[發明專利]UHPC的攪拌方法及UHPC混合料

有效

• 申請號: 201810238342.5
• 申請日: 2018-03-22
• 公開（公告）號: CN108481550B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 李傳習;聶潔;潘仁勝;石家寬;曾宇環;馮崢
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: B28C5/00
• 分類號: B28C5/00;B28C5/40;C04B28/00
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 盧宏;李發軍

本發明公開了一種UHPC的攪拌方法及UHPC混合料，所述UHPC的攪拌方法包括如下步驟：S1、準備原材料；S2、將步驟S1中原材料中的粉狀材料進行強制干拌形成干混料，在強制干拌過程中加入鋼纖維形成鋼纖維干混料，或形成上述干混料后再與鋼纖維進行混合攪拌得鋼纖維干混料，或暫不加鋼纖維，形成上述干混料備用；S3、將液體混合物加入振動攪拌機的攪拌容器內進行濕拌；對于步驟S2中的鋼纖維干混料，直接振動攪拌形成新拌好的UHPC混合料；對于步驟S2未加鋼纖維的情況，則在振動攪拌時間至少1分鐘后再投入鋼纖維，繼續振動攪拌形成新拌好的UHPC混合料。本發明的攪拌方法攪拌后的混合料能混合均勻，且膠凝材料水化程度高，攪拌效率高。

技術領域

本發明涉及一種UHPC的攪拌方法，尤其涉及低水膠比超高性能混凝土(UHPC)的一種高效攪拌方法。

背景技術

超高性能混凝土(UHPC)指抗壓強度在150MPa以上，具有超高韌性、超長耐久性的水泥基復合材料。它由法國學者于1994年提出^[1]，其主要成分為硅灰和水泥等膠凝材料、細骨料(粒徑一般小于0.5mm)、高效減水劑及鋼纖維等，水膠比通常在0.14-0.22。新拌UHPC在各種物料充分滲透、分散足夠均勻、水化反應較充分的條件下，水膠比越低，形成的UHPC越致密，強度越高。由于UHPC的致密性和優異的物理力學性能，其在橋梁工程、建筑工程、防護工程等領域具有廣闊的應用前景^[2]-[5]。

UHPC抗拉強度的提高和開裂后韌性的提高等主要依賴鋼纖維的摻入，以及鋼纖維在水泥基復合材料中的均勻分布。鋼纖維結團或者分布不均勻，將形成鋼纖維和基體的低粘結強度界面，降低UHPC的抗壓強度，鋼纖維對抗拉強度和開裂后韌性也無法發揮增強作用^[10]-[12]。由于鋼纖維一般用箱裝或者袋裝，體積較密實，在投入攪拌機前，常需機械方法(鋼纖維分散機)、人工方法加以分散，或者在膠凝材料投放前，需將鋼纖維與骨料先行干拌均勻，否則，會在攪拌過程中形成結團或扎堆現象^[13]。單獨的分散工序或者鋼纖維與骨料的先行攪拌不僅需要增加設備或者人力，而且耗費工時。能否在攪拌過程中，對攪拌翻滾的UHPC混合物施加一定振動強度(振幅與振動園頻率平方的乘積，并除以重力加速度，是一個無量綱的量)^[14]，使其可能結團的鋼纖維分散均勻呢？

在極低水膠比的情況下，UHPC拌合物的剪切屈服應力和塑性粘度比普通混凝土要大，攪拌使各種成分分散均勻的難度也大為增加^[6][7]。而分散均勻是使各種顆粒及水分充分滲透，相互間充分反應，并形成超高強度的必要條件。經研究，采用常規攪拌方法，UHPC中水泥的水化程度僅30％-40％^[8]，硅灰的反應程度也僅30％左右^[9]。在UHPC的原材料及其配比等相同條件下，能否在攪拌過程中，對攪拌翻滾的UHPC混合物施加一定振動強度，使各種物料顆粒在攪拌中大幅增加碰撞，以使其及水分分散足夠均勻、滲透足夠充分呢？

研究已表明，對普通混凝土、高強混凝土、鋼纖維混凝土或者砂漿等混合料進行振動攪拌，能使物料顆粒處于顫振狀態，破壞物料間的粘性連接，便于物料中的膠凝材料—水泥顆粒從結團狀態變為均勻分布狀態(無論是宏觀上，還是微觀上)，當配合比不變而攪拌時間不縮短或者縮短不多時，混凝土強度能得到提高，攪拌周邊工作噪聲降低(需要的攪拌速度降低)，單位產量能耗下降^[15][16]。研究還表明，攪拌設備作業介質類型不同，攪拌機構與介質相互作用不同，攪拌后物料各成分間的物理作用和化學作用亦有所區別^[15]，振動攪拌相對強制攪拌(普通攪拌)的增強效果不一，低的幾乎無效果^[17][18]。