一种超高性能抗冲耐磨混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超高性能抗冲耐磨混凝土及其制备方法，其组分以重量份计，包括胶材40～60份、细骨料0～12份、粗骨料40～60份、外加剂0.45～0.9份、水4～6份，及占胶材、细骨料、粗骨料、外加剂总体积的0.1％～0.3％的纤维混合而成。将上述胶材、细骨料、外加剂干拌均匀，加入纤维后进行干拌使其均匀分布，再加入粗骨料和水搅拌制备而成。本发明专利技术解决了普通水工混凝土在高速夹泥、夹砂、夹石水流长期冲刷下易发生过流面磨蚀及空蚀现象，避免了表层混凝土大面积剥蚀，提高了混凝土的力学性能、耐久性能及抗冲耐磨强度，提高了建筑的使用寿命。提高了建筑的使用寿命。提高了建筑的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种超高性能抗冲耐磨混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术属于混凝土材料
，具体地涉及一种超高性能抗冲耐磨混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]水利水电工程中，高速夹泥、夹砂、夹石水流长期冲刷水工建筑物，造成混凝土建筑物过流面磨蚀加剧及空蚀现象，导致表层混凝土大面积剥蚀，大大缩短了建筑的使用寿命。据资料显示，我国运行中的大坝泄水建筑物有70％存在程度不同的冲磨破坏问题，严重的冲磨破坏还可能危及其它建筑物的安全。而且随着对清洁能源开发需求的提高，大型高水头水电站水电站的泄流流速大，对水工泄水建筑物混凝土抗冲磨材料的综合性能也提出了较高的要求。
[0003]近年来水电站泄洪建筑物常用的抗冲耐磨材料主要为硅粉混凝土、纤维混凝土、HF混凝土、抗冲耐磨防护涂层等。硅粉混凝土是目前国内水电工程中使用量比较大的抗冲磨材料，能明显提高混凝土的抗冲耐磨能力，尤其是能够大幅度提高混凝土的抗空蚀能力。但采用硅粉配制的水工抗冲磨高性能混凝土普遍存在着塑性收缩变形和干缩变形较大、发热量较高的不足，在工程中常常出现易开裂的现象，从而影响其抗冲耐磨能力的发挥。且硅粉混凝土施工和易性差，使混凝土不易振捣密实，不易收光抹面，容易出现较多的蜂窝麻面，混凝土表面平整度差。HF高强耐磨粉煤灰混凝土是在混凝土中按一定比例掺入优质粉煤灰与HF抗冲耐磨外加剂，具有较好的粘聚性与保水性，水泥用量低，水化热温升小，不容易产生温度裂缝，但HF混凝土对骨料要求较高，需采用花岗岩类骨料或铁矿石，且施工工作面应采用遮阳、防风措施，避免混凝土表面水份蒸发过快引起表面龟裂。抗冲耐磨防护涂层材料目前多用于泄水建筑物过流面缺陷处理或损伤修复，其中主要的环氧抗冲磨防护材料的缺点是有毒性，线膨胀系数高与混凝土差异大，导致变形协调能力差，而且与混凝土面的连接工艺比较复杂，必须干燥面作业。
[0004]随着我国经济建设的快速发展，工程建设的规模越来越大，环境越来越复杂，超高性能混凝土(UHPC)的研究和应用逐渐成为热点，与普通混凝土相比，UHPC抗压强度提升到5倍以上，抗折强度10倍以上、抗拉强度4倍以上。在同等受力条件下，UHPC结构尺寸更小巧、自重大大降低、设计自由度大、绿色环保，符合可持续发展理念。因此，设计一种应用于水工建筑物抗冲磨部位的超高性能抗冲耐磨混凝土材料，对提高水工混凝土的抗冲磨强度，减少带泥沙水流对混凝土的冲刷破坏，降低水工混凝土结构中抗冲磨部位的修补加固频率及难度有重要的应用意义。

技术实现思路

[0005]为了提高水工混凝土的抗冲磨强度，为混凝土材料性能的提升提供保障措施，进而延长混凝土建筑物使用寿命，本专利技术提供了一种超高性能抗冲耐磨混凝土及制备方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种超高性能抗冲耐磨混凝土，包括胶材、细骨料、粗骨料、外加剂、纤维和水；所述胶材、细骨料、粗骨料、外加剂和水按照以下重量份进行混合
[0008][0009][0010]所述纤维按体积进行混合，其体积占胶材、细骨料、粗骨料、外加剂总体积的0.1％～0.3％。
[0011]所述胶材是由水泥、粉煤灰、硅粉、矿粉按一定比例混合而成，其中水泥为28～42份，粉煤灰8～12份，硅粉2～3份、矿粉2～3份。
[0012]所述水泥采用P.O 52.5硅酸盐水泥，粉煤灰为Ⅱ级以上粉煤灰，硅粉为纳米级硅粉，矿粉为纳米级矿粉。
[0013]所述细骨料为2区天然砂或机制砂。
[0014]所述粗骨料为粒径5～10mm的小石。
[0015]所述外加剂由减水剂、膨胀剂、消泡剂、保塌剂混合而成，均为粉状外加剂，其中减水剂的用量为0.25～0.5重量份，膨胀剂的用量为0.1～0.2重量份，消泡剂的用量为0.05～0.1重量份，保塌剂的用量为0.05～0.1重量份。
[0016]所述减水剂采用的是聚羧酸高性能减水剂；膨胀剂采用的是硫铝酸盐类膨胀剂，消泡剂为水泥砂浆消泡剂，水泥保塌剂是能够保持混凝土坍落度不快速损失的外加剂，可以延缓水泥水化凝结，达到保持坍落度的作用。
[0017]所述纤维为采用的是短切PVA纤维。
[0018]本专利技术还提供了超高性能抗冲耐磨混凝土的制备方法，包括如下步骤，
[0019]步骤一：制备粉料
[0020]称取40～60重量份的胶材、0.45～0.9重量份的外加剂、0～12重量份的细骨料投入搅拌装置中干拌110
‑
130s，后将按体积比备好的纤维搅拌装置中进行干拌110
‑
130s，使纤维均匀的分布；
[0021]步骤二：强制搅拌
[0022]将40～60重量份的粗骨料投入搅拌装置中，并将称好的4～6重量份的水一次性倒入搅拌装置中，搅拌8～10min出料。
[0023]有益效果：
[0024]1、本专利技术的超高性能抗冲耐磨混凝土，解决了普通水工混凝土在高速夹泥、夹砂、夹石水流长期冲刷下易发生过流面磨蚀及空蚀现象，避免了表层混凝土大面积剥蚀，一定程度上提高了建筑的使用寿命。
[0025]2、本专利技术的超高性能抗冲耐磨混凝土，其性质稳定，方法简单且易于掌握，且原材料易获取，便于储运。
[0026]3、本专利技术超高性能抗冲耐磨混凝土，胶凝材料级配良好，混凝土结构密实，有效地提高了混凝土的力学性能及耐久性能。
[0027]4、本专利技术超高性能抗冲耐磨混凝土，可以有效提高水工混凝土的抗冲耐磨强度，减少了水工混凝土过流面由于冲磨破坏、空蚀破坏而进行了修补加固工作，降低了水电站的运行成本。
[0028]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例进行详细说明。
附图说明
[0029]图1为本专利技术制备流程图；
[0030]图2为实例一的抗冲磨试验破坏图；
[0031]图3为实例二的抗冲磨试验破坏图；
[0032]图4为实例三的抗冲磨试验破坏图；
[0033]图5为实例四的抗冲磨试验破坏图；
[0034]图6为实例一至实施例四的混凝土抗冲磨强度对比图。
具体实施方式
[0035]根据上述技术方案，举较佳的实施例并结合图示进行具体说明。
[0036]本专利技术的超高性能抗冲耐磨混凝土，包括胶材、细骨料、粗骨料、外加剂、纤维和水；所述胶材、细骨料、粗骨料、外加剂和水按照以下重量份进行混合：
[0037][0038]纤维按体积进行混合，其体积占胶材、细骨料、粗骨料、外加剂总体积的0.1％～0.3％。
[0039]上述胶材是由水泥、粉煤灰、硅粉、矿粉按一定比例混合而成，其中水泥为28～42份，粉煤灰8～12份，硅粉2～3份、矿粉2～3份。
[0040]上述水泥采用P.O 52.5硅酸盐水泥，粉煤灰为Ⅱ级以上粉煤灰，硅粉为纳米级硅粉，矿粉为纳米级矿粉。
[0041]掺入一定量的粉煤灰主要有以下三方面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高性能抗冲耐磨混凝土，其特征在于，包括胶材、细骨料、粗骨料、外加剂、纤维和水；所述胶材、细骨料、粗骨料、外加剂和水按照以下重量份进行混合：所述纤维按体积进行混合，其体积占胶材、细骨料、粗骨料、外加剂总体积的0.1％～0.3％。2.根据权利要求1所述的超高性能抗冲耐磨混凝土，其特征在于，所述胶材由水泥、粉煤灰、硅粉、矿粉按一定比例混合而成，以重量份计，其中水泥为28～42份，粉煤灰8～12份，硅粉2～3份、矿粉2～3份。3.根据权利要求2所述的超高性能抗冲耐磨混凝土，其特征在于，所述水泥采用P.O 52.5硅酸盐水泥，粉煤灰为Ⅱ级以上粉煤灰，硅粉为纳米级硅粉，矿粉为纳米级矿粉。4.根据权利要求1所述的超高性能抗冲耐磨混凝土，其特征在于，所述细骨料为2区天然砂或机制砂，所述的粗骨料为粒径5～10mm的小石。5.根据权利要求1所述的超高性能抗冲耐磨混凝土，其特征在于，所述外加剂由减水剂、膨胀剂、消泡剂、保塌剂混合而成，均为粉状外加剂，以重量份计，其中减水剂0.25～0.5份，...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺晶晶，周恒，狄圣杰，胡炜，卢浩丹，樊李浩，赵坤龙，
申请(专利权)人：中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：