一种超高性能混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术涉及建筑材料领域，具体的涉及一种超高性能混凝土及其制备方法，超高性能混凝土的原料组分包括：普通砂、水泥、硅灰、石灰石粉、粉煤灰、矿渣粉、减水剂、钢纤维及水，本发明专利技术超高性能混凝土采用粉煤灰、硅灰、石灰石粉、矿渣粉等固废材料代替水泥等胶凝材料，采用廉价的普通砂代替优质石英砂，采用短切钢纤维代替价格昂贵的镀铜钢纤维，采用这些廉价的原材料，代替原有的优质昂贵原材料，可大大降低超高性能混凝土的材料成本，同时也保证超高性能混凝土的物理力学性能和耐久性能无明显降低。土的物理力学性能和耐久性能无明显降低。

【技术实现步骤摘要】
一种超高性能混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术涉及建筑材料领域，具体的涉及一种超高性能混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]超高性能混凝土(UHPC)是拥有优异力学性能和良好耐久性的新一代水泥基复合材料，在高层建筑、大跨桥梁、海洋工程、水利工程、核电工程和特种结构等领域已经得到广泛应用。同普通混凝土和高性能混凝土相比，UHPC具有优异的性能。力学性能方面，UHPC要远远优于普通混凝土和高强混凝土，其抗压强度高于100MPa，抗折强度高于12MPa，断裂能可达30000J
·
m2。传统混凝土属于脆性材料，具有较好抗压性能，但抗折抗剪切性能非常差，而UHPC由于掺入了纤维材料，抗折抗剪切性能和韧性大大提高，相比传统混凝土，UHPC抗折强度高了一个数量级，断裂能高了两个数量级。耐久性能方面，由于UHPC的水胶比很低，原料颗粒之间紧密堆积整体特别密实，孔隙率仅为9％以下，甚至有UHPC的孔隙率接近2％，而且UHPC结构中孔结构的孔径在10nm左右。因此UHPC的渗透性极低、抗环境介质侵蚀能力和抗磨损能力很强，耐久性能远远优于传统混凝土。
[0003]UHPC突破了水泥基材料性能和应用领域的很多极限。无论是结构材料组分的复合，水泥基材料本身的性能、与纤维增强材料的复合，还是与其他结构材料的“组合”，都打开了许多发展空间，目前UHPC在各种工程上的应用还只是开始，一旦UHPC的性能和优势被认识，将很快形成UHPC的开发和应用高潮。
[0004]目前UHPC的推广应用阻碍依然较大，其中UHPC的原材料一般选用优质石英砂、石英粉作为骨料，镀铜微细钢纤维作为增强纤维材料，高活性的硅灰、粉煤灰和矿粉作为活性掺合料，高减水率的减水剂作为外加剂，这导致UHPC的原材料成本高昂；UHPC的养护制度与传统混凝土相比较为繁琐和复杂，一般包括静停、初养、终养、自然养护等养护过程。因此，提供一种混凝土，其不仅具有超高性能混凝土的高质量，而且成本低廉，生产简便，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服现有技术所存在的技术缺陷，提供一种超高性能混凝土，解决目前UHPC生产成本较高的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供一种超高性能混凝土，其原料组分包括：普通砂、水泥、硅灰、石灰石粉、粉煤灰、矿渣粉、减水剂、钢纤维及水，
[0007]优选地，超高性能混凝土中各组分重量份计为：水泥300～500份、硅灰50～150份、石灰石粉400～600份、粉煤灰50～150份、矿渣粉200～400份、减水剂20～30份；
[0008]优选地，钢纤维含量为超高性能混凝土体积含量2～3％；
[0009]优选地，水和胶凝材料的质量比为0.16～0.18：1；
[0010]优选地，普通砂和胶凝材料的质量比为0.8～1.2：1。
[0011]优选地，各组分重量份计为：水泥400份、硅灰100份、石灰石粉100份、粉煤灰100
份、矿渣粉300份、减水剂25份；
[0012]优选地，钢纤维含量为超高性能混凝土体积含量2％；
[0013]优选地，水和胶凝材料的质量比为0.17：1；
[0014]优选地，普通砂和胶凝材料的质量比为1：1。
[0015]优选地，水泥平均粒径为10.0～20.0μm，比表面积为1900～2100m2/kg。
[0016]优选地，硅灰平均粒径为1.0～2.0μm，比表面积为10000～12000m2/kg。
[0017]优选地，石灰石粉粒径为3～5μm，CaCO3含量≥95％，含水率≤2％。
[0018]优选地，粉煤灰平均粒径为5.0～10.0μm，比表面积为2400～2600m2/kg。
[0019]优选地，矿渣粉平均粒径为8.0～12.0μm，比表面积为1000～1200m2/kg。
[0020]优选地，减水剂为聚羧酸减水剂，固含量为40wt.％，减水率≥25％；钢纤维为短切钢纤维，长度为4mm～6mm，直径200～220μm，弹性模量不低于150GPa，极限抗拉强度不低于2000MPa。
[0021]本专利技术还提供一种超高性能混凝土的制备方法，将水泥、硅灰、粉煤灰、矿渣粉、石灰石粉和普通砂在搅拌机内低速搅拌2～3min，然后加入70％
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80％质量的聚羧酸减水剂和水的混合液低速搅拌1～2min，然后加入剩余质量的聚羧酸减水剂和短切钢纤维，保持低速搅拌2～3min，最后高速搅拌3～4mins置于模具中，养护至规定龄期，得到所述超高性能混凝土。
[0022]通过本专利技术提供的超高性能混凝土，具有如下有点：
[0023]1、本专利技术中，采用粉煤灰、硅灰、石灰石粉、矿渣粉等固废材料代替水泥等胶凝材料，采用廉价的普通砂代替优质石英砂，采用短切钢纤维代替价格昂贵的镀铜钢纤维，采用这些廉价的原材料，代替原有的优质昂贵原材料，可大大降低超高性能混凝土的材料成本，同时也保证超高性能混凝土的物理力学性能和耐久性能无明显降低。
[0024]2、本专利技术中采用石灰石粉作为微细骨料，改善了超高性能混凝土基体的颗粒级配，使基体更加密实，改善新拌混凝土的流动性能，有助于增加混凝土的物理力学性能和工作性能。
[0025]3、胶凝体系中硅灰、粉煤灰和矿渣粉中的活性SiO2、Al2O3可以和水泥水化产生的Ca(OH)2发生二次水化反应(火山灰反应)生成C
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S
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H凝胶，修复微裂纹并填充水泥石的孔隙和水泥石与骨料之间的界面过渡区，提高物理力学性能。
[0026]4、本专利技术中，超高性能混凝土的养护方式可采用自然养护，免除了额外的高温、蒸汽、蒸压养护方法，可采用普通混凝土的浇筑成型方法，大大降低了超高性能混凝土的制备工艺复杂程度，制备成本也随之大大降低，有利于扩展超高性能混凝土应用领域。
具体实施方式
[0027]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0028]本专利技术提供一种超高性能混凝土，其原料组分包括：普通砂、水泥、硅灰、石灰石粉、粉煤灰、矿渣粉、减水剂、钢纤维及水，
[0029]进一步地，超高性能混凝土中各组分重量份计为：水泥300～500份、硅灰50～150份、石灰石粉400～600份、粉煤灰50～150份、矿渣粉200～400份、减水剂20～30份；
[0030]进一步地，钢纤维含量为超高性能混凝土体积含量2～3％；
[0031]进一步地，水和胶凝材料的质量比为0.16～0.18：1；
[0032]进一步地，普通砂和胶凝材料的质量比为0.8～1.2：1。
[0033]进一步地，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，其原料组分包括：普通砂、水泥、硅灰、石灰石粉、粉煤灰、矿渣粉、减水剂、钢纤维及水。2.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土，其特征在于，各组分重量份计为：水泥300～500份、硅灰50～150份、石灰石粉400～600份、粉煤灰50～150份、矿渣粉200～400份、减水剂20～30份；所述钢纤维含量为超高性能混凝土体积含量2～3％；所述水和胶凝材料的质量比为0.16～0.18：1；所述普通砂和胶凝材料的质量比为0.8～1.2：1。3.根据权利要求2所述的一种超高性能混凝土，其特征在于，各组分重量份计为：水泥400份、硅灰100份、石灰石粉100份、粉煤灰100份、矿渣粉300份、减水剂25份；所述钢纤维含量为超高性能混凝土体积含量2％；所述水和胶凝材料的质量比为0.17：1；所述普通砂和胶凝材料的质量比为1：1。4.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土，其特征在于，所述水泥平均粒径为10.0～20.0μm，比表面积为1900～2100m2/kg。5.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土，其特征在于所述硅灰平均粒径为1.0～2.0μm，比表面积为10000～12000m2/kg。6.根据权利要求1所述的一种超...

【专利技术属性】
技术研发人员：张平，
申请(专利权)人：福建三凯建筑材料有限公司，
类型：发明
国别省市：