[發明專利]適用于現場澆筑低成本低收縮的粗骨料UHPC及其制備工藝

在審

• 申請號: 202110615348.1
• 申請日: 2021-06-02
• 公開（公告）號: CN113292291A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 葉華亮;商得辰;王加軍;余松柏;張文進
• 申請（專利權）人: 華新超可隆新型建材科技（黃石）有限公司;華新水泥股份有限公司
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 朱宏偉

一種適用于現場澆筑低成本低收縮的粗骨料UHPC及其制備工藝，屬于建筑材料領域，目的在于提供一種適用于現場澆筑低成本低收縮的粗骨料UHPC，包括如下組分：水、水泥、細骨料、玄武巖粗骨料、高活性礦物摻合料組分、低活性填縫料組分、鋼纖維、減水組分和消泡組分，其中，水、水泥、細骨料、玄武巖粗骨料、高活性礦物摻合料組分、低活性填縫料組分、鋼纖維、減水組分與消泡組分的質量比為0.230～0.240：1：1.25：1.80～1.95：0.18～0.21：0.17～0.19：0.19～0.25：0.0155～0.0160、0.00224～0.00230。本發明的粗骨料UHPC兼顧超高強、耐久及低收縮等優點。

技術領域

本發明屬于建筑材料技術領域，具體涉及一種適用于現場澆筑低成本低收縮的粗骨料UHPC及其制備工藝。

背景技術

近年來UHPC因氣其優異性能受到廣泛關注，尤其是其超高的強度及耐久性，遠遠超過現在使用最廣泛普通混凝土，但是UHPC也有其自帶缺點——收縮較大、成本高、水化熱大。普通混凝土的收縮約為0.01％，而UHPC的收縮可達0.05％，其體積穩定性關系到工程結構開裂問題，是決定UHPC實際工程應用效果的關鍵因素。當今國內UHPC的使用大多集中在預制場預制及橋面鋪裝，除了因其自身昂貴的價格，還因為材料體積安定性較差，不利于其推廣。

通過對UHPC設計制備、收縮變形特性、減縮調控技術、減縮機理相關文獻調研發現，對于低收縮UHPC的設計制備及其減縮機理研究尚存在以下幾個問題：

(1)UHPC的收縮調控技術仍不理想，各減縮技術對UHPC體系減縮機理的研究還不夠成熟，不同減縮機理對UHPC全過程、分階段收縮的耦合作用效果還需深入研究與探索；

(2)UHPC的設計制備對集料的要求較高，常見的是級配良好的天然河砂或者石英砂，導致UHPC的天然資源消耗大，成本高，因此尋找合適的綠色生態的天然砂替代品很有必要；

(3)UHPC體系中水膠比極低，膠凝材料摻量大，集料基本上選用細集料，無粗骨料，體系產生較大的收縮變形和較高的潛在開裂風險，研究粗集料對UHPC收縮作用效果具有一定工程應用價值；

(4)現存研究通過加入粗骨料減縮程度有限，較多學者的粗骨料摻量在400kg/m³左右，難以形成普通混凝土粗骨料的骨架支撐作用以抵消UHPC的結構收縮。

湖南大學黃政宇教授在南京第二屆“中國混凝土大講堂”上，對中國在UHPC推廣應用的問題與不足進行了總結，其中很重要的一點就是要根據不同環境和結構要求對UHPC的收縮性能進行調控。

發明內容

本發明的目的在于提供一種適用于現場澆筑低成本低收縮的粗骨料UHPC，可解決常規UHPC高收縮、高成本、現澆施工較不易的問題，試驗分三步開展。步驟一使用膠凝材料加石英砂，使用專門為緊密堆積理論開發的EMMA Mix Analyzer軟件，理論指導實踐，并以抗壓強度及抗折強度作為控制指標，配制普通高流態UHPC；步驟二優選高強骨料，參考普通混凝土設計原理，設計粒徑級配，用步驟一配制的UHPC漿體去填充骨料縫隙，以抗壓強度及流動性作為控制指標；步驟三是在步驟二的基礎上復摻鋼纖維，以流動性及抗折強度作為控制指標。本發明配制的不加鋼纖維普通UHPC填充漿體抗折強度30MPa，三倍以上普通混凝土，以UHPC漿體硬化后形成的超強水泥石側向約束粗骨料，使高強粗骨料的骨架作用充分發揮，同時，骨架作用還可以抵抗收縮，這樣即可得到一種適用于現場澆筑低成本低收縮的粗骨料UHPC。

本發明的目的在于提供一種適用于現場澆筑低成本低收縮的粗骨料UHPC，強度穩定，工作性能良好，體積安定性優良，發明難點在于以下三條：

(1)配制常規UHPC。優選水泥及礦物摻和料，將礦物摻和料摻量最大化(降低水化熱)，以抗壓及抗折強度作為控制指標，其中以28d不加鋼纖維的抗折強度30MPa作為主控指標(3-4倍于普通砂漿或混凝土)。