一种超高性能混凝土预混料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超高性能混凝土预混料及其制备方法，以硅酸盐水泥、石英砂、聚羧酸减水剂、纳米晶核材料、改性钢纤维、改性玄武岩纤维和消泡剂为原料，混合均匀，即得。该预混料运输方便，使用方法简单，边搅拌边向预混料中加入水，持续搅拌，即得超高性能混凝土，具有优异的抗拉强度和抗裂强度，大大拓宽了超高性能混凝土的应用范围。凝土的应用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种超高性能混凝土预混料及其制备方法


[0001]本专利技术属于混凝土制备
，具体涉及一种超高性能混凝土预混料及其制备方法。

技术介绍

[0002]超高性能混凝土(Ultra
‑
High Performance Concrete，简称UHPC)是一种新型水泥基复合材料，其内部缺陷空隙远小于普通混凝土，具有超高的耐久性、超好的力学性能以及优异的耐腐蚀性和耐久性，可减小结构尺寸，减轻结构自重，节约空间，降低能耗，降低结构维修费和重建费。UHPC被广泛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。
[0003]目前常用的UHPC虽然自身的性能有大的提升，但是具有以下问题：
[0004]1、胶凝材料用量大(水泥用量高达800～1000kg/m3)，水胶比低，增大了水化热，易产生收缩问题；
[0005]2、需要掺入硅灰等超细掺合料，故UHPC的早期收缩较大，导致构件早期应力集中，从而在后期容易产生裂缝，还会导致一些轻薄构件下弯曲变形；
[0006]3、制备UHPC所需原料包含水泥、硅灰、石英砂、石英粉、钢纤维和超塑化剂等，生产成本是普通混凝土的数倍；
[0007]4、UHPC的粘性大，不利于超高性能混凝土的浇筑；
[0008]5、UHPC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UHPC的使用范围；
[0009]6、UHPC的抗压强度超过150MPa，但是其抗拉强度仅有10～20MPa，抗裂强度不超过10MPa，因此UHPC不能承受较大的拉应力，在实际工程应用中，当UHPC的厚度较大时，其在抗拉、抗裂性能方面的局限性会大大限制其应用。
[0010]专利CN110627429B公开了一种浮石基轻质自密实超高性能混凝土，基于修正后的Andreasen
‑
Andersen堆积模型对浮石基UHPC复合体系基体配合比进行优化设计，将粉磨后的浮石颗粒进行一定程度的预湿处理，并按一定体积分数取代河砂配制UHPC复合水泥基材料，使各组分颗粒间达到紧密堆积状态，基体获得高密实度。该专利技术所得混凝土的抗拉强度、抗裂强度等指标仍不理想。
[0011]专利申请CN111470823A公开了一种超高性能混凝土的复合胶凝材料体系，其包括水泥、活性矿物外加剂、化学激发剂，其中所述活性矿物外加剂包括粉煤灰、矿粉、硅灰和纳米氧化铝，所述化学激发剂为硫酸钠。该专利技术利用特定氧化钙与氧化硅的比例，使胶凝材料发挥出良好的化学密实作用，通过化学激发剂(硫酸钠)可以增强胶凝材料的水化反应，更好地发挥胶凝材料的化学密实作用。该专利技术所得混凝土的抗拉强度和抗裂强度等指标也不理想。
[0012]显然，抗拉强度和抗裂强度已经成为限制超高性能混凝土发展的两个关键性指
标，仍有很大的进步空间。

技术实现思路

[0013]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种超高性能混凝土预混料及其制备方法，其具有优异的抗拉强度和抗裂强度，大大拓宽了其应用范围。
[0014]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0015]一种超高性能混凝土预混料的制备方法，具体步骤如下：
[0016](1)将聚羧酸减水剂、聚丙烯酸、聚乙二醇400加入水中，搅拌分散均匀，接着调节pH＝10～11，同时匀速缓慢滴加硝酸钙溶液、硅酸钠溶液和硝酸铝溶液，在此过程中控制pH不变，滴加完毕后继续搅拌5～6h，离心，干燥，得到纳米晶核材料；
[0017](2)将硼泥、淀粉、聚丙烯酰胺和水混合均匀，制成浆料，接着将钢纤维加入浆料中，超声波振荡处理，过滤取沉淀，静置陈化，得到改性钢纤维；将玄武岩纤维经表面腐蚀处理得到预处理玄武岩纤维，接着利用聚丙烯酸酯乳液浸渍处理，得到改性玄武岩纤维；
[0018](3)将硅酸盐水泥、石英砂、聚羧酸减水剂、纳米晶核材料、改性钢纤维、改性玄武岩纤维和消泡剂混合均匀，即得所述的预混料。
[0019]优选的，步骤(1)中，聚羧酸减水剂、聚丙烯酸、聚乙二醇400、水、硝酸钙溶液、硅酸钠溶液、硝酸铝溶液的质量比为10：0.15～0.2：0.1～0.15：120～130：20～30：20～30：20～30，其中，聚羧酸减水剂的相对分子量为50000～60000，聚丙烯酸的相对分子量为10000～12000，硝酸钙溶液、硅酸钠溶液、硝酸铝溶液的浓度分别为1.5～2.5mol/L、1.5～2.5mol/L、0.08～0.1mol/L。
[0020]优选的，步骤(1)中，硝酸钙溶液、硅酸钠溶液和硝酸铝溶液的滴加时间均为30～40min。
[0021]优选的，步骤(2)中，硼泥、淀粉、聚丙烯酰胺、水、钢纤维的质量比为20～30：15～20：4～6：50～60：20～30。
[0022]优选的，步骤(2)中，钢纤维的长度为35～45mm，玄武岩纤维的长度为6～8mm。
[0023]优选的，步骤(2)中，超声波振荡处理的工艺条件为：300～500W超声波振荡30～40min。
[0024]优选的，步骤(2)中，静置陈化时间为18～20h。
[0025]优选的，步骤(2)中，以重量份计，表面腐蚀处理的具体方法如下：将8～10份二苯胺磺酸钠、6～8份质量浓度98％浓硫酸、4～6份苯酚、2～3份硬脂酸甲酯、12～15份水混合均匀，配制成腐蚀液，接着将5～6份玄武岩纤维完全浸没于腐蚀液中，60～70℃搅拌处理30～40min，过滤，洗涤，即得预处理玄武岩纤维。
[0026]优选的，步骤(2)中，浸渍处理的具体方法为：将预处理玄武岩纤维完全浸没于其3～4倍重量的聚丙烯酸酯乳液中，300～400W超声波振荡处理50～60min，过滤，干燥即可。
[0027]优选的，步骤(2)中，聚丙烯酸酯乳液的固含量为45～50wt％。
[0028]优选的，步骤(3)中，硅酸盐水泥、石英砂、聚羧酸减水剂、纳米晶核材料、改性钢纤维、改性玄武岩纤维和消泡剂的质量比为100：120～130：1.5～2.5：13～15：20～30：50～60：0.3～0.5。
[0029]优选的，步骤(3)中，所述石英砂包括20～40目粗砂、60～80目中砂和100～120目
细砂，三者的质量比为2：3：1。
[0030]优选的，步骤(3)中，所述消泡剂为聚醚消泡剂。
[0031]利用上述制备方法得到的一种超高性能混凝土预混料。
[0032]上述一种超高性能混凝土预混料的使用方法，边搅拌边向预混料中加入其0.5～0.6倍重量的水，搅拌5～7min，即得超高性能混凝土。
[0033]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0034]本专利技术以硅酸盐水泥、石英砂、聚羧酸减水剂、纳米晶核材料、改性钢纤维、改性玄武岩纤维和消泡剂为原料，混合均匀，得到一种超高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高性能混凝土预混料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)将聚羧酸减水剂、聚丙烯酸、聚乙二醇400加入水中，搅拌分散均匀，接着调节pH＝10～11，同时匀速缓慢滴加硝酸钙溶液、硅酸钠溶液和硝酸铝溶液，在此过程中控制pH不变，滴加完毕后继续搅拌5～6h，离心，干燥，得到纳米晶核材料；(2)将硼泥、淀粉、聚丙烯酰胺和水混合均匀，制成浆料，接着将钢纤维加入浆料中，超声波振荡处理，过滤取沉淀，静置陈化，得到改性钢纤维；将玄武岩纤维经表面腐蚀处理得到预处理玄武岩纤维，接着利用聚丙烯酸酯乳液浸渍处理，得到改性玄武岩纤维；(3)将硅酸盐水泥、石英砂、聚羧酸减水剂、纳米晶核材料、改性钢纤维、改性玄武岩纤维和消泡剂混合均匀，即得所述的预混料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，聚羧酸减水剂、聚丙烯酸、聚乙二醇400、水、硝酸钙溶液、硅酸钠溶液、硝酸铝溶液的质量比为10：0.15～0.2：0.1～0.15：120～130：20～30：20～30：20～30，其中，聚羧酸减水剂的相对分子量为50000～60000，聚丙烯酸的相对分子量为10000～12000，硝酸钙溶液、硅酸钠溶液、硝酸铝溶液的浓度分别为1.5～2.5mol/L、1.5～2.5mol/L、0.08～0.1mol/L。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，硝酸钙溶液、硅酸钠溶液和硝酸铝溶液的滴加时间均为30～40min。4.根据权利要求1所述的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：王向严，王卫，王姣，朱冬梅，蒋紫勇，
申请(专利权)人：宿迁市星友混凝土有限公司，
类型：发明
国别省市：