[發明專利]一種浮石基輕質自密實超高性能混凝土及其制備方法

有效

• 申請號: 201910615015.1
• 申請日: 2019-07-09
• 公開（公告）號: CN110627429B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 水中和;劉開志;余睿
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;C04B38/08;C04B111/40
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張秋燕

本發明提供了一種浮石基輕質自密實超高性能混凝土(UHPC)及其制備方法，該制備方法可以在保證UHPC力學性能的基礎上，顯著降低UHPC新拌漿體的表觀密度和改善漿體流動度，屬于UHPC技術領域。本發明提出的制備方法是基于組分顆粒緊密堆積模型，將粉磨后的浮石顆粒進行一定程度的預濕處理，并按一定體積分數取代河砂配制UHPC復合水泥基材料。本發明提供的制備方法可以配制表觀密度2000kg/m³以下，流動度300mm以上，強度110MPa以上，具有良好勻質性、體積穩定性和抗滲性能的素UHPC。

技術領域

本發明屬于超高性能混凝土(UHPC)技術領域，具體涉及一種浮石基輕質自密實超高性能混凝土及其制備方法。

背景技術

橋梁作為交通運輸的重要組成部分，是國民經濟快速發展的“營養通道”。近些年來，隨著橋梁技術的發展，大跨、輕質、高耐久已成為現代橋梁發展新方向。鋼混橋梁結構本身自重大，約占全部設計載荷的30％～60％，且跨度越大其自重所占的比例越高，如何有效降低橋梁的自重已成為當前橋梁建設的熱點。橋梁自重是梁體體積、混凝土容重和鋼材用量的函數，如式(1)所示：

g＝c*k*r+s (1)

式中：

g：橋梁自重

c：梁體混凝土的設計用量

k：梁體實際體積與設計體積之比

r：混凝土的容重

s：鋼材用量

由此可知，合理降低梁體混凝土的用量和容重是減輕橋梁自重的關鍵因素之一。

降低梁體混凝土用量的最重要途徑就是提升混凝土的性能，尤其是其力學性能，使構件在滿足承載力的條件下輕薄化，這對開發具有高強度的混凝土技術提出了新要求。超高性能混凝土(UHPC)是一種基于組分顆粒之間緊密堆積進行設計，配合一定量的增強纖維和極低的水膠比配制的新型水泥基材料。UHPC相比普通混凝土，具有超高強度、高韌性與高耐久性等突出特點，很好的滿足了現代結構工程向高度更高、跨度更大、荷載更重的方向發展的要求，具有廣闊的開發應用前景，尤其是在橋梁工程領域。

然而，普通UHPC由于水膠比極低，拌合水用量較少，其新拌漿體流動性和通過性往往較差。同時，UHPC膠凝材料用量大，且基體高度致密，導致UHPC新拌漿體的表觀密度和硬化水泥石基體的密度較大。普通素UHPC表觀密度在2300kg/m³以上。因此，如何在保證UHPC優越力學性能的基礎上，降低其容重和密度的同時改善其流動度，已成為拓展其在橋梁建設領域中廣泛應用的關鍵技術。

引入輕集料是降低混凝土容重的重要方法之一。浮石作為密度最小的天然多孔礦物，具有發達的孔隙結構，是制備輕質混凝土的最佳天然輕集料。然而，普通浮石輕集料混凝土易出現：(1)輕質浮石上浮引起的混凝土上部和下部品質勻質性較差，離散性大。(2)浮石本身的多孔結構為物質或離子的傳輸與擴散提供了新通道，對混凝土的密實度與耐久性會造成一定程度的劣化。(3)浮石本身強度低、脆性大，在受力條件下容易出現輕集料本身發生破壞而形成的混凝土試件失效，導致混凝土力學性能大幅降低。因此，將浮石輕集料納入自密實UHPC水泥基材料體系設計當中還存在諸多難點。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術存在的不足而提供一種浮石基輕質自密實超高性能混凝土及其制備方法，可以配制表觀密度2000kg/m³以下，流動度300mm以上，強度110MPa以上，具有良好勻質性、體積穩定性和抗滲性能的超高性能混凝土。

本發明為解決上述提出的問題所采用的技術方案為：