一种低粘易泵送超高性能混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低粘易泵送超高性能混凝土及其制备方法。本发明专利技术所述混凝土的各组成按质量份计算：水泥300~500份，硅灰100~200份，掺合料300~600份，砂400~800份，碎石300~‑700份，纤维80~240份，触变增强剂5~30份，减水剂15~30份，消泡剂0.1~0.3份，水140~180份。本发明专利技术所述低粘易泵送超高性能混凝土具有较高的流动性和较低的粘度，泵送阻力仅为0.015~0.025MPa/m，标准养护28d后抗压强度达180MPa以上。此外本发明专利技术所述低粘易泵送超高性能混凝土具有典型的低水泥含量特点，不仅显著降低超高性能混凝土的收缩，且显著减少了水泥用量，减少环境污染。

A Low Viscosity and Easy Pumping Ultra High Performance Concrete and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种低粘易泵送超高性能混凝土及其制备方法
本专利技术属于建筑材料
，涉及一种超高性能混凝土，具体涉及一种低粘易泵送超高性能混凝土及其制备方法。
技术介绍
超高性能混凝土(Ultra-highperformanceconcrete，UHPC)具有超高强、高韧、高抗渗、高耐腐蚀和高抗爆等优异性能，能很好的满足土木工程结构轻量化、高层化、大跨化和高耐久的要求，在大跨径桥梁、薄壁结构、国防工程和深水海洋平台等重大或特种工程的具有重要的战略意义和广泛的应用前景。以活性粉末混凝土(ReactivePowderConcrete，简写RPC)为主要代表的超高性能混凝土，主要通过大掺量超细粉体以及极低的用水量提高密实性，实现混凝土的超高性能。然而，这也导致了超高性能混凝土粘度较大，引发混凝土搅拌、运输、泵送等一系列的施工问题，很大程度上限制了超高性能混凝土的推广与应用。目前超高性能混凝土主要用于预制构件，而大型结构工程的应用实例基本还没有，更谈不上泵送施工。随着超高性能混凝土大规模推广应用，发展低粘易泵送超高性能混凝土成为必然趋势。专利CN201510987930公开了一种具有超高泵送性能的超高强混凝土及其制备方法，以水泥、砂子、石子、石粉、水、粉煤灰、沸石粉、矿粉、减水剂、硅粉和引气剂为主要原料。该专利技术主要是在高强混凝土的基础上，通过短侧链聚羧酸系高性能减水剂和引气剂改善混凝土粘度和泵送性能，并在通过降低水胶比以及改善颗粒的堆积提高混凝土强度，但混凝土强度仅为120MPa左右，且无纤维，并非超高性能混凝土。专利CN2014108531899公开了一种低收缩低粘度超高强混凝土，通过双掺大掺量微珠和超细矿粉改善混凝土的粘度，但混凝土强度仅为120MPa左右，且无纤维。专利CN2017102107384公开了一种易于泵送的装饰用超高性能混凝土，采用白水泥、硅灰以及偏高岭土、石英砂、颜色、减水剂、硅酸镁铝、纤维素醚以及纤维等制备超高性能混凝土。该专利技术通过偏高领土增加混凝土的粘度，并采用硅酸镁铝改善超高性能混凝土的触变性，进而改善超高性能混凝土的泵送性能。然而专利技术中超高性能混凝土不含粗骨料(碎石)，且未考虑由于混凝土粘度大导致的浇筑困难问题。
技术实现思路
针对目前常规超高性能混凝土粘度大、泵送性能差，难以规模化施工这一难题，本专利技术提供一种低粘易泵送超高性能混凝土及其制备方法。该超高性能混凝土粘度低，流动度大，泵送过程中呈现剪切变稀特性，泵送阻力大幅度降低；而且具有明显的触变特性，混凝土静置状态时包裹性较高，纤维和骨料可均匀分布，降低堵泵风险，同时确保了超高性能混凝土浇筑过程中具有较高的匀质性。除此之外，本专利技术中采用大掺量矿物填充料替代水泥，具有典型的低水泥含量特点，不仅显著降低超高性能混凝土的收缩，且显著减少了水泥用量，减少环境污染。本专利技术提供了一种低粘易泵送超高性能混凝土，由以下各组分按质量份组成：所述水泥为强度等级42.5及以上的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，平均粒径为10～20μm；所述硅灰中SiO2含量90wt％以上，硅灰的平均粒径为0.2μm～1μm；所述掺合料为微硅粉、微珠以及填料的组合物；其中所述微硅粉的平均粒径为1～5μm；所述微珠的平均粒径为2～10μm；所述填料为粉煤灰、磨细矿粉、石英粉中的任意一种或一种以上任意比例混合，所述填料的平均粒径为10～100μm；所述砂为粒径0.075～4.75mm连续级配砂；所述碎石为石灰岩、花岗岩、辉绿岩、玄武岩中的任意一种，颗粒粒径为4.75～19mm连续级配；所述纤维为金属纤维，长度3～25mm，直径0.1～0.3mm；所述触变增强剂选自无机触变增强剂、有机触变增强剂中的一种或两种任意比例混合；所述减水剂为降粘型高性能减水剂；所述消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂或聚醚消泡剂任意一种或者两种任意比例混合；所述无机触变增强剂为改性纳米黏土，其制备方法由下述步骤组成：①将纳米黏土倒入烧杯，按纳米黏土与酸的质量比1:3～1:20加入质量浓度为5～30％的酸，加热至40～60℃后保持恒温5～20min并不断搅拌，静置冷却2～4h后抽滤，放到干燥箱于105℃烘干至恒质量；其中所述酸选自盐酸、硫酸以及磷酸中的任意一种或两种任意比例混合；②取步骤①干燥后获得的纳米黏土与水按照1:3～1:10质量比例混合，采用超声震荡l～2h，得到纳米黏土浆液；③取步骤②获得的纳米黏土浆液与硅烷偶联剂以100:1～200:1质量比例混合，并采用高速搅拌机以2000～10000rpm的转速搅拌10～20min，之后采用超声震荡0.5～1h；④取步骤③获得的浆体与阴离子表面活性剂以5:1～20:1的质量比例混合，于40～80℃恒温水浴中搅拌1～2h，之后采用超声震荡0.5～1h，得到所述改性纳米黏土；步骤④中所述阴离子表面活性剂选自硬脂酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、烷基磷羧酸盐、烷基醇醚羧酸盐中的任意一种或一种以上任意比例混合；所述有机触变增强剂为络合型聚氨酯水溶性聚合物、瓜尔胶、黄原胶、海藻酸丙二醇酯、聚丙烯酰胺、淀粉醚、聚乙烯醇中的任意一种或两种以任意比例混合；所述降粘型高性能减水剂为具有如下通式(1)的聚合物：其中z表示与官能团R0连接的重复结构X的连接数量，其取值范围为1-4的整数；R0表示H或含有1-12个碳原子的直链或含支链饱和碳氢官能团，R0为H时，z必定为1；X为符合以下通式(2)所示的官能团中的任意一种：其中，X1、X1'、X1”分别独立地表示羰基或-CH2-或-CH2CH2-；X2表示以下官能团中的任意一种：(1)含1-12个碳原子的饱和烷基或-(CH2CH2O)mCH2CH2-，其中m表示乙氧基重复单元数，其取值范围为1-11的整数，(2)-CH(NH2)-，C为L手性；R2、R2'、R2”分别独立地表示H或者CH3；R4'表示-CH2CH2-、-CH2CH2SCH2CH2-、-CH2CH2SCH2CH2OCH2CH2-、-CO-CH2CH2SCH2CH2-、-CO-CH2CH2CH2CH2OCH2CH2-中的任意一种；R5表示H或者含1-12个碳原子的饱和烷基；M2+表示H+、碱金属离子或铵离子；R9表示含1-12个碳原子的饱和烷基；通式(2)并未限定通过-X1”连接的侧链结构中乙氧基和异丙氧基链节的连接顺序，乙氧基和异丙氧基链节可以是嵌段分布，也可是无规分布的。同样地，通式(2)亦并未限定聚合物主链各取代的乙氧基单元的连接顺序，这些取代的乙氧基单元可以是嵌段分布的，也可以是无规分布的。c、d分别表示聚合物中乙氧基和异丙氧基链节的平均摩尔加成数，且满足11≤(c+d)≤114，d/c<1/2；x1、x2和y分别代表聚合物超塑化剂中各链节的平均摩尔加成数，且满足如下关系：(1)(x1+x2+y)与z的乘积的取值范围为8-150；(2)y/(x1+x2+y)的取值范围为0.15-0.5；(3)(x1+x2)/(x1+x2+y)的取值范围为0.5-0.85；(4)x2/x1的取值范围为0-0.5；所述降粘型高性能减水剂分子量分布指数PDI不大于1.4，重均分子量范围为5000-100000。作为优选，本专利技术所述一种低粘易泵送超高性能混凝土由以下各组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低粘易泵送超高性能混凝土，其特征在于，由以下各组分按质量份组成：

【技术特征摘要】
1.一种低粘易泵送超高性能混凝土，其特征在于，由以下各组分按质量份组成：所述水泥为强度等级42.5及以上的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，平均粒径为10～20μm；所述硅灰中SiO2含量90wt％以上，硅灰的平均粒径为0.2μm～1μm；所述掺合料为微硅粉、微珠以及填料的组合物；其中所述微硅粉的平均粒径为1～5μm；所述微珠的平均粒径为2～10μm；所述填料为粉煤灰、磨细矿粉、石英粉中的任意一种或一种以上任意比例混合，所述填料的平均粒径为10～100μm；所述砂为粒径0.075～4.75mm连续级配砂；所述碎石为石灰岩、花岗岩、辉绿岩、玄武岩中的任意一种，颗粒粒径为4.75～19mm连续级配；所述纤维为金属纤维，长度3～25mm，直径0.1～0.3mm；所述触变增强剂选自无机触变增强剂、有机触变增强剂中的一种或两种任意比例混合；所述减水剂为降粘型高性能减水剂；所述消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂或聚醚消泡剂任意一种或者两种任意比例混合；所述无机触变增强剂为改性纳米黏土，其制备方法如下：①将纳米黏土倒入烧杯，按纳米黏土与酸的质量比1:3～1:20加入质量浓度为5～30％的酸，加热至40～60℃后保持恒温5～20min并不断搅拌，静置冷却2～4h后抽滤，放到干燥箱于105℃烘干至恒质量；其中所述酸选自盐酸、硫酸以及磷酸中的任意一种或两种任意比例混合；②取步骤①干燥后获得的纳米黏土与水按照1:3～1:10质量比例混合，采用超声震荡l～2h，得到纳米黏土浆液；③取步骤②获得的纳米黏土浆液与硅烷偶联剂以100:1～200:1质量比例混合，并采用高速搅拌机以2000～10000rpm的转速搅拌10～20min，之后采用超声震荡0.5～1h；④取步骤③获得的浆体与阴离子表面活性剂以5:1～20:1的质量比例混合，于40～80℃恒温水浴中搅拌1～2h，之后采用超声震荡0.5～1h，得到所述改性纳米黏土；其中所述阴离子表面活性剂选自硬脂酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、烷基磷羧酸盐、烷基醇醚羧酸盐中的任意一种或一种以上任意比例混合；所述有机触变增强剂为络合型聚氨酯水溶性聚合物、瓜尔胶、黄原胶、海藻酸丙二醇酯、聚丙烯酰胺、淀粉醚、聚乙烯醇中的任意一种或两种以任意比例混合；所述降粘型高性能减水剂为具有如下通式(1)的聚合物：其中z表示与官能团R0连接的重复结构X的连接数量，其取值范围为1-4的整数；R0表示H或含有1-12个碳原子的直链或含支链饱和碳氢官能团，R0为H时，z必定为1；X为符合以下通式(2)所示的官能团中的任意一种：其中，X1、X1'、X1”分别独立地表示羰基或-CH2-或-CH2CH2-；X2表示以下官能团中的任意一种：(1)含1-12个碳原子的饱和烷基或-(CH2CH2O)mCH2CH2-，其中m表示乙氧基重复单元数，其取值范围为1-11的整数，(2)-CH(NH2)-，C为L手性；R2、R2'、R2”分别独立地表示H或者CH3；R4'表示-CH2CH2-、-CH2CH2SCH2CH2-、-CH2CH2SCH2CH2OCH2CH2-、-CO-CH2CH2SCH2CH2-、-CO-CH2CH2CH2CH2OCH2CH2-中的任意一种；R5表示H或者含1-12个碳原子的饱和烷基；M2+表示H+、碱金属离子或铵离子；R9表示含1-12个碳原子的饱和烷基；c、d分别表示聚合物中乙氧基和异丙氧基链节的平均摩尔加成数，且满足11≤(c+d)≤114，d/c<1/2；x1、x2和y分别代表聚合物超塑化剂中各链节的平均摩尔加成数，且满足如下关系：(1)(x1+x2+y)与z的乘积的取值范围为8-150；(2)y/(x1+x2+y)的取值范围为0.15-0.5；(3)(x1+x2)/(x1+x2+y)的取值范围为0.5-0.85；(4)x2/x1的取值范围为0-0.5；所述降粘型高性能减水剂分子量分布指数PDI不大于1.4，重均分子量范围为5000-100000。2.根据权利要求1所述的一种低粘易泵送超高性能混凝土，其特征在于，所述低粘易泵送超高性能混凝土由以下各组分按质量份组成：3.根据权利要求1或2所述的一种低粘易泵送超高性能混凝土，其特征在于，所述降粘型高性能减水剂可以通过以下步骤制备：(1)在反应器中除水除氧，单体a在强碱引发剂条件下通过本体聚合或者溶液聚合并进行阴离子开环聚合制备聚合物中间体，其主链为聚乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：张倩倩，舒鑫，杨勇，王秀梅，张建纲，李申桐，赵红霞，
申请(专利权)人：江苏苏博特新材料股份有限公司，南京博特新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32