本发明专利技术属先进土木工程材料技术领域，具体涉及一种加固水下混凝土结构的超高性能混凝土及制备方法，本发明专利技术采用的原材料有水泥、矿粉、粉煤灰、硅灰、膨胀剂、石英砂、石英粉、石灰石粉、钢纤维、粘度调节剂、减水剂、消泡剂及水，将上述原材料按一定重量比称取后，先将干物料一并加入强制搅拌锅内预拌均匀，随后再将水或混有减水剂及消泡剂的水也加入锅内，继续搅拌，待拌合物呈均匀流态状时加入钢纤维，由此获得本发明专利技术产品。本发明专利技术具有制备方法简便，发明专利技术产品工作性好、水陆强度比高及与普通混凝土水下粘结性能好等优点，可用于水下混凝土结构的加固，进而提高结构的承载力与耐久性。
【技术实现步骤摘要】
一种加固水下混凝土结构的超高性能混凝土及制备方法
本专利技术属先进土木工程材料
，具体涉及一种加固水下混凝土结构的超高性能混凝土及制备方法。
技术介绍
桥梁作为跨越江河湖海等的重要构筑物，给车辆与行人的通过带来的巨大的便利，在其服役期间，桥梁下部结构的桥墩易受水蚀、冻融及碰撞等因素产生一定的缺陷，进而导致其承载力和耐久性降低，威胁着上部结构的安全使用。大量统计结果表明，水位变化区(即干湿交替变化区)为桥墩最易产生缺陷的部位，为了修补这些缺陷，提高桥墩承载力与耐久性，常采用增大截面法对缺陷部位进行加固。因此，不可避免的涉及到水下混凝土结构的加固，可采用的方法包括围堰排水后加固及水下灌注抗分散混凝土法加固，前者虽然加固效果较好，但施工周期长且费用高，而后者的加固效果受施工工艺及水下抗分散混凝土性能的影响较大，一般水下抗分散混凝土与受损部位的混凝土黏结性能较差，加固效果一般。超高性能混凝土(UltraHighPerformanceConcrete，简称UHPC)是一种具备超高强度、超高韧性及高耐久性的新型水泥基复合材料，目前主要应用于正交异性钢桥面的铺装，该技术可有效提高钢桥面刚度，进而有望解决正交异性钢桥面系钢结构疲劳开裂和铺装层频繁破损两大难题。已有研究表明，超高性能混凝土与普通混凝土的粘结性能优异，加之其超高的力学性能及耐久性能，若能进一步提高其水下抗分散性能，其将是一种理想的水下混凝土结构加固修补材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种加固水下混凝土结构的超高性能混凝土，该专利技术产品具有水陆强度比高，且与普通混凝土水下粘结性能优异等优点。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种加固水下混凝土结构的超高性能混凝土，其特征在于所述超高性能混凝土的组分包括水泥、矿粉、粉煤灰、硅灰、膨胀剂、石英砂、石英粉、石灰石粉、钢纤维、粘度调节剂、减水剂、消泡剂及水，各原材料的重量比为：本专利技术中，所述水泥为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥中的一种，其强度等级为42.5级或52.5级中的一种。本专利技术中，所述矿粉为S95级或S105级中的一种。本专利技术中，所述粉煤灰为一级粉煤灰。本专利技术中，所述硅灰的比表面积≥20000m2/kg，且二氧化硅含量≥90％。本专利技术中，所述膨胀剂为硫铝酸钙类膨胀剂，且优选电气化学工业株式会社生产的HP-CSA型产品。本专利技术中，所述石英砂的细度为20～30目，所述石英粉的细度为120-200目。本专利技术中，所述石灰石粉由细度为400目及1250目的石灰石粉按6:4的质量比混合而成。本专利技术中，所述钢纤维长度为6～25mm，直径为0.10-0.30mm，抗拉强度≥2500MPa，钢纤维类型为长直形或端钩形中的一种或两种纤维的混合。本专利技术中，所述粘度调节剂为羟丙基甲基纤维素醚，其黏度值为8000MPa·s或40000MPa·s。本专利技术中，所述减水剂为聚羧酸系减水剂，减水率不低于25％。本专利技术中，所述消泡剂为醚类消泡剂。本专利技术中，所述水为自来水。本专利技术的另一目的在于提供一种加固水下混凝土结构的超高性能混凝土的制备方法，具有制备方法简便且所得产品工作性好等优点。为了实现上述目的，本专利技术中，一种加固水下混凝土结构的超高性能混凝土的制备方法，其特征在于所述制备方法包括以下步骤：(1)干物料预混合：将水泥、矿粉、粉煤灰、硅灰、膨胀剂、石英砂、石英粉、石灰石粉、粘度调节剂、减水剂及消泡剂按一定重量比称取后，将干物料一并加入强制搅拌机内进行拌合混匀；(2)加水拌合：干物料混合均匀后，将水或溶有减水剂及消泡剂的水一次加入混合料中，继续拌合；(3)加入钢纤维：待步骤(2)中混合物呈均匀流态状时，将钢纤维均匀加入其中，并继续搅拌，所得拌合物即为本专利技术产品。进一步地，若减水剂及消泡剂为粉状，在步骤(1)中与干物料一并拌和，若减水剂及消泡剂为液体，则在步骤(2)中将两者与水混合后再加入。进一步地，步骤(1)中，拌合时间为2-3min；步骤(3)中，钢纤维的加料时间控制在2min内完成，随后继续搅拌2-3min。本专利技术中，水泥、矿粉、粉煤灰及硅灰作为胶凝材料，不仅实现了胶凝材料颗粒的紧密堆积，矿粉、粉煤灰及硅灰的掺入还改善了钢纤维与胶凝材料基体间的粘结性能，有利于提高超高性能混凝土的拉伸强化特性。与此同时，矿粉及粉煤灰的加入也减少了水泥的掺量，降低了材料成本，而选用一级粉煤灰有利于发挥其“滚珠效应”，提高拌合物的工作性。本专利技术中，选用硫铝酸钙类膨胀剂可降低超高性能混凝土的总收缩量，进而降低材料的开裂风险。本专利技术中，选用石英砂及石英粉同样是为了实现超高性能混凝土拌合物的紧密堆积，同时减少胶凝材料用量，降低成本，并能提高产品的体积稳定性。本专利技术中，选用细度400目与1250目石灰石粉按6:4质量比混合，此石灰石粉加入超高性能混凝土拌合物中不仅能够实现颗粒的最紧密堆积，还能有效调节拌合物工作性，同时1250目的石灰石粉能起到较好的晶核效应，改善超高性能混凝土的内部微结构。本专利技术中，选用抗拉强度≥2500MPa的钢纤维制备超高性能混凝土，能够显著提高超高性能混凝土的力学性能，特别是显著提高了超高性能混凝土的抗拉强度。选用长度较短的钢纤维有利于提高超高性能混凝土拌合物的工作性，且适用于加固厚度较薄的场合，而选用长度较长的钢纤维则能显著提高超高性能混凝土的拉伸强化特性。此外，相同长度的长直形纤维与端钩形纤维相比，掺加长直形纤维的超高性能混凝土拌合物工作性相对较好，而掺加端钩形纤维的超高性能混凝土则具有更好的拉伸硬化特性，为兼顾超高性能混凝土良好的工作性与拉伸硬化特性，可将长直形纤维与端钩形纤维混合使用。本专利技术中，选用黏度值为8000MPa·s或40000MPa·s的羟丙基甲基纤维素醚作为粘度调节剂是为了提高超高性能混凝土拌合物的水下抗分散能力，同时不会显著降低超高性能混凝土的力学性能，保证产品具有较高的水陆强度比。本专利技术中，选用的减水剂与消泡剂即可为粉体也可为液体，当选用粉体时，可与其他干物料一同预混合，而使用液体时则应与水混合后再加入使用。本专利技术提出的一种加固水下混凝土结构的超高性能混凝土及制备方法，具有制备方法简便，所得产品水陆强度比高且与普通混凝土水下粘结性能好等优点。附图说明图1给出了产品水下浇筑与成型模拟试验的装置图。图2为超高性能混凝土轴拉测试试样结构的正视图。图3为图2的侧视图。图4为图2的俯视图。图5为实施例1所得超高性能混凝土28d龄期拉伸应力-应变曲线。图6为实施例2所得超高性能混凝土28d龄期拉伸应力-应变曲线。图7为实施例3所得超高性能混凝土28d龄期拉伸应力-应变曲线。图8为实施例4所得超高性能混凝土28d龄期拉伸应力-应变曲线。具体实施方式本专利技术公开了一种加固水下混凝土结构的超高性能混凝土及制备方法，为使本专利技术的目的、制备方法及实施效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1，一种加固水下混凝土结构的超高性能混凝土，按水泥(42.5级硅酸盐水泥)100，矿粉(S105级)15，粉煤灰7，硅灰7，膨胀剂(电气化学工业株式会社生产的HP-CSA型产品)2.5，石英砂78，石英粉30，石灰石粉17，钢纤维(直径0.20mm，长度1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种加固水下混凝土结构的超高性能混凝土，其特征在于所述超高性能混凝土的组分包括水泥、矿粉、粉煤灰、硅灰、膨胀剂、石英砂、石英粉、石灰石粉、钢纤维、粘度调节剂、减水剂、消泡剂及水，各原材料的重量比为：水泥 100矿粉 15‑55粉煤灰 7‑20硅灰 7‑45膨胀剂 2.5‑13.5石英砂 78‑135石英粉 30‑40石灰石粉 17‑35钢纤维 13.5‑46.8粘度调节剂 0.05‑0.18减水剂 1‑3消泡剂 0.2‑0.6水 22‑44。
【技术特征摘要】
1.一种加固水下混凝土结构的超高性能混凝土，其特征在于所述超高性能混凝土的组分包括水泥、矿粉、粉煤灰、硅灰、膨胀剂、石英砂、石英粉、石灰石粉、钢纤维、粘度调节剂、减水剂、消泡剂及水，各原材料的重量比为：水泥100矿粉15-55粉煤灰7-20硅灰7-45膨胀剂2.5-13.5石英砂78-135石英粉30-40石灰石粉17-35钢纤维13.5-46.8粘度调节剂0.05-0.18减水剂1-3消泡剂0.2-0.6水22-44。2.根据权利要求1所述的一种加固水下混凝土结构的超高性能混凝土，其特征在于所述水泥为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥中的一种，其强度等级为42.5级或52.5级中的一种；所述矿粉为S95级或S105级中的一种。3.根据权利要求1所述的一种加固水下混凝土结构的超高性能混凝土，其特征在于所述硅灰的比表面积≥20000m2/kg，且二氧化硅含量≥90%。4.根据权利要求1所述的一种加固水下混凝土结构的超高性能混凝土，其特征在于所述石英砂细度为20~50目，所述石英粉细度为120~200目。5.根据权利要求1所述的一种加固水下混凝土结构的超高性能混凝土，其特征在于所述石灰石粉由细度为400目和1250目的石灰石粉按6:4的质量比混合而成。6.根据权利要求1所述的一种加固水下混凝土结构的超高性能混凝土，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：水亮亮，马骉，郑晓光，吴立报，陈亚杰，
申请(专利权)人：上海市政工程设计研究总院集团有限公司，上海市政工程设计科学研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31
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