一种大流动度高粘结补偿收缩UHPC及制备方法技术

本申请公开了一种大流动度高粘结补偿收缩UHPC及制备方法，所述大流动度高粘结补偿收缩UHPC由硅酸盐水泥、石英粉、粉煤灰微珠、硅灰、氧化镁、石英砂、钢纤维、减水剂、消泡剂、聚合物乳液和水组成，通过在UHPC中加入氧化镁，可以有效的抑制UHPC在早期、中期和后期的收缩，能够随着UHPC龄期的延长，实现与浆体相匹配的同步补偿收缩性能，进而有效控制UHPC的体积，保持良好的体积稳定性，减少收缩裂缝，提高与钢板、套筒、旧混凝土等外部结构的粘结力，进而防止混凝土结构出现开裂、滑移或者空鼓等问题。

A kind of UHPC with large fluidity and high bond shrinkage compensation and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种大流动度高粘结补偿收缩UHPC及制备方法
本申请涉及建筑材料
，尤其涉及一种大流动度高粘结补偿收缩UHPC及制备方法。
技术介绍
超高性能混凝土，简称UHPC(Ultra-HighPerformanceConcrete)，也称作活性粉末混凝土(RPC，ReactivePowderConcrete)，以其超高的耐久性和超高的力学性能，实现工程材料性能的大跨越。超UHPC主要用于钢混组合梁桥面板、超高层建筑、混凝土结构改造和薄层加固等领域，目前常用的UHPC虽然自身的性能有大的提升，但其与钢筋、旧混凝土或沥青层等之间的粘结性差，导致出现开裂、滑移或者空鼓等问题，直接影响结构的抗疲劳性能、粘结力、抗折强度和安全稳定性，大大限制了这种高性能材料的使用范围。
技术实现思路
鉴于目前UHPC存在的上述不足，本申请提供一种大流动度高粘结补偿收缩UHPC，能够大大提高UHPC的粘结性，进而防止混凝土结构出现开裂、滑移或者空鼓等问题。为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：一种大流动度高粘结补偿收缩UHPC，由如下重量份的组分组成：硅酸盐水泥100份；石英粉10～20份；粉煤灰微珠10～20份；硅灰15～30份；氧化镁5～10份；石英砂120～150份；钢纤维20～40份；减水剂2～4份；消泡剂0.3～0.5份；聚合物乳液5～10份；水20～30份。由于UHPC在施工过程中用量大，在加固工程施工中经常出现收缩，有研究显示，UHPC自收缩和干燥收缩率分别可达800×10-6、1000×10-6以上，通过在UHPC中加入氧化镁，可以有效的抑制UHPC在早期、中期和后期的收缩，能够随着UHPC龄期的延长，实现与浆体相匹配的同步补偿收缩性能，进而有效控制UHPC的体积，保持良好的体积稳定性，减少收缩裂缝，提高与钢板、套筒、旧混凝土等外部结构的粘结力，进而防止混凝土结构出现开裂、滑移或者空鼓等问题；此外，通过在UHPC中加入聚合物乳液，随着所述硅酸盐水泥的水化，乳液中水分流失后聚合物逐渐形成三维立体的膜状网络，与水泥浆形成整体，可有效的减少颗粒过渡区的微小裂纹，使结构更加致密。同时，所述聚合物乳液还可以将部分自由水保留在UHPC的内部，实现内养护的效果，有利于硅酸盐的进一步水化，减少所述UHPC因为水分蒸发带来的干燥收缩。所述氧化镁和聚合物乳液的同时使用，显著的提高了UHPC的粘结性、韧性和耐久性。优选的，所述硅酸盐水泥为强度等级42.5及以上的硅酸盐水泥。选用强度等级42.5及以上的硅酸盐水泥可以有效的保证UHPC的优异性能。优选的，所述硅酸盐水泥的勃氏比表面积不小于1000m2/kg，平均粒径Dav不大于6μm，中值粒径D50不大于7μm。使用合理粒径的胶凝材料，可以使所述UHPC的堆积状态更加紧密稳定，可在降低用水量的同时，保持大的流动度。优选的，所述石英粉的细度为800目，SiO2含量不小于99wt％。石英粉掺入硅酸盐水泥中，与硅酸盐水泥共同形成胶凝材料，800目为15μm，通过合理搭配胶凝材料的粒径，可以使所述硅酸盐水泥嵌入所述石英粉的缝隙中，使堆积状态更加紧密，流动度更好。优选的，所述粉煤灰微珠的球形微珠含量不小于90％，细度不小于1200目，烧失量小于2％。由于微珠颗粒极细小，加到所述硅酸盐水泥中可填充水泥颗粒间空隙，使自由水得以排放出来，增大水泥浆流动性，因此可形成密实混凝土，其硬化后混凝土强度和耐久性较普通混凝土有很大提高。优选的，所述硅灰的勃氏比表面积不小于20000m2/kg，SiO2含量不小于95wt％，为超细高纯的硅灰。硅灰在形成过程中，因相变的过程中受表面张力的作用，形成了非结晶相无定形圆球状颗粒，且表面较为光滑，有些则是多个圆球颗粒粘在一起的团聚体。它是一种比表面积很大，活性很高的火山灰物质。掺有硅灰的所述硅酸盐水泥，微小的球状体可以起到润滑的作用，增加水泥浆体的流动度。所述硅酸盐水泥、石英粉、粉煤灰微珠和硅灰具有不同的粒径，通过合理的设置上述各组分的比例，使较小的粒径的组分可以嵌入较大粒空隙中，形成更加紧密的堆积状态，有效的保证了UHPC的强度和流动度。优选的，所述氧化镁的勃氏比表面积为300～350m2/kg，所述氧化镁的纯度不小于95wt％。为了保证氧化镁具有好的吸水膨胀功，所述氧化镁的勃氏比表面积最好为300～350m2/kg，纯度最好不小于95wt％。优选的，所述氧化镁包括重烧氧化镁和轻烧氧化镁，所述重烧氧化镁和轻烧氧化镁的重量比为3：7。氧化镁膨胀剂主要通过水化生成氢氧化镁产生膨胀，改变煅烧温度或者保温时间，晶体结构致密性也随之改变。所述重烧氧化镁，其晶体生成相对较慢，减少了膨胀应力松弛现象，掺入UHPC中可有效补偿混凝土中后期的干燥收缩。所述轻烧氧化镁，其晶体结构相对疏松，存在很多晶格缺陷，故其水化速率较快，可有效补偿UHPC的早期收缩。由于UHPC胶凝材料用量较大、水胶比低以及没有粗骨料的特点，导致其收缩率偏大。同时其体积收缩发展快，自收缩主要发生在7d龄期之前，因此掺入补偿早期收缩的组分尤为重要。复合型的氧化镁制备方法如下：将菱镁矿石在1200～1350℃下煅烧2小时得到重烧氧化镁，将菱镁矿石在800～1000℃下煅烧1小时得到轻烧氧化镁，然后将重烧氧化镁和轻烧氧化镁按照质量比例为3：7进行混合，得到本申请采用的氧化镁。优选的，所述石英砂的细度40-100目，SiO2含量不小于97wt％，堆积密度不小于1900kg/m3。作为一种矿物掺合料，石英砂的加入可以形成低水胶比，高水灰比，提高了硅酸盐水泥的水化度，增加了混凝土的密实度，进而提高混凝土的强度，此外，利用其有很强的抗酸性介质侵蚀能力，使混凝土具备耐酸耐碱的能力，具备一定的抗腐蚀性能。优选的，所述钢纤维的长度13±10％mm，直径0.22±10％mm，长径比60，抗拉强度不小于2850MPa，纤维数量不低于22万根/kg。优选的，所述钢纤维为端钩型微细钢纤维。所述钢纤维两端的端钩可以增加其与水泥基体的锚固力和粘结力，提高UHPC的抗拉、抗压等性能，其形状合格率不小于98％。优选的，所述钢纤维的表面镀有防锈层。优选的，所述防锈层为铜层。防锈材料制成的防锈层可以有效的防止钢纤维被铁锈腐蚀，增加UHPC的耐久性。优选的，所述减水剂为聚羧酸系粉体减水剂，且所述聚羧酸系粉体减水剂的减水率最好不小于35％，含气量最好不大于5.0％优选的，所述消泡剂为聚醚类消泡剂，且所述聚醚类消泡剂的有效物质含量最好不小于99％，22目筛网保留量最好不大于5％。优选的，所述聚合物乳液为聚丙烯酸酯乳液，所述聚合物乳液的固含量为40～50wt％。如上所述的UHPC的制备方法，包括如下步骤：将硅酸盐水泥、石英粉、粉煤灰微珠、硅灰、氧化镁、石英砂、减水剂和消泡剂搅拌均匀，得到第一混合料；将钢纤维通过9.5mm的筛网筛本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大流动度高粘结补偿收缩UHPC，其特征在于，所述大流动度高粘结补偿收缩UHPC由如下重量份的组分组成：/n硅酸盐水泥100份；/n石英粉10～20份；/n粉煤灰微珠10～20份；/n硅灰15～30份；/n氧化镁5～10份；/n石英砂120～150份；/n钢纤维20～40份；/n减水剂2～4份；/n消泡剂0.3～0.5份；/n聚合物乳液5～10份；/n水20～30份。/n

【技术特征摘要】
1.一种大流动度高粘结补偿收缩UHPC，其特征在于，所述大流动度高粘结补偿收缩UHPC由如下重量份的组分组成：
硅酸盐水泥100份；
石英粉10～20份；
粉煤灰微珠10～20份；
硅灰15～30份；
氧化镁5～10份；
石英砂120～150份；
钢纤维20～40份；
减水剂2～4份；
消泡剂0.3～0.5份；
聚合物乳液5～10份；
水20～30份。


2.根据权利要求1所述的大流动度高粘结补偿收缩UHPC，其特征在于，所述硅酸盐水泥为强度等级42.5及以上的硅酸盐水泥，所述硅酸盐水泥的勃氏比表面积不小于1000m2/kg，平均粒径Dav不大于6μm，中值粒径D50不大于7μm。


3.根据权利要求1所述的大流动度高粘结补偿收缩UHPC，其特征在于，所述石英粉的细度为800目，SiO2含量不小于99wt％。


4.根据权利要求1所述的大流动度高粘结补偿收缩UHPC，其特征在于，所述粉煤灰微珠的球形微珠含量不小于90％，细度不小于1200目，烧失量小于2％。


5.根据权利要求5所述的大流动度高粘结补偿收缩UHPC，其特征在于，所述硅灰的勃氏比表面积不小于20000m2/kg，SiO2含量不小于95wt％。


6.根据权利要求1所述的大流动度高粘...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁远博，王成启，李业勋，聂亚楠，张晓乐，郭玉林，谷坤鹏，
申请(专利权)人：中交上海三航科学研究院有限公司，中交上海港湾工程设计研究院有限公司，中交第三航务工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31