CN112521108A - 一种低粘度大流态的c150超高性能混凝土 - Google Patents

Abstract

一种低粘度大流态的C150超高性能混凝土，涉及混凝土制备技术领域，其包括凝胶材料、骨料、矿物掺合料、钢纤维、聚羧酸高性能减水剂；其通过对各成份配合比参数的合理选择，在保证抗压强度不低于150MPa、抗拉强度不小于8MPa、抗折强度不小于15MPa的同时，具有较低的粘度和较好的流动性，解决纤维大体积掺量下超高性能混凝土因拌合物粘度较大/流动性较小，不能满足施工要求的难题。本发明实施例还提供了一种低粘度大流态的C150超高性能混凝土的制备方法，其操作简单方便，产品质量稳定，可以快速高效地制备上述低粘度大流态的C150超高性能混凝土，具有较佳的实用价值。

Description

一种低粘度大流态的C150超高性能混凝土

技术领域

本发明涉及混凝土制备技术领域，具体而言，涉及一种低粘度大流态的C150超高性能混凝土。

背景技术

超高性能混凝土，简称UHPC(Ultra-High Performance Concrete)，作为一种新型的水泥基复合材料，由于其具有超高的耐久性能和超高的力学性能，被广泛的应用于对性能要求极高的建筑构件和结构当中。然而，超高性能混凝土由于胶凝材料用量较大，钢纤维掺量较高，易产生收缩，生产成本高，生产工艺复杂等，限制了超高性能混凝土的应用。

本发明在充分考虑超高性能混凝土原材料性能指标要求和配合比参数选择的基础上，根据超高性能混凝土设计强度等级和施工的要求，提出了一种设计强度等级满足C150、抗拉强度不小于8MPa、抗折强度不小于15MPa、其拌合物具有较低粘度和大流动性，易于操作施工的超高性能混凝土及其制备方法，有效的解决了超高性能混凝土在施工时由于拌合物流动性能不能满足施工要求的问题，确保了超高性能混凝土的性能满足设计和施工要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低粘度大流态的C150超高性能混凝土，其拌合物具有较低的粘度和较好的流动性，解决纤维大体积掺量下超高性能混凝土因拌合物粘度较大/流动性较小，不能满足施工要求的难题。

本发明的另一目的在于提供一种低粘度大流态的C150超高性能混凝土的制备方法，其操作简单方便，产品质量稳定，可以快速高效地制备上述低粘度大流态的C150超高性能混凝土，具有较佳的实用价值。

本发明的实施例是这样实现的：

一种低粘度大流态的C150超高性能混凝土，其包括凝胶材料、骨料、矿物掺合料、以及钢纤维；其中，凝胶材料包括水泥、硅灰以及粉煤灰微珠，骨料为石英砂，石英砂的粒径≤2.36mm，C150超高性能混凝土的水胶比为0.16~0.17，钢纤维的长度为8~13mm，C150超高性能混凝土的抗拉强度不小于2000MPa。

一种上述低粘度大流态的C150超高性能混凝土的制备方法，其包括：

将胶凝材料各组分进行混合搅拌，搅拌时间为1~2min，然后加入骨料进行混合搅拌，继续搅拌时间为1~2min，得到预混料；

向预混料中加入水和减水剂进行混合搅拌，搅拌时间为4~6min，得到C150超高性能混凝土的基体料浆；

在搅拌均匀的基体料浆中分散加入钢纤维进行混合搅拌，钢纤维全部加入后搅拌2~4min，得到C150超高性能混凝土的拌合物。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例提供了一种低粘度大流态的C150超高性能混凝土，其包括凝胶材料、骨料、矿物掺合料、以及钢纤维；其通过对各成份配合比参数的合理选择，在保证抗压强度不低于150MPa、抗拉强度不小于8MPa、抗折强度不小于15MPa的同时，具有较低的粘度和较好的流动性，解决纤维大体积掺量下超高性能混凝土因拌合物粘度较大/流动性较小，不能满足施工要求的难题。本发明实施例还提供了一种低粘度大流态的C150超高性能混凝土的制备方法，其操作简单方便，产品质量稳定，可以快速高效地制备上述低粘度大流态的C150超高性能混凝土，具有较佳的实用价值。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的一种低粘度大流态的C150超高性能混凝土及其制备方法进行具体说明。

本发明实施例提供了一种低粘度大流态的C150超高性能混凝土，该C150超高性能混凝土包括凝胶材料、骨料、矿物掺合料、以及钢纤维；其中，凝胶材料包括水泥、硅灰以及粉煤灰微珠，骨料为石英砂，石英砂的粒径≤2.36mm，C150超高性能混凝土的水胶比为0.16~0.17，钢纤维的长度为8~13mm，C150超高性能混凝土的抗拉强度不小于2000MPa。

现有技术中，超高性能混凝土由于胶凝材料用量较大，钢纤维掺量较高，易产生收缩，生产成本高，生产工艺复杂等，限制了超高性能混凝土的应用。本申请发明人在此基础上，对现有技术中的超高性能混凝土进行了改良，通过对各成份配合比参数的合理选择，在保证C150力学性能满足要求的同时，具有较低的粘度和较好的流动性，解决纤维大体积掺量下超高性能混凝土因拌合物粘度较大/流动性较小，不能满足施工要求的难题。

进一步地，按照重量份数计，凝胶材料包括：水泥800~1000份，硅灰110~180份，粉煤灰微珠150~240份，石英砂1000~1100份，钢纤维195~234份，减水剂11~15份。按照上述比例配置的凝胶材料，与该C150超高性能混凝土中其它组分的配合效果较好，产品的性能更佳。

本发明实施例所采用水泥为52.5普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，水泥的标准稠度用水量≤28%。硅灰的需水量比≤100%，28d活性指数≥110%，粉煤灰微珠的需水量比≤95%，28d活性指数≥105%。除此之外，C150超高性能混凝土中减水剂为聚酯类聚羧酸高效减水剂，减水率≥35%，固含量50%。

进一步地，本发明实施例还提供了一种上述低粘度大流态的C150超高性能混凝土的制备方法，其包括：

S1. 将胶凝材料各组分进行混合搅拌，搅拌时间为1~2min，然后加入骨料进行混合搅拌，继续搅拌时间为1~2min，得到预混料；

S2. 向预混砂浆料中加入水和减水剂进行混合搅拌，搅拌时间为4~6min，得到C150超高性能混凝土的基体料浆；

S3. 在搅拌均匀的基体料浆中分散加入钢纤维进行混合搅拌，钢纤维全部加入后搅拌2~4min，得到C150超高性能混凝土的拌合物。

混合搅拌的过程可以在双卧轴强制式搅拌机或行星式搅拌机进行。

进一步地，在搅拌混合过程中，对于拌合物T500、V漏漏出时间和扩展度的控制尤为重要。其中，T500时间为3～5s，V漏漏出时间为3～8s，拌合物的扩展度≥750mm。当拌合物搅拌均匀后，一旦发现T500、V漏漏出时间和拌合物的扩展度数据不符合上述范围，可以通过改变水胶比，胶骨比，矿物掺合料、钢纤维的掺量等方式来进行调整。但需要注意的，对上述参数的调整，不能超出各参数的范围，否则会导致强度数据的降低，影响C150超高性能混凝土的性能。

具体地，当测得的T500、V漏漏出时间数值高于范围值，扩展度低于范围值时，可以通过提高水胶比、胶骨比，减少钢纤维掺量，增加矿物掺合料的掺量来进行调整。反之，当测得的T500、V漏漏出时间数值低于范围值，扩展度过高时，可以通过降低水胶比、胶骨比，增加钢纤维掺量，减少矿物掺合料来进行调整。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供了一种低粘度大流态的C150超高性能混凝土，该低粘度大流态的C150超高性能混凝土的制备方法如下：

S1. 根据本发明的规定进行水泥、硅灰和粉煤灰微珠的选取，水泥标准稠度用水量为27.4%，硅灰和粉煤灰微珠的需水量比分别为99%和92%，28d活性指数分别为121%和107%。

S2. 根据设计强度等级进行配合比参数的选取，包括以下重量份的组分：胶凝材料用量为1100份，普通52.5硅酸盐水泥880份，硅灰110份，粉煤灰微珠110份，石英砂1000份，水176份，减水剂11份，钢纤维195份。

S3. 采用双卧轴强制式搅拌机进行超高性能混凝土的搅拌和制备，搅拌机的最大转速为80 r/min。投料顺序为先加入胶凝材料搅拌1~2 min后加入骨料搅拌1~2 min，然后加入水和减水剂搅拌4~6min至基体浆料搅拌均匀，最后加入钢纤维后搅拌2~4 min。

实施例2

本实施例提供了一种低粘度大流态的C150超高性能混凝土，该低粘度大流态的C150超高性能混凝土的制备方法如下：

S1. 根据本发明的规定进行水泥、硅灰和粉煤灰微珠的选取，水泥标准稠度用水量为27.1%，硅灰和粉煤灰微珠的需水量比分别为100%和90%，28d活性指数分别为118%和109%。

S2. 根据设计强度等级进行配合比参数的选取，包括以下重量份的组分：胶凝材料用量为1200份，普通52.5硅酸盐水泥840份，硅灰144份，粉煤灰微珠216份，石英砂1050份，水204份，减水剂12份，钢纤维234份。

S3. 采用行星式搅拌机进行超高性能混凝土的搅拌和制备，搅拌机的最大转速为100 r/min。投料顺序为先加入胶凝材料搅拌1~2 min后加入骨料搅拌1~2 min，然后加入水和减水剂搅拌2~4 min至基体浆料搅拌均匀，最后加入钢纤维后搅拌2~4 min。

实施例3

本实施例提供了一种低粘度大流态的C150超高性能混凝土，该低粘度大流态的C150超高性能混凝土的制备方法如下：

S1. 根据本发明的规定进行水泥、硅灰和粉煤灰微珠的选取，水泥标准稠度用水量为26.9%，硅灰和粉煤灰微珠的需水量比分别为98%和93%，28d活性指数分别为125%和106%。。

S2. 根据设计强度等级进行配合比参数的选取，包括以下重量份的组分：胶凝材料用量为1250份，普通52.5硅酸盐水泥875份，硅灰150份，粉煤灰微珠225份，石英砂1040份，水212份，减水剂13份，钢纤维218份。

S3. 采用行星式搅拌机进行超高性能混凝土的搅拌和制备，搅拌机的最大转速为100 r/min。投料顺序为先加入胶凝材料搅拌1~2 min后加入骨料搅拌1~2 min，然后加入水和减水剂搅拌4~6min至基体浆料搅拌均匀，最后加入钢纤维后搅拌2~4 min。

对比例1

本对比例提供了一种超高性能混凝土，其配合比、原材料和投料工艺与实施例2相同，区别在于，没有采用本发明规定的搅拌机，采用单卧轴搅拌机搅拌制备，最大转速为48r/min，。

对比例2

本对比例提供了一种超高性能混凝土，其配合比、制备方法、硅灰和粉煤灰微珠与实施例1相同，区别在于，所用的胶凝材料中，水泥的标准稠度用水量为28.5%。

对比例3

本对比例提供了一种超高性能混凝土，其配合比、制备方法、水泥和粉煤灰微珠与实施例2相同，区别在于，所用的硅灰需水量比为108%，28d活性指数为112%。

对比例4

本对比例提供了一种超高性能混凝土，其配合比、制备方法、水泥和硅灰与实施例3相同，区别在于，所用的粉煤灰微珠需水量比为98%，28d活性指数为98%。

对比例5

本对比例提供了一种超高性能混凝土，其制备方法、水泥、硅灰和粉煤灰微珠与实施例3相同，区别在于，配合比中的水胶比为0.15。

对比例6

本对比例提供了一种超高性能混凝土，其制备方法、水泥、硅灰和粉煤灰微珠与实施例3相同，区别在于，配合比中的水胶比分别为0.18。

实施例和对比例的性能测试结果见表1。

表1

案例	28d抗压强度/MPa	抗拉强度/MPa	抗折强度/MPa	T500/s	V漏漏出时间/s	扩展度/mm
							实施例1	152.4	8.6	20.2	4.3	5.4	790
实施例2	158.7	10.3	23.7	4.8	7.5	780
							实施例3	161.7	9.1	21.8	4.2	6.7	810
对比例1	142.2	8.1	18.9	6.7	7.8	750
							对比例2	157.6	9.3	21.4	7.8	10.2	620
对比例3	145.6	8.9	19.5	6.6	8.3	670
							对比例4	140.8	8.4	20.2	7.4	9.5	660
对比例5	165.7	9.4	22.1	7.9	11.4	610
							对比例6	139.9	8.4	18.7	2.1	2.7	840

从表中可以看出，不采用本发明规定的搅拌设备和投料工艺，所用原材料的技术指标不符合本发明的规定，且水胶比超出本发明规定的范围时，对超高性能混凝土的力学性能和拌合物的工作性影响较为明显，实施例和对比例中的超高性能混凝土的抗拉强度和抗折强度均符合要求，主要影响混凝土的抗压强度和工作性。所用水泥的标准稠度、硅灰和粉煤灰微珠的需水量比较大时，拌合物的流动性降低明显，矿物掺合料的活性指数不满足要求时，会降低超高性能混凝土的抗压强度，水胶比过低时力学性能较高，但拌合物流动性较差，不能满足施工要求，水胶比过高则拌合物流动性较大，易于施工操作，但力学性能不能满足设计要求。本发明规定的制备方法能够有效的分散胶凝材料中的超细粉体，使拌合物中的钢纤维均匀分散，在保证力学性能满足要求的同时，拌合物的粘度较低，具有较好流动性和工作性，满足超高性能混凝土的施工要求。

综上所述，本发明实施例提供了一种低粘度大流态的C150超高性能混凝土，其包括凝胶材料、骨料、矿物掺合料、以及钢纤维；其通过对各成份配合比参数的合理选择，在保证抗压强度不低于150MPa、抗拉强度不小于8MPa、抗折强度不小于15MPa的同时，具有较低的粘度和较好的流动性，解决纤维大体积掺量下超高性能混凝土因拌合物粘度较大/流动性较小，不能满足施工要求的难题。本发明实施例还提供了一种低粘度大流态的C150超高性能混凝土的制备方法，其操作简单方便，产品质量稳定，可以快速高效地制备上述低粘度大流态的C150超高性能混凝土，具有较佳的实用价值。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种低粘度大流态的C150超高性能混凝土，其特征在于，所述C150超高性能混凝土包括胶凝材料、骨料、矿物掺合料、以及钢纤维；其中，所述凝胶材料包括水泥、硅灰以及粉煤灰微珠，所述骨料为石英砂，所述石英砂的粒径≤2.36mm，所述C150超高性能混凝土的水胶比为0.16~0.17，所述钢纤维的长度为8~13mm，所述C150超高性能混凝土的抗拉强度不小于2000MPa。

2.根据权利要求1所述的C150超高性能混凝土，其特征在于，按照重量份数计，所述超高性能混凝土包括：

水泥800~1000份，硅灰110~180份，粉煤灰微珠150~240份，石英砂1000~1100份，钢纤维195~234份，减水剂11~15份。

3.根据权利要求1所述的C150超高性能混凝土，其特征在于，所述水泥为52.5普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，所述水泥的标准稠度用水量≤28%。

4.根据权利要求1所述的C150超高性能混凝土，其特征在于，所述硅灰的需水量比≤100%，28d活性指数≥110%，所述粉煤灰微珠的需水量比≤95%，28d活性指数≥105%。

5.根据权利要求1所述的C150超高性能混凝土，其特征在于，所述C150超高性能混凝土中还包括减水剂，所述减水剂为聚酯类聚羧酸高性能水剂，减水率≥35%，固含量为50%。

6.一种如权利要求1~6任一项所述的低粘度大流态的C150超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，包括：

将所述胶凝材料各组分进行混合搅拌，搅拌时间为1~2min，然后加入所述骨料进行混合搅拌，继续搅拌时间为1~2min，得到预混料；

向所述预混料中加入水和减水剂进行混合搅拌，搅拌时间为4~6min，得到所述C150超高性能混凝土的基体料浆；

在搅拌均匀的所述基体料浆中分散加入所述钢纤维进行混合搅拌，所述钢纤维全部加入后搅拌2~4min，得到所述C150超高性能混凝土的拌合物。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，制备C150超高性能混凝土搅拌机为双卧轴强制式搅拌机或行星式搅拌机。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述拌合物的T500时间为3～5s，V漏漏出时间为3～8s，拌合物的扩展度≥750mm。