一种高抗折强度的超高性能混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术属于建筑材料技术领域，公开了一种高抗折强度的超高性能混凝土及其制备方法。该超高性能混凝土，按重量份计，包括氧化石墨烯、金属纤维、胶凝材料1020

【技术实现步骤摘要】
一种高抗折强度的超高性能混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术属于建筑材料
，特别涉及一种高抗折强度的超高性能混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]混凝土是由水泥、砂、石和水等原材料，通过人工搅拌或强制搅拌混合而成的人工建筑材料，在凝结硬化后具有较高的强度和耐久性，被广泛的应用在房屋、道路、桥梁等建筑结构中。近年来，随着经济和基础建设的快速发展，超高层建筑、大跨度桥梁等特殊建筑结构或设施的出现，普通混凝土由于其抗拉强度低、自重大、恶劣环境(例如高温、极寒)条件下耐久性差等缺点，难以满足特殊建筑结构或设施的需要。因此，建筑领域对混凝土提出了更高的力学性能、更好的耐久性的要求，这些要求促使了超高性能混凝土(Ultra
‑
High Performance Concrete，UHPC)的出现和发展，目前国际上通常定义UHPC为抗压强度大于150MPa的水泥基材料。
[0003]与普通混凝土相比，UHPC的区别在于其抗折强度高，通常7天对应的抗折强度大于20MPa，这主要得益于UHPC中纤维的掺入，在一定范围内，纤维用量增加，UHPC的抗折强度提高。钢纤维由于其非常高的抗拉强度成为提升UHPC性能的首选，而当钢纤维用量过高时，钢纤维在基体中的分布不均导致UHPC的力学性能反而降低，为了解决这个问题，学者们尝试采用控制基体的流变性和控制钢纤维的流动方向等方法，改善纤维在基体中的分布，提高UHPC的力学性能，取得了一定的效果。现有技术也记载了提高UHPC基体的抗折强度能够在一定程度上提高UHPC的抗弯性能。提高UHPC抗折强度的技术措施除了对纤维的种类进行优化选择外，通常的做法为掺入纳米材料、调节UHPC中纤维的分布等技术措施，如掺入纳米SiO2、纳米CaCO3等提高UHPC的抗弯性能，再或者通过磁场控制UHPC中钢纤维的排布方向改变钢纤维在基体中的流向。但现有技术中的UHPC抗折强度一般低于30MPa，特别是冻融循环的动弹性模量下降显著(冻融循环的动弹性模量用于衡量UHPC抗高温、低温的性能)。
[0004]因此，提供一种不仅抗折强度高，而且抗高温、低温性能好的超高性能混凝(UHPC)，是十分有必要的。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种高抗折强度的超高性能混凝土(UHPC)及其制备方法，所述超高性能混凝土的7天对应的抗折强度大于31MPa，甚至可超过40MPa，且所述超高性能混凝土抗高温、低温性能良好，冻融循环的动弹性模量损失极少。
[0006]本专利技术的专利技术构思：本专利技术所述超高性能混凝土通过各组分(组分中包括氧化石墨烯和金属纤维)用量的合理搭配，以及使用特定装置(装置的出料口高度不超过10mm)，改善金属纤维(例如钢纤维)在超高性能混凝土中的定向分布，从而显著提高了超高性能混凝土的抗折强度和抗高温、低温性能，整体上显著提高了超高性能混凝土的机械性能和耐候
性(耐高温、耐低温性能)。
[0007]本专利技术的第一方面提供一种高抗折强度的超高性能混凝土。
[0008]具体的，一种高抗折强度的超高性能混凝土，按重量份计，包括氧化石墨烯、金属纤维、胶凝材料1020
‑
1035份、砂1122
‑
1139份；所述胶凝材料包括水泥613
‑
620份、硅灰152.75
‑
155.5份、粉煤灰204
‑
207份和矿渣粉50.25
‑
52.5份；所述氧化石墨烯的含量为所述凝胶材料的重量的0.01
‑
0.3％；所述金属纤维的体积为所述超高性能混凝土的体积的1.2
‑
2.5％。
[0009]优选的，一种高抗折强度的超高性能混凝土，按重量份计，包括氧化石墨烯、金属纤维、胶凝材料1025
‑
1030份、砂1127.5
‑
1133份；所述胶凝材料包括水泥615
‑
618份、硅灰153.75
‑
154.5份、粉煤灰205
‑
206份和矿渣粉51.25
‑
51.5份；所述氧化石墨烯的含量为所述凝胶材料的重量的0.01
‑
0.03％；所述金属纤维的体积为所述超高性能混凝土的体积的1.5
‑
2％。
[0010]优选的，所述氧化石墨为纳米氧化石墨烯片。
[0011]优选的，所述纳米氧化石墨烯片的片层厚度为0.5
‑
2.5nm，主要的片层直径为0.5
‑
12μm；进一步优选的，所述纳米氧化石墨烯片的片层厚度为0.5
‑
2nm，主要的片层直径为0.5
‑
10μm。所述纳米氧化石墨烯片的纯度＞99％，单层率＞91％，表面有大量含氧基团，具有良好的亲水性，不导电。
[0012]优选的，所述金属纤维为钢纤维。使用钢纤维，有助于提升超高性能混凝土的抗折强度和耐候性。
[0013]优选的，所述钢纤维的长度为11
‑
18mm，直径为0.16
‑
0.28mm；进一步优选的，所述钢纤维的长度为12
‑
16mm，直径为0.18
‑
0.25mm。
[0014]进一步优选的，所述钢纤维为镀铜钢纤维，抗拉强度可达到2800MPa。
[0015]优选的，所述为硅酸盐水泥，例如牌号为P.O.42.5的普通硅酸盐水泥。采用硅酸盐水泥与聚羧酸系减水剂相容性良好。
[0016]优选的，所述硅灰的平均粒径为0.05
‑
0.2nm；进一步优选的，所述硅灰的平均粒径为0.08
‑
0.1nm。
[0017]优选的，所述硅灰的比表面积大于15m2/g；进一步优选的，所述硅灰的比表面积大于16m2/g。
[0018]优选的，所述硅灰的颜色为灰白色。
[0019]优选的，所述粉煤灰为I级粉煤灰。所述粉煤灰的颜色为黑色。
[0020]优选的，所述矿渣粉为市售的普通矿渣粉；进一步优选为白色的S95级矿渣粉。
[0021]优选的，所述砂为石英砂；进一步优选的，所述砂包括粗颗粒石英砂、中颗粒石英砂和细颗粒石英砂；所述粗颗粒石英砂的粒径为0.85
‑
2mm；所述中颗粒石英砂的粒径为0.425
‑
0.85mm；所述细颗粒石英砂的粒径为0.212
‑
0.425mm。
[0022]优选的，所述砂的重量含量与凝胶材料的重量含量比为1.08
‑
1.1：1(也可称为砂胶比)。
[0023]优选的，所述超高性能混凝土还包括溶剂、减水剂。
[0024]优选的，所述溶剂为水。
[0025]优选的，所述减水剂包括聚羧酸系减水剂。
[0026]优选的，所述减本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高性能混凝土，其特征在于，按重量份计，包括氧化石墨烯、金属纤维、胶凝材料1020
‑
1035份、砂1122
‑
1139份；所述胶凝材料包括水泥613
‑
620份、硅灰152.75
‑
155.5份、粉煤灰204
‑
207份和矿渣粉50.25
‑
52.5份；所述氧化石墨烯的含量为所述凝胶材料的重量的0.01
‑
0.3％；所述金属纤维的体积为所述超高性能混凝土的体积的1.2
‑
2.5％。2.根据权利要求1所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述胶凝材料包括水泥615
‑
618份、硅灰153.75
‑
154.5份、粉煤灰205
‑
206份和矿渣粉51.25
‑
51.5份。3.根据权利要求1所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述氧化石墨烯为纳米氧化石墨烯片；所述纳米氧化石墨烯片的片层厚度为0.5
‑
2.5nm，片层直径为0.5
‑
12μm。4.根据权利要求1所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述金属纤维为钢纤维；所述钢纤维的长度为11
‑
18mm，直径为0.16
‑
0.28mm...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴玉友，鲁权，陈松，刘长江，
申请(专利权)人：佛山高途新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：