃、恒温时长为1～4d的养护制度下对其进行干热养护，之后再密封保存至养护龄期，养护完成即形成成品混凝土。在上述超高性能混凝土的制备方法中，在步骤S20中，在干热养护之前，进行泡水预养护。在上述超高性能混凝土的制备方法中，所述泡水预养护的养护制度为：常温泡水5～7d。在上述超高性能混凝土的制备方法中，所述泡水预养护的养护制度为：在60～90℃的热水中养护2～4d。本专利技术产生的有益效果是：本专利技术通过干热养护的方式，减小了混凝土自身内部的游离水，降低了湿含量，进而降低了在火灾高温作用下UHPC内部形成的蒸汽压力，具有很好的“减压”效果，明显提高了UHPC的防高温爆裂性能。此外，本专利技术中的干热养护还可以促进胶凝材料(水泥及活性掺合料)的水化，在一定程度上改善粗骨料与砂浆界面的缺陷，提高含粗骨料超高性能混凝土的常温力学性能，进一步提高通过简单便捷的养护方法改善UHPC整体性能的可行性，这将更加有利于其在实际工程中的推广及应用。附图说明当结合附图考虑时，能够更完整更好地理解本专利技术。此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1为本专利技术一种超高性能混凝土的对比例及各实施例经800℃高温爆裂试验后形貌图；图1-a为本专利技术一种超高性能混凝土的对比例经800℃高温爆裂试验后形貌图；图1-b为本专利技术一种超高性能混凝土的实施例1经800℃高温爆裂试验后形貌图；图1-c为本专利技术一种超高性能混凝土的实施例2经800℃高温爆裂试验后形貌图；图1-d为本专利技术一种超高性能混凝土的实施例3经800℃高温爆裂试验后形貌图；图2-a为本专利技术一种超高性能混凝土的对比例的高温爆裂试验过程的升温曲线；图2-b为本专利技术一种超高性能混凝土的实施例1的高温爆裂试验过程的升温曲线；图2-c为本专利技术一种超高性能混凝土的实施例2的高温爆裂试验过程的升温曲线；图2-d为本专利技术一种超高性能混凝土的实施例3的高温爆裂试验过程的升温曲线；图3为本专利技术一种超高性能混凝土的干热养护方法的对比例以及各实施例的常温抗压强度对比图；图4为本专利技术一种超高性能混凝土的干热养护方法的对比例以及各实施例的常温劈裂抗拉强度对比图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术的技术方案作进一步详细的说明。本专利技术的超高性能混凝土中，每立方米成品由以下各组分按照重量配比均匀混合而成：胶凝材料，包括：水泥450～600kg/m3，硅灰70～120kg/m3，粉煤灰100～200kg/m3，矿渣粉70～120kg/m3；骨料，包括：细骨料，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超高性能混凝土，其特征在于，由以下各组分按照相应的重量配比均匀混合而成：胶凝材料，包括：水泥450～600kg/m3，硅灰70～120kg/m3，粉煤灰100～200kg/m3，矿渣粉70～120kg/m3；骨料，包括：细骨料550～650kg/m3，粗骨料800～1000kg/m3；高效减水剂，减水率≥15％，含量为胶凝材料的0.8～1.2wt％；保持胶凝材料、骨料与水形成的拌合物的水胶比为0.14～0.20。

【技术特征摘要】
1.一种超高性能混凝土，其特征在于，由以下各组分按照相应的重量
配比均匀混合而成：
胶凝材料，包括：水泥450～600kg/m3，硅灰70～120kg/m3，粉煤
灰100～200kg/m3，矿渣粉70～120kg/m3；
骨料，包括：细骨料550～650kg/m3，粗骨料800～1000kg/m3；
高效减水剂，减水率≥15％，含量为胶凝材料的0.8～1.2wt％；
保持胶凝材料、骨料与水形成的拌合物的水胶比为0.14～0.20。
2.根据权利要求1所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述拌合物
由以下各组分按照相应的重量配比均匀混合而成：
水泥500～550kg/m3，硅灰80～100kg/m3，粉煤灰150～200kg/m3，
矿渣粉80～100kg/m3；
细骨料580～640kg/m3，粗骨料900～950kg/m3。
3.根据权利要求1所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述的水泥
为强度等级52.5级或52.5R级的硅酸盐系列水泥。
4.根据权利要求1所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述细骨料
为机制砂或者天然砂，所述细骨料的细度模数为2.4～3.0。
5.根据权利要求1所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述粗骨料
为玄武岩、花岗岩、石灰岩或者辉绿岩，所述粗骨料由5～10mm和10～16

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【专利技术属性】
技术研发人员：朋改非，尚亚杰，牛旭婧，曾庆鹏，赵怡琳，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11