CN106977156A - 高强高性能混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高强高性能混凝土，包括由以下重量份数表示的组分：水泥410‑590份；超细矿粉100‑140份；砂550‑200份；碎石900‑1000份；高性能掺合料150‑210份；增强纤维12.7‑20.1份；外加剂10.5‑14.5份；水120‑150份。在混凝土中加入增强纤维、高性能掺合料，在保证混凝土高抗压强度的基础上，进一步提高混凝土的韧性。

Description

高强高性能混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体的说，它涉及一种高强高性能混凝土及其制备方法。

背景技术

随着城市化进展不断加速，在现代建筑中，超高层建筑工程等越来越普遍，超高层就是高度200米以上的建筑，这些超高层建筑所需的混凝土一方面需要所用的混凝土有较高的强度等级，另一方面需要混凝土有良好的工作性能。

申请公布号为CN201210520788.X的专利公开了一种高强高性能混凝土，由聚羧酸系列混合物、三聚磷酸钠、萘系高效减水剂、砂、石子、水泥制备而成，该混凝土具有强度高、耐久性好等特点，但该专利对其高强高性能混凝土是否具有较高的韧性未做说明，发明中也未见实验数据说明其高强高性能混凝土的韧性。而此类高抗压强度混凝土容易存在韧性低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强高性能混凝土，在混凝土中加入增强纤维、高性能掺合料，在保证混凝土高抗压强度的基础上，进一步提高混凝土的韧性。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种高强高性能混凝土，包括由以下重量份数表示的组分：

采用以上技术方案，水泥与水形成水泥浆，水泥浆包裹在碎石和砂的表面并填充其空隙，水泥浆体容易在空气中硬化，并且能够把砂、碎石等材料黏结在一起。高性能掺和料用于改善混凝土的和易性，主要在于提高混凝土流动性、保水性和粘聚性。外加剂用于改善混凝土的流变性能并且能够向混凝土中引入适量、稳定而封闭的微小的气泡，引入的气泡在混凝土中起类似滚珠的作用，使混凝土的流动性大为改善，避免由于内聚力过大而导致混凝土的摩擦阻力加大，减小高强度混凝土在向高层泵送过程中的摩擦力，还可以减少泌水和离析的现象，进一步提升混凝土的和易性。增强纤维均匀分散在其他组分之间，增强纤维错综排布形成网格状结构，可以与沙、碎石等其他组份紧密结合增强整个混凝土的韧性，增强纤维可以阻碍混凝土内部微裂缝的扩展和阻滞宏观裂缝的发生和发展。在受弯初期，水泥基料与纤维共同承受外力，当混凝土开裂后，横跨裂缝的纤维成为外力的主要承受者。此外，外加剂的加入推进了水化反应的进程，能有效改善增强纤维与混凝土基体结合界面层原本疏松的结构与性状，减小了界面层与砂浆基体的差异，强化了原始界面的力学性能，提高了纤维与砂浆基体间的粘结程度，增强了粘结效果，有效提高了该混凝土的韧性。

作为优选，所述增强纤维包括短切钢纤维、聚苯二甲酰苯二胺纤维和聚丙烯腈纤维。

进一步，所述短切钢纤维、聚苯二甲酰苯二胺纤维和聚丙烯腈纤维的重量比为12-18:0.4-1.2:0.3-0.9。

采用上述技术方案，将短切钢纤维、聚苯二甲酰苯二胺纤维和聚丙烯腈纤维三种不同类型纤维的混杂，按照上述比例配合，使混凝土具有多相、多组分，在多尺度层次上复合的非均质结构特征。不同尺度和不同性质的纤维混合，可在水泥基中充分发挥各种纤维的尺度和性能效应，并在不同的尺度和性能层次上相互补充、取长补短，相对于单一类型的限位而言可极大的提高混凝土的韧性。

作为优选所述高性能掺合料包括粉煤灰、微珠粉和硅粉。

进一步，所述粉煤灰、微珠粉和硅粉重量比为55-90:75-100:10-20。

采用上述技术方案，粉煤灰、微珠粉、硅粉按上述比例混合，与适合比例的超细矿粉相互作用，增加混凝土流动性、保水性和粘聚性，使得混凝土具备高强的同时还具备一定黏度，确保具有较好的流动性而不易离析。使得屈服应力减小到适宜范围，同时又具有足够的塑性黏度，使骨料悬浮于水泥浆中，满足高层泵送过程中混凝土能均匀分布在泵送管道内部，形成层流，不因离析、分层及泌水导致泵送管道堵塞的需求。

优选的，所述外加剂包括椰油醇硫酸钠、氨基磺酸高效减水剂和黄单胞多糖。

进一步，所述椰油醇硫酸钠、氨基磺酸高效减水剂和黄单胞多糖的重量比为1-2:9-11:0.5-1.5。

采用上述技术方案，黄单胞多糖与水混合形成胶体，引入气泡的同时增加混凝土的黏度，同时会产生缓凝效果，黄单胞多糖与引气剂三萜皂苷配合可以提升引进气量且稳定性较好，二者配合氨基磺酸高效减水剂，混凝土具有相对较高坍落拓展度,增强混凝土的流动性。此外，黄单胞多糖的加入推进了水化反应的进程，能有效改善增强纤维与混凝土基体结合界面层原本疏松的结构与性状，减小了界面层与砂浆基体的差异，强化了原始界面的力学性能，提高了纤维与砂浆基体间的粘结程度，增强了粘结效果，有效提高了该混凝土的韧性。

优选的，所述水泥为P·O52.5级水泥，所述超细矿粉为S105超细矿粉，所述碎石粒径为5-16mm，所述砂为Ⅱ区中砂。

选用强度等级较高的水泥，加水搅拌硬化之后的抗压强度较高，采用S105超细矿粉可以改善混凝土的和易性，采用5-16mm的碎石和Ⅱ区中砂增强混凝土强度的同时也提升了混凝土流动性。

优选的，一种高强高性能混凝土，包括由以下重量份数表示的组分：

采用以上技术方案，由以上配比构筑的高强高性能混凝土，具有很好的抗压强度、抗弯折强度以及和易性，该配比作为高强高性能混凝土的优选。

本发明的另一目的在于提供上述所述高强高性能混凝土的制备方法。

步骤1：将水泥、超细矿粉、砂、碎石、高性能掺和料、增强纤维导入各自原材料仓进行预均化；

步骤2：将砂、碎石和增强纤维按照重量比例连续配料，进行搅拌，随后加入所需配比的高性能掺合料、水泥；

步骤3：在步骤2搅拌过程中逐渐加入水和复合外加剂继续搅拌至1-1.5min,得到工作性满足要求的混凝土拌合物。

选用以上步骤，可以将增强纤维均匀的分散质整个混凝土中

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、显著增加强度和内聚性，增加抵抗分层离析和防止泌水的能力，使混凝土在泵送过程中不容易发生水和骨料的分离，减少因离析、泌水造成混凝土不均匀而引起堵管的情况，从而有利于超高层泵送；

2、增强纤维可提高整个混凝土的抗弯折强度和抗压强度。

3、高强高性能混凝土的制备方法操作简单，物料混合均匀，使用方便。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例中涉及的所有物质均为市售。

实施例中涉及的具体原材料如表1所示。

表1各原材料的规格以及生产厂家

实施例一：

高强高性能混凝土的配合比为：

以下结合具体制备方法对高强高性能混凝土进行描述。

1、将水泥、超细矿粉、粉煤灰、微珠粉、硅粉、砂、碎石、短切钢纤维、聚苯二甲酰苯二胺纤维、聚丙烯腈纤维各个组分导入各自原料仓分别进行预均化；

2、按照575kg砂、950kg碎石、15kg短切钢纤维、0.8kg聚苯二甲酰苯二胺纤维和0.6kg聚丙烯腈纤维的重量比例连续配料倒入混凝土搅拌机，慢速搅拌，使短切钢纤维、聚苯二甲酰苯二胺纤维和聚丙烯腈纤维尽可能的均匀分散，依次按照120kg超细矿粉、75kg粉煤灰、90kg微珠粉、15kg硅粉、505kg水泥和135kg水的重量比例连续配料加入，继续搅拌；

3、在步骤3搅拌过程中逐渐加入1.5kg椰油醇硫酸钠、10kg氨基磺酸高效减水剂和1kg黄单胞多糖继续1-1.5min至所需工作性，得到混凝土拌合物。

按照GBT50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法》检测配制好的混凝土的性能。

检测结果，制备的混凝土坍落拓展度为650mm，28天抗压强度为152.7MPa，28天抗弯折强度为30.4MPa。混凝土强度标准达到C130混凝土要求，并且具备良好的流动性和韧性。

实施例二至实施例八与实施例一的区别仅在于各组分配比不同。实施例二至实施例八中各组分的质量配比如表2所示。

表2实施例一至实施例八中各组分的质量

实施例一至实施例八的高强高性能混凝土的各项性能指标测试结果如表3所示。

表3实施例一至实施例八制得的高强高性能混凝土的各项性能比较

综合以上测试结果，由实施例一至实施例八的配比制得的高强高性能混凝土28天之后的抗压强度均比较高，均达到C130混凝土要求且28天后的抗折强度也比较高，依实施例一至实施例八的配比制得的高强高性能混凝土坍落拓展度在600-650mm之间，说明其具有良好的流动性。其中实施例一的配比制得的混凝土抗压强度、抗弯折强度均最高且流动性好，因此，实施例一为优选方案。

对比例：

各对比例中的质量配比如表4所示。

表4对比例一至对比例八中各组分的质量

对比例一至对比例六的高强高性能混凝土的各项性能指标测试结果如表5所示。

表5对比例一至对比例八制得的高强高性能混凝土的各项性能比较

如表4所示，与实施例一相比，对比例一未添加短切钢纤维；对比例二未添加聚苯二甲酰苯二胺纤维；对比例三未添加聚丙烯腈纤维；对比例四超细矿粉添加量减少；对比例五高性能掺合料(粉煤灰、微珠和硅粉)添加量减少；对比例六未添加椰油醇硫酸钠和黄单胞多糖；对比例七未添加椰油醇硫酸钠；对比例八未添加黄单胞多糖。

如表五所示，经过测试结果比较，未添加短切钢纤维、聚苯二甲酰苯二胺纤维、聚丙烯腈纤维都会导致混凝土的抗压强度和抗弯折强度减小，尤其对抗弯折强度也就是混凝土的韧性影响较大；超细矿粉和高性能掺合料添加量减小也会导致混凝土的坍落扩展度减小也就说明混凝土的流动性减弱；未添加椰油醇硫酸钠和黄单胞多糖或者未添加其中一种组分都会减弱混凝土的流动性，而且对混凝土的韧性也会有一定的影响。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种高强高性能混凝土，其特征在于，包括由以下重量份数表示的组分：

2.根据权利要求1所述的高强高性能混凝土，其特征在于，所述增强纤维包括短切钢纤维、聚苯二甲酰苯二胺纤维和聚丙烯腈纤维。

3.根据权利要求2所述的高强高性能混凝土，其特征在于，所述短切钢纤维、聚苯二甲酰苯二胺纤维和聚丙烯腈纤维的重量比为12-18:0.4-1.2:0.3-0.9。

4.根据权利要求1所述的高强高性能混凝土，其特征在于，所述高性能掺合料包括粉煤灰、微珠粉和硅粉。

5.根据权利要求4所述的高强高性能混凝土，其特征在于，所述粉煤灰、微珠粉和硅粉重量比为55-90:75-100:10-20。

6.根据权利要求1所述的高强高性能混凝土，其特征在于，所述外加剂包括椰油醇硫酸钠、氨基磺酸高效减水剂和黄单胞多糖。

7.根据权利要求6所述的高强高性能混凝土，其特征在于，所述椰油醇硫酸钠、氨基磺酸高效减水剂和黄单胞多糖的重量比为1-2:9-11:0.5-1.5。

8.根据权利要求1所述的高强高性能混凝土，其特征在于，所述水泥为P·O52.5级水泥，所述超细矿粉为S105超细矿粉，所述碎石粒径为5-16mm，所述砂为Ⅱ区中砂。

9.根据权利要求1所述的高强高性能混凝土，其特征在于，包括由以下重量份数表示的组分：

10.一种制备如权利要求1-9任一项所述的高强高性能混凝土的方法，其特征在于，

步骤1：将水泥、超细矿粉、砂、碎石、高性能掺和料、增强纤维导入各自原材料仓进行预均化；

步骤2：将砂、碎石和增强纤维按照重量比例连续配料，进行搅拌，随后加入所需配比的高性能掺合料、水泥；

步骤3：在步骤2搅拌过程中逐渐加入水和复合外加剂继续搅拌至1-1.5min,得到工作性满足要求的混凝土拌合物。