流动性好、强度高的水泥基材料及其制备方法技术

流动性好、强度高的水泥基材料及其制备方法各组分及其质量百分比为：水泥１０．８～１８．９％，复合工业废渣８．１～１６．２％，高效外加剂０．６～０．６５％，细集料３２．３～３４．１％，高强粗集料３２．３～３４．１％，短细钢纤维２．７～７．８％。本发明专利技术通过使用国产短细钢纤维和减水率大于４０％的外加剂，以３０－６０％的复合工业废渣取代水泥，用普通砂取代磨细砂，掺入高强粗集料，在标准养护或自然养护条件下，制备出抗压强度１５０－２００ＭＰａ，抗折强度２０－７０ＭＰａ的超高性能水泥基材料。本发明专利技术大大降低了原材料成本、简化了生产工艺，同时吸纳了大量的工业废渣，为超高性能水泥基材料大规模推广应用提供了广阔的前景。

Cement base material with good fluidity and high strength and preparation method thereof

The cement base material and preparation of good fluidity and high strength preparation components and quality percentage: Cement 10.8 ~ 18.9%, 8.1 ~ 16.2% compound industrial waste residue, high efficient additives 0.6 ~ 0.65%, 32.3 ~ 34.1% of fine aggregate, coarse aggregate strength of 32.3 ~ 34.1%, 2.7 ~ 7.8% short fine steel fiber. The present invention by the use of short fine steel fiber and domestic water reducing rate is more than 40% admixture replacing cement with composite industrial waste 30 - 60%, to replace the ground sand with ordinary sand, mixed with high strength of coarse aggregate, in standard curing or natural curing conditions, preparation of a compressive strength of 150 200MPa, ultra high performance cement based materials flexural strength of 20 - 70MPa. The invention greatly reduces the cost of raw materials, simplifies the production process, and absorbs large amounts of industrial waste residue, and provides a broad prospect for the large-scale popularization and application of ultra-high performance cement-based materials.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于建筑材料
，具体涉及超高性能水泥基材料及其制备方 法，主要用于建筑工程、道路、桥梁等土木工程领域。
技术介绍
目前，国际上公开报道强度等级150-200MPa的超高性能水泥基材料是由20 世纪90年代以法国科学家Pierre Richard为首的研究小组研制开发的RPC材料 (Reactive Powder Concrete),其制备原理主要包括(1)去除粗集料，使用磨 细石英砂且将砂的细度控制在600pm以内；(2)加入超塑化剂降低水灰比，通 过优化颗粒级配及在凝固前和凝固过程中对水泥基复合材料施加压力增加密实 度；(3)硬化后通过热处理(9(TC热水养护或18(TC 20(rC以上的压蒸养护)来 改善混凝土的微结构；(4)加入微细钢纤维提高混凝土的延性和韧性。通过上述 四种方式可使RPC硬化体的抗压强度达到200MPa或以上，但RPC材料在工程 应用过程中面临以下几个主要问题(1)制备RPC使用磨细石英砂取代普通粗细集料，最大粒径控制在有 600um以下，实际这种混凝土并不是混凝土，而是细粒砂浆，且石英砂粉磨过 程的能耗非常大，成本很高；(2)活性矿物掺合料品种较为单一，大都仅使用价 格昂贵的硅灰，且掺量高达25%以上(取代水泥用量)；(3)超细金属纤维用量 大、价格高且需进口； (4)为保证强度充分发展需在水泥凝固过程中施加压力并 采用9(TC热水或20(TC以上的压蒸养护，工艺复杂、养护能耗高，适用于在制品 厂中进行生产，不便于现场浇注；(5) RPC不使用粗集料，从而使得粉状胶结 材料(水泥+硅灰+石英粉)高达1200kg/m3以上，造价高达1000美元以上。以 上缺点严重限制了 RPC材料在实际工程中大规模推广应用。因此，研制并生产出低成本、高性能并适于规模化生产的超高性能水泥基材 料，具有重要的现实意义和实际应用价值。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的在于针对现有技术中存在的不足和缺陷，提供一种 ，该材料具有良好的流动性能，轻 微振捣即可密实模具，适于密集配筋、形状复杂的结构。技术方案本专利技术的流动性好、强度高的水泥基材料，是由六大组分组成， 其比例为水泥 10.8 18.9% 复合工业废渣 8.1 16.2% 高效外加剂 0.6 0.65% 细集料 32.3 34.1% 高强粗集料 32.3 34.1% 短细钢纤维 2.7 7.8%1、 水泥水泥是强度等级42.5及以上的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。2、 复合工业废渣由超细粉煤灰、磨细矿渣粉、硅灰的两种或三种组成的 混合物。其中，超细粉煤灰是火力发电厂工业副产品，要求需水量比《95%，烧 失量《5%，比表面积》600n^/kg;磨细矿渣粉是炼铁厂工业副产品，要求比表 面积》600m"kg;硅灰是硅合金厂工业副产品，要求Si02含量^88。/。，比表面积 》15000m2/kg。3、 高效外加剂减水率》40%的聚羧酸盐外加剂，固含量》35%。4、 细集料如河砂、黄砂，要求所用材料的细度《5mm。5、 高强粗集料如玄武岩、铁矿石、刚玉、铸石或铁块等，要求所用材料 连续级配、颗粒粒径5-20mm。6、 短细钢纤维国产平直型或端勾型短细纤维，要求直径d《0.3mm、长度 K25mm。7、 本专利技术提出的超高性能水泥基复合材料的制备方法，具体歩骤如下 (1)按配方比例称取所需的水泥、复合工业废渣、细集料、高强粗集料，干搅1 分钟，使它们均匀地混合在一起；(2)按配方比例称取高效外加剂和水，将其在 容器中混合均匀；(3)将配制好的水剂缓慢加入到混合均匀的干料中，在搅拌机 中搅拌成大流动性的桨体；(4)将钢纤维缓慢而均匀地分散到桨体中，并高速搅拌3分钟；(5)将加有纤维的浆体浇入钢模,进行振动成型或模压成型；(6)24小时后拆模，对试件进行标准养护(温度为20。C、相对湿度为95%)或自然养护。 有益效果利用我国资源丰富的粉煤灰、矿渣等工业废渣，经合理复合取代 大掺量硅灰，再通过使用减水率40%以上的国产高效外加剂，制备出具有高流动 性、且强度等级为C200的大掺量复合废渣的超高性能水泥基体；用价格低廉的 国产短细钢纤维取代国外进口的平直型超细钢纤维；用最大粒径为5mm的普通 砂取代磨细石英砂，选用粒径5mm 20mm范围内的高强粗集料，以材料学理论 中的粒子紧密堆积和空隙分级填充原理为指导，精心设计具有最小集料空隙率和 集料最大密实化的高强集料骨架；综合运用上述三方面的具体措施i )短细钢 纤维增强体，ii)大掺量复合工业废渣的超高强水泥基体，iii)大比例集料的 密实骨架结构,优选和优化材料组成结构，充分发挥不同废渣的潜能与互补效应， 最大限度利用钢纤维的增强、增韧和阻裂效应，高效利用高强密实集料的骨架作 用，并简化生产过程与工艺，在标准养护(温度为2(TC、相对湿度为95%)或自然 养护条件下，制备出抗压强度150-200MPa，抗折强度20-70 MPa的超高性能水 泥基材料。与国内外同类技术相比，该项成果具有以下特色(1)本专利技术所使用的原材料 全部为国内大量生产的市售常规产品，原材料易得，价格低廉，成本仅为外同类 产品的1/3。 (2)本专利技术提出的超高性能水泥基复合材料制备时采用常温养护，勿 需高温高压养护，工艺简单，操作方便，适于大规模推广应用。(3)本专利技术的纤 维增强超高性能水泥基材料具有良好的流动性能，轻微振捣即可密实模具，适于 密集配筋、形状复杂的结构。具体实施例方式结合本
技术实现思路
提供以下实施例流动性好、强度高的水泥基材料是一种超高性能水泥基复合材料，由水泥、 复合工业废渣、高效外加剂、细集料、高强粗集料和短细钢纤维和水按一定比例 混合均匀而成，根据应用需要，通过调整专利技术配方，可以获得所需要的性能。本专利技术的制备方法是(1)按配方比例称取所需的水泥、复合工业废渣、细 集料、高强粗集料，干搅1分钟，使它们均匀地混合在一起；(2)按配方比例称 取高效外加剂和水，将其在容器中混合均匀；(3)将配制好的水剂缓慢加入到混 合均匀的干料中，在搅拌机中搅拌成大流动性的浆体；(4)将钢纤维缓慢而均匀地分散到浆体中，并高速搅拌3分钟；(5)将加有纤维的浆体浇入钢模，进行振动成型或模压成型；(6) 24小时后拆模，对试件进行标准养护(温度为2(TC、相 对湿度为95%)或自然养护。实施例1:水泥 19.4%复合工业废渣 8.3%高效外加剂 0.62%细集料 33.2%玄武岩粗集料(最大粒径10mm) 33.2%短细钢纤维 5.3 %其中，复合工业废渣是由33.3%硅灰和66.7%粉煤灰组成，玄武岩粗集料为连 续级配的5-10mm碎石，拌合水量为水泥与复合工业废渣总质量的17%,采用标 准养护卯天。上述组分按前述工艺制备得到超高性能水泥基材料，测得其性能如下抗压强度(90天)153.7MPa，抗折强度(90天)38.8MPa。实施例2:水泥 19.4%复合工业废渣 8.3%高效外加剂 0.62%细集料 33.2%玄武岩粗集料(最大粒径10mm) 33.2%短细钢纤维 5.3 °/。其中，复合工业废渣是由33.3%硅灰和66.7%矿渣粉组成，玄武岩粗集料为连 续级配的5-10mm碎石，拌合水量为水泥与复合工业废渣总质量的17%，采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流动性好、强度高的水泥基材料，其特征在于，该材料各组分的质量百分比为：水泥　１０．８～１８．９％　复合工业废渣　８．１～１６．２％　高效外加剂　０．６～０．６５％　细集料　３２．３～３４．１％　高强粗集料　３２．３～３４．１％　短细钢纤维　２．７～７．８％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张云升，孙伟，佘伟，贾艳涛，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]