一种超高性能混凝土的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种超高性能混凝土，所述的超高性能混凝土包括以下质量份比的材料：胶凝材料：950～1000份，集料：1057～1107份，水：171～180份，钢纤维：78份，减水剂：14.25～15份，消泡剂：5.7～6份；集料包括：粒径3～5mm的机制砂、粒径1～3mm的机制砂和粒径为0.21～0.42mm的河砂，其中3～5mm的机制砂、粒径1～3mm的机制砂和粒径为0.21～0.42mm的河砂的质量比为：1∶0.6∶0.4；凝胶材料包括以下质量分数的材料：硅酸盐水泥50％～60％、快硬水泥15％～25％和磨细水泥15％～25％；磨细水泥的粒径为：5～20μm。本发明公布的超高性能混凝土不仅降低了成本，简化了养护工艺，而且性能良好。
【专利说明】一种超高性能混凝土
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种混凝土的配方，特别涉及一种超高性能混凝土。
【背景技术】
[0002]超高性能混凝土(UltraHigh Performance Concrete,简称 UHPC)以其“三高”而著称，即耐久性高、工作性高、强度高。杰出代表包括活性粉末混凝土(Reactive PowderConcrete,简称 RPC)、注衆纤维混凝土(Slurry Infiltrated Fiber Concrete,简称 SIFC0N)和工程胶凝复合胶凝材料(EngineeringCementitious Composites,简称ECC)。其中活性粉末混凝土(RPC)是目前应用最为广泛的超高性能混凝土。RPC无论在抗压强度、抗折强度，耐久性能、还是在韧性和能量吸收能力等方面的性能明显高于普通混凝土甚至高强混凝土，尤其是抗拉强度，颠覆了我们对传统混凝土材料的认识。由于具备优异的材料特性，使得RPC具有极高的工程应用价值。
[0003]目前针对超高性能混凝土(UHPC)的研究大部分仍停留在试验室研究阶段，虽已有少量工程应用，但现有的RPC制备技术中的材料组成价格昂贵，养护工艺复杂，严重限制了其在工程中的推广应用。因此，需要提供一种新型的UHPC材料，降低制备成本，并简化养护工艺。
【发明内容】
[0004]本发明设计开发了一种超高性能混凝土。
[0005]本发明提供的技术方案为:
[0006]一种超高性能混凝土，所述的超高性能混凝土包括以下成分，各种成分以质量份计算:
[0007]胶凝材料:950~1000份
[0008]集料:1057~1107 份
[0009]水:171~180 份
[0010]钢纤维:78份
[0011]减水剂:14.25~15份
[0012]消泡剂:5.7~6份;
[0013]其中，所述集料包括以下成分:粒径3~5mm的机制砂、粒径I~3mm的机制砂和粒径为0.21~0.42mm的河砂，其中3~5mm的机制砂、粒径I~3mm的机制砂和粒径为
0.21~0.42mm的河砂的质量比为:1: 0.6: 0.4;
[0014]所述胶凝材料包括以下成分，每种成分以占所述胶凝材料总质量的百分比计算:硅酸盐水泥50%~70%、快硬水泥15%~25%和磨细水泥15%~25% ;所述磨细水泥的粒径为:5~20μπι。
[0015]优选的是，所述的超高性能混凝土中，所述的超高性能混凝土包括以下成分，各种成分以质量份计算:[0016]胶凝材料:980份
[0017]集料:1073份
[0018]水:176份
[0019]钢纤维:78份
[0020]减水剂:14.7份
[0021]消泡剂:5.88份。
[0022]优选的是，所述的超高性能混凝土中，所述胶凝材料包括以下成分，每种成分以占所述胶凝材料总质量的百分比计算:硅酸盐水泥60%、快硬水泥20%和磨细水泥20%。
[0023]优选的是，所述的超高性能混凝土中，所述快硬水泥为硫铝酸盐水泥，所述硅酸盐水泥为P.052.5硅酸盐水泥，所述磨细水泥为P.052.5硅酸盐水泥研磨而成。
[0024]优选的是，所述的超高性能混凝土中，所述超高性能混凝土采用标准养护，具体为:养护温度为20 ±2°C，养护相对湿度> 95%。
[0025]优选的是，所述的超高性能混凝土中，所述钢纤维的直径为0.22_，所述钢纤维的长度为13mm。
[0026]优选的是，所述的超高性能混凝土中，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
[0027]本发明设计了一种超高性能混凝土。第一，本发明在保证超高性能混凝土各项指标的前提下，用廉价的河砂和机制砂代替昂贵的石英砂，使用磨细水泥代替硅灰，大大节约了成本；第二，本发明根据最大堆积密度理论，使用不同粒径的水泥、机制砂和河砂形成最佳堆积密度，从而使得本发明具有超高强度；第三，本发明中还使用了快硬水泥，缩短了初凝时间；第四，本发明中加入了聚羧酸减水剂和消泡剂，聚羧酸减水剂使超高性能混凝土保持较低水灰比的情况下仍能获得良好的工作性能，消泡剂消除超高混凝土中出现气泡，保证了超高混凝土的内部结构，从而确保了混凝土的强度；第五，按照发明配方配置的超高性能混凝土，使用常温常压养护，简化了养护工艺。
【具体实施方式】
[0028]实施例1
[0029]一种超高性能混凝土，包括:
[0030]P.052.5硅酸盐水泥588kg、粒径为5~20 μ m的P.052.5硅酸盐水泥196kg、硫招酸盐快硬水泥196kg、粒径3~5mm的机制砂534kg、粒径I~3mm的机制砂320kg、粒径为0.21~0.42mm的河砂219kg、水176kg、钢纤维78kg、聚羧酸减水剂14.7kg和消泡剂5.88kg。钢纤维的直径为0.22mm，钢纤维的长度为13mm。
[0031]实施例2
[0032]一种超高性能混凝土，包括:
[0033]P.052.5硅酸盐水泥570kg、粒径为5~20 μ m的P.052.5硅酸盐水泥190kg、硅酸招盐快硬水泥190kg、粒径3~5mm的机制砂554kg、粒径I~3mm的机制砂332kg、粒径为0.21~0.42mm的河砂221kg、水171kg、钢纤维78kg、聚羧酸减水剂14.25kg和消泡剂
5.7kg。钢纤维的直径为0.22mm，钢纤维的长度为13mm。
[0034]实施例3
[0035]一种超高性能混凝土，包括:[0036]P.052.5硅酸盐水泥600kg、粒径为5~20 μ m的P.052.5硅酸盐水泥200kg、硅酸招盐快硬水泥200kg、粒径3~5mm的机制砂529kg、粒径I~3mm的机制砂317kg、粒径为0.21~0.42mm的河砂21 lkg、水180kg、钢纤维78kg、聚羧酸减水剂15kg和消泡剂6kg。钢纤维的直径为0.22mm，钢纤维的长度为13mm。
[0037]实施例4对实施例1~3按照以下流程以及养护，制备超高性能混凝土。
[0038]步骤1，将水、聚羧酸减水剂和消泡剂混合，制备的混合液A ;
[0039]步骤2，将80%的混合液与P.052.5硅酸盐水泥、粒径为5~20 μ m的P.052.5硅酸盐水泥和硫铝酸盐快硬水泥混合，搅拌5min
[0040]步骤3,向步骤2的混合物中加入粒径3~5mm的机制砂、粒径I~3mm的机制砂、粒径为0.21~0.42mm的 河砂和剩余的20 %混合液A，搅拌4min ；
[0041]步骤4，向步骤3中加入钢纤维，搅拌lmin，得到混合物B ；
[0042]步骤5，将混合物B置于模具中，在振荡台上振荡Imin (振荡频率为50Hz)，静置24小时，使混合物B成形，拆除模具；
[0043]步骤6，将成形的混合物B置于标准养护室(养护温度为20±2°C，相对湿度为95%以上)养护28天，养护过程中，每天对混合物B洒水一次。
[0044]性能检测:
[0045]根据《GB/T 50081-2002普通混凝土力学性能试验方法标准》，对依据实施例1配比和实施例4制备的超高性能混凝土进行检测。
[0046]检测结果1:立方体抗压强度达到120MPa，劈裂抗拉强度达到8MPa。
[0047]经检测依据本发明所公布配比制备的超高性能混凝土，经标准养护，完全符合国家标准。
[0048]尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。
【权利要求】
1.一种超高性能混凝土，所述的超高性能混凝土包括以下成分，各种成分以质量份计算: 胶凝材料:950~1000份 集料:1057~1107份 水:171~180份 钢纤维:78份 减水剂:14.25~15份 消泡剂:5.7~6份；其中，所述集料包括以下成分:粒径3~5_的机制砂、粒径I~3_的机制砂和粒径为0.21~0.42mm的河砂，其中3~5mm的机制砂、粒径I~3mm的机制砂和粒径为0.21~0.42mm的河砂的质量比为:I: 0.6: 0.4; 所述胶凝材料包括以下成分，每种成分以占所述胶凝材料总质量的百分比计算:硅酸盐水泥50%~70%、快硬水泥15%~25%和磨细水泥15%~25% ;所述磨细水泥的粒径为:5 ~20 μ m。
2.如权利要求1所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述的超高性能混凝土包括以下成分，各种成分以质 量份计算: 胶凝材料:980份 集料:1073份 水:176份 钢纤维:78份 减水剂:14.7份 消泡剂:5.88份。
3.如权利要求1或2所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述胶凝材料包括以下成分，每种成分以占所述胶凝材料总质量的百分比计算:硅酸盐水泥60%、快硬水泥20%和磨细水泥20%。
4.如权利要求1或2所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述快硬水泥为硫铝酸盐水泥，所述硅酸盐水泥为P.052.5硅酸盐水泥，所述磨细水泥为P.052.5硅酸盐水泥研磨而成。
5.如权利要求1或2所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述超高性能混凝土采用标准养护，具体为:养护温度为20±2°C,养护相对湿度> 95%。
6.如权利要求1或2所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述钢纤维的直径为0.22mm,所述钢纤维的长度为13mm。
7.如权利要求1或2所述的超高性能混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
【文档编号】C04B28/06GK104003682SQ201410262231
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月12日 优先权日:2014年6月12日
【发明者】赵尚传, 吴柯, 刘汉勇, 李法雄, 江力财 申请人:交通运输部公路科学研究所