一种超高性能抗冲磨混凝土制造技术

本发明专利技术涉及一种超高性能抗冲磨混凝土，以水泥、微珠、硅灰为胶凝材料，添加骨料和超细骨料完善颗粒级配，并添加纳米超细二氧化硅、纤维、减水剂、消泡剂、调节剂、促凝剂和缓凝剂作为功能助剂，可对水工建筑中具有冲磨破坏的部位进行修建或修复，亦可使用在具有结构冲击破坏需进行修复的工程部位，拥有良好的施工性能、力学性能和抗冲磨性能。

A kind of ultra-high performance abrasion resistant concrete

【技术实现步骤摘要】
一种超高性能抗冲磨混凝土
本专利技术涉及水泥基建筑材料
，具体涉及一种超高性能抗冲磨混凝土及其应用。
技术介绍
综合国内外研究现状，目前对抗冲磨材料的研究和应用主要分为以下3类：1)薄层修复材料，主要以聚脲抗冲耐磨涂料、树脂类砂浆、聚合物胶结混凝土、呋喃混凝土等为代表；2)表面防护材料，主要以钢板、条石、铸石板等为代表；3)高性能抗冲磨混凝土，主要以硅粉系列混凝土、纤维增强混凝土、HF混凝土、粉煤灰混凝土等为代表。但聚脲和树脂类砂浆等抗冲磨材料，主要是针对解决悬移质较多的含沙水流冲磨破坏的薄层修复问题，其大面积应用于解决推移质破坏较为严重的混凝土病害问题还具有很大的局限性；同时这些材料成本较高，施工复杂，有的还具有一定的毒性。表面防护材料，如钢板，虽然具有良好的抗冲击韧性，但很难与基底混凝土牢固地粘结在一起，钢板作为防护材料通常未被冲磨破坏，而是被水流整体掀起冲走，起不到钢材的本质作用，而且造价较高；花岗岩等条石、虽然质地比较坚硬，抗磨蚀性能较好，但是其抗冲击韧性较差，开采、加工、运输困难，施工麻烦，耗时耗力；铸石板能够抵抗含悬移质泥沙高速水流的冲磨破坏，但材料脆性较大，抗冲击强度小，极易被击碎，应用范围较窄。随着对抗冲磨混凝土的深入研究，我们发现混凝土要想具有良好的抗冲磨能力，不仅要具有较高的强度，还必须要有较好的抗裂性、抗冲击性、韧性等其他性能，同时还必须保证其具有良好的施工性能。为了保证混凝土具有优良的抗冲磨性能，可以参考以下3点来配制混凝土：1)使用高效减水剂等外加剂，降低水胶比，改善混凝土的结构，提高混凝土强度；2)添加掺和料(如超细矿物掺和料、聚合物、纤维等)，优化胶凝材料颗粒分布，提高胶凝材料性能，改善混凝土内部结构；3)选用高强度骨料，通过提高骨料的性能来提高混凝土的抗冲磨性能超高性能混凝土是一种特殊的水泥基材料，是建立在活性粉末混凝土(RPC)的基础上研发的。由于RPC是一种专利产品，为了避免知识产权的纠纷，欧洲目前不再使用这个名词，而改称“超高性能混凝土”(Ultra-HighPerformanceConcreteUHPC)。UHPC是一种高强度、高韧性、低孔隙率的超高强水泥基材料。它的基本配制原理是：通过提高组分的细度与活性，不使用粗骨料，使材料内部的缺陷(孔隙与微裂缝)减到最少，以获得超高强度与高耐久性。UHPC具有优良的性能，强度极高，其韧性可与金属相媲美，通过特殊手段可制作出强度高达800MPa的UHPC。当前有大量在建和拟建水利工程，这些工程依然存在着推移质磨损混凝土的问题。常规的抗冲磨混凝土抵抗不了大粒径的推移质问题，会出现常年在修复的死循环当中，针对此项问题，采用剔除粗骨料、低水胶比、超高强度的超高性能抗冲磨混凝土进行修建及修复具有抗冲磨性能要求的部位。
技术实现思路
为解决现有技术中抗冲磨材料和超高性能混凝土不能应用于水利工程，尤其是无法施工或修复处于流水腐蚀环境(简称流蚀环境)下的水下工程的技术问题，本专利技术以水泥、微珠、硅灰为胶凝材料，添加骨料和超细骨料完善颗粒级配，并添加纳米超细二氧化硅、纤维、减水剂、消泡剂、调节剂、促凝剂和缓凝剂作为功能助剂，通过调整各原料用量，制备一种新产品，并命名为超高性能抗冲磨混凝土(Ultrahighperformanceanti-wearconcrete，简称UHPAC)，可对水工建筑中具有冲磨破坏的部位进行修建或修复，亦可使用在具有结构冲击破坏需进行修复的工程部位，现场施工具有半小时的良好施工性能，6个小时即可具有强度，具有施工性能好，早期强度高，可适用于抢工期的工程部位，并且28天养护后的抗压强度在120兆帕以上。具体的，本专利技术超高性能抗冲磨混凝土，由如下重量份原料组成：水泥：800-1000份；微珠：90-120份；硅灰：90-120份；纳米超细二氧化硅：1-4份；纤维：150-170份；骨料：900-1000份；超细骨料：50-100份；减水剂：8-12份；消泡剂：0.5-2份；调节剂：2-6份；促凝剂：0.05-0.5份；缓凝剂：2-8份。优选的，所述水泥为PO52.5普通硅酸盐水泥、PⅠ52.5硅酸盐水泥的一种，优选的，PO52.5普通硅酸盐水泥的化学成分及其重量百分含量为：SiO2：22.03、Al2O3：4.65、Fe2O3：3.28、CaO：66.93、MgO：1.67、f-CaO：0.89，烧失量≤2.5％。比表面积360m2/kg。优选的，所述硅灰的化学成分及其重量百分含量为：SiO2：95.30％、Al2O3：0.17％、Fe2O3：0.73％、CaO：0.54％、MgO：1.07％，其余为烧失量。比表面积≥23000m2/kg。优选的，微珠的化学成分及其重量百分含量为：SiO2：52％、Al2O3：22％、Fe2O3：4％、CaO：12％、游离CaO＜0.1％、烧失量小于1％。球体密度2.5kg/cm3,细度d50≤3μm。优选的，所述纤维为钢纤维、PVA合成纤维的一种或几种，钢纤维可为波浪型钢纤维、端部弯折型钢纤维、微镀铜波浪型钢纤维、微镀铜端部弯折型钢纤维、微镀铜直线型钢纤维至少一种。优选的，所述骨料为石英砂、金刚砂的一种或几种，砂的最大粒径小于等于2.5mm。优选的，所述超细骨料为300目石英粉、400重钙粉的至少一种。优选的，所述缓凝剂为柠檬酸、硼酸、硼砂的一种或几种。优选的，所述促凝剂为碳酸锂、硫酸铝、硫酸锂的一种或几种。优选的，纳米超细二氧化硅的SiO2含量≥99％、粉体细度：1000目、PH值：6.5-7.5、比表面积：220-230m2/g。优选的，所述调节剂为膨胀剂和降粘剂，质量比为2:3；更优选的，所述膨胀剂为硫铝酸盐熟料、石膏、氧化钙质量比2.8:0.5:1的混合物；降粘剂为聚羧酸类降粘剂和聚丙烯酰胺质量比为3:1的混合物。本专利技术还涉及超高性能抗冲磨混凝土的制备方法，包括按重量份称取各原料，将各原料混合均匀，包装即可。使用时按需加水即可。本专利技术还涉及超高性能抗冲磨混凝土的应用，具体应用于水利混凝土施工、修复加固，尤其适用于处于流蚀环境下的水下工程的施工和修复，也可应用于需要结构修复的其他场合。本专利技术具有以下优点：1.本专利技术利用紧密堆积密度原理，合理优化细骨料的颗粒级配，达到骨料的紧密堆积，在胶凝材料上也采取紧密堆积的原理进行优化设计，填充大量的微珠、硅灰等超细矿物掺合料，从骨料到胶凝材料，颗粒级配达到最紧密堆积的状态，各组分之间能够得到充分填充，保证了材料的内部密实度，从而达到超高强度。2.材料当中使用了微珠，而微珠属于粉煤灰的精细化产品，本身具有“火山灰效应”能够在潮湿环境中与氢氧化钙等碱性物质发生化学反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等胶凝物质，起到强度增强和阻塞毛细孔道的作用，从而提高抗侵蚀能力。并且微珠对于材料中的细集料进行填充，极细小的微珠相当于活泼的纳米材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超高性能抗冲磨混凝土，其特征在于，由如下重量份原料组成：/n水泥：800-1000份；/n微珠：90-120份；/n硅灰：90-120份；/n纳米超细二氧化硅：1-4份；/n纤维：150-170份；/n骨料：900-1000份；/n超细骨料：50-100份；/n减水剂：8-12份；/n消泡剂：0.5-2份；/n调节剂：2-6份；/n促凝剂：0.05-0.5份；/n缓凝剂：2-8份。/n

【技术特征摘要】
1.一种超高性能抗冲磨混凝土，其特征在于，由如下重量份原料组成：
水泥：800-1000份；
微珠：90-120份；
硅灰：90-120份；
纳米超细二氧化硅：1-4份；
纤维：150-170份；
骨料：900-1000份；
超细骨料：50-100份；
减水剂：8-12份；
消泡剂：0.5-2份；
调节剂：2-6份；
促凝剂：0.05-0.5份；
缓凝剂：2-8份。


2.根据权利要求1所述的超高性能抗冲磨混凝土，其特征在于，所述水泥为PO52.5普通硅酸盐水泥、PⅠ525硅酸盐水泥的一种。


3.根据权利要求1所述的超高性能抗冲磨混凝土，其特征在于，所述纤维为钢纤维、PVA合成纤维的一种或几种。


4.根据权利要求1所述的超高性能抗冲磨混凝土，其特征在于，所述骨料为石英砂、金刚砂的一种或几种，砂的最大粒径小...

【专利技术属性】
技术研发人员：仲从春，朱玉雪，瞿海洋，张帅，李婷，曹虎，初秀丽，马加营，
申请(专利权)人：中建材中岩科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11