[發(fā)明專利]一種可噴射早強(qiáng)超高韌性砂漿混凝土體系及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211622392.6
• 申請(qǐng)日: 2022-12-16
• 公開（公告）號(hào): CN116143481A
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓方玉;歐忠文;蔣金洋;王鳳娟;馮滔滔;胡浩;羅偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué);中國人民解放軍陸軍勤務(wù)學(xué)院
• 主分類號(hào): C04B28/06
• 分類號(hào): C04B28/06
• 代理公司: 安徽友卓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 34270
• 代理人: 陳斌

本發(fā)明公開了一種可噴射早強(qiáng)超高韌性砂漿混凝土體系及其制備方法。本發(fā)明所述可噴射早強(qiáng)超高韌性砂漿混凝土體系包括砂漿混凝土及纖維，砂漿混凝土由鋁酸鹽水泥、水、骨料、活性摻合料、水性聚合物乳液、粉體消泡劑、觸變劑、增稠劑、調(diào)凝劑、高效減水劑及早強(qiáng)劑組成。本發(fā)明通過各組份的優(yōu)化可實(shí)現(xiàn)其觸變性、早強(qiáng)特征、噴射施工及粘結(jié)特性的調(diào)節(jié)，獲得的噴射早強(qiáng)超高韌性砂漿混凝土體系可用于常規(guī)建筑工程、道路及軍事工程的快速修補(bǔ)加固。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及纖維增強(qiáng)砂漿混凝土領(lǐng)域，尤其涉及一種可噴射早強(qiáng)超高韌性砂漿混凝土體系及其制備方法。

背景技術(shù)

工程的快速構(gòu)筑與工程設(shè)施的搶修恢復(fù)是提升效率、確保工程安全的重要保障，而快速修補(bǔ)材料是實(shí)現(xiàn)搶修搶建的關(guān)鍵，同時(shí)要求其具有快速開放、高效施工、高韌強(qiáng)黏結(jié)低收縮的特性。超高韌混凝土具有應(yīng)變硬化特性、優(yōu)異的裂縫控制能力、優(yōu)異的抗凍融性能等優(yōu)異性能，在橋梁工程、道路路面工程、地下工程、抗震結(jié)構(gòu)、抗沖擊結(jié)構(gòu)的新建與修復(fù)具有廣泛的應(yīng)用前景。

目前，常用快速修補(bǔ)材料包括：普通水泥混凝土和砂漿、快硬硅酸鹽水泥、特種水泥(高鋁、硫鋁酸鹽、磷酸鎂等)、聚合物混凝土、超高韌性纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料等。快硬硅酸鹽水泥1h的抗壓強(qiáng)度可達(dá)10～30MPa，1d強(qiáng)度可達(dá)28d強(qiáng)度的75％～90％，但是仍然存在干縮大、界面黏結(jié)差等缺點(diǎn)。快硬早強(qiáng)高鋁水泥的1d抗壓強(qiáng)度達(dá)到25～45MPa，但后期強(qiáng)度會(huì)出現(xiàn)比較明顯的倒縮現(xiàn)象。磷酸鎂水泥具有快凝快硬、高早期強(qiáng)度、高黏結(jié)強(qiáng)度、干縮變形小等優(yōu)良性能，但是其凝結(jié)硬化速度過快，缺乏有效的凝結(jié)時(shí)間調(diào)節(jié)措施。聚合物或聚合物改性混凝土可有效提高界面黏結(jié)性能、斷裂韌性以及變形性能等，但其與基材的相容性較差。

現(xiàn)有超高韌混凝土的抗壓強(qiáng)度處于20-50MPa水平，噴射是超高韌混凝土快速施典型方式之一，它具有效率高等特征，但通常是以犧牲混凝土強(qiáng)度為前提，超高韌噴射混凝土的強(qiáng)度普遍為20-30MPa。隨著高強(qiáng)與超高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的修建、修補(bǔ)與加固的應(yīng)用日益增多，普通強(qiáng)度的高韌性混凝土已經(jīng)難以滿足實(shí)際需求，因此在高強(qiáng)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)超高韌與噴射施工已經(jīng)成為亟待突破的瓶頸。

隨著齡期與強(qiáng)度的增長，超高韌混凝土的極限拉伸應(yīng)變逐漸下降，為了實(shí)現(xiàn)并保持其超高韌性，從纖維本體、纖維-基體界面黏結(jié)性能二個(gè)方面，對(duì)作為關(guān)鍵組份之一的纖維提出了系列要求。從纖維角度看，目前滿足上述力學(xué)性能要求的僅有碳纖維、超高分子量聚乙烯纖維與高強(qiáng)高模聚乙烯醇纖維。前兩種纖維因其價(jià)格異常昂貴難以成功應(yīng)用，國際上超高韌混凝土常用的高強(qiáng)高模PVA纖維被日本可樂麗公司壟斷，嚴(yán)重制約了我國高韌性水泥基材料的發(fā)展。

超高韌混凝土是否能夠順利噴射施工主要由其流變性能決定。噴射施工要求基體具有較好的流變性滿足泵送要求，同時(shí)具有較高的粘聚性可與噴射面緊密黏結(jié)。Li(LiVC；FischerGandLepech,M.D.ShotcretingwithECC[J].Spritzbeton-tagungAlpbach,2009)等人采用減水劑、增稠劑、鋁酸鈣水泥等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了水泥基材料具有兩階段流變特性，同時(shí)滿足新拌狀態(tài)下泵送時(shí)的流變性能要求和噴射過程中粘聚性要求。近來年，國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)通過優(yōu)化配合比、控制水灰比以及摻入膠粉、增稠劑以及觸變劑等助劑，實(shí)現(xiàn)了超高韌混凝土順利噴射施工(徐世烺,周斌,李慶華,等.噴射超高韌性水泥基復(fù)合材料的力學(xué)性能研究[J].水利學(xué)報(bào),2015(5):619-625.)。然而，為提高超高韌混凝土的強(qiáng)度，水膠比需進(jìn)一步降低。隨著水膠比降低，固相濃度大幅度增加，減水劑用量增加，導(dǎo)致漿體粘度大幅度提高。漿體流變性能是影響泵送的關(guān)鍵因素，漿體粘度增加將顯著提高其泵送阻力，增大泵送難。此外，漿體粘度同樣是影響纖維分散的關(guān)鍵因素。纖維增強(qiáng)混凝土中纖維分布、流變性能以及力學(xué)性能三者間是存在聯(lián)系。劉建忠(劉建忠,張麗輝,李長風(fēng),劉加平.聚乙烯醇纖維在水泥基復(fù)合材料中的分散性表征及調(diào)控[J].硅酸鹽學(xué)報(bào),2015,43(8):1061-1066.)等人定量表征了混凝土內(nèi)纖維的三維分散與取向性，揭示了分散與取向分布對(duì)混凝土力學(xué)性能有重要的影響。漿體粘度較大時(shí)，纖維易團(tuán)結(jié)，難以均勻分散，為達(dá)相同的力學(xué)性能指標(biāo)，需提高纖維用量，進(jìn)而導(dǎo)致泵性性能進(jìn)一步降低。