一种高界面粘结强度的聚合物改性超高性能混凝土制造技术

本发明专利技术公开了一种高界面粘结强度的聚合物改性超高性能混凝土，包括以下重量份的组分：水泥572

【技术实现步骤摘要】
一种高界面粘结强度的聚合物改性超高性能混凝土


[0001]本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种高界面粘结强度的聚合物改性超高性能混凝土。

技术介绍

[0002]混凝土作为一种建筑材料，广泛应用于桥梁、隧道、公路等设施建设，但随着基础设施使用年限的不断延长，同时伴随着冻融等自然灾害的侵蚀，大量的混凝土结构出现裂缝、表面剥落等问题。针对上述问题，传统上，主要采用特种水泥系列混凝土、聚合物改性混凝土及普通水泥系列混凝土进行修补，但这三类修补材料已经无法满足更高修补力学性能要求的修补工程。
[0003]超高性能混凝土作为一种新型的建筑材料，具有更加优异的力学性能和耐久性能。目前，主要应用于超高层建筑、大跨度桥梁、薄层建筑、核反应堆保护壳、建筑物修补及军事防护建筑等。与传统混凝土材料相比，通过提升胶凝材料用量，剔除粗骨料，降低水胶比，添加一定比例的钢纤维及增加高效减水剂的用量，使超高性能混凝土具有更加致密的微观结构，进而提高材料的力学性能和耐久性能。但由于修补后的新旧混凝土界面比较薄弱，因此修补材料的粘结性能决定了修复加固的成败，粘结性能越强，则修补之后的界面过渡区结构越稳定。
[0004]现有超高性能混凝土维修加固应用集中在混凝土桥梁方面，主要关注加固材料的劈裂抗拉强度、抗压强度和抗折强度。而针对隧道衬砌结构的加固研究多针对抗弯(减)构件，在隧道及地下工程的应用尤其是维修加固还在探索阶段，应用实践尚无先例。隧道衬砌通常为压弯受力状态，为保证加固效果，对隧道衬砌加固材料的界面粘结强度提出了更高的要求。鉴于此，针对隧道应用场景和性能要求，本专利技术提供了一种高界面粘结强度的聚合物改性超高性能混凝土。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种高界面粘结强度的聚合物改性超高性能混凝土，实现了改善混凝土基体中水泥石与骨料界面过渡区的缺陷，进而可以增强混凝土的抗折强度及抗拉强度，改善新老混凝土界面区域的粘结强度。
[0006]本专利技术采用以下技术方案：一种高界面粘结强度的聚合物改性超高性能混凝土，包括以下重量份的组分：水泥572
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728份；硅灰52
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130份；石灰石粉260
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338 份；河砂954
‑
1032份；钢纤维156
‑
234份；复合聚合物改性剂2.6
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10.4份；减水剂8.32
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9.88份；水202
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208份；其中：复合聚合物改性剂：由可再分散乳胶粉和羟丙基甲基纤维素醚按质量比9:1复合并混合均匀制得。
[0007]进一步地，该可再分散乳胶粉的固含量大于98％，且羟丙基甲基纤维素醚的黏度为200000mPa.s。
[0008]进一步地，该水泥为52.5硅酸盐水泥，水泥平均粒径为12.83μm。
[0009]进一步地，该硅灰的平均粒径为3.07μm；烧失量不大于6％；7d活性指数不小于95％，比表面积不小于15m2/g。
[0010]进一步地，该石灰石粉的碳酸钙含量不小于99％；平均粒径为11.90μm；烧失量不小于40％。
[0011]进一步地，该河砂的细度模数为2.6，且含泥量不大于0.5％。
[0012]进一步地，该钢纤维为镀铜圆直钢纤维，钢纤维的长度为12
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14mm，直径为0.18
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0.22mm，抗拉强度不小于2800MPa。
[0013]进一步地，该减水剂为聚羧酸减水剂，其固含量大于50％。
[0014]本专利技术还公开了上述的一种高界面粘结强度的聚合物改性超高性能混凝土的制备方法，该制备方法如下：
[0015]步骤S1.将水泥、硅灰、石灰石粉、河砂、复合聚合物改性剂混合干拌，得干混料；
[0016]步骤S2.先将80％的水与减水剂混合均匀，并倒入步骤S1中的干混料中搅拌均匀，然后将剩余20％的水与减水剂倒入继续搅拌，得湿混料；
[0017]步骤S3.将步骤S2中的湿混料在搅拌状态下，匀速添加钢纤维，并在4
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5min 内完成；
[0018]步骤S4.将步骤S3中的添加有钢纤维的湿混料继续搅拌均匀，得到该高界面粘结强度的聚合物改性超高性能混凝土。
[0019]本专利技术的有益效果是：1.用制备普通混凝土的基材组分制成超高性能混凝土，制备方法简单，制备成本低。2.制备得到的高界面粘结强度的聚合物改性超高性能混凝土，其抗拉强度大于9MPa、弹性模量大于50GPa，满足超高性能混凝土的力学性能要求；其界面粘结强度大于4.0MPa，满足作为隧道裂损衬砌的修复材料。3.采用制备的该高界面粘结强度的聚合物改性超高性能混凝土，实现了对裂损隧道衬砌的修复，且其无需蒸养或高压养护，仅需常温养护即可，对养护条件要求低，适用于隧道工程现场施工。4.复合聚合物改性剂，针对多相多组分脆性材料混凝土，增加了混凝土结构的柔韧性，使骨料和水泥石间粘结性好，以弥补水泥石和骨料界面过渡区由孔隙造成的脆性；水泥及其他辅助胶凝材料和骨料混合，胶凝材料水化产物及骨料之间存在粘结界面过渡区，界面过渡区孔隙、气泡等微观缺陷的存在，造成界面处结合薄弱，复合聚合物改性剂自身为网状结构，聚合物粒子渗透进入混凝土基体的孔隙及毛细管，与水泥水化产物形成良好的内聚强度，可提高界面过渡区的密实度，改善新老混凝土界面区域的粘结强度；且聚合物长链立体网络结构在混凝土颗粒与颗粒之间，起到韧性桥接作用，在提高界面粘结强度的同时还可增强混凝土的抗折强度及抗拉强度。
具体实施方式
[0020]下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0021]本专利技术公开了一种高界面粘结强度的聚合物改性超高性能混凝土，适用于隧道衬砌修复，隧道衬砌通常为压弯受力状态，为保证加固效果，对隧道衬砌加固材料的界面粘结强度要求高。
[0022]上述超高性能混凝土包括以下重量份的组分：水泥572
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728份；硅灰52
‑
130 份；石灰石粉260
‑
338份；河砂954
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1032份；钢纤维156
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234份；复合聚合物改性剂2.6
‑
10.4份；减
水剂8.32
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9.88份；水202
‑
208份；其中：复合聚合物改性剂：由可再分散乳胶粉和羟丙基甲基纤维素醚按质量比9:1复合并混合均匀制得。减水剂为聚羧酸减水剂，其固含量大于50％。
[0023]上述可再分散乳胶粉的固含量大于98％，且所述羟丙基甲基纤维素醚的黏度为200000mPa.s。水泥为52.5硅酸盐水泥，水泥平均粒径为12.83μm。
[0024]硅灰的平均粒径为3.07μm；烧失量不大于6％；7d活性指数不小于95％，比表面积不小于15m2/g。
[0025]石灰石粉的碳酸钙含量不小于99％；平均粒径为11.90μm；烧失量不小于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高界面粘结强度的聚合物改性超高性能混凝土，其特征在于，包括以下重量份的组分：水泥572
‑
728份；硅灰52
‑
130份；石灰石粉260
‑
338份；河砂954
‑
1032份；钢纤维156
‑
234份；复合聚合物改性剂2.6
‑
10.4份；减水剂8.32
‑
9.88份；水202
‑
208份；其中：所述复合聚合物改性剂：由可再分散乳胶粉和羟丙基甲基纤维素醚按质量比9:1复合并混合均匀制得。2.如权利要求1所述的一种高界面粘结强度的聚合物改性超高性能混凝土，其特征在于，所述可再分散乳胶粉的固含量大于98％，且所述羟丙基甲基纤维素醚的黏度为200000mPa.s。3.如权利要求1所述的一种高界面粘结强度的聚合物改性超高性能混凝土，其特征在于，所述水泥为52.5硅酸盐水泥，水泥平均粒径为12.83μm。4.如权利要求1所述的一种高界面粘结强度的聚合物改性超高性能混凝土，其特征在于，所述硅灰的平均粒径为3.07μm；烧失量不大于6％；7d活性指数不小于95％，比表面积不小于15m2/g。5.如权利要求1所述的一种高界面粘结强度的聚合物改性超高性能混凝土，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺雄飞，王华，陈亚豪，卓越，邹翀，李辉，朱绘美，谭明旭，许斌斌，贺善宁，潘岳，王玥，宋妍，陆伟宁，牛富生，
申请(专利权)人：中铁隧道勘察设计研究院有限公司西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：