[發明專利]一種超高性能混凝土及其制備方法

有效

• 申請號: 202010903732.7
• 申請日: 2020-09-01
• 公開（公告）號: CN111995327B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 秦憲明;王博;許文英;張利俊;蔡陽;趙佳;張嫚;張瑞;項斌峰;王靈秀;陳敏;張少霞
• 申請（專利權）人: 中國建材檢驗認證集團北京天譽有限公司
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;C08G69/40;C04B24/28;C04B103/30
• 代理公司: 北京萬科園知識產權代理有限責任公司 11230
• 代理人: 張亞軍;吳茜

1.一種超高性能混凝土，包括以下重量份的組分：水泥500-1000份、硅灰200-300份、砂800-1000份、鋼纖維120-200份、超高性能減水劑20-30份、水130-160份；

所述的水泥，為P˙O42.5及其以上的普通硅酸鹽水泥；所述的硅灰，平均粒徑為 0.15~0.20μm，比表面積為 15000~ 20000 m² /kg；

所述的砂為天然石英砂和河砂形成的混合砂，其中：石英砂和河砂的質量比為1:1；所述的混合砂包括粗砂、中砂和細砂，其中：粗砂粒徑1.0-0.6mm、中砂粒徑0.6-0.38mm、細砂0.38-0.212mm，粗砂：中砂：細砂的質量比為2：4：1；

所述的鋼纖維為表面鍍銅的短直鋼纖維或者不銹鋼鋼纖維，直徑≥0.2mm，長度≥15mm，長徑比為74-76，密度為7800kg/m³；

所述的超高性能減水劑，是通過下述方法制備而成的：

（1）制備側鏈Ⅰ：將環氧丙烷/環氧丁烷、環氧乙烷加入到反應容器中混合均勻，升溫至80-90℃，然后加入催化劑I和阻聚劑，通入氮氣；在N₂保護氣氛下、在80-90℃的條件下反應2h后加入L-天門冬氨酸，升溫至100-120℃，在N₂保護氣氛下、在100-120℃的條件下繼續反應2-4h，反應結束后冷卻至室溫，用乙酸乙酯萃取產物，再用蒸餾水洗10-12次，依次經過濾、干燥處理后，得到側鏈Ⅰ；

（2）制備側鏈Ⅱ：將環氧乙烷、引發劑、二乙醇氨基羧酸混合后，不添加溶劑，通入氮氣；在N₂保護氣氛下、在80-100℃的條件下反應2-5h，將環氧乙烷加到二乙醇氨基羧酸帶有活性氫原子的氮原子上從而得到聚二乙醇氨基羧酸-環氧乙烷加合物后，再加入L-天門冬氨酸，在N₂保護氣氛下、在120-160℃的條件下反應4-6h得到側鏈Ⅱ；

（3）接枝聚合：在縮合劑CDI的作用下，以三乙胺（TEA）作為有機堿，以側鏈Ⅰ、側鏈Ⅱ、L-天門冬氨酸作為單體，加入催化劑II、溶劑，通入N₂將體系中的O₂排出，在N₂保護氣氛下進行接枝聚合，接枝聚合的反應溫度為100-150℃、反應時間為8h-20h，反應完成后，減壓蒸餾出去剩余的單體和溶劑，得到所述的超高性能減水劑。

2.根據權利要求1所述的超高性能混凝土，其特征在于，步驟（1）中，所述的L-天門冬氨酸：環氧丙烷/環氧丁烷：環氧乙烷的摩爾比為1：5-10：15-30；所述的催化劑I為氫氧化鉀、氫氧化鈉、醇鹽、金屬氧化物、金屬有機化合物中的任意一種或兩種以上以任意比例混合而成的混合物，加入的重量為反應體系的0.2-0.5wt%；所述的阻聚劑為羥基苯甲醚、氯化亞銅、對苯二酚中的任意一種或兩種以上以任意比例混合而成的混合物，加入的重量為反應體系的2-6wt%。

3.根據權利要求1所述的超高性能混凝土，其特征在于，步驟（2）中，所述的環氧乙烷、引發劑、二乙醇氨基羧酸、L-天門冬氨酸的質量比為10-30：2-5：5-25：20-30；所述的引發劑為吖丙啶。

4.根據權利要求1所述的超高性能混凝土，其特征在于，步驟（3）中，所述的側鏈Ⅰ：側鏈Ⅱ：L-天門冬氨酸的摩爾比為1：1-5：2-50；所述的縮合劑，加入重量為反應體系的1-3wt%；所述的三乙胺，加入重量為反應體系的2-5wt%；所述的催化劑II為過渡金屬鹵化物CuCl₂或CuBr₂中的任意一種，加入重量為反應體系的0.2-0.5wt%；所述的溶劑為甲苯、苯甲醚、N，N-二甲基甲酰胺、或四氫呋喃中的任意一種，加入重量為反應體系的10-30wt%。

5.一種權利要求1所述的超高性能混凝土的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）將500-1000份水泥、200-300份硅灰放入混合機中，以31±5r/min的攪拌速度攪拌1-2min混合均勻，得到膠凝材料；

（2）將800-1000份砂均勻加入步驟（1）中得到的混合膠凝材料中，以31±5r/min的攪拌速度攪拌1-2min后得到均勻料；

（3）向步驟（2）中得到的均勻料中加入130-160份水與20-30份超高性能減水劑形成的混合溶液，先以31±5r/min的攪拌速度慢速攪拌2min，再以48±5r/min的攪拌速度快速攪拌1min，得到均勻混合漿體；

（4）將速度調至慢速31±5r/min，向步驟（3）得到均勻混合漿體中緩慢加入120-200份鋼纖維，以31±5r/min的攪拌速度慢速攪拌90s后再以48±5r/min的攪拌速度快速攪拌30s，混合均勻后裝模后養護；

（5）按照以下養護制度進行養護：裝模后的混凝土先靜停6小時，然后移入密封的溫室中通入高溫水蒸汽，試件升溫速率控制在15℃/h，升溫到80℃±5℃，恒溫6小時，然后以不大于15℃/h的速率降溫至20℃±5℃，接著移到20℃±3℃、濕度90%的環境中養護3天，即得所述的超高性能混凝土。