CN110563418A - 一种免蒸养超高性能混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种免蒸养超高性能混凝土及其制备方法，包括以下重量份原料：硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥550‑900份，硫铝酸盐水泥50‑300份、硅灰50‑300份、纳米二氧化硅5‑50份、石英砂1000‑1300份、钢纤维35‑200份、外加剂20‑45份和水180‑220份。外加剂为：早强型聚羧酸减水剂10‑40份、减水型聚羧酸高性能减水剂10‑40、无机盐类早强剂0.5‑5.0、有机早强剂0.1‑2、消泡剂0.03‑0.1和水25‑50份。与现有技术相比，本发明制备的超高性能混凝土，具有优良的力学性能，且制备工艺简单，无需水养护或蒸汽养护，可以大大的节省能耗，具有重要的实际应用价值。

Description

一种免蒸养超高性能混凝土及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体设计一种免蒸养超高性能混凝土及其制备方法。

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结构材料，具有超高强度、高耐久性、高韧性等优良性能。超高性能混凝土实现了工程材料的大跨越，这也是过去三十年最具创新性的水泥基工程材料。但目前研发出的超高性能混凝土的性能受养护制度的影响较大，为了使其获得较高的力学性能，需要采用热养护制度，因此目前更适宜在工厂中进行预制生产，能耗大，生产成本高。

2016年3月23日公开的专利CN105418010A公开了一种超高性能预制构件及其制备方法，采用蒸汽养护的方式对预制构件进行养护，工艺复杂，成本较高。

专利CN105064408A公开了超高性能混凝土预制构件及其制备方法，脱模后的超高性能混凝土井盖，需要在80-100℃蒸汽或水中热养护，能耗大，成本高。

2018年5月22日公开的专利CN108059414A公开了一种河砂玄武岩活性粉末混凝土及其制备方法，在活性粉末混凝土拆模后，先经过一段时间的水养护，水养护温度为20-40℃，养护时间为2-4d，水养护结束后进行蒸汽养护，升温速度不超过15℃/h，最终温度为75-85℃，养护时间为2-4d。养护方法复杂，成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种免蒸养超高性能混凝土，具有优异的力学性能，无需热养护制度，能耗低，具有很好的市场前景。

本发明的另一目的在于提供一种免蒸养超高性能混凝土的制备方法，工艺简单，成本低。

本发明具体技术方案如下：

一种免蒸养超高性能混凝土，包括以下重量份原料：硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥550-900份，硫铝酸盐水泥50-300份、硅灰50-300份、纳米二氧化硅5-50份、石英砂1000-1300份、钢纤维35-200份、外加剂20-45份和水180-220份。

所述的外加剂包括以下重量份原料：早强型聚羧酸减水剂10-40份、减水型聚羧酸高性能减水剂10-40份、无机盐类早强剂0.5-5.0份、有机早强剂0.1-2份、消泡剂0.03-0.1份和水25-50份。

所述的早强型聚羧酸减水剂选自MasterGlenium ACE 8206或上海三瑞的VIVID720P。

所述的减水型聚羧酸高性能减水剂的减水率不低于32％。

所述的无机盐类早强剂为硫氰酸钠或硫酸锂中的一种或两种。

所述的有机早强剂为二乙醇胺或二乙醇单异丙醇胺中的一种或几种。

所述的消泡剂有机硅型消泡剂或聚醚型消泡剂。

所述的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥等级为42.5级或52.5级。

所述的硫铝酸盐水泥为42.5级。

所述的硅灰的SiO₂含量大于90％，比表面积不小于14000m²/kg。

所述的纳米二氧化硅平均粒径在10-15nm，SiO₂含量大于99％。

所述的石英砂的粒径为20-100目。

所述的钢纤维长度为12-25mm，直径为0.16-0.22mm。

本发明提供的一种免蒸养超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：

1)、按外加剂配方称取早强型聚羧酸减水剂、减水型聚羧酸高性能减水剂、无机盐类早强剂、有机早强剂、消泡剂和水，搅拌均匀，备用；

2)、将配方量的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、纳米二氧化硅、硅灰和石英砂搅拌混匀，然后一边搅拌一边加入配方量的钢纤维；

3)、向步骤2)制备的混合料中加入步骤1)制备的外加剂和配方量的水，搅拌，制得免蒸养超高性能混凝土。

步骤2)中配方量的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、硅灰和石英砂搅拌60s混匀。

进一步的，步骤2)中一边搅拌一边加入配方量的钢纤维，防止钢纤维的团聚。

步骤2)中钢纤维的加料时间控制在60-120s。

步骤2)中钢纤维加料结束，继续搅拌60s。

进一步的，将所制备的免蒸养超高性能混凝土通过浇筑的方式置于混凝土模具中，并放在混凝土振动台上，振动10-20s，静停6h后，置于标准养护室进行养护。

本发明所述的各原材料所起的作用：

硫铝酸盐水泥：水化速度快，能迅速提高超高混凝土早期高度。

纳米二氧化硅：纳米二氧化硅远比水泥及硅灰颗粒小，具有很大的比表面积，其填充作用从微观尺度上增加了超高性能混凝土密度。其火山灰活性比硅灰、粉煤灰高的多。纳米二氧化硅与对强度不利的氢氧化钙反应转化为C-S-H凝胶，并填充在水泥水化产物之间，有力地促进强度的增长。

钢纤维：能有效的提高超高性能混凝土的抗压和抗折强度。

早强型聚羧酸减水剂：拥有较高的减水率，并能快速的促进水泥水化，提高混凝土早期强度。

减水型聚羧酸高性能减水剂：具有较高的减水率以及坍落度保持性能。

无机盐类早强剂：能快速的促进水泥水化，提高混凝土早期强度。

二乙醇胺：能快速的促进水泥水化，提高混凝土早期强度。

二乙醇单异丙醇胺：能快速的促进水泥水化，提高混凝土早期及后期强度。

消泡剂：消除混凝土中有害气泡，一方面提高混凝土密实度，增加混凝土强度，另一方面可以减少混凝土制品表面气孔。

与现有技术相比，本发明制备的超高性能混凝土，具有优良的力学性能。而且制备工艺简单，无需水养护或蒸汽养护，可以大大的节省能耗，降低生产成本。具有重要的实际应用价值。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然。

实施例1

一种免蒸养超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：

1)、称取早强型聚羧酸减水剂MasterGlenium ACE8206 50g、减水型聚羧酸高性能减水剂200g、硫氰酸钠10.0g、二乙醇胺2.5g、消泡剂0.25g和水237.25g，搅拌均匀，备用；

2)、混凝土拌合量为15L。称取P.Ⅱ52.5硅酸盐水泥9.75kg、硫铝酸盐水泥3.75kg、硅灰1.5kg、石英砂18.75kg、纳米二氧化硅0.15kg、钢纤维1.18kg、外加剂454.5g和水2.7kg备用。

3)、将步骤2)称取的硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、硅灰、纳米二氧化硅和石英砂加入到搅拌锅中搅拌60s，然后一边搅拌一边加入称取的钢纤维，钢纤维的加料时间控制在60s，加料结束，继续搅拌60s。

4)、向步骤3)所得混合料中加入步骤1)所制备的外加剂与步骤2)称取的水，搅拌120s，制得免蒸养超高性能混凝土。

5)将上述制得的免蒸养超高性能混凝土的通过浇筑的方式置于混凝土模具中，并放在混凝土振动台上，振动10s，静停6h后，置于标准养护室进行养护。

实施例2

一种免蒸养超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：

1)、称取早强型聚羧酸减水剂VIVID720P 120g、减水型聚羧酸高性能减水剂180g、硫氰酸钠18.0g、二乙醇单异丙醇胺6.0g、消泡剂0.3g、水275.7g，搅拌均匀，备用。

2)、称取P.O 52.5普通硅酸盐水泥11.25kg、硫铝酸盐水泥2.25kg、硅灰0.75kg、石英砂16.5kg、纳米二氧化硅0.375kg、钢纤维2.36kg、外加剂511.9g和水2.8kg备用。

3)、将步骤2)称取的普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、硅灰、纳米二氧化硅和石英砂加入到搅拌锅中搅拌60s，然后一边搅拌一边加入钢纤维，钢纤维的加料时间控制在120s，加料结束，继续搅拌60s。

4)、向步骤3)制备的混合料中加入步骤1)所制备的外加剂511.9g与步骤2)称取的水，搅拌120s，制得免蒸养超高性能混凝土。

5)、将上述制得的免蒸养超高性能混凝土通过浇筑的方式置于混凝土模具中，并放在混凝土振动台上，振动20s，静停6h后，置于标准养护室进行养护。

实施例3

一种免蒸养超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：

1)、称取早强型聚羧酸减水剂VIVID720P 240g、减水型聚羧酸高性能减水剂60g、硫酸锂18.0g、二乙醇胺12.0g、消泡剂0.6g、水257.4g，搅拌均匀，备用。

2)、称取P.O 42.5水泥12.75kg、硫铝酸盐水泥0.75kg、硅灰3.75kg、石英砂15kg、纳米二氧化硅0.75kg、钢纤维3.0kg、外加剂585.0g和水2.75kg，备用。

3)、将步骤2)称取的水泥、硫铝酸盐水泥、硅灰、纳米二氧化硅和石英砂加入到搅拌锅中搅拌60s，然后一边搅拌一边加入钢纤维，钢纤维的加料时间控制在120s，加料结束，继续搅拌60s。

4)、向上述粉料中加入步骤1)所制备的外加剂585.0g与步骤2)称取的水，搅拌120s，制得免蒸养超高性能混凝土。

5)、将上述制得的混凝土拌合物通过浇筑的方式置于混凝土模具中，并放在混凝土振动台上，振动20s，静停6h后，置于标准养护室进行养护。

比较例1

一种混凝土的制备方法，包括以下步骤：

所述混凝土含有以下重量的原料：PⅡ52.5水泥9.75kg、P.O42.5水泥3.75kg、硅灰1.5kg、石英砂18.75kg、粉煤灰0.15kg、钢纤维1.18kg，普通聚羧酸减水剂454.5g和水2.7kg。

与实施例1相比，外加剂使用普通聚羧酸减水剂，硫铝酸盐水泥改成普通硅酸盐水泥P.O42.5，纳米二氧化硅改成粉煤灰，其他原料同实施例1。

成型步骤同实施例1，不同的为养护方法：静停6h后，进行蒸汽养护，升温速度不应大于12℃/h，升温至70℃后，保持恒温(70℃±5℃)48h，在以不超过15℃/h的降温速度，降至构件表面温度与环境温度之差不大于20℃的温度范围内，养护结束后，进行标准养护。

比较例2

所述混凝土含有以下重量的原料：P.O52.5水泥11.25kg、P.O42.5水泥2.25kg、硅灰0.75kg、石英砂16.5kg、粉煤灰0.375kg、钢纤维2.36kg，普通聚羧酸减水剂511.9g和水2.8kg，备用。

与实施例2相比，外加剂使用普通聚羧酸减水剂，硫铝酸盐水泥改成普通硅酸盐水泥P.O42.5，纳米二氧化硅改成粉煤灰，，其他原料同实施例1。

成型步骤同实施例2，不同的为养护方法：静停6h后，进行蒸汽养护，升温速度不应大于12℃/h，升温至70℃后，保持恒温(70℃±5℃)48h，在以不超过15℃/h的降温速度，降至构件表面温度与环境温度之差不大于20℃的温度范围内，养护结束后，进行标准养护。

比较例3

一种混凝土的制备方法，包括以下步骤：

所述混凝土含有以下重量的原料：

P.O42.5水泥13.5kg、硅灰0.375kg、石英砂15kg、粉煤灰0.75kg、钢纤维3.0kg，普通聚羧酸减水剂585.0g和水2.75kg。

与实施例3相比，外加剂使用普通聚羧酸减水剂，不使用硫铝酸盐水泥，纳米二氧化硅改成粉煤灰。

成型步骤同实施例2，不同的为养护方法：静停6h后，进行蒸汽养护，升温速度不应大于12℃/h，升温至70℃后，保持恒温(70℃±5℃)48h，在以不超过15℃/h的降温速度，降至构件表面温度与环境温度之差不大于20℃的温度范围内，养护结束后，进行标准养护。

实施效果比较：

为了评价本发明的免蒸养超高性能混凝土的性能，参照GB/T31387-2015《活性粉末混凝土》的相关规定，进行混凝土试验并对混凝土力学性能进行检测，具体为3d、28d抗压、抗折强度。试验结果如表1所示：

表1实施例1-3及对比例1-3混凝土的检测结果

注：实施例1、2、3均采用标准养护，比较例1、2、3均采用蒸汽养护。

由表1可见，采用本发明方法的实施例1-3制得的超高性能混凝土，在免蒸养条件下，3d抗压、抗折强度与蒸汽养护的超高性能混凝土强度相当，28d抗压、抗折强度均高于蒸汽养护的超高性能混凝土。本发明工艺简单，无需蒸汽热源，能耗低，成本小，因此具有很好的市场前景。

以上所述仅为本发明较佳实例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种免蒸养超高性能混凝土，其特征在于，所述免蒸养超高性能混凝土包括以下重量份原料：硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥550-900份，硫铝酸盐水泥50-300份、硅灰50-300份、纳米二氧化硅5-50份、石英砂1000-1300份、钢纤维35-200份、外加剂20-45份和水180-220份。

2.根据权利要求1所述的免蒸养超高性能混凝土，其特征在于，所述的外加剂包括以下重量份原料：早强型聚羧酸减水剂10-40份、减水型聚羧酸高性能减水剂10-40份、无机盐类早强剂0.5-5.0份、有机早强剂0.1-2份、消泡剂0.03-0.1份和水25-50份。

3.根据权利要求2所述的免蒸养超高性能混凝土，其特征在于，所述的早强型聚羧酸减水剂选自MasterGlenium ACE 8206或VIVID720P。

4.根据权利要求2所述的免蒸养超高性能混凝土，其特征在于，所述的无机盐类早强剂为硫氰酸钠或硫酸锂中的一种或两种。

5.根据权利要求2所述的免蒸养超高性能混凝土，其特征在于，所述的有机早强剂为二乙醇胺或二乙醇单异丙醇胺中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的免蒸养超高性能混凝土，其特征在于，所述的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥等级为42.5级或52.5级。

7.根据权利要求1所述的免蒸养超高性能混凝土，其特征在于，所述的硫铝酸盐水泥为42.5级。

8.根据权利要求1所述的免蒸养超高性能混凝土，其特征在于，所述的纳米二氧化硅平均粒径在10-15nm。

9.根据权利要求1所述的免蒸养超高性能混凝土，其特征在于，所述的石英砂的粒径为20-100目。

10.一种权利要求1-9任一项所述的免蒸养超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

1)、按外加剂配方称取早强型聚羧酸减水剂、减水型聚羧酸高性能减水剂、无机盐类早强剂、有机早强剂、消泡剂和水，搅拌均匀，备用；

2)、将配方量的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、纳米二氧化硅、硅灰和石英砂搅拌混匀，然后一边搅拌一边加入配方量的钢纤维；

3)、向步骤2)制备的混合料中加入步骤1)制备的外加剂和配方量的水，搅拌，制得免蒸养超高性能混凝土。