一種超高性能混凝土的製作方法

2023-05-14 21:44:26 3

一種超高性能混凝土的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種超高性能混凝土，所述的超高性能混凝土包括以下質量份比的材料：膠凝材料：950～1000份，集料：1057～1107份，水：171～180份，鋼纖維：78份，減水劑：14.25～15份，消泡劑：5.7～6份；集料包括：粒徑3～5mm的機制砂、粒徑1～3mm的機制砂和粒徑為0.21～0.42mm的河砂，其中3～5mm的機制砂、粒徑1～3mm的機制砂和粒徑為0.21～0.42mm的河砂的質量比為：1∶0.6∶0.4；凝膠材料包括以下質量分數的材料：矽酸鹽水泥50％～60％、快硬水泥15％～25％和磨細水泥15％～25％；磨細水泥的粒徑為：5～20μm。本發明公布的超高性能混凝土不僅降低了成本，簡化了養護工藝，而且性能良好。
【專利說明】一種超高性能混凝土
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種混凝土的配方，特別涉及一種超高性能混凝土。
【背景技術】
[0002]超高性能混凝土(UltraHigh Performance Concrete,簡稱 UHPC)以其「三高」而著稱，即耐久性高、工作性高、強度高。傑出代表包括活性粉末混凝土(Reactive PowderConcrete,簡稱 RPC)、注眾纖維混凝土(Slurry Infiltrated Fiber Concrete,簡稱 SIFC0N)和工程膠凝複合膠凝材料(EngineeringCementitious Composites,簡稱ECC)。其中活性粉末混凝土(RPC)是目前應用最為廣泛的超高性能混凝土。RPC無論在抗壓強度、抗折強度，耐久性能、還是在韌性和能量吸收能力等方面的性能明顯高於普通混凝土甚至高強混凝土，尤其是抗拉強度，顛覆了我們對傳統混凝土材料的認識。由於具備優異的材料特性，使得RPC具有極高的工程應用價值。
[0003]目前針對超高性能混凝土(UHPC)的研究大部分仍停留在試驗室研究階段，雖已有少量工程應用，但現有的RPC製備技術中的材料組成價格昂貴，養護工藝複雜，嚴重限制了其在工程中的推廣應用。因此，需要提供一種新型的UHPC材料，降低製備成本，並簡化養護工藝。
【發明內容】

[0004]本發明設計開發了一種超高性能混凝土。
[0005]本發明提供的技術方案為:
[0006]一種超高性能混凝土，所述的超高性能混凝土包括以下成分，各種成分以質量份計算:
[0007]膠凝材料:950~1000份
[0008]集料:1057~1107 份
[0009]水:171~180 份
[0010]鋼纖維:78份
[0011]減水劑:14.25~15份
[0012]消泡劑:5.7~6份;
[0013]其中，所述集料包括以下成分:粒徑3~5mm的機制砂、粒徑I~3mm的機制砂和粒徑為0.21~0.42mm的河砂，其中3~5mm的機制砂、粒徑I~3mm的機制砂和粒徑為
0.21~0.42mm的河砂的質量比為:1: 0.6: 0.4;
[0014]所述膠凝材料包括以下成分，每種成分以佔所述膠凝材料總質量的百分比計算:矽酸鹽水泥50%~70%、快硬水泥15%~25%和磨細水泥15%~25% ;所述磨細水泥的粒徑為:5~20μπι。
[0015]優選的是，所述的超高性能混凝土中，所述的超高性能混凝土包括以下成分，各種成分以質量份計算:[0016]膠凝材料:980份
[0017]集料:1073份
[0018]水:176份
[0019]鋼纖維:78份
[0020]減水劑:14.7份
[0021]消泡劑:5.88份。
[0022]優選的是，所述的超高性能混凝土中，所述膠凝材料包括以下成分，每種成分以佔所述膠凝材料總質量的百分比計算:矽酸鹽水泥60%、快硬水泥20%和磨細水泥20%。
[0023]優選的是，所述的超高性能混凝土中，所述快硬水泥為硫鋁酸鹽水泥，所述矽酸鹽水泥為P.052.5矽酸鹽水泥，所述磨細水泥為P.052.5矽酸鹽水泥研磨而成。
[0024]優選的是，所述的超高性能混凝土中，所述超高性能混凝土採用標準養護，具體為:養護溫度為20 ±2°C，養護相對溼度> 95%。
[0025]優選的是，所述的超高性能混凝土中，所述鋼纖維的直徑為0.22_，所述鋼纖維的長度為13mm。
[0026]優選的是，所述的超高性能混凝土中，所述減水劑為聚羧酸減水劑。
[0027]本發明設計了一種超高性能混凝土。第一，本發明在保證超高性能混凝土各項指標的前提下，用廉價的河砂和機制砂代替昂貴的石英砂，使用磨細水泥代替矽灰，大大節約了成本；第二，本發明根據最大堆積密度理論，使用不同粒徑的水泥、機制砂和河砂形成最佳堆積密度，從而使得本發明具有超高強度；第三，本發明中還使用了快硬水泥，縮短了初凝時間；第四，本發明中加入了聚羧酸減水劑和消泡劑，聚羧酸減水劑使超高性能混凝土保持較低水灰比的情況下仍能獲得良好的工作性能，消泡劑消除超高混凝土中出現氣泡，保證了超高混凝土的內部結構，從而確保了混凝土的強度；第五，按照發明配方配置的超高性能混凝土，使用常溫常壓養護，簡化了養護工藝。
【具體實施方式】
[0028]實施例1
[0029]一種超高性能混凝土，包括:
[0030]P.052.5矽酸鹽水泥588kg、粒徑為5~20 μ m的P.052.5矽酸鹽水泥196kg、硫招酸鹽快硬水泥196kg、粒徑3~5mm的機制砂534kg、粒徑I~3mm的機制砂320kg、粒徑為0.21~0.42mm的河砂219kg、水176kg、鋼纖維78kg、聚羧酸減水劑14.7kg和消泡劑5.88kg。鋼纖維的直徑為0.22mm，鋼纖維的長度為13mm。
[0031]實施例2
[0032]一種超高性能混凝土，包括:
[0033]P.052.5矽酸鹽水泥570kg、粒徑為5~20 μ m的P.052.5矽酸鹽水泥190kg、矽酸招鹽快硬水泥190kg、粒徑3~5mm的機制砂554kg、粒徑I~3mm的機制砂332kg、粒徑為0.21~0.42mm的河砂221kg、水171kg、鋼纖維78kg、聚羧酸減水劑14.25kg和消泡劑
5.7kg。鋼纖維的直徑為0.22mm，鋼纖維的長度為13mm。
[0034]實施例3
[0035]一種超高性能混凝土，包括:[0036]P.052.5矽酸鹽水泥600kg、粒徑為5~20 μ m的P.052.5矽酸鹽水泥200kg、矽酸招鹽快硬水泥200kg、粒徑3~5mm的機制砂529kg、粒徑I~3mm的機制砂317kg、粒徑為0.21~0.42mm的河砂21 lkg、水180kg、鋼纖維78kg、聚羧酸減水劑15kg和消泡劑6kg。鋼纖維的直徑為0.22mm，鋼纖維的長度為13mm。
[0037]實施例4對實施例1~3按照以下流程以及養護，製備超高性能混凝土。
[0038]步驟1，將水、聚羧酸減水劑和消泡劑混合，製備的混合液A ;
[0039]步驟2，將80%的混合液與P.052.5矽酸鹽水泥、粒徑為5~20 μ m的P.052.5矽酸鹽水泥和硫鋁酸鹽快硬水泥混合，攪拌5min
[0040]步驟3,向步驟2的混合物中加入粒徑3~5mm的機制砂、粒徑I~3mm的機制砂、粒徑為0.21~0.42mm的 河砂和剩餘的20 %混合液A，攪拌4min ；
[0041]步驟4，向步驟3中加入鋼纖維，攪拌lmin，得到混合物B ；
[0042]步驟5，將混合物B置於模具中，在振蕩臺上振蕩Imin (振蕩頻率為50Hz)，靜置24小時，使混合物B成形，拆除模具；
[0043]步驟6，將成形的混合物B置於標準養護室(養護溫度為20±2°C，相對溼度為95%以上)養護28天，養護過程中，每天對混合物B灑水一次。
[0044]性能檢測:
[0045]根據《GB/T 50081-2002普通混凝土力學性能試驗方法標準》，對依據實施例1配比和實施例4製備的超高性能混凝土進行檢測。
[0046]檢測結果1:立方體抗壓強度達到120MPa，劈裂抗拉強度達到8MPa。
[0047]經檢測依據本發明所公布配比製備的超高性能混凝土，經標準養護，完全符合國家標準。
[0048]儘管本發明的實施方案已公開如上，但其並不僅僅限於說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用於各種適合本發明的領域，對於熟悉本領域的人員而言，可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同範圍所限定的一般概念下，本發明並不限於特定的細節。
【權利要求】
1.一種超高性能混凝土，所述的超高性能混凝土包括以下成分，各種成分以質量份計算: 膠凝材料:950~1000份 集料:1057~1107份 水:171~180份 鋼纖維:78份 減水劑:14.25~15份 消泡劑:5.7~6份；其中，所述集料包括以下成分:粒徑3~5_的機制砂、粒徑I~3_的機制砂和粒徑為0.21~0.42mm的河砂，其中3~5mm的機制砂、粒徑I~3mm的機制砂和粒徑為0.21~0.42mm的河砂的質量比為:I: 0.6: 0.4; 所述膠凝材料包括以下成分，每種成分以佔所述膠凝材料總質量的百分比計算:矽酸鹽水泥50%~70%、快硬水泥15%~25%和磨細水泥15%~25% ;所述磨細水泥的粒徑為:5 ~20 μ m。
2.如權利要求1所述的超高性能混凝土，其特徵在於，所述的超高性能混凝土包括以下成分，各種成分以質 量份計算: 膠凝材料:980份 集料:1073份 水:176份 鋼纖維:78份 減水劑:14.7份 消泡劑:5.88份。
3.如權利要求1或2所述的超高性能混凝土，其特徵在於，所述膠凝材料包括以下成分，每種成分以佔所述膠凝材料總質量的百分比計算:矽酸鹽水泥60%、快硬水泥20%和磨細水泥20%。
4.如權利要求1或2所述的超高性能混凝土，其特徵在於，所述快硬水泥為硫鋁酸鹽水泥，所述矽酸鹽水泥為P.052.5矽酸鹽水泥，所述磨細水泥為P.052.5矽酸鹽水泥研磨而成。
5.如權利要求1或2所述的超高性能混凝土，其特徵在於，所述超高性能混凝土採用標準養護，具體為:養護溫度為20±2°C,養護相對溼度> 95%。
6.如權利要求1或2所述的超高性能混凝土，其特徵在於，所述鋼纖維的直徑為0.22mm,所述鋼纖維的長度為13mm。
7.如權利要求1或2所述的超高性能混凝土，其特徵在於，所述減水劑為聚羧酸減水劑。
【文檔編號】C04B28/06GK104003682SQ201410262231
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月12日 優先權日:2014年6月12日
【發明者】趙尚傳, 吳柯, 劉漢勇, 李法雄, 江力財 申請人:交通運輸部公路科學研究所