一种超高性能混凝土及其制备方法和应用-k8凯发

本发明属于新型建筑材料，具体涉及一种超高性能混凝土及其制备方法和应用。

背景技术：

1、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、超高性能混凝土(ultra-high performance concrete，简称uhpc)，解决了普通混凝土存在的强度低和韧性差的问题，适合用于基础设施建设和工程结构(如防御工事、核废料储存站、高架桥)。

3、超高性能混凝土的组分配比与性能还在不断地改善与提升，但其依然存在一些问题：(1)超高性能混凝土主要由胶凝材料制成，其中水泥用量较大，会导致材料水化放热较高、材料收缩和干裂较为严重以及制备成本较高等问题；(2)超高性能混凝土制备的结构梁虽然在强度上可以和钢梁媲美，但其弹性模量较低，无法在提高强度的同时提高材料的弹性模量。这些问题影响了超高性能混凝土在桥梁或结构工程中的推广与应用。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种超高性能混凝土及其制备方法和应用，通过添加高强高硬的烧结铝矾土作为骨料，通过添加平直型黄铜镀锌钢纤维抗裂增韧，获得一种自然养护条件下有极高抗压强度、高弹性模量的超高性能混凝土。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

3、第一方面，一种超高性能混凝土，包括如下重量份的组分：

4、水泥400～500份、硅灰40～50份、水129～149份、烧结铝矾土细骨料839～1039份、烧结铝矾土粗骨料1042～1242份、平直型黄铜镀锌钢纤维34～44份、减水剂5.2～6.2份。

5、可选的，所述水泥为强度等级52.5级或52.5r级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。

6、可选的，所述硅灰硅灰中二氧化硅的质量百分比不小于95％，火山灰活性指数大于95％。

7、可选的，所述硅灰的比表面积大于21.0m2/g，密度为2.20g/cm3。

8、可选的，烧结铝矾土细骨料的最大粒径为4.5mm，其细度模数为2.73，密度为2.63g/cm3。

9、可选的，所述烧结铝矾土粗骨料的最大粒径10mm，其骨料压碎指标为8.0％，弹性模量为240gpa，密度为3.2g/cm3。

10、可选的，所述平直型黄铜镀锌钢纤维，其长度13mm，直径0.16mm，抗拉强度大于2500mpa，弹性模量200gpa，密度为7.8g/cm3。

11、可选的，所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂。

12、第二方面，上述超高性能混凝土的制备方法，包括步骤：

13、s1、将全部量的水泥、硅灰、烧结铝矾土细骨料和烧结铝矾土粗骨料一次性加入搅拌机中，搅拌均匀；

14、s2、将水加入搅拌机中，搅拌均匀；

15、s3、将平直型黄铜镀锌钢纤维加入搅拌机中，搅拌均匀。

16、可选的，s2中，先加入总水量70％的水，搅拌均匀后加入减水剂，搅拌均匀后加入剩余的总水量30％的水，再搅拌均匀。

17、可选的，上述制备方法，还包括步骤：

18、s4、将拌和后的混凝土浇入模具中，振捣成型；

19、s5、浇筑后用塑料薄膜覆盖，24h后脱模；

20、s6、在温度28-30℃、相对湿度>95％的养护室中养护6天，随后在室温(温度28-30℃、相对湿度70-75％)下养护至规定龄期。

21、第三方面，上述超高性能混凝土在建筑材料中的应用。

22、包括：在防御工事、核废料储存站、高架桥上的应用。

23、本发明的有益效果为：

24、1.在超高性能混凝土中加入骨料，来减少水泥等胶凝材料的用量，能够在减少材料水化放热和收缩干裂的同时节约成本。添加的骨料为烧结铝矾土，为经过1600℃高温烧结粉碎成不同大小的烧结铝矾土骨料，使超高性能混凝土具有较高的耐火性能。同时，还能提供更高的抗压强度、弹性模量、硬度和吸水能力。

25、2.平直型黄铜镀锌钢纤维的桥接作用可改变混凝土的破坏形式，由原先的粉碎性破坏变为集团式破坏。同时，随着钢纤维的加入，由于钢纤维的桥接作用和基体之间与钢纤维的摩擦作用，使得混凝土材料发生破坏过程中，材料内部初步产生的大量的缝隙和空洞进一步扩大时，需要消耗更多能量使材料发生破坏，提高了材料的破坏抵抗能力，抑制了材料的破坏，裂缝的产生和扩展。

26、3.通过对本发明配合比进行测试，本发明材料抗压强度可达到210.2mpa、弹性模量可达到108.8gpa、硬度达到87hr15t。抗压强度和弹性模量的大幅度提高在很大程度上提高了超高性能混凝土的应用范围，可满足需要高强、高韧性和高耐久性的工程结构对于材料的需求。

技术特征：

1.一种超高性能混凝土，其特征在于，包括如下重量份的组分：

2.如权利要求1所述的超高性能混凝土，其特征在于，包括如下组分：

3.如权利要求1或2所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述水泥为强度等级52.5级或52.5r级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥；

4.如权利要求1或2所述的超高性能混凝土，其特征在于，烧结铝矾土粗骨料和烧结铝矾土细骨料为经过1600℃高温烧结并破碎成不同粒径的烧结铝矾土骨料。

5.如权利要求1或2所述的超高性能混凝土，其特征在于，烧结铝矾土细骨料的最大粒径为4.5mm，其细度模数为2.73，密度为2.63g/cm3；

6.如权利要求1或2所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述平直型黄铜镀锌钢纤维，其长度13mm，直径0.16mm，抗拉强度大于2500mpa，弹性模量200gpa，密度为7.8g/cm3。

7.如权利要求1或2所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂。

8.一种基于如权利要求1-7任一所述的超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，包括步骤：

9.如权利要求8所述的超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，s2中，先加入总水量70％的水，搅拌均匀后加入减水剂，搅拌均匀后加入剩余的总水量30％的水，再搅拌均匀。

10.一种如权利要求1-7任一所述的超高性能混凝土在在建筑材料中的应用。

技术总结
本发明涉及一种超高性能混凝土及其制备方法和应用，新型建筑材料技术领域。超高性能混凝土包括如下组分：水泥400～500份、硅灰40～50份、水129～149份、烧结铝矾土细骨料839～1039份、烧结铝矾土粗骨料1042～1242份、平直型黄铜镀锌钢纤维34～44份和减水剂5.2～6.2份。通过减少水泥等胶凝材料的用量，能够在减少材料水化放热和收缩干裂。添加烧结铝矾土骨料提供更高的抗压强度、弹性模量、硬度和吸水能力。抗压强度可达到210.2mpa、弹性模量可达到108.8gpa、硬度达到87hr15t。

技术研发人员：张峰领,庞锴,李景龙,孟翔宇,隋斌,汤敏
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8