一种超高性能混凝土的级配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种超高性能混凝土的级配方法，包括：分别称取所需数量的无水乙醇和胶凝材料；将胶凝材料和无水乙醇加入到搅拌机中，搅拌至胶凝材料润湿和成核状态，再将搅拌机调至高速运行状态搅拌，得到浆糊状搅拌物；将浆糊状搅拌物转移到圆柱形模具中，并将模具填充至过量，除去多余的部分，并称量模具中的糊料量，计算得到固体浓度；以连续较低的V

【技术实现步骤摘要】
一种超高性能混凝土的级配方法


[0001]本专利技术属于混凝土试验研究
，具体地说，涉及一种超高性能混凝土的级配方法。

技术介绍

[0002]UHPC即超高性能混凝土，在目前水泥基工程材料中最具有创新性的一种材料，其以超高的耐久性和超高的力学性能著称，目前被广泛的应用于跨海桥梁、建筑装饰、装配式建筑、路面修复以及家具和工艺品领域，UHPC基于最大堆积密度理论进行设计，要求所有组成材料的不同粒径以最佳比例形成紧密堆积，即毫米级颗粒(骨料)堆积的间隙由微米级颗粒填充，微米级颗粒堆积的间隙由亚微米级颗粒填充。
[0003]目前评价微级配的方法有以下三种：干堆积测定法、最小需水量法以及湿堆积密度法(最大固相含量法)。
[0004]干堆积测定法根据《英国标准BS 812：第2部分：1995》进行直接测量，这种粉末在粉末
应用广泛，但是该方法对样品的处理要求必须标准化，此外由于使用干法包装，在处理微细粉末时随着颗粒尺寸变小，由范德华和颗粒之间的静电力引起的粘附现象变得越来越重要，导致结块，从而增加空隙率。因此该方法会高估空隙率，低估细颗粒的填料密度。
[0005]最小需水量法是一种间接法，该方法根据胶凝材料形成糊状物并达到一定稠度所需的最小含水量来作为量胶凝材料样品的孔隙含量，以此推断颗粒堆积的密实度。间接法相对于中直接法可以通过添加超塑化剂来克服微粒的聚团现象，但该方法依然存缺点，该方法对稠度的判断很重要，但是没有任何证据表明该稠度水平下，水会完全填满颗粒间的空隙，也就是说该方法往往忽略了浆体的空气含量，导致对空隙率的低估和对堆积密度的高估。
[0006]湿堆积密度法相对于最小需水量是一种不依赖于稠度的新方法，该方法在一定范围的水胶比内进行湿填料试验测量和计算固体浓度，以最大固体浓度作为每组配比的评判标准。再通过比较每组级配的最大固体浓度来优选配比。但是该方法在拌和时使用水进行拌和，根据以往经验最大固体浓度往往在水胶比较低的情况下，此时胶凝材料很难搅拌成糊状物，有时搅拌要耗时一小时，搅拌过程太长导致水和水泥在拌和时水化等化学反应有了一定程度的发展，进而导致拌合物的体积有所膨胀，在测量时质量偏小，导致对配比的判断存在一定误差。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术针对现有技术存在的问题，提供了一种超高性能混凝土的级配方法，使用酒精代替水进行胶凝材料的拌和，克服了干堆积测定法中的细颗粒聚集问题，最小需水量法的依赖稠度的问题，同时也克服了湿堆积密度法中胶凝材料的水化问题。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0009]本专利技术提供了一种超高性能混凝土的级配方法，具体包括以下步骤：
[0010]步骤1，分别称取所需数量的无水乙醇和胶凝材料；
[0011]步骤2，将步骤1称取的胶凝材料和无水乙醇加入到搅拌机中，进行低速搅拌至胶凝材料润湿和成核状态，再将搅拌机调至高速运行状态搅拌4分钟，得到浆糊状搅拌物；
[0012]步骤3，将步骤2得到的浆糊状搅拌物转移到圆柱形模具中，并将模具填充至过量，除去多余的部分，并称量模具中的糊料量，计算得到固体浓度；
[0013]步骤4，以连续较低的V
无水乙醇
/V
胶凝材料
体积比重复步骤1、2和3，直到找到最大固体浓度，即填料密度。
[0014]本专利技术进一步在于：
[0015]步骤1中无水乙醇与胶凝材料的体积比为(0.1
‑
1)：1。
[0016]步骤1中胶凝材料包括水泥、硅灰、矿渣粉和石灰石粉，其中水泥、硅灰、矿渣粉和石灰石粉的体积比为10：4：5.3：1。
[0017]步骤2中低速搅拌的转速为30r/min。
[0018]步骤2中高速运行状态的转速为70r/min。
[0019]步骤3中固体浓度按下式计算：
[0020][0021]φ＝V
C
/V
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0022]其中，ρ
η
是无水乙醇的密度；
[0023]u
η
是V
无水乙醇
/V
胶凝材料
；
[0024]n为凝胶材料的组成个数，如文中提到的水泥、硅灰、矿渣粉、石粉等，配合比中有多少种胶凝材料公式(1)中就有多少项，i小于等于n；
[0025]ρ1、ρ2、ρ
i
和ρ
n
是凝胶材料各组成的表观密度；
[0026]R1、R2、R
i
和R
n
是凝胶材料各组成与总胶凝材料的体积比；
[0027]M是圆柱形模具中糊料的质量；
[0028]V是圆柱形模具的容积；
[0029]V
C
为胶凝材料固体体积；
[0030]φ为最大固体浓度。
[0031]与现有技术相比，本专利技术可以获得包括以下技术效果：
[0032]本专利技术使用无水乙醇进行水泥基胶凝材料拌和，无水乙醇和水泥、硅灰、矿渣粉以及石灰石粉在拌和中不会发生水化反应，胶凝材料颗粒完全以原始状态进行堆砌，排除水化干扰。
[0033]本专利技术使用最大固体浓度代表颗粒间的堆积情况，同一配比的固体浓度随着V
无水乙醇
/V
胶凝材料
(体积比)的降低而升高，因此使用每组配比的最大固体浓度来评价该组配比，最大固体浓度越大改组配比的堆积越密实。但是当V
无水乙醇
/V
胶凝材料
降低到一定程度时胶凝材料由于酒精过少不足以包裹胶凝颗粒不能形成糊状物，此时固体浓度会急剧降低，对于寻找最大固体浓度没有太大意义，因此可认为没有成糊状的V
无水乙醇
/V
胶凝材料
没有固体浓度。
具体实施方式
[0034]以下将配合实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
[0035]【实施例1】
[0036]在同一配比下，使用不同细度的石灰石粉对专利技术进行进一步的说明，本实例使用石灰石粉的参数如表1：
[0037]表1石粉生产工艺参数与物理性能指标
[0038][0039]实施例1使用微级配采用表2配比：
[0040]表2
[0041][0042]注意：以上配比均为体积之比。
[0043]首次办拌和由于对于拌合性能的了解有限，选取初始无水乙醇与胶凝材料的比例时，建议从体积比1：1开始，随后逐步减少该比例直到固体浓度出现峰值，或者拌合物无法成为糊状物为止。
[0044]在进行实验前需要对胶凝材料的密度进行测量以确定胶凝材料的具体用量，胶凝材料的密度的测量采用GB/T 208
‑
2014水泥密度测定方法进行检测。表3是本实例采用规范所述方法所测得原材密度。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高性能混凝土的级配方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，分别称取所需数量的无水乙醇和胶凝材料；步骤2，将步骤1称取的胶凝材料和无水乙醇加入到搅拌机中，进行低速搅拌至胶凝材料润湿和成核状态，再将搅拌机调至高速运行状态搅拌，得到浆糊状搅拌物；步骤3，将步骤2得到的浆糊状搅拌物转移到圆柱形模具中，并将模具填充至过量，除去多余的部分，并称量模具中的糊料量，计算得到固体浓度；步骤4，以不同的V
无水乙醇
/V
胶凝材料
体积比重复步骤1、2和3，直至找到最大固体浓度，即填料密度。2.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土的级配方法，其特征在于，步骤1中无水乙醇与胶凝材料的体积比为(0.1
‑
1)：1。3.根据权利要求1或2所述的一种超高性能混凝土的级配方法，其特征在于，步骤1中胶凝材料包括水泥、硅灰、矿渣粉和石灰石粉，其中水泥、硅灰、矿渣粉和石灰石粉的体积比为10：4：5.3：1。4.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土的级配方法，其特征在于，步骤2中低速搅拌的转速为30r...

【专利技术属性】
技术研发人员：马强强，陈晨，王亚萍，孔海峡，宋金平，罗伟，
申请(专利权)人：中国水利水电第三工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：