基于人造高强集料的高模量超高性能混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种基于人造高强集料的高模量超高性能混凝土及其制备方法。本发明专利技术的混凝土包括水泥、粉煤灰微珠、硅灰、人造高强集料、玄武岩粗骨料、镀铜钢纤维、减水剂、水；本发明专利技术采用人造高强集料制备超高性能混凝土，可利用其内养护作用可一定程度改善目前超高性能混凝土收缩大的问题，同时结合预拌工艺促进人造高强集料周围浆体形成高强、致密的界面过渡区，提高了高模量超高性能混凝土的力学性能和耐久性能；本发明专利技术所得高模量超高性能混凝土的弹性模量为57～60GPa，同时抗压强度等级可达C150以上，并具有良好的工作性能、力学性能以及体积稳定性，可有效提升混凝土构件的韧性、耐久性能及弹性模量，具有重要的实际应用价值。值。

【技术实现步骤摘要】
基于人造高强集料的高模量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
，尤其涉及一种基于人造高强集料的高模量超高性能混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着水泥科学技术的进步以及对结构高强轻型化的需要，普通混凝土已经不再满足一些桥梁工程的施工要求。在这种情况下，性能优于普通混凝土的超高性能混凝土(UHPC)应运而生。UHPC是通过矿物掺合料替代水泥优化颗粒堆积密度、降低水胶比以及使用钢纤维和外加剂制备而成，其具有较好的流动性和优异的力学性能。此外，优异的耐久性能使UHPC能够抵御沿海、盐碱地区的侵蚀。因此，近二十年来UHPC开始频繁地应用于道路路面、桥梁结构等基础设施施工工程中。
[0003]目前，中日美法等各国相继制定并颁布了UHPC材料及结构设计的技术规范和施工指南，对无粗骨料的UHPC的研究与应用已经相对成熟。但相比于普通混凝土，UHPC仍有一些缺点：1)原材料的影响因素复杂，胶凝材料用量大，水胶比低，导致其水化不充分且早期收缩较大，对UHPC的耐久性和强度具有负面影响；2)弹性模量不高，UHPC的抗压强度是普通混凝土的数倍，但弹性模量却只比普通混凝土高约20％，这会导致桥梁结构刚度不足而变形过度发生破坏，此时结构设计受限于UHPC的弹性模量，其优异的抗压强度无法得到有效使用。因此，迫切需要研发具有高强高弹性模量和低收缩的混凝土，以满足我国道路桥梁结构高强轻型化的发展需求。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提出了一种基于人造高强集料的高模量超高性能混凝土及其制备方法，以解决或部分解决现有技术中存在的技术问题。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种基于人造高强集料的高模量超高性能混凝土，包括以下配比的原料：水泥600～700kg/m3、粉煤灰微珠120～200kg/m3、硅灰150～200kg/m3、人造高强集料800～1500kg/m3、玄武岩粗骨料0～700kg/m3、镀铜钢纤维100～250kg/m3、减水剂20～35kg/m3、水170～220kg/m3；
[0006]其中，人造高强集料的制备方法为：将煤矸石、工业氧化铝、糊精和水混合后造粒，再于1500～1700℃下保温1～3h，即得人造高强集料。
[0007]优选的是，所述的基于人造高强集料的高模量超高性能混凝土，所述人造高强集料的制备方法为：将煤矸石和工业氧化铝混合后，再加入糊精和水，继续混合得到浆料；
[0008]将浆料进行造粒后得到造粒料；
[0009]将造粒料干燥后，于1500～1700℃下保温1～3h，即得人造高强集料。
[0010]优选的是，所述的基于人造高强集料的高模量超高性能混凝土，所述人造高强集料的制备步骤中，所述煤矸石、工业氧化铝、糊精和水的质量比为(50～70):(25～45):(2～5):(3～7)。
[0011]优选的是，所述的基于人造高强集料的高模量超高性能混凝土，所述水泥为P
·
II 52.5硅酸盐水泥。
[0012]优选的是，所述的基于人造高强集料的高模量超高性能混凝土，所述粉煤灰微珠烧失量≤5.0％，需水量比≤90％，球形颗粒体积率≥95％。
[0013]优选的是，所述的基于人造高强集料的高模量超高性能混凝土，所述硅灰的SiO2质量含量≥95％，比表面积≥15500m2/kg，28d活性指数≥100％。
[0014]优选的是，所述的基于人造高强集料的高模量超高性能混凝土，所述镀铜钢纤维的长度为8～12mm、直径为0.18～0.35mm、断裂强度≥3000Mpa、弹性模量为40～60Gpa。
[0015]优选的是，所述的基于人造高强集料的高模量超高性能混凝土，所述玄武岩粗骨料粒径为5～8mm，压碎值为5～9％。
[0016]优选的是，所述的基于人造高强集料的高模量超高性能混凝土，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
[0017]第二方面，本专利技术还提供了一种所述的基于人造高强集料的高模量超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：
[0018]将人造高强集料放入水中浸泡至饱水状态；
[0019]将浸泡后的人造高强集料、水泥、硅灰、粉煤灰微珠搅拌混合，然后加入部分水和减水剂继续搅拌，再加入镀铜钢纤维和余下的水再次搅拌后，加入玄武岩粗骨料，继续搅拌，进行装模、振捣和成型，得到混凝土拌合物；
[0020]用不透水的薄膜覆盖混凝土拌合物表面，然后放入养护室中养护，即得高模量超高性能混凝土。
[0021]本专利技术的一种基于人造高强集料的高模量超高性能混凝土及其制备方法相对于现有技术具有以下有益效果：
[0022]本专利技术的基于人造高强集料的高模量超高性能混凝土的制备方法，采用人造高强集料制备超高性能混凝土，可利用其内养护作用可一定程度改善目前超高性能混凝土收缩大的问题，同时结合预拌工艺促进人造高强集料周围浆体形成高强、致密的界面过渡区，提高了高模量超高性能混凝土的力学性能和耐久性能；采用聚羧酸减水剂和粉煤灰微珠等矿物掺合料，优化混凝土拌合物的工作性能，改善混凝土的密实性和均质性，并进一步降低混凝土的收缩量，提高高模量超高性能混凝土的力学性能和体积稳定性能；本专利技术结合玄武岩粗骨料降低收缩以及人造高强集料的内养护作用，有效提升超高性能混凝土的抗裂性能和体积稳定性，同时可优化混凝土的孔结构，改善混凝土的耐久性能；本专利技术采用的人造高强集料中氧化铝的总含量占细集料总元素含量的60％以上，人造高强集料的掺入能够有效提升UHPC的弹性模量；本专利技术所得高模量超高性能混凝土的表观密度为2500～2700kg/m3，弹性模量为57～60GPa，同时抗压强度等级可达C150以上，并具有良好的工作性能、力学性能以及体积稳定性，可有效提升混凝土构件的韧性、耐久性能及弹性模量，具有重要的实际应用价值。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术实施方式，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基
于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]本申请实施例提供了一种基于人造高强集料的高模量超高性能混凝土，包括以下配比的原料：水泥600～700kg/m3、粉煤灰微珠120～200kg/m3、硅灰150～200kg/m3、人造高强集料800～1500kg/m3、玄武岩粗骨料0～700kg/m3、镀铜钢纤维100～250kg/m3、减水剂20～35kg/m3、水170～220kg/m3；
[0025]其中，人造高强集料的制备方法为：将煤矸石、工业氧化铝、糊精和水混合后造粒，再于1500～1700℃下保温1～3h，即得人造高强集料。
[0026]在一些实施例中，人造高强集料的制备方法为：将煤矸石和工业氧化铝混合后，再加入糊精和水，继续混合得到浆料；
[0027]将浆料进行造粒后得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于人造高强集料的高模量超高性能混凝土，其特征在于，包括以下配比的原料：水泥600～700kg/m3、粉煤灰微珠120～200kg/m3、硅灰150～200kg/m3、人造高强集料800～1500kg/m3、玄武岩粗骨料0～700kg/m3、镀铜钢纤维100～250kg/m3、减水剂20～35kg/m3、水170～220kg/m3；其中，人造高强集料的制备方法为：将煤矸石、工业氧化铝、糊精和水混合后造粒，再于1500～1700℃下保温1～3h，即得人造高强集料。2.如权利要求1所述的基于人造高强集料的高模量超高性能混凝土，其特征在于，所述人造高强集料的制备方法为：将煤矸石和工业氧化铝混合后，再加入糊精和水，继续混合得到浆料；将浆料进行造粒后得到造粒料；将造粒料干燥后，于1500～1700℃下保温1～3h，即得人造高强集料。3.如权利要求1所述的基于人造高强集料的高模量超高性能混凝土，其特征在于，所述人造高强集料的制备步骤中，所述煤矸石、工业氧化铝、糊精和水的质量比为(50～70):(25～45):(2～5):(3～7)。4.如权利要求1所述的基于人造高强集料的高模量超高性能混凝土，其特征在于，所述水泥为P
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II 52.5硅酸盐水泥。5.如权利要求1所述的基于人造高强集料的高模量超高...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鸿盛，晁元昭，胡风明，张志新，宋健，张高展，丁庆军，周昌盛，李进辉，付军，赵明宇，张成康，敖洋，蓝仕成，
申请(专利权)人：武汉理工大学安徽建筑大学，
类型：发明
国别省市：