CN115196926A - 超高性能混凝土及其制备方法、应用 - Google Patents

超高性能混凝土及其制备方法、应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种超高性能混凝土及其制备方法、应用,涉及建筑材料的技术领域,包括按质量份数计的以下组分:水泥850‑900份、硅灰200‑230份、机制砂1000‑1110份、石粉30‑80份、减水剂20‑25份、消泡剂5‑11份以及钢纤维150‑160份。本发明以机制砂、石粉替代现有技术中的石英砂、天然河砂作为超高性能混凝土(UHPC)的原料组分,解决了现有技术中的UHPC成本高、原料资源匮乏以及不利于环保的技术问题,达到了在保证UHPC超高强度、高韧性以及高耐久性的前提下,同时实现了低成本、环保以及易于施工的技术效果。

Description

超高性能混凝土及其制备方法、应用
技术领域
本发明涉及建筑材料的技术领域,尤其是涉及一种超高性能混凝土及其制备方法、应用。
背景技术
随着社会进步和科技的发展,超高层建筑、摩天大楼、超大跨桥梁等超大型基础设施层出不穷,对混凝土的结构有了更深、更高的发展方向,对混凝土材料性能的要求也越来越高(例如高强、高韧、良好的耐久性以及体积稳定性等),而传统的普通混凝土和高强混凝土在强度和韧性等各方面均已难以胜任。
超高性能混凝土(UHPC)因其良好的韧性和优异的耐久性而能够满足超大型基础设施的建筑要求,目前对于占据UHPC混合料50%以上的集料,通常是采用粒径在1.18mm以下级配良好的石英砂或者天然河砂,然而石英砂不仅价格昂贵,满足UHPC使用的级配不易调整,而且在生产的过程中也会引起一系列的环境问题(例如土壤污染、噪音污染以及粉尘污染等);同时,天然河砂作为一种短期内不可再生的地方性资源,在近年来的不断开采中已日益稀缺,致使其价格暴涨,甚至已出现无砂可采的情况,限制了UHPC的广泛推广。因此,为了降低UHPC的制造成本、节约资源、减少能耗以及提高环境保护,寻找出经济效益好、环保性能佳的绿色UHPC具有重大意义。
有鉴于此,特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种超高性能混凝土,能够在保证超高强度、高韧性以及高耐久性的前提下,同时达到了低成本、环保和易于施工等的优点。
本发明的目的之二在于提供一种超高性能混凝土的制备方法,工艺简单且高效。
本发明的目的之三在于提供一种超高性能混凝土的应用,成本低,性能高,有利于环保,具有突出的应用效果。
为了实现本发明的上述目的,特采用以下技术方案:
第一方面,一种超高性能混凝土,包括按质量份数计的以下组分:
水泥850-900份、硅灰200-230份、机制砂1000-1110份、石粉30-80份、减水剂20-25份、消泡剂5-11份以及钢纤维150-160份;
其中,所述机制砂的母岩成分为石灰石;
所述机制砂的压碎指标为15-17%,表观密度为2.4-2.8g/cm3
所述机制砂为通过Dinger-Funk方程的计算后进行粒径级配以达到最紧密堆积状态;
所述石粉包括所述机制砂经研磨后得到的粒径在75μm以下的粉体。
进一步的,所述最紧密堆积状态的级配方法包括以下步骤:
机制砂经筛选后得到第一粒径的砂、第二粒径的砂、第三粒径的砂、第四粒径的砂以及第五粒径的砂;
其中,第一粒径的砂的粒径为0.075mm~0.15mm,第二粒径的砂的粒径为0.15mm~0.315mm,第三粒径的砂的粒径为0.315mm~0.63mm,第四粒径的砂的粒径为0.63mm~1.25mm,第五粒径的砂的粒径为1.25mm~2.5mm;
第一粒径的砂、第二粒径的砂、第三粒径的砂、第四粒径的砂以及第五粒径的砂根据Dinger-Funk方程的计算结果进行粒径级配以达到最紧密堆积状态。
进一步的,所述水泥包括普通硅酸盐水泥;
优选地,所述普通硅酸盐水泥的强度等级52.5以上;
优选地,所述普通硅酸盐水泥的3天抗压强度在35.6MPa以上,3天抗折强度在6.2MPa以上,比表面积在387m2/kg以上。
进一步的,所述硅灰的平均粒径为0.1~0.15μm;
优选地,所述硅灰中SiO2的质量含量在95%以上。
进一步的,所述减水剂包括聚羧酸高效减水剂,减水率在32.6%以上;
优选地,所述聚羧酸高效减水剂的固含量为48-53%,优选为50%。
进一步的,所述钢纤维包括镀铜平直微细钢纤维;
优选地,所述钢纤维的长径比为60-100,优选为65;
优选地,所述钢纤维的直径为0.2~0.22mm,优选为0.22mm;
优选地,所述钢纤维的抗拉强度在2850MPa以上。
进一步的,所述超高性能混凝土的水胶比为0.17-0.19;
优选地,所述超高性能混凝土的组分还包括稻壳灰;
优选地,所述稻壳灰的粒径在75μm以下;
优选地,所述稻壳灰的质量用量为取代水泥质量用量的10-25%,优选为20%。
第二方面,一种上述任一项所述的超高性能混凝土的制备方法,包括以下步骤:
各组分混合后得到所述超高性能混凝土。
进一步的,所述制备方法包括以下步骤:
机制砂与石粉混合后加入水泥、硅灰、减水剂以及消泡剂混合,之后再加入水混合,再加入钢纤维混合,得到所述超高性能混凝土。
第三方面,一种上述任一项所述的超高性能混凝土在建筑领域中的应用。
与现有技术相比,本发明至少具有如下有益效果:
本发明提供的超高性能混凝土,采用易于就地取材和价格低廉的机制砂、石粉作为骨料替代价格昂贵的石英砂和资源匮乏的天然河砂,在满足超高性能混凝土(UHPC)的超高强度、高韧性以及高耐久性的同时,也降低了生产成本、节约了资源和保护了环境;而且,本发明中的机制砂为通过Dinger-Funk方程计算出不同粒径间的比例用量后进行粒径级配的机制砂,以达到最紧密堆积状态,从而改善机制砂原有的级配差等的缺点,进而使其在混凝土中实现最佳的使用状态;同时,包括石粉在内的各组分特定用量能够优化对机制砂特性的影响,使得各组分及其用量之间具有协同配合的效果,从而保证了超高性能混凝土优异的力学性能、自收缩,使其可以在实际应用中得到大量推广和使用。
本发明提供的超高性能混凝土的制备方法,工艺简单且高效。
本发明提供的超高性能混凝土的应用,成本低,性能高,有利于环保,具有突出的应用效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明试验例1得到的超高性能混凝土的抗压强度对比柱状图;
图2为本发明试验例1得到的超高性能混凝土的抗折强度对比柱状图;
图3为本发明试验例2得到的超高性能混凝土的自收缩曲线对比图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
根据本发明的第一个方面,提供了一种超高性能混凝土,包括按质量份数计的以下组分:
水泥850-900份、硅灰200-230份、机制砂1000-1110份、石粉30-80份、减水剂20-25份、消泡剂5-11份以及钢纤维150-160份;
其中,水泥典型但非限制性的质量份数例如为850份、860份、870份、880份、890份、900份;硅灰典型但非限制性的质量份数例如为200份、210份、220份、230份;机制砂典型但非限制性的质量份数例如为1000、1020、1040、1060、1080份、1100份、1110份;石粉典型但非限制性的质量份数例如为30份、40份、50份、60份、70份、80份;减水剂典型但非限制性的质量份数例如为20份、21份、22份、23份、24份、25份;消泡剂典型但非限制性的质量份数例如为5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份;钢纤维典型但非限制性的质量份数例如为150份、152份、154份、156份、158份、160份;
在本发明中,机制砂的母岩成分为石灰石;
机制砂的压碎指标为15-17%,表观密度为2.4-2.8g/cm3
机制砂为通过Dinger-Funk方程的计算后进行粒径级配以达到最紧密堆积状态;
石粉包括机制砂经研磨后得到的粒径在75μm以下的粉体。
本发明的机制砂是指由机械粉碎所制,为岩石破碎中的副产品,可以作为混凝土中的细集料;然而,机制砂在生产中不可避免会产生多棱角、粒形差以及级配不合理等的问题,从而会对混凝土的特性造成不同程度的负面影响;为此,本发明的机制砂为通过Dinger-Funk方程的计算后进行粒径级配以达到最紧密堆积状态,从而改善机制砂原有的级配差等的缺点,克服其原有缺陷,使其在混凝土中实现最佳的使用状态。
本发明的石粉是指在机制砂生产过程中附带的一种粒径小于75μm的粉体,如果不能合理地被利用,则会对资源造成极大的浪费和环境污染;同时,石粉的含量对机制砂的特性有着至关重要的影响;为此,本发明优化石粉掺量对机制砂特性的影响,提升超高性能混凝土的力学性能、自收缩,利于在实际应用中得到大量推广和使用。
综上所述,本发明提供的超高性能混凝土,采用易于就地取材和价格低廉的机制砂、石粉作为骨料替代价格昂贵的石英砂和资源匮乏的天然河砂,在满足超高性能混凝土(UHPC)的超高强度、高韧性以及高耐久性的同时,也降低了生产成本、节约了资源和保护了环境;而且,本发明中的机制砂为通过Dinger-Funk方程计算出不同粒径间的比例用量后进行粒径级配的机制砂,以达到最紧密堆积状态,从而改善机制砂原有的级配差等的缺点,进而使其在混凝土中实现最佳的使用状态;同时,包括石粉在内的各组分特定用量能够优化对机制砂特性的影响,使得各组分及其用量之间具有协同配合的效果,从而保证了超高性能混凝土优异的力学性能、自收缩,使其可以在实际应用中利于得到大量推广和使用。
在一种优选的实施方式中,本发明机制砂的最紧密堆积状态的级配方法包括以下步骤:
机制砂经筛选后得到第一粒径的砂、第二粒径的砂、第三粒径的砂、第四粒径的砂以及第五粒径的砂;
其中,第一粒径的砂的粒径为0.075mm~0.15mm,第二粒径的砂的粒径为0.15mm~0.315mm,第三粒径的砂的粒径为0.315mm~0.63mm,第四粒径的砂的粒径为0.63mm~1.25mm,第五粒径的砂的粒径为1.25mm~2.5mm;
第一粒径的砂、第二粒径的砂、第三粒径的砂、第四粒径的砂以及第五粒径的砂根据Dinger-Funk方程的计算结果进行粒径级配以达到最紧密堆积状态。
本发明采用Dinger-Funk方程计算出不同粒径间的比例用量来改善机制砂原有的级配差等缺点,使其在混凝土的应用中得到最佳的使用状态。
一种机制砂的最紧密堆积状态的典型的级配方法包括以下步骤:
(1)利用Dinger-Funk方程计算出不同粒径范围内的百分比含量;
Dinger-Funk方程如下:
Figure BDA0003812761460000071
式中,U(Dp)为累计筛下颗粒百分含量;Dp为当前粒径;DpS为最小粒径;DpL为最大粒径;n为分布模数;
(2)将机制砂在摇筛机中筛选5分钟后,分为五种不同粒径0.075mm~0.15mm、0.15mm~0.315mm、0.315mm~0.63mm、0.63mm~1.25mm以及1.25mm~2.5mm的砂,将其分装后,再根据步骤(1)中的计算结果进行颗粒级配配制,以达到最紧密堆积状态。
本发明利用Dinger-Funk方程以机制砂不同粒径进行级配以改善并达到机制砂的最紧密状态,从而在混凝土中发挥最佳的使用状态。
在本发明中,水泥包括但不限于普通硅酸盐水泥,其强度等级可以在52.5以上,3天抗压强度可以在35.6MPa以上,3天抗折强度可以在6.2MPa以上,比表面积可以在387m2/kg以上,有利于保证超高性能混凝土的整体性能。
在本发明中,硅灰的平均粒径可以为0.1~0.15μm,例如可以为0.1μm、0.11μm、0.12μm、0.13μm、0.14μm、0.15μm,但不限于此;硅灰中SiO2的质量含量可以在95%以上。
在一种优选的实施方式中,本发明的减水剂包括但不限于聚羧酸高效减水剂,其减水率在32.6%以上,固含量可以为48-53%,例如可以为48%、49%、50%、51%、52%、53%,可以优选为50%,有利于保证混凝土的高性能。
在一种优选的实施方式中,本发明的消泡剂包括但不限于W-104水泥消泡剂,含水量在1%以下,主要作用物质为改性高分子聚合物,有利于保证混凝土的高性能。
在一种优选的实施方式中,本发明的钢纤维包括但不限于镀铜平直微细钢纤维;其中,钢纤维的长径比可以为60-100,例如可以为60、65、70、75、80、85、90、95、100,但不限于此,可以优选为65;钢纤维的直径为0.2~0.22mm,例如可以为0.2mm、0.21mm、0.22mm,但不限于此,可以优选为0.22mm;钢纤维的抗拉强度在2850MPa以上。本发明的钢纤维更有利于提升超高性能混凝土的整体性能。
在一种优选的实施方式中,本发明的超高性能混凝土的水胶比为0.17-0.19,其典型但非限制性的水灰比例如为0.17、0.18、0.19,有利于保证混凝土的超高性能。
在一种优选的实施方式中,本发明的超高性能混凝土的组分还包括稻壳灰;其中,稻壳灰的粒径在75μm以下。
在一种优选的实施方式中,本发明的稻壳灰的质量用量为取代水泥质量用量的10-25%,例如可以为10%、15%、20%、25%,但不限于此,可优选为20%。
本发明采用具有蜂窝状的低温高活性的稻壳灰(粒径在75μm以下)取代水泥的重量用量,例如可以取代水泥重量用量的20%,稻壳灰可以做提前预湿处理,不仅能够利用稻壳灰的高活性提升UHPC的基本力学性能,利用蜂窝状可储存一定的自由水分起到内养护的作用,从而大大降低了早期自收缩,而且还降低了水泥用量,起到了低碳环保的效果。
本发明提供的超高性能混凝土(UHPC)具有易于养护、环保以及低成本等的优点;进一步的,本发明的混凝土利用机制砂、石粉在纤维质量掺量2%的情况下采用标准养护的方式就能够达到目标性能,因此与传统制备的UHPC相比,本发明的UHPC在保证超高强度、高韧性以及高耐久性的前提下,同时达到了低成本、环保和易于施工等的效果。
根据本发明的第二个方面,提供了一种上述任一项所述的超高性能混凝土的制备方法,包括以下步骤:
各组分混合后得到超高性能混凝土。
本发明提供的超高性能混凝土的制备方法,工艺简单且高效。
在一种优选的实施方式中,本发明的制备方法包括以下步骤:
机制砂与石粉混合后加入水泥、硅灰、减水剂以及消泡剂混合,之后再加入水混合,再加入钢纤维混合,得到超高性能混凝土。
一种超高性能混凝土的典型的制备方法,包括以下步骤:
(1)首先将称取好的机制砂与石粉倒入搅拌机,搅拌约1min至均匀后再加入水泥、硅灰、减水剂以及消泡剂搅拌约2min至均匀,得到混合料;
在上述干粉混合料搅拌时,搅拌机应采用低速搅拌,防止速度过快造成干粉四处飞溅,因此建议转速<100rpm/min;
(2)然后将水均匀倒入步骤(1)的混合料的搅拌机中,并慢搅至黏着状态,再快搅至流动状态,得到砂浆;
在加水成黏状后,改变转速以中速搅拌至流动状态,因此建议转速在100-150rpm/min之间;
(3)再缓慢加入钢纤维到步骤(2)的砂浆中,搅拌约5min,待钢纤维分散均匀后再进行浇筑振捣约2min至成型;
加入钢纤维后调至快速使纤维分散均匀,因此建议转速在150-200rpm/min之间。
本发明提供的超高性能混凝土的制备方法,工艺简单且高效,得到的超高性能混凝土的优秀率高。
根据本发明的第三个方面,提供了一种上述任一项所述的超高性能混凝土在建筑领域中的应用。
本发明提供的超高性能混凝土的应用,成本低,性能高,有利于环保,具有突出的应用效果。
下面通过实施例对本发明作进一步说明。如无特别说明,实施例中的材料为根据现有方法制备而得,或直接从市场上购得。
实施例1-6
实施例1-6提供了一种超高性能混凝土(UHPC),各组分及其质量配比见表1;
其中,水泥为强度等级52.5普通硅酸盐水泥,其3天抗压强度≥35.6MPa,3天抗折强度≥6.2MPa,比表面积≥387m2/kg;硅灰平均粒径为0.1~0.15μm,SiO2的质量含量≥95%;
机制砂母岩成分为石灰石,压碎指标16.7%,表观密度为2.663g/cm3,利用Dinger-Funk方程以机制砂不同粒径进行级配改善以达到最紧密状态;
机制砂的级配方法为:
(1)利用Dinger-Funk方程计算出不同粒径范围内的百分比含量;
Dinger-Funk方程如下:
Figure BDA0003812761460000111
式中,U(Dp)为累计筛下颗粒百分含量;Dp为当前粒径;DpS为最小粒径;DpL为最大粒径;n为分布模数;
(2)将机制砂在摇筛机中筛选5分钟后,分为五种不同粒径0.075mm~0.15mm、0.15mm~0.315mm、0.315mm~0.63mm、0.63mm~1.25mm以及1.25mm~2.5mm的砂,将其分装后,再根据步骤(1)中的计算结果进行颗粒级配配制,以达到最紧密堆积状态;
石粉为采用机制砂经球磨45min摇筛出粒径在75μm以下的粉体;
减水剂为聚羧酸高效减水剂,减水率≥32.6%,固含量为50%;
消泡剂为W-104水泥消泡剂,含水量<1%,主要物质为改性高分子聚合物;
钢纤维为镀铜平直微细钢纤维,其长径比为65,直径为0.22mm,抗拉强度≥2850MPa。
表1
Figure BDA0003812761460000112
Figure BDA0003812761460000121
实施例7
本实施例为实施例1-6的超高性能混凝土(UHPC)的制备方法,包括以下步骤:
(1)首先将级配后的机制砂与石粉倒入搅拌机,搅拌约1min至均匀后再加入水泥、硅灰、减水剂以及消泡剂搅拌约2min至均匀,得到混合料;
在上述干粉混合料搅拌时,搅拌机应采用低速搅拌,防止速度过快造成干粉四处飞溅,因此建议转速<100rpm/min;
(2)然后将水均匀倒入步骤(1)的混合料的搅拌机中,并慢搅至黏着状态,再快搅至流动状态,得到砂浆;
在加水成黏状后,改变转速以中速搅拌至流动状态,因此建议转速在100-150rpm/min之间;
(3)再缓慢加入钢纤维到步骤(2)的砂浆中,搅拌约5min,待钢纤维分散均匀后再进行浇筑振捣约2min至成型;
加入钢纤维后调至快速使纤维分散均匀,因此建议转速在150-200rpm/min之间。
实施例8
本实施例与实施例1的区别在于,本实施例的超高性能混凝土的制备组分中还包括稻壳灰,其质量用量为取代水泥质量用量的20%,其余均与实施例1相同,得到超高性能混凝土。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于,本对比例中的混凝土的制备组分中不含有石粉,以等量的机制砂补齐(即机制砂的质量份数为1110份,石粉为0),其余均与实施例1相同,得到混凝土。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于,本对比例中的混凝土的制备组分中的机制砂未通过Dinger-Funk方程的计算以不同粒径进行级配,本对比例的机制砂中石粉含量2.4%,细度模数为2.94,其余均与实施例1相同,得到混凝土。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于,本对比例中的混凝土的制备组分中的机制砂的质量份数为900份,石粉的质量份数为210份,其余均与实施例1相同,得到混凝土。
对比例4
本对比例与实施例1的区别在于,本对比例中的混凝土的制备组分中的机制砂的质量份数为1200份,石粉的质量份数为20份,其余均与实施例1相同,得到混凝土。
对比例5
本对比例与实施例1的区别在于,本对比例中的混凝土的制备组分中的水泥的质量份数为750份,其余均与实施例1相同,得到混凝土。
对比例6
本对比例与实施例1的区别在于,本对比例中的混凝土的制备组分中的水泥的质量份数为1000份,其余均与实施例1相同,得到混凝土。
试验例1
对实施例1-6、实施例8以及对比例1-6提供的混凝土进行抗压强度和抗折强度的测试,结果见表2。
其中,对比例1和实施例1-3的混凝土的抗压强度对比柱状图见图1,抗折强度对比柱状图见图2。
抗压强度的测试方法:混凝土制成尺寸为100mm×100mm×100mm的试件进行测试,每组测试三个试件,参照规范《活性粉末混凝土》,加载速率为1.2MPa/s。
抗折强度的测试方法:混凝土制成尺寸为100mm×100mm×400mm的试件进行测试,每组测试三个试件,参照规范《活性粉末混凝土》,加载速率为0.1MPa/s。
表2
Figure BDA0003812761460000141
由表2可知,实施例1-3提供的混凝土的抗压强度明显高于对比例1,以对比例1提供的混凝土的抗压强度为基准,实施例1-3提供的混凝土的抗压强度的最高的增长率为5.5%。
由表2可知,实施例1-3提供的混凝土的抗折强度明显高于对比例1,以对比例1提供的混凝土的抗折强度为基准,实施例1-3提供的混凝土的抗压强度的最高的增长率为8.1%,可见其有效提高了混凝土的韧性。
试验例2
对实施例1-3和对比例1提供的混凝土进行自收缩的测试,结果见图3,由图3可知,实施例1-3提供的混凝土的自收缩率相比于对比例1得到了明显的降低,实施例2(石粉用量55kg/m3)提供的混凝土的自收缩率降低为对比例1的混凝土的70%,这对于机制砂在UHPC中的应用起到了很好的示例。
自收缩的测试方法:混凝土制成尺寸为100mm×100mm×515mm的试件,每组测试三个试件,采用非接触式法,利用非接触式收缩仪进行测试,参照GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》,带模在温度为(20±2)℃,湿度在(60±5)%的恒温恒湿条件下进行测试。
综上所述,本发明在传统超高性能混凝土基础之上采用易于就地取材和价格低廉的机制砂、石粉作为骨料替代价格昂贵的石英砂和资源匮乏的天然河砂,在满足传统超高性能混凝土的超高强度、高韧性和高耐久性的同时,也降低了生产成本、节约了资源和保护了环境;本发明中采用的机制砂,属碎石破碎过程中的一种副产品,利用Dinger-Funk方程计算出不同粒径间的比例用量来改善机制砂原有的级配差等缺点,使其在混凝土应用中得到最佳使用状态;本发明中采用的石粉属废弃材料,机制砂中的一种小于75μm的粉体,石粉的含量对机制砂特性有至关重要的影响作用;本发明采用石粉掺量在45-60kg/m3,不仅在一定程度上减轻了废料的处理,并且对机制砂颗粒级配等特性有所改善,以此提高了绿色超高性能混凝土的力学性能、自收缩,也将会使得绿色超高性能混凝土在实际应用中得到大量推广和使用。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种超高性能混凝土,其特征在于,包括按质量份数计的以下组分:
水泥850-900份、硅灰200-230份、机制砂1000-1110份、石粉30-80份、减水剂20-25份、消泡剂5-11份以及钢纤维150-160份;
其中,所述机制砂的母岩成分为石灰石;
所述机制砂的压碎指标为15-17%,表观密度为2.4-2.8g/cm3
所述机制砂为通过Dinger-Funk方程的计算后进行粒径级配以达到最紧密堆积状态;
所述石粉包括所述机制砂经研磨后得到的粒径在75μm以下的粉体。
2.根据权利要求1所述的超高性能混凝土,其特征在于,所述最紧密堆积状态的级配方法包括以下步骤:
机制砂经筛选后得到第一粒径的砂、第二粒径的砂、第三粒径的砂、第四粒径的砂以及第五粒径的砂;
其中,第一粒径的砂的粒径为0.075mm~0.15mm,第二粒径的砂的粒径为0.15mm~0.315mm,第三粒径的砂的粒径为0.315mm~0.63mm,第四粒径的砂的粒径为0.63mm~1.25mm,第五粒径的砂的粒径为1.25mm~2.5mm;
第一粒径的砂、第二粒径的砂、第三粒径的砂、第四粒径的砂以及第五粒径的砂根据Dinger-Funk方程的计算结果进行粒径级配以达到最紧密堆积状态。
3.根据权利要求1所述的超高性能混凝土,其特征在于,所述水泥包括普通硅酸盐水泥;
优选地,所述普通硅酸盐水泥的强度等级52.5以上;
优选地,所述普通硅酸盐水泥的3天抗压强度在35.6MPa以上,3天抗折强度在6.2MPa以上,比表面积在387m2/kg以上。
4.根据权利要求1所述的超高性能混凝土,其特征在于,所述硅灰的平均粒径为0.1~0.15μm;
优选地,所述硅灰中SiO2的质量含量在95%以上。
5.根据权利要求1所述的超高性能混凝土,其特征在于,所述减水剂包括聚羧酸高效减水剂,减水率在32.6%以上;
优选地,所述聚羧酸高效减水剂的固含量为48-53%,优选为50%。
6.根据权利要求1所述的超高性能混凝土,其特征在于,所述钢纤维包括镀铜平直微细钢纤维;
优选地,所述钢纤维的长径比为60-100,优选为65;
优选地,所述钢纤维的直径为0.2~0.22mm,优选为0.22mm;
优选地,所述钢纤维的抗拉强度在2850MPa以上。
7.根据权利要求1-6任一项所述的超高性能混凝土,其特征在于,所述超高性能混凝土的水胶比为0.17-0.19;
优选地,所述超高性能混凝土的组分还包括稻壳灰;
优选地,所述稻壳灰的粒径在75μm以下;
优选地,所述稻壳灰的质量用量为取代水泥质量用量的10-25%,优选为20%。
8.一种权利要求1-7任一项所述的超高性能混凝土的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
各组分混合后得到所述超高性能混凝土。
9.根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
机制砂与石粉混合后加入水泥、硅灰、减水剂以及消泡剂混合,之后再加入水混合,再加入钢纤维混合,得到所述超高性能混凝土。
10.一种权利要求1-7任一项所述的超高性能混凝土在建筑领域中的应用。
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