【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及混凝土领域，特别地，涉及一种自密实超高强混凝土材料及其制备方法
技术介绍
1、混凝土是世界范围内使用最为广泛的建筑材料之一。近年来，随着建筑技术的高速发展，出现了越来越多大规模、技术难度高的工程。而这些工程施工难度大，使用环境恶劣，保养困难且使用了大量的复杂钢筋混凝土组合结构，这使得模板内部越来越复杂，浇筑过程难度越来越高。
2、例如中国专利(公开号cn114988777a)公开了一种高流态自密实混凝土及其制备方法，其中包括增强纤维90～100份，增强纤维的表面包裹一层光滑的壳聚糖膜，此膜能够减小钢纤维与混凝土之间的摩擦力，从而增大混凝土的流动性，且膜在拌合时会因为摩擦和水化热会逐渐磨损并且降解，最终得到流动度为135mm左右，28d抗压强度为90mpa左右的混凝土。中国专利(公开号cn115010434a)公开了一种自密实混凝土及其制备方法，包括如下重量份的原料：水泥430～480份，粉煤灰30～40份，膨胀剂30～50份，细骨料660～700份，粗骨料1000～1100份，水150～160份，减水剂8～12份，此专利技术最终得到28d抽芯抗压强度大于 40mpa，初始坍落扩展度在650～700mm之间的自密实混凝土。虽然专利(公开号cn114988777a)使用了增强纤维，但是28d抗压强度仅在90mpa左右，未突破100mpa。专利(公开号cn115010434a)虽然得到扩展度在650～700mm之间的大流动性自密实混凝土，但其抗压强度仅为40mpa，不能在复杂环境中使用。
3、综上
技术实现思路
1、针对现有自密实混凝土存在的问题，本专利技术提供了一种自密实超高强混凝土材料及其制备方法。
2、为实现上述要求，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种自密实超高强混凝土材料，按照重量百分数计，包括以下各组分：水泥250～350份，矿物掺合料250～400份，粗骨料900～1200份，细骨料630～720份，水130～170份，减水剂 8～20份，消泡剂0～3份，改性钢纤维5～85份；
4、所述改性钢纤维由如下步骤制备：
5、s1、为了去除掉钢纤维表面的油污杂质，以便pda涂层的形成，将钢纤维依次放入丙酮溶液，乙醇和去离子水中超声清洗2.5min，取出后放入鼓风干燥机85℃烘干备用；
6、s2、配制含有多巴胺(da，10mmol/l)的tris–hcl缓冲溶液(tris-hcl，0.1mol/l，ph＝8.5)，将钢纤维浸入缓冲溶液中在避光条件下反应24h(其目的是让钢纤维表面有一层均匀的pda 涂层)，取出钢纤维后用去离子水清洗，并在室温下干燥备用；
7、s3、将聚氟乙烯(pvf)溶于n-甲基吡咯烷酮(nmp)中，超声震荡15min使其分散均匀，其中，pvf质量分数优选9％；
8、s4、将完成步骤s2的钢纤维浸入步骤s3中的溶液反应6min(目的是让钢纤维上部分涂敷pda/pvf涂层)，取出随后置于80℃的恒温箱中干燥30min，即得部分涂敷pda/pvf涂层的改性钢纤维；
9、s5、将步骤s4的钢纤维浸入丝氨酸溶液(2wt％)30min(目的是让丝氨酸完全吸附在未吸附pvf的pda涂层上)，取出随后置于80℃的恒温箱中干燥1h，即得部分涂覆pda/pvf涂层和其余部分涂敷pda/丝氨酸涂层的改性钢纤维，浸入时间代表涂层的面积大小，步骤s3～步骤s5中较小的pvf质量分数和钢钎维浸入不同溶液的时间，目的是得到小面积的pda/pvf涂层和大面积的pda/丝氨酸涂层。
10、作为优选的技术方案，所述的水泥为42.4或52.5等级的硅酸盐水泥。
11、作为优选的技术方案，所述的矿物掺合料包括矿粉、硅灰、石粉和微珠中任意一种或几种。
12、作为进一步优选的技术方案，所述矿粉为s95级或s105级矿粉；所述硅灰中活性二氧化硅含量大于90％，最大粒径不超过0.2μm；所述石粉为400目～800目重质碳酸钙粉体；所述微珠为最大粒径不超过10μm的粉煤灰微珠。作为更进一步的优选技术方案，其中矿物掺合料采用400目～800目重质碳酸钙粉体作为粒径更小的掺合料，可以充分填充在粗骨料和细骨料之间的空隙中，提高紧密堆积密度，使得砂浆有优异的流动性，不仅如此，重质碳酸钙粉体还可以降低生产成本，增加混凝土的强度。
13、作为优选的技术方案，所述粗骨料为经过碎石整形机处理过的类球形石子，其球型度大于0.65，包括连续级配的粒径为5～10mm的石子和10～15mm的石子，两者重量比为(370～420)： (550～620)。通过上述技术方案，石子经过整形之后，大小均匀、粒型完整。针片状颗粒含量和不规则的多棱体含量大大减少，使得碎石颗粒的球形度增加。石子颗粒球形度的增加，第一方面对提高混凝土的流动性和流动性保持能力有利；第二方面减少了单方混凝土用水量，降低了成本；第三方面有利于工地现场振捣施工，颗粒在混凝土中分布均匀，可以减少混凝土的收缩裂缝。
14、作为优选的技术方案，所述细骨料由细砂、中砂和粗砂组成，其中细砂的粒径为0.2～0.5mm，中砂的粒径为0.6～1.2mm，粗砂的粒径为1～2mm，细砂、中砂和粗砂的质量比为(190～250)：(190～250)：(200～300)。通过上述技术方案，三种粒径的砂子相嵌，科学合理的级配，使得空隙率大大减少，有利于增加砂浆的自密实性和提高混凝土强度。
15、作为优选的技术方案，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，固含量大于25％，减水率大于 30％。
16、作为优选的技术方案，所述消泡剂有效成分为改性聚醚。
17、作为优选的技术方案，所述改性钢纤维直径为0.18～0.22mm，长度为12～15mm，抗拉强度大于1800mpa，改性钢纤维的表面为部分涂覆pda/pvf涂层和其余部分涂敷pda/丝氨酸涂层的疏/亲水共存的功能涂层。通过上述技术方案，改性钢纤维的pda/pvf涂层的水接触角为91.7°，通过杨氏方程cosθ＝(γsv-γsl)/γlv得，当90°<θ<180°，材料不润湿，显示疏水性，由于改性钢纤维表面的部分疏水涂层，改性钢纤维与砂浆的摩擦力减小，有利于混凝土的自密实。其次，当砂浆填充完毕硬化开始时，pda/丝氨酸涂层中的丝氨酸有大量的自由羟基，可以与基体中的水化产物c–s–h发生缩合反应，自由羟基(–oh)与ca(oh) 2中的ca2+之间发生配位化合作用，使得改性钢纤维与基体之间的化学粘结力增加，混凝土的强度更高。
18、其次，本专利技术公开了一种自密实超高强混凝土材料的制备方法，包括以下步骤：
19、s1、按照设计要求，按照重量比称量水泥、矿物掺合料、粗骨料、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自密实超高强混凝土材料，其特征在于，按照重量百分数计，包括以下各组分：水泥250~350份，矿物掺合料250~400份，粗骨料900~1200份，细骨料630~720份，水130~170份，减水剂8~20份，消泡剂0~3份，改性钢纤维5~85份；
2.如权利要求1所述的混凝土材料，其特征在于，所述的水泥为42.4或52.5等级硅酸盐水泥；所述的矿物掺合料包括矿粉、硅灰、石粉和微珠中任意一种或几种。
3.如权利要求2所述的混凝土材料，其特征在于，所述矿粉为S95级或S105级矿粉；所述硅灰中活性二氧化硅含量大于90%，最大粒径不超过0.2µm；所述石粉为400目~800目重质碳酸钙粉体；所述微珠为最大粒径不超过10µm的粉煤灰微珠。
4.如权利要求1所述的混凝土材料，其特征在于，所述粗骨料为经过碎石整形机处理过的类球形石子，其球型度大于0.65，包括连续级配的粒径为5~10mm的石子和10~15mm的石子，两者重量比为（370~420）：（550~620）；所述细骨料由细砂、中砂和粗砂组成，其中细砂的粒径为0.2~0.5mm，中砂的粒径为
5.如权利要求1所述的混凝土材料，其特征在于，所述改性钢纤维直径为0.18~0.22mm，长度为12~15mm，抗拉强度大于1800MPa。
6.如权利要求1所述的混凝土材料，其特征在于，多巴胺的Tris–HCl缓冲溶液中多巴胺的浓度为10mmol/L，Tris-HCl缓冲溶液为0.1mol/L，pH=8.5的溶液。
7.如权利要求1所述的混凝土材料，其特征在于，N-甲基吡咯烷酮溶液中聚氟乙烯的质量分数为9%。
8.如权利要求1所述的混凝土材料，其特征在于，丝氨酸溶液的质量分数为2wt%。
9.如权利要求1所述的混凝土材料，其特征在于，步骤S2中，于80°C的恒温箱中干燥30min；步骤S3中，于80°C的恒温箱中干燥1h。
10.如权利要求1-9任一所述的自密实超高强混凝土材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种自密实超高强混凝土材料，其特征在于，按照重量百分数计，包括以下各组分：水泥250~350份，矿物掺合料250~400份，粗骨料900~1200份，细骨料630~720份，水130~170份，减水剂8~20份，消泡剂0~3份，改性钢纤维5~85份；
2.如权利要求1所述的混凝土材料，其特征在于，所述的水泥为42.4或52.5等级硅酸盐水泥；所述的矿物掺合料包括矿粉、硅灰、石粉和微珠中任意一种或几种。
3.如权利要求2所述的混凝土材料，其特征在于，所述矿粉为s95级或s105级矿粉；所述硅灰中活性二氧化硅含量大于90%，最大粒径不超过0.2µm；所述石粉为400目~800目重质碳酸钙粉体；所述微珠为最大粒径不超过10µm的粉煤灰微珠。
4.如权利要求1所述的混凝土材料，其特征在于，所述粗骨料为经过碎石整形机处理过的类球形石子，其球型度大于0.65，包括连续级配的粒径为5~10mm的石子和10~15mm的石子，两者重量比为（370~420）：（550~620）；所述细骨料由细砂、中砂和粗砂组成，其中细砂的粒径为...
【专利技术属性】
技术研发人员：赖建中，贺远远，颜井意，颜景凯，尹雪祥，张志广，李永红，杨娱乐，杜龙雨，李波，霍永业，汪修森，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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