CN112430039A - 一种超高性能混凝土及其制备方法 - Google Patents

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CN112430039A CN202011418646.3A CN202011418646A CN112430039A CN 112430039 A CN112430039 A CN 112430039A CN 202011418646 A CN202011418646 A CN 202011418646A CN 112430039 A CN112430039 A CN 112430039A
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张全贵
万维福
田玲香
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Beijing Jinyu Concrete Co ltd
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04—Portland cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength

Abstract

本申请涉及混凝土领域，具体公开了一种超高性能混凝土及其制备方法。超高性能混凝土包括水泥800‑900份、硅灰50‑58份、偏高岭土33‑39份、细骨料522.5‑550份、珊瑚砂427.5‑450份、水160‑180份、减缩剂14.4‑16.2份、减水剂35‑37份、钢纤维165‑186份、碳纳米管3.2‑3.6份；其制备方法为：S1.先将珊瑚砂与水总量的26‑30%的混合，静置20‑24h，得到预湿珊瑚砂；S2.将其余所有原料与剩余的水混合，再加入预湿珊瑚砂搅拌。本申请的超高性能混凝土自收缩作用小，抗开裂性能强，并且具有较高的抗压强度和抗折强度。

Description

一种超高性能混凝土及其制备方法
技术领域
本申请涉及混凝土领域，更具体地说，它涉及一种超高性能混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土作为一种用量最多、使用最广泛的建筑材料，与人们的日常生活有着密不可分的联系。随着人们对于混凝土性能的要求越来越高，一种新型的超高性能混凝土被开发出来，其具有超高的强度以及优异的耐久性能。凭借着其优异的性能，近20年来超高性能混凝土已被广泛应用于海洋、核电等施工服役环境严酷的工程中。
但是超高性能混凝土的主要特点是凝胶材料用量大、硅灰掺量高、水胶比极低，这些特点使得超高性能混凝土的收缩较大，尤其是早期自收缩，通常7d内的自收缩可占总自收缩的61.3-86.5%。因此，为了加快超高性能混凝土的早期强度发展速度以抵抗收缩产生的应力，从而防止早期开裂，施工中通常会对超高性能混凝土进行高温蒸汽养护。但是高温蒸汽养护不仅增加了施工的不便性，也会使得施工耗能增加，从而增加了环境的负担。
发明内容
为了减小超高性能混凝土的自收缩，从而提高超高性能混凝土的抗开裂能力，本申请提供一种超高性能混凝土及其制备方法。
第一方面，本申请提供的一种超高性能混凝土，采用如下的技术方案：
一种超高性能混凝土，所用原料包括以下重量份的组分：
水泥 800-900份；
硅灰 50-58份；
偏高岭土 33-39份；
细骨料 522.5-550份；
珊瑚砂 427.5-450份；
水 160-180份；
减缩剂 14.4-16.2份；
减水剂 35-37份；
钢纤维 165-186份；
碳纳米管 3.2-3.6份。
通过采用上述技术方案，本申请采用珊瑚砂部分取代细骨料应用于超高性能混凝土中。珊瑚砂是一种表面疏松多孔，具有高吸水性的天然轻集料，其吸水后内部含有大量的水分，可以在超高性能混凝土干燥时向超高性能混凝土中释放大量水分，减少超高性能混凝土的干燥自收缩，从而提高超高性能混凝土的抗开裂性能。但若是珊瑚砂的添加量过多则使得自由水过多，反而增大了超高性能混凝土的自收缩。
同时，减缩剂起到了减小孔溶液表面张力的作用，并且减缩剂可以延长超高性能混凝土的初凝时间，本申请采用减缩剂与珊瑚砂按照特定比例混合搭配使用，可以起到协同减少超高性能混凝土自收缩的作用，从而提高超高性能混凝土的抗开裂性能。
硅灰利用其填充效应及火山灰效应可以有效的降低超高性能混凝土中的孔隙率，提高超高性能混凝土的力学性能，但是其存在稳定性较差等缺点；偏高岭土是由高岭土经一定温度煅烧后的产物，其有着与硅灰相似的粒径以及火山灰活性，并且性能稳定。因此本申请采用特定比例的硅灰和偏高岭土混合搭配使用，可以利用偏高岭土对于孔结构和界面过渡区的良好作用，显著的增强超高性能混凝土的力学性能。但是若是偏高岭土的含量过高则会降低超高性能混凝土的流动度，使得黏度增大，气泡无法有效排出，降低了超高性能混凝土的密实程度，反而降低了超高性能混凝土的强度；同时由于其火山灰活性较高，在水泥水化过程中可以反应掉更多的Ca(OH)2，产生更多的水化产物填充于微小的孔隙中，导致体系中自干燥应力增大，反而降低了超高性能混凝土的抗开裂性能。
本申请采用特定比例的钢纤维加入超高性能混凝土中，可以填充超高性能混凝土中的有害孔隙，从而提高超高性能混凝土的强度，并且钢纤维可以显著增强超高性能混凝土的韧性，同时钢纤维可以有效抑制超高性能混凝土中微裂缝的产生，从而提高超高性能混凝土的抗开裂性能。
本申请的碳纳米管的直径为10-25nm，将碳纳米管加入超高性能混凝土中可以填充超高性能混凝土中的微孔，减小微孔的含量，从而减小超高性能混凝土内部的毛细孔压力，进而减小超高性能混凝土的收缩应变；同时碳纳米管的在超高性能混凝土中会起到桥联作用，能够使均匀分散在超高性能混凝土中的碳纳米管承受一定的荷载，减小超高性能混凝土的受力，有效的延缓超高性能混凝土的净开裂时间，从而提高超高性能混凝土的抗开裂性能。
综上所述，本申请采用珊瑚砂、减缩剂、钢纤维和碳纳米管混合搭配使用，充分发挥彼此之间的协同作用，从降低超高性能混凝土孔溶液的表面张力、内氧化、抑制超高性能混凝土中的微裂缝和减小超高性能混凝土的受力等多方面共同减少超高性能混凝土的收缩，提高超高性能混凝土的抗开裂性能。
优选的，所述减缩剂采用超支化缩减剂；所述超支化缩减剂以下方法制得：
a.超支化聚氨酯合成
a1.将二乙醇胺、无水甲醇和丙烯酸甲酯混合，搅拌30-40min后升温至40-45℃，反应4-5h，然后抽真空去除甲醇，得到N,N-二羟乙基-3-氨基丙酸甲酯单体；其中，二乙醇胺、无水甲醇和丙烯酸甲酯的重量比为（10-11）:（9-11）:（8.3-8.9）；
a2.在120-125℃的温度下，将三羟甲基丙烷、N,N-二羟乙基-3-氨基丙酸甲酯单体和对甲苯磺酸混合搅拌2-3h，得到超支化聚胺酯；其中，三羟甲基丙烷、N,N-二羟乙基-3-氨基丙酸甲酯单体和对甲苯磺酸的重量比为（1.03-1.23）:（4.8-4.84）:（0.02-0.06）；
b.小分子缩减剂合成
在70-74℃的温度下，将丁二酸酐、N,N-二甲基乙酰胺、聚氧乙烯烷基醚和催化剂4-二甲氨基吡啶混合反应4-5h，得到小分子缩减剂；其中丁二酸酐、N,N-二甲基乙酰胺、聚氧乙烯烷基醚和催化剂4-二甲氨基吡啶的重量比为（9.5-10.5）:（8.5-9.5）:（16-16.6）:（0.06-0.1）；
c.超支化缩减剂合成
将超支化聚氨酯、对甲苯磺酸和小分子缩减剂混合，在120-125℃的温度下，搅拌反应4-5h，得到超支化缩减剂；其中，超支化聚氨酯、对甲苯磺酸和小分子缩减剂的重量比为（8-9）:（0.2-0.225）:（8-9）。
通过采用上述技术方案，本申请采用超支化减缩剂，超支化聚合物的空间结构呈球形，具有低粘度、溶解性良好、分子表面含有大量活性官能团等特性。将具有减缩基团的小分子接枝到超支化聚合物的表面，使得超支化减缩剂在超高性能混凝土中具有较好的分散性，且超支化减缩剂为非离子型表面活性剂，易溶于水，降低了超高性能混凝土中毛细管中碱溶液的表面张力，具有良好的减缩性，并且具有与其他组分良好的相容性，可以有效的减少超高性能混凝土的收缩，提高超高性能混凝土的抗开裂能力。
优选的，所述钢纤维采用以下方法改性：
先用丙酮擦拭钢纤维表面，然后将钢纤维浸泡在质量浓度为3.5-4.5%的磷酸锌溶液中，浸泡2-3h后，得到改性钢纤维。
通过采用上述技术方案，本申请将钢纤维浸泡在磷酸锌溶液中对钢纤维进行表面改性处理，会在钢纤维的表面覆盖一层几微米的磷化膜，磷化膜可以改善钢纤维表面的摩擦性能，提高了钢纤维的表面粗糙程度，增强了钢纤维与超高性能混凝土间的粘结程度，从而提高了其在超高性能混凝土中的韧性，进一步增强了超高性能混凝土的强度和抗开裂性能。
优选的，所述碳纳米管采用以下方法改性：
在30-35℃的温度下，将碳纳米管与质量浓度为3-5%的聚乙烯吡咯烷酮水溶液混合并分散，反应1-2h后，过滤，清洗，在40-50℃的温度下，干燥1-2h，得到改性碳纳米管；其中碳纳米管与聚乙烯吡咯烷酮水溶液的重量比为1:（80-90）。
由于碳纳米管为纳米级材料，容易发生团聚，不易分散，因此通过采用上述技术方案，本申请采用聚乙烯吡咯烷酮水溶液作为改性剂，对碳纳米管进行改性处理，可以改善其表面结构和状态，从而提高其分散性，使得碳纳米管可以在超高性能混凝土中起到良好的作用，从而进一步提高超高性能混凝土的强度和抗开裂性能。
优选的，所述减水剂采用聚羧酸减水剂。
通过采用上述技术方案，本申请采用聚羧酸减水剂，可以利用其优异的超分散性能充分对碳纳米管等组分进行分散，并且其可以有效的减少超高性能混凝土的用水量，降低水灰比，降低超高性能混凝土的孔隙率，从而提高超高性能混凝土的强度和抗开裂性能。
优选的，所述原料还包括1-2重量份的聚乙烯醇纤维、4-8重量份的聚丙烯纤维和10-15重量份的玄武岩纤维。
通过采用上述技术方案，本申请还向超高性能混凝土中加入特定重量份的聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维和玄武岩纤维，可以在超高性能混凝土中良好的分布形成一种三维乱向支撑网，能够良好的抑制超高性能混凝土中微裂缝的产生。同时，由于聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维和玄武岩纤维与超高性能混凝土具有一定的粘结力，上述三种纤维承受了超高性能混凝土塑形变形所产生的的拉应力，从而降低了早期裂缝的生长及发展的可能性，明显提高了超高性能混凝土的抗开裂性能。
优选的，所述玄武岩纤维采用以下方法进行改性：
在20-24℃的温度下将玄武岩纤维、硅烷偶联剂和质量浓度为85-90%的乙醇水溶液混合，分散50-60min，过滤，洗涤，然后在80-85℃的温度下干燥1-2h，得到改性玄武岩纤维；其中玄武岩纤维、硅烷偶联剂和乙醇水溶液的重量比为1:（1.5-2.0）:（8-10）。
由于玄武岩纤维的表面能较低，易成团，不易分散，通过采用上述技术方案，本申请采用特定比例范围的硅烷偶联剂作为改性剂，所述硅烷偶联剂采用硅烷偶联剂KH-550，在特定的反应条件下，对玄武岩纤维进行改性处理，提高了玄武岩纤维在与其他组分混合时的分散能力，可以与超高性能混凝土中的各组分良好的结合，从而提高超高性能混凝土抗压强度和抗开裂性能。
优选的，所述玄武岩纤维的长度为10-15mm。
通过采用上述技术方案，本申请采用特定长度范围的玄武岩纤维可以有效的抑制超高性能混凝土中的微裂缝，从而提高超高性能混凝土抗收缩开裂能力，并且在超高性能混凝土中乱向分布，减少了超高性能混凝土中有害孔隙的数量，增强了超高性能混凝土的抗压强度。
优选的，所述原料还包括30-40重量份的再生微粉、5-10重量份的葡萄糖酸钠。
通过采用上述技术方案，本申请还向超高性能混凝土中加入特定重量份的再生微粉和葡萄糖酸钠，有效的填充了超高性能混凝土中的微裂缝，降低了超高性能混凝土开裂的可能性。同时，可以延缓超高性能混凝土的初凝时间，降低超高性能混凝土的自收缩作用，从而提高超高性能混凝土的抗开裂性能。
第二方面，本申请提供一种超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1.先将珊瑚砂与水总量的26-30%的混合，静置20-24h，得到预湿珊瑚砂；
S2.在300-350r/min的转速下，将其余所有原料与剩余的水混合，再加入预湿珊瑚砂，搅拌40-50min，得到超高性能混凝土。
通过采用上述技术方案，本申请先将珊瑚砂与一定量的水混合，使得预湿珊瑚砂中吸收充足的水分，然后再与其他原料进行混合，充分起到内养护的作用，在超高性能混凝土中释放水分，从而减少超高性能混凝土的收缩，提高超高性能混凝土的抗开裂性能。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.本申请的超高性能混凝土中的有害孔隙及微裂缝较少，且干燥自收缩作用较低，具有较高抗压强度的同时，具有较高的抗开裂性能；
2.本申请的再生混凝土的制备方法，步骤简单易操作，使用的原料成本较低，生产成本较少，适合大规模生产。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请的水泥购自湖北黄石华新水泥股份有限公司，型号为P·O 52.5；
本申请的硅灰购自成都东蓝星有限公司；
本申请的偏高岭土购自广东茂名有限公司；
本申请的细骨料选用焦作产河砂，粒径为0-0.6mm、0.6-1.25mm的两种连续级配；
本申请的珊瑚砂购自灵寿县盛泰矿产品加工厂，粒径为0.45-0.90mm；
本申请的聚羧酸减水剂购自上海憎冶实业有限公司；
本申请减缩剂购自唐山北极熊建材有限公司。
实施例1
一种超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1.先将427.5kg珊瑚砂与46.8kg水混合，静置20h，得到预湿珊瑚砂；
S2.在300r/min的转速下，将800kg水泥、58kg硅灰、33kg偏高岭土、550kg河砂、14.4kg减缩剂、37kg聚羧酸减水剂、165kg钢纤维、3.6kg碳纳米管（直径为10-25nm）和133.2kg水混合，再加入预湿珊瑚砂，搅拌40min，得到超高性能混凝土。
实施例2
一种超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1.先将438.75kg珊瑚砂与47.6kg水混合，静置22h，得到预湿珊瑚砂；
S2.在325r/min的转速下，将850kg水泥、54kg硅灰、36kg偏高岭土、536.25kg河砂、15.3kg减缩剂、36kg聚羧酸减水剂、175.5kg钢纤维、3.35kg碳纳米管（直径为10-25nm）和122.4kg水混合，再加入预湿珊瑚砂，搅拌45min，得到超高性能混凝土。
实施例3
一种超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1.先将450kg珊瑚砂与48kg水混合，静置24h，得到预湿珊瑚砂；
S2.在350r/min的转速下，将900kg水泥、50kg硅灰、39kg偏高岭土、522.5kg河砂、16.2kg减缩剂、35kg聚羧酸减水剂、186kg钢纤维、3.1kg碳纳米管（直径为10-25nm）和112kg水混合，再加入预湿珊瑚砂，搅拌50min，得到超高性能混凝土。
实施例4
一种超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1.先将431.5kg珊瑚砂与44.55kg水混合，静置21h，得到预湿珊瑚砂；
S2.在310r/min的转速下，将830kg水泥、52kg硅灰、34kg偏高岭土、530kg河砂、15kg减缩剂、35.5kg聚羧酸减水剂、170kg钢纤维、3.3kg碳纳米管（直径为10-25nm）和120.45kg水混合，再加入预湿珊瑚砂，搅拌42min，得到超高性能混凝土。
实施例5
一种超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1.先将442kg珊瑚砂与51.04kg水混合，静置23h，得到预湿珊瑚砂；
S2.在340r/min的转速下，将870kg水泥、57kg硅灰、38kg偏高岭土、542kg河砂、15.8kg减缩剂、36.5kg聚羧酸减水剂、183kg钢纤维、3.5kg碳纳米管（直径为10-25nm）和124.96kg水混合，再加入预湿珊瑚砂，搅拌48min，得到超高性能混凝土。
实施例6
一种超高性能混凝土的制备方法，与实施例2的不同之处在于：步骤S2中，所述减缩剂采用超支化缩减剂；
所述超支化缩减剂以下方法制得：
a.超支化聚氨酯合成
a1.将20kg二乙醇胺、18kg无水甲醇和16.6kg丙烯酸甲酯混合，搅拌30min后升温至40℃，反应4h，然后抽真空去除甲醇，得到N,N-二羟乙基-3-氨基丙酸甲酯单体；
a2.在120℃的温度下，将1.03kg三羟甲基丙烷、4.8kg N,N-二羟乙基-3-氨基丙酸甲酯单体和0.02kg对甲苯磺酸混合搅拌2h，得到超支化聚胺酯；
b.小分子缩减剂合成
在70℃的温度下，将9.5kg丁二酸酐、8.5kg N,N-二甲基乙酰胺、16kg聚氧乙烯烷基醚和0.06kg催化剂4-二甲氨基吡啶混合反应4h，得到小分子缩减剂；
c.超支化缩减剂合成
将8kg超支化聚氨酯、0.2kg对甲苯磺酸和8kg小分子缩减剂混合，在120℃的温度下，搅拌反应4h，得到超支化缩减剂。
实施例7
一种超高性能混凝土的制备方法，与实施例2的不同之处在于：步骤S2中，所述减缩剂采用超支化缩减剂；
所述超支化缩减剂以下方法制得：
a.超支化聚氨酯合成
a1.将22kg二乙醇胺、22kg无水甲醇和17.8kg丙烯酸甲酯混合，搅拌40min后升温至45℃，反应5h，然后抽真空去除甲醇，得到N,N-二羟乙基-3-氨基丙酸甲酯单体；
a2.在125℃的温度下，将1.23kg三羟甲基丙烷、4.84kg N,N-二羟乙基-3-氨基丙酸甲酯单体和0.06kg对甲苯磺酸混合搅拌3h，得到超支化聚胺酯；
b.小分子缩减剂合成
在74℃的温度下，将10.5kg丁二酸酐、9.5kg N,N-二甲基乙酰胺、16.6kg聚氧乙烯烷基醚和0.1kg催化剂4-二甲氨基吡啶混合反应5h，得到小分子缩减剂；
c.超支化缩减剂合成
将9kg超支化聚氨酯、0.225kg对甲苯磺酸和9kg小分子缩减剂混合，在125℃的温度下，搅拌反应5h，得到超支化缩减剂。
实施例8
一种超高性能混凝土的制备方法，与实施例2的不同之处在于：步骤S2中，所述钢纤维采用以下方法改性：
先用丙酮擦拭钢纤维表面，然后将钢纤维浸泡在质量浓度为3.5%的磷酸锌溶液中，浸泡2h后，得到改性钢纤维。
实施例9
一种超高性能混凝土的制备方法，与实施例2的不同之处在于：步骤S2中，所述钢纤维采用以下方法改性：
先用丙酮擦拭钢纤维表面，然后将钢纤维浸泡在质量浓度为4.5%的磷酸锌溶液中，浸泡3h后，得到改性钢纤维。
实施例10
一种超高性能混凝土的制备方法，与实施例2的不同之处在于：步骤S2中，所述碳纳米管采用以下方法改性：
在30℃的温度下，将1kg碳纳米管与80kg质量浓度为3%的聚乙烯吡咯烷酮水溶液混合并分散，反应1h后，过滤，清洗，在40℃的温度下，干燥1h，得到改性碳纳米管。
实施例11
一种超高性能混凝土的制备方法，与实施例2的不同之处在于：步骤S2中，所述碳纳米管采用以下方法改性：
在35℃的温度下，将1kg碳纳米管与90kg质量浓度为5%的聚乙烯吡咯烷酮水溶液混合并分散，反应2h后，过滤，清洗，在50℃的温度下，干燥2h，得到改性碳纳米管。
实施例12
一种超高性能混凝土的制备方法，与实施例2的不同之处在于：步骤S2中，还加入1kg聚乙烯醇纤维、8kg聚丙烯纤维和10kg玄武岩纤维（长度为10mm）。
实施例13
一种超高性能混凝土的制备方法，与实施例2的不同之处在于：步骤S2中，还加入2kg聚乙烯醇纤维、4kg聚丙烯纤维和15kg玄武岩纤维（长度为15mm）。
实施例14
一种超高性能混凝土的制备方法，与实施例12的不同之处在于：所述玄武岩纤维采用以下方法进行改性：
在20℃的温度下将10kg玄武岩纤维、15kg硅烷偶联剂-KH550和80kg质量浓度为85%的乙醇水溶液混合，分散50min，过滤，洗涤，然后在80℃的温度下干燥1h，得到改性玄武岩纤维。
实施例15
一种超高性能混凝土的制备方法，与实施例12的不同之处在于：所述玄武岩纤维采用以下方法进行改性：
在24℃的温度下将10kg玄武岩纤维、20kg硅烷偶联剂-KH550和100kg质量浓度为90%的乙醇水溶液混合，分散60min，过滤，洗涤，然后在85℃的温度下干燥2h，得到改性玄武岩纤维。
实施例16
一种超高性能混凝土的制备方法，与实施例2的不同之处在于：步骤S2中，还加入30kg再生微粉和10kg葡萄糖酸钠。
实施例17
一种超高性能混凝土的制备方法，与实施例2的不同之处在于：步骤S2中，还加入40kg再生微粉和5kg葡萄糖酸钠。
对比例1
采用市售超高性能混凝土，包括以下组分：水泥754kg、粉煤灰306kg、细沙565kg、粗砂386kg、水198kg、聚羧酸减水剂33kg、钢纤维156kg。
对比例2
与实施例2的不同之处在于：水泥为700kg、硅灰为70kg、偏高岭土为30kg、河砂为600kg、珊瑚砂为400kg、水为200kg、减缩剂为10kg、聚羧酸减水剂为40kg、钢纤维160kg、碳纳米管为5kg。
对比例3
与实施例2的不同之处在于：水泥为1000kg、硅灰为40kg、偏高岭土为50kg、河砂为500kg、珊瑚砂为500kg、水为150kg、减缩剂为20kg、聚羧酸减水剂为30kg、钢纤维200kg、碳纳米管为2kg。
性能检测试验
1、参考GB/T 50081-2016《普通混凝土力学性能试验方法标准》检测实施例1-17、对比例1-3制得的超高性能混凝土的28d抗压强度（MPa）和28d抗折强度（MPa），检测结果如表1所示；
2、参考GB/T 50081-2016《普通混凝土力学性能试验方法标准》检测实施例1-17、对比例1-3制得的超高性能混凝土的7d的单位面积上的总开裂面积（mm2/m2），检测结果如表1所示。
表1 性能检测结果表
项目 总开裂面积（mm<sup>2</sup>/m<sup>2</sup>） 28d抗压强度（MPa） 28d抗折强度（MPa）
实施例1 120.6 163.8 7.8
实施例2 115.3 168.5 8.5
实施例3 125.1 161.7 7.1
实施例4 122.3 162.6 7.3
实施例5 117.6 165.4 8.0
实施例6 113.2 170.2 9.0
实施例7 113.8 169.4 8.9
实施例8 110.5 175.3 9.5
实施例9 110.3 175.8 9.7
实施例10 110.5 175.1 9.3
实施例11 110.4 175.5 9.7
实施例12 105.9 179.4 10.1
实施例13 105.5 179.9 10.3
实施例14 104.6 180.5 10.6
实施例15 104.2 181.4 10.6
实施例16 105.1 180.1 10.4
实施例17 103.9 182.3 10.8
对比例1 165.3 145.8 3.8
对比例2 140.2 152.6 5.1
对比例3 140.6 151.4 4.6
从表1可以看出，本申请实施例1-5制得的超高性能混凝土的7d单位面积上的总开裂面积小于125.1mm2/m2，28d抗压强度在161.7-168.5MPa范围内，28d抗折强度在7.1-8.5MPa范围内；而对比例1的单位面积上的总开裂面积为165.3mm2/m2，28d抗压强度为145.8MPa，28d抗折强度为3.8MPa，说明本申请实施例1-5制得的超高性能混凝土的收缩较少，抗开裂性能较高，并且具有较高的抗压强度和抗折强度。
实施例6-7的单位面积上的总开裂面积小于实施例2，且抗压强度和抗折强度略高于实施例2，说明采用超支化缩减剂可以减少超高性能混凝土的收缩，提高超高性能混凝土的抗开裂性能，并且还不会影响超高性能混凝土的力学性能。
实施例8-9、实施例10-11的单位面积上的总开裂面积小于实施例2，且抗压强度和抗折强度高于实施例2，说明对钢纤维或对碳纳米管进行改性处理，可以提高超高性能混凝土的抗开裂性能及力学性能。
实施例12-13的单位面积上的总开裂面积小于实施例2，且抗压强度和抗折强度高于实施例2，说明向超高性能混凝土中还加入聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维和玄武岩纤维，可以填充有害孔隙并且抑制微裂缝的产生，从而提高超高性能混凝土的抗开裂性能及力学性能。
实施例14-15的单位面积上的总开裂面积小于实施例12，且抗压强度和抗折强度高于实施例12，说明对玄武岩纤维进行改性处理，可以提高其分散性，从而进一步提高超高性能混凝土的抗开裂性能及力学性能。
实施例16-17的单位面积上的总开裂面积小于实施例2，且抗压强度和抗折强度高于实施例2，说明向超高性能混凝土中还加入再生微粉和葡萄糖酸钠，可以抑制微裂缝的产生并且填充有害孔隙，从而提高超高性能混凝土的抗开裂性能及力学性能。
对比例2-3的单位面积上的总开裂面积大于实施例2，且抗压强度和抗折强度小于实施例2，说明水泥、硅灰、偏高岭土、河砂、珊瑚砂、水、减缩剂、聚羧酸减水剂、钢纤维和碳纳米管的使用量不在本申请的范围内，都会降低超高性能混凝土的抗开裂性能及力学性能。
本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超高性能混凝土，其特征在于，所用原料包括以下重量份的组分：
水泥 800-900份；
硅灰 50-58份；
偏高岭土 33-39份；
细骨料 522.5-550份；
珊瑚砂 427.5-450份；
水 160-180份；
减缩剂 14.4-16.2份；
减水剂 35-37份；
钢纤维 165-186份；
碳纳米管 3.2-3.6份。
2.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土，其特征在于：所述减缩剂采用超支化缩减剂；
所述超支化缩减剂以下方法制得：
a.超支化聚氨酯合成
a1.将二乙醇胺、无水甲醇和丙烯酸甲酯混合，搅拌30-40min后升温至40-45℃，反应4-5h，然后抽真空去除甲醇，得到N,N-二羟乙基-3-氨基丙酸甲酯单体；其中，二乙醇胺、无水甲醇和丙烯酸甲酯的重量比为（10-11）:（9-11）:（8.3-8.9）；
a2.在120-125℃的温度下，将三羟甲基丙烷、N,N-二羟乙基-3-氨基丙酸甲酯单体和对甲苯磺酸混合搅拌2-3h，得到超支化聚胺酯；其中，三羟甲基丙烷、N,N-二羟乙基-3-氨基丙酸甲酯单体和对甲苯磺酸的重量比为（1.03-1.23）:（4.8-4.84）:（0.02-0.06）；
b.小分子缩减剂合成
在70-74℃的温度下，将丁二酸酐、N,N-二甲基乙酰胺、聚氧乙烯烷基醚和催化剂4-二甲氨基吡啶混合反应4-5h，得到小分子缩减剂；其中丁二酸酐、N,N-二甲基乙酰胺、聚氧乙烯烷基醚和催化剂4-二甲氨基吡啶的重量比为（9.5-10.5）:（8.5-9.5）:（16-16.6）:（0.06-0.1）；
c.超支化缩减剂合成
将超支化聚氨酯、对甲苯磺酸和小分子缩减剂混合，在120-125℃的温度下，搅拌反应4-5h，得到超支化缩减剂；其中，超支化聚氨酯、对甲苯磺酸和小分子缩减剂的重量比为（8-9）:（0.2-0.225）:（8-9）。
3.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土，其特征在于：所述钢纤维采用以下方法改性：
先用丙酮擦拭钢纤维表面，然后将钢纤维浸泡在质量浓度为3.5-4.5%的磷酸锌溶液中，浸泡2-3h后，得到改性钢纤维。
4.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土，其特征在于：所述碳纳米管采用以下方法改性：
在30-35℃的温度下，将碳纳米管与质量浓度为3-5%的聚乙烯吡咯烷酮水溶液混合并分散，反应1-2h后，过滤，清洗，在40-50℃的温度下，干燥1-2h，得到改性碳纳米管；其中碳纳米管与聚乙烯吡咯烷酮水溶液的重量比为1:（80-90）。
5.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土，其特征在于：所述减水剂采用聚羧酸减水剂。
6.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土，其特征在于：所述原料还包括1-2重量份的聚乙烯醇纤维、4-8重量份的聚丙烯纤维和10-15重量份的玄武岩纤维。
7.根据权利要求6所述的一种超高性能混凝土，其特征在于：所述玄武岩纤维采用以下方法进行改性：
在20-24℃的温度下将玄武岩纤维、硅烷偶联剂和质量浓度为85-90%的乙醇水溶液混合，分散50-60min，过滤，洗涤，然后在80-85℃的温度下干燥1-2h，得到改性玄武岩纤维；其中玄武岩纤维、硅烷偶联剂和乙醇水溶液的重量比为1:（1.5-2.0）:（8-10）。
8.根据权利要求6所述的一种超高性能混凝土，其特征在于：所述玄武岩纤维的长度为10-15mm。
9.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土，其特征在于：所述原料还包括30-40重量份的再生微粉、5-10重量份的葡萄糖酸钠。
10.一种权利要求1-9任一项所述的超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1.先将珊瑚砂与水总量的26-30%的混合，静置20-24h，得到预湿珊瑚砂；
S2.在300-350r/min的转速下，将其余所有原料与剩余的水混合，再加入预湿珊瑚砂，搅拌40-50min，得到超高性能混凝土。
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