一种降粘掺合料、超高性能混凝土材料及制备方法和应用与流程

本发明属于水泥混凝土，具体涉及一种降粘掺合料、超高性能混凝土材料及制备方法和应用。

背景技术：

1、超高性能混凝土是一种具有超高强度、超高韧性和超高耐久性能的新型水泥基复合材料，具有极好的结构轻便性和极低长寿命周期成本。目前，超高性能混凝土正逐渐取代普通混凝土应用于桥梁预制件、桥面板现浇、接缝连接和外包加固等诸多新建和养护结构工程中，并充分发挥了其优异的材料特性。然而，相较于普通混凝土，超高性能混凝土因其材料组成中极低的水胶比和极高的钢纤维掺量，增加了拌合物的粘度和工作性能损失，极大的影响了超高性能混凝土的施工和应用范围。因此，如何在保证超高性能混凝土强度、耐久性等性能基础上，进一步降低超高性能混凝土拌合物粘度，减少其坍落度损失，保证其优异的施工性能，是进一步扩大超高性能混凝土材料应用范围的关键。

2、针对上述问题，专利cn110128077a和cn111825367a分别制备了超高性能混凝土专用的降粘型外加剂，以降低超高性能混凝土材料的粘度，但此类降粘外加剂对超高性能混凝土材料的适配性不佳，更换超高性能混凝土原材料种类后工作性能变异性极大，限制了其进一步推广应用；专利cn115893946a和cn115745498a分别提出了超高性能混凝土专用的降粘型掺合料，通过配合比优化、原材料优选等方法进一步提升超高性能混凝土工作性能，但未考虑超高性能混凝土材料的坍落度损失对实际工程应用的影响，也不能彻底解决超高性能混凝土应用的固有难点。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种降粘掺合料、超高性能混凝土材料及制备方法和应用，采用本发明所述降粘掺合料制备的超高性能混凝土材料具有较低的拌合物粘度同时能减少其坍落度的损失。

2、为了实现本发明的目的，本发明提供了以下技术方案：

3、一种降粘掺合料，按质量份数计，包括以下制备原料：石膏19～21份、石灰19～21份、矿渣29～31份、碳酸钙14～16份、玻璃微珠4～6份、纳米氧化铝3～5份、纳米硅酸钙5～7份和添加剂5～7份；所述添加剂为三乙醇胺、六偏磷酸钠和硅酸钾。

4、优选地，所述降粘掺合料的比表面积为400～600m2/kg，球形度为0.8～1.0。

5、本发明还提供了一种超高性能混凝土材料，按质量份数计，包括以下制备原料：

6、水泥749～751份、粉煤灰59～61份、硅灰149～151份、膨胀剂19.02～21.03份、早强剂0.2～0.4份、消泡剂0.05～0.15份、石英砂998～1002份、纤维156～158份、降粘掺合料119～121份、降粘外加剂24～26份和水155～157份；所述降粘掺合料为权利要求1～2任一项所述降粘掺合料。

7、优选地，所述降粘外加剂包括减水剂和硅溶胶；所述减水剂为降粘型聚羧酸减水剂和保坍型聚羧酸减水剂。

8、优选地，所述降粘型聚羧酸减水剂的制备原料包括：改性甲基烯丙基聚氧乙烯醚、马来酸酐、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、双氧水和溶剂；

9、所述保坍型聚羧酸减水剂的制备原料包括：异戊烯醇聚氧乙烯醚、甲基丙烯酸、丙烯酸羟甲酯、丙烯酸羟乙酯、双氧水和溶剂。

10、优选地，所述膨胀剂包括镁基膨胀剂和塑性膨胀剂。

11、优选地，所述早强剂包括无水硫酸钙、甲酸钙和生石灰。

12、优选地，所述石英砂的球形度＞0.75；所述石英砂为连续级配分布的石英砂，所述连续级配分布中20～40目、40～70目和70～140目的石英砂质量比为4～5.1:1.9～2.1:2.9～3.1。

13、本发明还提供了上述技术方案所述超高性能混凝土材料的制备方法，包括以下步骤：

14、将水泥、粉煤灰、硅灰、降粘掺合料、膨胀剂、早强剂、消泡剂和石英砂进行第一混合，得到粉体干混料；

15、将所述粉体干混料、降粘外加剂和水进行第二混合，得到混合浆料；

16、将所述混合浆料和纤维进行第三混合，得到所述超高性能混凝土材料。

17、本发明还提供了上述技术方案所述超高性能混凝土材料或上述技术方案所述制备方法制备的超高性能混凝土材料在桥面铺装现浇、桥梁预制构件、桥梁面板预制构件或桥梁接缝现浇中的应用。

18、本发明提供了一种降粘掺合料，按质量份数计，包括以下制备原料：石膏19～21份、石灰19～21份、矿渣29～31份、碳酸钙14～16份、玻璃微珠4～6份、纳米氧化铝3～5份、纳米硅酸钙5～7份和添加剂5～7份；所述添加剂为三乙醇胺、六偏磷酸钠和硅酸钾。本发明中碳酸钙、玻璃微珠和纳米氧化铝具有优异的滚珠效应，具有降低拌合物粘度的作用；石膏、石灰和矿渣可提供充足钙源，可进一步发挥滚珠效应并提升早期水化能力；纳米硅酸钙具有提高密实性的作用，并能提供水化反应的活性位点。

19、本发明还提供了一种超高性能混凝土材料，本发明所述降粘外加剂对超高性能混凝土材料具有优异的适配性，能够降低超高性能混凝土材料的拌合物粘度。进一步地，本发明所述降粘外加剂由降粘型聚羧酸减水剂、保坍型聚羧酸减水剂和硅溶胶复配而成，通过引入保坍型聚羧酸减水剂避免超高性能混凝土材料坍落度损失过大，从而影响施工性能。

20、本发明提出了一种超高性能混凝土材料的制备方法，通过各原料预混制备干混料，再制备混合浆料和纤维混合，优化了超高性能混凝土材料的制备工艺，并提升了超高性能混凝土材料的分散性。

技术特征：

1.一种降粘掺合料，按质量份数计，包括以下制备原料：石膏19～21份、石灰19～21份、矿渣29～31份、碳酸钙14～16份、玻璃微珠4～6份、纳米氧化铝3～5份、纳米硅酸钙5～7份和添加剂5～7份；所述添加剂为三乙醇胺、六偏磷酸钠和硅酸钾。

2.根据权利要求1所述降粘掺合料，其特征在于，所述降粘掺合料的比表面积为400～600m2/kg，球形度为0.8～1.0。

3.一种超高性能混凝土材料，按质量份数计，包括以下制备原料：

4.根据权利要求3所述超高性能混凝土材料，其特征在于，所述降粘外加剂包括减水剂和硅溶胶；所述减水剂为降粘型聚羧酸减水剂和保坍型聚羧酸减水剂。

5.根据权利要求4所述超高性能混凝土材料，其特征在于，所述降粘型聚羧酸减水剂的制备原料包括：改性甲基烯丙基聚氧乙烯醚、马来酸酐、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、双氧水和溶剂；

6.根据权利要求3所述超高性能混凝土材料，其特征在于，所述膨胀剂包括镁基膨胀剂和塑性膨胀剂。

7.根据权利要求3所述超高性能混凝土材料，其特征在于，所述早强剂包括无水硫酸钙、甲酸钙和生石灰。

8.根据权利要求3所述超高性能混凝土材料，其特征在于，所述石英砂的球形度＞0.75；所述石英砂为连续级配分布的石英砂，所述连续级配分布中20～40目、40～70目和70～140目的石英砂质量比为4～5.1:1.9～2.1:2.9～3.1。

9.权利要求3～8任一项所述超高性能混凝土材料的制备方法，包括以下步骤：

10.权利要求3～8任一项所述超高性能混凝土材料或权利要求9所述制备方法制备的超高性能混凝土材料在桥面铺装现浇、桥梁预制构件、桥梁面板预制构件或桥梁接缝现浇中的应用。

技术总结
本发明提供了一种降粘掺合料、超高性能混凝土材料及制备方法和应用。涉及水泥混凝土技术领域。本发明提供的降粘掺合料，按质量份数计，包括以下制备原料：石膏19～21份、石灰19～21份、矿渣29～31份、碳酸钙14～16份、玻璃微珠4～6份、纳米氧化铝3～5份、纳米硅酸钙5～7份和添加剂5～7份；所述添加剂为三乙醇胺、六偏磷酸钠和硅酸钾。采用本发明所述降粘掺合料制备的超高性能混凝土材料具有较低的拌合物粘度，同时本发明制备的超高性能混凝土材料具有较少的坍落度损失。

技术研发人员：温得成,魏定邦,郭海贞,任国斌,唐维斌,胡立恩,邵斐斐,李登科,张鑫
受保护的技术使用者：甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22