【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高分子改性材料，具体是一种超高性能混凝土及其制备方法和应用。
技术介绍
1、混凝土作为一种重要的建筑材料，因其原料易得、成本低廉、强度高、耐久性好等特点，在建筑与土木工程领域得到了广泛应用。然而，传统混凝土也存在一些显著的缺陷，例如抗拉强度低、自重大、耐久性不足等，这限制了其在某些高要求工程中的应用。此外，随着现代建筑技术的发展和对可持续性要求的提高，传统混凝土已经难以满足复杂工程环境和高性能需求。
2、为了解决这些问题，高性能混凝土(high-performance concrete,hpc)和超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,uhpc)应运而生。uhpc作为一种新型水泥基复合材料，以其超高的强度、优异的韧性和耐久性，成为建筑材料领域的重要突破。目前，uhpc已经在全球范围内得到广泛研究和应用。例如：在桥梁工程中，用于制造大跨度桥梁的主梁与桥面板，提高结构承载力并延长使用寿命。在建筑领域，用于制作轻质楼梯、高层建筑支撑柱等，提高抗震能力与设计灵活性。在交通基础设施中，用于隧道衬砌、防撞护栏等，增强耐久性与安全性。尽管uhpc在许多方面表现出色，但其推广仍面临一定挑战，包括生产成本较高、制备工艺复杂以及体积收缩较大等问题。因此，不断优化配合比设计、简化生产工艺、降低成本是未来研究的重要方向。同时，使用传统低廉的p.o 42.5型水泥开展超高性能混凝土的研究较少。大多数uhpc研究集中于高标号水泥(如cp-v-ari)的应用，而对普通硅酸盐水泥(p.o 4
3、总之，尽管uhpc面临一定推广障碍，但通过技术创新和材料优化，其在桥梁、隧道、高层建筑等领域的应用前景依然广阔。
技术实现思路
1、本专利技术旨在提供一种超高性能混凝土(uhpc)及其制备方法和应用，尽管其在建筑材料领域展现了显著的优势，但仍存在一些需要克服的问题。存在的问题：生产成本高：uhpc的原材料如硅灰、石英砂、钢纤维等价格昂贵，使得uhpc的材料成本远高于普通混凝土，约为其10倍以上。这种高成本限制了uhpc在普通工程中的广泛应用。复杂的生产工艺：uhpc的制备需要精确的配比和复杂的工艺流程，包括高温蒸汽养护等，这些工艺不仅能耗高，而且在现场施工中难以实现。此外，uhpc浆体的粘性大和坍落度损失大，也增加了施工难度。水化热和体积收缩问题：由于uhpc中的水泥用量较高，导致水化热增加，进而引起体积收缩。这种现象可能导致结构开裂，影响长期耐久性。流动性问题：uhpc由于掺入大量纤维和超细颗粒，流动性较差，不利于浇筑成型，纤维容易聚团，影响混凝土的均匀性和力学性能。
2、而本专利技术存在以下优势：卓越的力学性能：uhpc具有极高的抗压强度和抗拉强度，使其能够承受严苛环境下的荷载条件，如桥梁、隧道和港口工程。这种性能优势使得uhp c在需要高强度和耐久性的工程中具有显著的应用价值。优异的耐久性：uhpc表现出极低的孔隙率和优良的抗裂性能，能够有效抵御氯离子侵蚀、冻融循环等环境因素，提高了结构的使用寿命。这使得uhpc特别适合用于海洋工程和其他严酷环境下的应用。降低结构自重：由于其高强度特性，uhpc可以减少结构自重，这不仅有助于节省材料，还能降低施工成本和运输费用。这对需要轻质结构的建筑设计尤其重要。可持续性：通过使用普通硅酸盐水泥(p.o42.5)并结合矿物掺合料，本专利技术在降低材料成本的同时，也减少了碳排放，有助于实现建筑材料的可持续发展。广泛应用潜力：凭借其优异性能，uhpc在桥梁、地铁、大坝等领域具有广泛应用前景，不仅能够提高结构安全性，还能延长使用寿命，减少维护需求。综上所述，本专利技术通过优化配比设计和制备工艺，在力学性能、耐久性、经济效益等方面展现出显著优势。然而，为了实现更广泛的应用，还需进一步解决生产成本高、工艺复杂等问题，以推动uhpc在实际工程中的普及。
3、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
4、一种超高性能混凝土，包括如下组分：
5、
6、将硫酸镁、硅酸四乙酯、(3-氨丙基)三甲氧基硅烷与超纯水以质量体积比(20mg-30mg)：(2ml-6ml)：(1ml-3ml)：(15ml-25ml)进行混合溶解，得到混合液；将混合液转移至带有聚四氟乙烯内衬的水热合成反应釜中进行反应，利用烘箱升温至180℃-240℃进行反应，控制反应时间8h-12h，得到反应液，结束后冷却反应液至室温；将反应液离心，并收集上清液。
7、接着，将收集的上清液，与乙二醇、三乙醇胺及柠檬酸钠混合，其中上清液、乙二醇、三乙醇胺、柠檬酸钠之间的质量体积比为(10ml-20ml)：(4g-10g)：(5ml-10ml)：(0.1g-0.8g)，室温下摇床以400rpm下混匀6h-12h，直至溶液呈现浅黄色，将溶液使用5000da的透析膜进行透析，回收滞留液，分散于100ml的聚乙烯醇溶液中，得到黏稠的复合物；
8、最后，将上述得到的黏稠的复合物，与丙二醇、草酸钙、超纯水进行超声混匀，其中黏稠的复合物、丙二醇、草酸钙、超纯水之间的质量体积比为6g：14ml：0.8g：60ml，收集黑色沉淀物，真空干燥，即可。
9、优选的，超高性能混凝土，包括如下组分：
10、
11、优选的，超高性能混凝土，包括如下组分：
12、
13、
14、优选的，其中水泥为p.o 42.5型号，其化学组分如下：
15、以重量百分比计，氧化钙：62％-67％，二氧化硅：20％-24％，三氧化二铝：4％-7％，三氧化二铁：2％-6％。
16、优选的，其中高岭土的成分为al2si2o5(oh)4，其纯度为93％以上，其密度为2.54-2.60g/cm3，平均粒径为0.5μm，其比表面积为24m2/g。
17、如上述所述的超高性能混凝土的制备方法，包括如下步骤：
18、按照重量份称取水泥、高岭土、纳米改性剂和水，确保各组分质量符合要求；其中高岭土需经过干燥处理，确保含水率低于0.5％；接着，首先将水与纳米改性剂混合，搅拌均匀形成改性均质溶液；然后，在搅拌机中加入高岭土和三分之一质量的水泥，搅拌1-2mi n，此步骤搅拌需要高转速，设置为80rpm；逐步加入剩余的水泥、改性均质溶液，继续搅拌3-5min，此步骤搅拌需要高转速，设置为80rpm，得到浆料；将搅拌均匀的浆料注入预先准备好的模具中，轻微振动以消除气泡并保证密实性；初凝后，将模具置于湿度为95％以上、温度为20℃-25℃的环境中进行湿养护24h；脱模后，将混凝土试件转移至恒温恒湿环境中继续养护至设计龄期。
19、如上述所述的超高性能混凝土在制备港口混凝土护本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超高性能混凝土，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的超高性能混凝土，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的超高性能混凝土，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的超高性能混凝土，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的超高性能混凝土，其特征在于，
6.如权利要求1所述的超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，
7.如权利要求1所述的超高性能混凝土在制备港口混凝土护坡墙中的应用。
【技术特征摘要】
1.一种超高性能混凝土，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的超高性能混凝土，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的超高性能混凝土，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的超高性能混凝土，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：李冠杰，刘丹阳，王敬维，许守岩，夏宏图，许利新，刘连禹，
申请(专利权)人：长春市城建维护集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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