CN106630856A - 可泵送常温养护超高性能水泥基复合材料及其制备方法 - Google Patents

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张永军
彭显攀
郑超
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周崇辉
胡香凯
王奎生
屈中军
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Abstract

本发明公开一种可泵送常温养护超高性能水泥基复合材料及制备方法，涉及建筑工程材料领域，包括粉末A、钢纤维和液体B组成，三种组份的重量比为10∶1∶1，其中粉末A包括水泥300～450重量份、石英砂500～600重量份、煤灰0～100重量份、硅灰100～150重量份，液体B包括减水剂1.5～2.5重量份、消泡剂1.5～2.5重量份、缓凝剂1～2重量份、清水110重量份，其中所述水泥为普通硅酸盐水泥，所述减水剂为聚羧酸盐高效减水剂，所述消泡剂为有机硅消泡剂，所述缓凝剂为羟基羧酸，具有可泵送、常温养护、强度超高、耐久性优异等特点，广泛应用建筑结构补强、军事工程、核工业工程、海港工程、防腐工程、交通运输工程等领域。

Description

可泵送常温养护超高性能水泥基复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种可泵送常温养护超高性能水泥基复合材料。
背景技术
现有同类材料存在如下问题：1、粘滞性大，施工性能欠佳，不利现场浇筑；2、需要高温养护，不利于常温使用；3、抗压前度一般只有60～90MPa；4、耐久性相对不足。
发明内容
为了解决现有同类材料存在的问题，本发明提供了一种可泵送常温养护超高性能水泥基复合材料。
本发明是通过以下技术方案来实现：一种可泵送常温养护超高性能水泥基复合材料，其原料包括粉末A、钢纤维和液体B，三种组份的重量比为10∶1∶1，其中粉末A包括水泥300～450重量份、石英砂500～600重量份、煤灰0～100重量份、硅灰100～150重量份，液体B包括减水剂1.5～2.5重量份、消泡剂1.5～2.5重量份、缓凝剂1～2重量份、清水110重量份，其中所述水泥为普通硅酸盐水泥，所述减水剂为聚羧酸盐高效减水剂，所述消泡剂为有机硅消泡剂，所述缓凝剂为羟基羧酸盐。
优选地，所述钢纤维是长度为9～12mm，直径为0.15～0.2mm的钢纤维。
优选地，所述石英砂平均粒径为0.2～0.4mm。
优选地，所述粉末A包括水泥350重量份、石英砂600重量份、煤灰100重量份、硅灰100重量份，液体B包括减水剂1.5重量份、消泡剂2.5重量份、缓凝剂1重量份。
优选地，所述粉末A包括水泥300重量份、石英砂600重量份、煤灰100重量份、硅灰150重量份，液体B包括减水剂2.5重量份、消泡剂1.5重量份、缓凝剂1重量份。
优选地，所述粉末A包括水泥450重量份、石英砂500重量份、煤灰50重量份、硅灰150重量份，液体B包括减水剂2.5重量份、消泡剂1.5重量份、缓凝剂1重量份。
优选地，所述粉末A包括水泥400重量份、石英砂600重量份、硅灰150重量份，液体B包括减水剂1.5重量份、消泡剂1.5重量份、缓凝剂2重量份。
可泵送常温养护超高性能水泥基复合材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
A，称取水泥、石英砂、煤灰、硅灰、钢纤维，置于搅拌车中，搅拌10min；
B，称取消泡剂、清水，将消泡剂、清水混合后加入步骤A中的搅拌车中，搅拌10分钟；
C、称取减水剂，将减水剂加入B步骤中的搅拌车中，搅拌10分钟；
D、称取缓凝剂，将减水剂加入C步骤中的搅拌车中，搅拌15分钟；
E、将D步骤所得的物料置于相对湿度不低于75％、温度在15℃～30℃的容器中，即可得到可泵送常温养护超高性能水泥基复合材料。
本发明有益效果是：1，取消常规粗骨料，以提高材料内部结构的匀质性，剔除粗骨料而代之以平均粒径0.2mm～0.4mm的石英砂，较小过渡区的厚度和范围，消除粗骨料对浆体收缩的约束，在整体上提高体系的匀质性，从而改善这种可泵送常温养护超高性能水泥基复合材料的各项性能。同时，骨料粒径减小，其自身存在缺陷的概率也低，从而这种可泵送常温养护超高性能水泥基复合材料整个基体缺陷也随之减少。
2，改善浆体的力学性能、强化浆体与骨料的界面。这种可泵送常温养护超高性能水泥基复合材料好有较多硅灰，其二次水化反应会消耗大量Ca(OH)2晶体，同时生成大量水化硅酸钙凝胶，可以改善界面区的微观结构，提高浆体的密实性。
3，采用活性基材及与活性组分相容性良好的聚羧酸类减水剂，以降低水胶比，又能达到良好的可泵送性。
4，根据最近堆积模型，优化颗粒级配，采用多级粒径分布，达到最优堆积密度。
Dinger和Funk关于连续粒径分布的堆积模型为：
式中：U(Dp)——粒径小于Dp的颗粒的体积分数；
Dp——颗粒粒径；
Dpl——体系中最大的颗粒粒径；
Dmin——体系中最小的颗粒粒径；
q——Funk指数(分布指数)。
5，掺入细而短的钢纤维，以增加其延性和体积稳定性。
具体实施方式
结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1一种可泵送常温养护超高性能水泥基复合材料，由粉末A、钢纤维和液体B组成，三种组份的重量比为10∶1∶1，其中粉末A由水泥、石英砂、煤灰、硅灰组成，液体B由减水剂、消泡剂、缓凝剂和清水组成，其按重量配比如附表1。
附表1
其中水泥为普通硅酸盐水泥，减水剂为聚羧酸盐高效减水剂，消泡剂为有机硅消泡剂，缓凝剂为羟基羧酸盐，钢纤维是长度为9～12mm、直径为0.15～0.2mm的钢纤维，石英砂平均粒径为0.2～0.4mm。
制备方法如下：
A，称取水泥、石英砂、煤灰、硅灰、钢纤维，置于搅拌车中，搅拌10min；
B，称取消泡剂、清水，将消泡剂、清水混合后加入步骤A中的搅拌车中，搅拌10分钟；
C、称取减水剂，将减水剂加入B步骤中的搅拌车中，搅拌10分钟；
D、称取缓凝剂，将减水剂加入C步骤中的搅拌车中，搅拌15分钟；
E、将D步骤所得的物料置于相对湿度不低于75％、温度在15℃～30℃的容器中，即可得到可泵送常温养护超高性能水泥基复合材料。
本实施例所得产品时效结果见附表5。
实施例2一种可泵送常温养护超高性能水泥基复合材料，由粉末A、钢纤维和液体B组成，三种组份的重量比为10∶1∶1，其中粉末A由水泥、石英砂、煤灰、硅灰组成，液体B由减水剂、消泡剂、缓凝剂和清水组成，其按重量配比如附表2。
附表2
其中水泥为普通硅酸盐水泥，减水剂为聚羧酸盐高效减水剂，消泡剂为有机硅消泡剂，缓凝剂为羟基羧酸盐，钢纤维是长度为9～12mm、直径为0.15～0.2mm的钢纤维，石英砂平均粒径为0.2～0.4mm。
制备方法同实施例1。
本实施例所得产品时效结果见附表5。
实施例3一种可泵送常温养护超高性能水泥基复合材料，由粉末A、钢纤维和液体B组成，三种组份的重量比为10∶1∶1，其中粉末A由水泥、石英砂、煤灰、硅灰组成，液体B由减水剂、消泡剂、缓凝剂和清水组成，其按重量配比如附表3。
附表3
其中水泥为普通硅酸盐水泥，减水剂为聚羧酸盐高效减水剂，消泡剂为有机硅消泡剂，缓凝剂为羟基羧酸盐，钢纤维是长度为9～12mm、直径为0.15～0.2mm的钢纤维，石英砂平均粒径为0.2～0.4mm。
制备方法同实施例1。
本实施例所得产品时效结果见附表5。
实施例4一种可泵送常温养护超高性能水泥基复合材料，由粉末A、钢纤维和液体B组成，三种组份的重量比为10∶1∶1，其中粉末A由水泥、石英砂、硅灰组成，液体B由减水剂、消泡剂、缓凝剂和清水组成，其按重量配比如附表4。
附表4
其中水泥为普通硅酸盐水泥，减水剂为聚羧酸盐高效减水剂，消泡剂为有机硅消泡剂，缓凝剂为羟基羧酸盐，钢纤维是长度为9～12mm、直径为0.15～0.2mm的钢纤维，石英砂平均粒径为0.2～0.4mm。
制备方法同实施例1。
本实施例所得产品时效结果见附表5。
附表5

Claims (8)

1.一种可泵送常温养护超高性能水泥基复合材料，其特征在于，其原料包括粉末A、钢纤维和液体B，三种组份的重量比为10∶1∶1，其中粉末A包括水泥300～450重量份、石英砂500～600重量份、煤灰0～100重量份、硅灰100～150重量份，液体B包括减水剂1.5～2.5重量份、消泡剂1.5～2.5重量份、缓凝剂1～2重量份、清水110重量份，其中所述水泥为普通硅酸盐水泥，所述减水剂为聚羧酸盐高效减水剂，所述消泡剂为有机硅消泡剂，所述缓凝剂为羟基羧酸盐。
2.根据权利要求1所述的可泵送常温养护超高性能水泥基复合材料，其特征在于：所述钢纤维是长度为9～12mm，直径为0.15～0.2mm的钢纤维。
3.根据权利要求1所述的可泵送常温养护超高性能水泥基复合材料，其特征在于，所述石英砂平均粒径为0.2～0.4mm。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的可泵送常温养护超高性能水泥基复合材料，其特征在于，所述粉末A包括水泥350重量份、石英砂600重量份、煤灰100重量份、硅灰100重量份，液体B包括减水剂1.5重量份、消泡剂2.5重量份、缓凝剂1重量份。
5.根据权利要求1～3任意一项所述的可泵送常温养护超高性能水泥基复合材料，其特征在于，所述粉末A包括水泥300重量份、石英砂600重量份、煤灰100重量份、硅灰150重量份，液体B包括减水剂2.5重量份、消泡剂1.5重量份、缓凝剂1重量份。
6.根据权利要求1～3任意一项所述的可泵送常温养护超高性能水泥基复合材料，其特征在于，所述粉末A包括水泥450重量份、石英砂500重量份、煤灰50重量份、硅灰150重量份，液体B包括减水剂2.5重量份、消泡剂1.5重量份、缓凝剂1重量份。
7.根据权利要求1～3任意一项所述的可泵送常温养护超高性能水泥基复合材料，其特征在于，所述粉末A包括水泥400重量份、石英砂600重量份、硅灰150重量份，液体B包括减水剂1.5重量份、消泡剂1.5重量份、缓凝剂2重量份。
8.根据权利要求1所述的可泵送常温养护超高性能水泥基复合材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
A，称取水泥、石英砂、煤灰、硅灰、钢纤维，置于搅拌车中，搅拌10min；
B，称取消泡剂、清水，将消泡剂、清水混合后加入步骤A中的搅拌车中，搅拌10分钟；
C、称取减水剂，将减水剂加入B步骤中的搅拌车中，搅拌10分钟；
D、称取缓凝剂，将减水剂加入C步骤中的搅拌车中，搅拌15分钟；
E、将D步骤所得的物料置于相对湿度不低于75％、温度在15℃～30℃的容器中，即可得到可泵送常温养护超高性能水泥基复合材料。
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