CN113307578A - 一种多功能型uhpc及其制备方法 - Google Patents

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余嫚
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Abstract

本发明公开了一种多功能型UHPC及制备方法。该多功能型UHPC包括：水泥100份、硅灰8～25份、粉煤灰0‑15份、砂80‑120份、石英粉5‑30份、纤维2‑6份、高性能减水剂1‑8份、膨胀剂7‑12份、SAP高吸水树脂0‑1.5份、汽车尾气吸收材料0‑10份、内掺式融雪剂0‑24份，水胶比0.15‑0.23。本发明制备UHPC材料具有自密实、免蒸养、超高强度、超高韧性、抗冻性能强、28天自缩率较低、抗开裂性能优异、可吸收城市或者交通要道上的汽车尾气。可广泛用于水泥桥面缺陷修补、桥面伸缩缝处理、水泥桥面防水、修复水泥桥墩、钢桥面耐久性铺装等项目中。

Description

一种多功能型UHPC及其制备方法
技术领域
本发明涉及土木工程材料及制备方法，特别涉及一种多功能型UHPC及制备方法。
背景技术
超高性能混凝土(简称UHPC)是一种组成材料颗粒级配达到最优的水泥基复合材料，它含有一定比例的微细短钢纤维或有机纤维增强材料，在受拉状态下具有较好的韧性，与普通混凝土和高性能混凝土(HPC)相比，强度和耐久性更高。UHPC超高性能混凝土的抗拉强度不小于5MPa(UT05等级)且拉伸变形达0.15％时的残留抗拉强度不小于3.5MPa、抗压强度不小于120MPa(UC120等级)。是一种性能优异的土木工程材料，可广泛用于水泥桥面缺陷修补、桥面伸缩缝处理、水泥桥面防水、修复水泥桥墩、钢桥面耐久性铺装等项目中。
中国专利CN108609974A提出了一种UHPC的制备方法，其中UHPC的粉体材料包括如下组分：硅酸盐水泥40～50份、硫铝酸盐快硬水泥20～30份、硅灰5～10份、粉煤灰15～20份、矿粉15～20份、石英砂30～50份、石英粉30～50份和乳胶粉0.2～2.5份，但是该技术存在混合料太过粘稠、粘底、难施工等问题，中国专利CN109369118A提出了一种低收缩性的超高性能混凝土及制备方法，其中主要的创新是加入的高吸水树脂很好的解决UHPC早期收缩量大的问题，但是存在对施工设备要求高、功能单一的问题。因此亟须开发一种多功能型UHPC来解决水泥混凝土的性能单一的问题。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供一种多功能型UHPC及其制备方法。
技术方案：本发明提供一种多功能型UHPC及其制备方法，包括如下重量份数的组分：水泥100份、硅灰8～25份、粉煤灰0-15份、砂80-120份、石英粉5-30份、纤维2-6份、高性能减水剂1-8份、膨胀剂7-12份、SAP高吸水树脂0-1.5份、汽车尾气吸收材料0-10份、内掺式融雪剂0-24份，水胶比0.15-0.23。
进一步地，所述水泥为超细42.5水泥、万年青牌52.5标号水泥、洋房牌水泥52.5标号水泥、海螺牌水泥52.5标号水泥，波特兰52.5标号白水泥、小野田52.5标号水泥；水泥的勃氏比表面积不小于1000m2/kg，平均粒径不大于6μm，中值粒径D50不大于7μm。
进一步地，所述硅灰为原状硅灰、半增密硅灰、锆质硅灰和白硅灰；硅灰为一级灰，含硅量大于92％，需水量小于120％，活性指数不小于110％，平均粒径为0.1～0.15μm。
进一步地，所述砂为石英砂或河砂；石英砂的粒径为0.2～0.4mm，所述河沙的粒径为0.075～2.36mm。
进一步地，所述粉煤灰为球形微珠含量不小于90％，细度不小于1200目，烧失量小于2％。
进一步地，所述石英粉为325目石英粉，平均粒径为50.1μm。
进一步地，所述纤维为镀铜微丝纤维，其抗拉强度不小于2900、杨氏模量不小于50GPa；PVA纤维不小于1300MPa，杨氏模量不小于7GPa；芳纶短纤维抗拉强度不小于3050、杨氏模量不小于4.3GPa；高强高模量聚乙烯纤维。
进一步地，所述高性能减水剂为巴斯夫Melflux4930F聚羧酸减水剂、苏博特聚羧酸减水剂、得加拓达聚羧酸减水剂、锦腾化工聚羧酸减水剂、孚迈斯PCE-11聚羧酸减水剂、雨泽化工聚羧酸减水剂及BST-301聚羧酸减水剂。
进一步地，所述膨胀剂为UEA-I膨胀剂、TD-1膨胀剂、HEA-1膨胀剂、SJ-K膨胀剂；所述SAP高吸水树脂为WL-700、WL-800、WL-3000；所述汽车尾气吸收材料为纳米TiO2、纳米二氧化锆；内掺式融雪剂为履信II型缓释型抗冻剂、履信I型缓释型抗冻剂。
所述的多功能型UHPC的制备方法，包括如下步骤：
(1)将水泥、硅灰、粉煤灰、砂、石英粉、纤维、膨胀剂、SAP高吸水树脂、汽车尾气吸收材料、内掺式融雪剂按照上述比例加入混凝土搅拌机混合1min～2min，得到混合料(1)；
(2)将纤维加入(1)料中，并搅拌3min～4min至均匀，得到混合物(2)；
(3)将复配好的高效减水剂与水混合成均匀混合液，在混凝土搅拌机搅拌状态下加入一半的混合液，搅拌6min～8min，得到多功能型UHPC。
有益效果：本发明的多功能型UHPC制备方法简单、工艺简单；制备UHPC材料具有自密实、免蒸养、超高强度、超高韧性、抗冻性能强、28天自缩率较低、抗开裂性能优异、可吸收城市或者交通要道上的汽车尾气，其综合性能较为优异。
具体实施方式
UHPC的性能检测方法参照《超高性能混凝土(UHPC)技术要求》(中国工程建筑标准化协会团体标准，T/CECS×××-202×)。
实施例1
Figure BDA0003130796470000021
Figure BDA0003130796470000031
UHPC制备：
(1)将水泥、硅灰、粉煤灰、砂、石英粉、纤维、膨胀剂、SAP高吸水树脂、汽车尾气吸收材料、内掺式融雪剂按照上述比例加入混凝土搅拌机混合1min～2min，得到混合料(1)；
(2)将纤维加入(1)料中，并搅拌3min～4min至均匀，得到混合物(2)；
(3)将复配好的高效减水剂与水混合成均匀混合液，在混凝土搅拌机搅拌状态下加入一半的混合液，搅拌6min～8min，得到多功能型UHPC。
对比例实验：
取国内某知名上市公司生产销售UHPC干粉，按照生产厂家要求配比要求制备UHPC混凝土作为对比例，具体对比性能如下：
表1实施例1制备的多功能型UHPC主要性能参数
Figure BDA0003130796470000032
Figure BDA0003130796470000041
实施例2
Figure BDA0003130796470000042
UHPC制备：
(1)将水泥、硅灰、粉煤灰、砂、石英粉、纤维、膨胀剂、SAP高吸水树脂、汽车尾气吸收材料、内掺式融雪剂按照上述比例加入混凝土搅拌机混合1min～2min，得到混合料(1)；
(2)将纤维加入(1)料中，并搅拌3min～4min至均匀，得到混合物(2)；
(3)将复配好的高效减水剂与水混合成均匀混合液，在混凝土搅拌机搅拌状态下加入一半的混合液，搅拌6min～8min，得到多功能型UHPC。
对比例实验：
取上海某上市公司生产销售UHPC干粉，按照生产厂家要求配比要求制备UHPC混凝土作为对比例，具体对比性能如下：
表2实施例2制备的多功能型UHPC主要性能参数
Figure BDA0003130796470000051
实施例3
Figure BDA0003130796470000052
Figure BDA0003130796470000061
UHPC制备：
(1)将水泥、硅灰、粉煤灰、砂、石英粉、纤维、膨胀剂、SAP高吸水树脂、汽车尾气吸收材料、内掺式融雪剂按照上述比例加入混凝土搅拌机混合1min～2min，得到混合料(1)；
(2)将纤维加入(1)料中，并搅拌3min～4min至均匀，得到混合物(2)；
(3)将复配好的高效减水剂与水混合成均匀混合液，在混凝土搅拌机搅拌状态下加入一半的混合液，搅拌6min～8min，得到多功能型UHPC。
对比例实验：
取上海某上市公司生产销售UHPC干粉，按照生产厂家要求配比要求制备UHPC混凝土作为对比例，具体对比性能如下：
表3实施例3制备的多功能型UHPC主要性能参数
Figure BDA0003130796470000062
Figure BDA0003130796470000071
实施例4
Figure BDA0003130796470000072
UHPC制备：
(1)将水泥、硅灰、粉煤灰、砂、石英粉、纤维、膨胀剂、SAP高吸水树脂、汽车尾气吸收材料、内掺式融雪剂按照上述比例加入混凝土搅拌机混合1min～2min，得到混合料(1)；
(2)将纤维加入(1)料中，并搅拌3min～4min至均匀，得到混合物(2)；
(3)将复配好的高效减水剂与水混合成均匀混合液，在混凝土搅拌机搅拌状态下加入一半的混合液，搅拌6min～8min，得到多功能型UHPC。
对比例实验：
取上海某上市公司生产销售UHPC干粉，按照生产厂家要求配比要求制备UHPC混凝土作为对比例，具体对比性能如下：
表4实施例4制备的多功能型UHPC主要性能参数
Figure BDA0003130796470000073
Figure BDA0003130796470000081
实施例5
Figure BDA0003130796470000082
UHPC制备：
(1)将水泥、硅灰、粉煤灰、砂、石英粉、纤维、膨胀剂、SAP高吸水树脂、汽车尾气吸收材料、内掺式融雪剂按照上述比例加入混凝土搅拌机混合1min～2min，得到混合料(1)；
(2)将纤维加入(1)料中，并搅拌3min～4min至均匀，得到混合物(2)；
(3)将复配好的高效减水剂与水混合成均匀混合液，在混凝土搅拌机搅拌状态下加入一半的混合液，搅拌6min～8min，得到多功能型UHPC。
对比例实验：
取上海某上市公司生产销售UHPC干粉，按照生产厂家要求配比要求制备UHPC混凝土作为对比例，具体对比性能如下：
表5实施例5制备的多功能型UHPC主要性能参数
Figure BDA0003130796470000091
实施例6
Figure BDA0003130796470000092
Figure BDA0003130796470000101
UHPC制备：
(1)将水泥、硅灰、粉煤灰、砂、石英粉、纤维、膨胀剂、SAP高吸水树脂、汽车尾气吸收材料、内掺式融雪剂按照上述比例加入混凝土搅拌机混合1min～2min，得到混合料(1)；
(2)将纤维加入(1)料中，并搅拌3min～4min至均匀，得到混合物(2)；
(3)将复配好的高效减水剂与水混合成均匀混合液，在混凝土搅拌机搅拌状态下加入一半的混合液，搅拌6min～8min，得到多功能型UHPC。
对比例实验：
取上海某上市公司生产销售UHPC干粉，按照生产厂家要求配比要求制备UHPC混凝土作为对比例，具体对比性能如下：
表6实施例6制备的多功能型UHPC主要性能参数
Figure BDA0003130796470000102
Figure BDA0003130796470000111
实施例7
Figure BDA0003130796470000112
UHPC制备：
(1)将水泥、硅灰、粉煤灰、砂、石英粉、纤维、膨胀剂、SAP高吸水树脂、汽车尾气吸收材料、内掺式融雪剂按照上述比例加入混凝土搅拌机混合1min～2min，得到混合料(1)；
(2)将纤维加入(1)料中，并搅拌3min～4min至均匀，得到混合物(2)；
(3)将复配好的高效减水剂与水混合成均匀混合液，在混凝土搅拌机搅拌状态下加入一半的混合液，搅拌6min～8min，得到多功能型UHPC。
对比例实验：
取上海某上市公司生产销售UHPC干粉，按照生产厂家要求配比要求制备UHPC混凝土作为对比例，具体对比性能如下：
表7实施例7制备的多功能型UHPC主要性能参数
Figure BDA0003130796470000121
从实施例1-7给出的具体实施例的检测数据可知，本发明的多功能型UHPC性能均超过国内某知名厂家水平，尤其是超高韧性、抗结冰能力强、28天自缩率较低、抗开裂性能优异、可吸收城市或者交通要道上的汽车尾气方面。

Claims (10)

1.一种多功能型UHPC，其特征在于：包括如下重量份数的组分：水泥100份、硅灰8～25份、粉煤灰0-15份、砂80-120份、石英粉5-30份、纤维2-6份、高性能减水剂1-8份、膨胀剂7-12份、SAP高吸水树脂0-1.5份、汽车尾气吸收材料0-10份、内掺式融雪剂0-24份，水胶比0.15-0.23。
2.根据权利要求1所述的多功能型UHPC，其特征在于：所述水泥为超细42.5水泥、万年青牌52.5标号水泥、洋房牌水泥52.5标号水泥、海螺牌水泥52.5标号水泥，波特兰52.5标号白水泥、小野田52.5标号水泥；水泥的勃氏比表面积不小于1000m2/kg，平均粒径不大于6μm，中值粒径D50不大于7μm。
3.根据权利要求1所述的多功能型UHPC，其特征在于：所述硅灰为原状硅灰、半增密硅灰、锆质硅灰和白硅灰；硅灰为一级灰，含硅量大于92％，需水量小于120％，活性指数不小于110％，平均粒径为0.1～0.15μm。
4.根据权利要求1所述的多功能型UHPC，其特征在于：所述砂为石英砂或河砂；石英砂的粒径为0.2～0.4mm，所述河沙的粒径为0.075～2.36mm。
5.根据权利要求1所述的多功能型UHPC，其特征在于：所述粉煤灰为球形微珠含量不小于90％，细度不小于1200目，烧失量小于2％。
6.根据权利要求1所述的多功能型UHPC，其特征在于：所述石英粉为325目石英粉，平均粒径为50.1μm。
7.根据权利要求1所述的多功能型UHPC，其特征在于：所述纤维为镀铜微丝纤维，其抗拉强度不小于2900、杨氏模量不小于50GPa；PVA纤维不小于1300MPa，杨氏模量不小于7GPa；芳纶短纤维抗拉强度不小于3050、杨氏模量不小于4.3GPa；高强高模量聚乙烯纤维。
8.根据权利要求1所述的多功能型UHPC，其特征在于：所述高性能减水剂为巴斯夫Melflux4930F聚羧酸减水剂、苏博特聚羧酸减水剂、得加拓达聚羧酸减水剂、锦腾化工聚羧酸减水剂、孚迈斯PCE-11聚羧酸减水剂、雨泽化工聚羧酸减水剂及BST-301聚羧酸减水剂。
9.根据权利要求1所述的多功能型UHPC，其特征在于：所述膨胀剂为UEA-I膨胀剂、TD-1膨胀剂、HEA-1膨胀剂、SJ-K膨胀剂；所述SAP高吸水树脂为WL-700、WL-800、WL-3000；所述汽车尾气吸收材料为纳米TiO2、纳米二氧化锆；内掺式融雪剂为履信II型缓释型抗冻剂、履信I型缓释型抗冻剂。
10.权利要求1所述的多功能型UHPC的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将水泥、硅灰、粉煤灰、砂、石英粉、纤维、膨胀剂、SAP高吸水树脂、汽车尾气吸收材料、内掺式融雪剂按照上述比例加入混凝土搅拌机混合1min～2min，得到混合料(1)；
(2)将纤维加入(1)料中，并搅拌3min～4min至均匀，得到混合物(2)；
(3)将复配好的高效减水剂与水混合成均匀混合液，在混凝土搅拌机搅拌状态下加入一半的混合液，搅拌6min～8min，得到多功能型UHPC。
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