一种超高性能混凝土及其制备方法技术

本申请涉及混凝土领域，具体公开了一种超高性能混凝土及其制备方法。超高性能混凝土包括水泥800

【技术实现步骤摘要】
一种超高性能混凝土及其制备方法


[0001]本申请涉及混凝土领域，更具体地说，它涉及一种超高性能混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]混凝土作为一种用量最多、使用最广泛的建筑材料，与人们的日常生活有着密不可分的联系。随着人们对于混凝土性能的要求越来越高，一种新型的超高性能混凝土被开发出来，其具有超高的强度以及优异的耐久性能。凭借着其优异的性能，近20年来超高性能混凝土已被广泛应用于海洋、核电等施工服役环境严酷的工程中。
[0003]但是超高性能混凝土的主要特点是凝胶材料用量大、硅灰掺量高、水胶比极低，这些特点使得超高性能混凝土的收缩较大，尤其是早期自收缩，通常7d内的自收缩可占总自收缩的61.3-86.5%。因此，为了加快超高性能混凝土的早期强度发展速度以抵抗收缩产生的应力，从而防止早期开裂，施工中通常会对超高性能混凝土进行高温蒸汽养护。但是高温蒸汽养护不仅增加了施工的不便性，也会使得施工耗能增加，从而增加了环境的负担。

技术实现思路

[0004]为了减小超高性能混凝土的自收缩，从而提高超高性能混凝土的抗开裂能力，本申请提供一种超高性能混凝土及其制备方法。
[0005]第一方面，本申请提供的一种超高性能混凝土，采用如下的技术方案：一种超高性能混凝土，所用原料包括以下重量份的组分：水泥
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800-900份；硅灰
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50-58份；偏高岭土
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33-39份；细骨料
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522.5-550份；珊瑚砂
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427.5-450份；水
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160-180份；减缩剂
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14.4-16.2份；减水剂
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35-37份；钢纤维
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165-186份；碳纳米管
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3.2-3.6份。
[0006]通过采用上述技术方案，本申请采用珊瑚砂部分取代细骨料应用于超高性能混凝土中。珊瑚砂是一种表面疏松多孔，具有高吸水性的天然轻集料，其吸水后内部含有大量的水分，可以在超高性能混凝土干燥时向超高性能混凝土中释放大量水分，减少超高性能混凝土的干燥自收缩，从而提高超高性能混凝土的抗开裂性能。但若是珊瑚砂的添加量过多则使得自由水过多，反而增大了超高性能混凝土的自收缩。
[0007]同时，减缩剂起到了减小孔溶液表面张力的作用，并且减缩剂可以延长超高性能混凝土的初凝时间，本申请采用减缩剂与珊瑚砂按照特定比例混合搭配使用，可以起到协
同减少超高性能混凝土自收缩的作用，从而提高超高性能混凝土的抗开裂性能。
[0008]硅灰利用其填充效应及火山灰效应可以有效的降低超高性能混凝土中的孔隙率，提高超高性能混凝土的力学性能，但是其存在稳定性较差等缺点；偏高岭土是由高岭土经一定温度煅烧后的产物，其有着与硅灰相似的粒径以及火山灰活性，并且性能稳定。因此本申请采用特定比例的硅灰和偏高岭土混合搭配使用，可以利用偏高岭土对于孔结构和界面过渡区的良好作用，显著的增强超高性能混凝土的力学性能。但是若是偏高岭土的含量过高则会降低超高性能混凝土的流动度，使得黏度增大，气泡无法有效排出，降低了超高性能混凝土的密实程度，反而降低了超高性能混凝土的强度；同时由于其火山灰活性较高，在水泥水化过程中可以反应掉更多的Ca(OH)2，产生更多的水化产物填充于微小的孔隙中，导致体系中自干燥应力增大，反而降低了超高性能混凝土的抗开裂性能。
[0009]本申请采用特定比例的钢纤维加入超高性能混凝土中，可以填充超高性能混凝土中的有害孔隙，从而提高超高性能混凝土的强度，并且钢纤维可以显著增强超高性能混凝土的韧性，同时钢纤维可以有效抑制超高性能混凝土中微裂缝的产生，从而提高超高性能混凝土的抗开裂性能。
[0010]本申请的碳纳米管的直径为10-25nm，将碳纳米管加入超高性能混凝土中可以填充超高性能混凝土中的微孔，减小微孔的含量，从而减小超高性能混凝土内部的毛细孔压力，进而减小超高性能混凝土的收缩应变；同时碳纳米管的在超高性能混凝土中会起到桥联作用，能够使均匀分散在超高性能混凝土中的碳纳米管承受一定的荷载，减小超高性能混凝土的受力，有效的延缓超高性能混凝土的净开裂时间，从而提高超高性能混凝土的抗开裂性能。
[0011]综上所述，本申请采用珊瑚砂、减缩剂、钢纤维和碳纳米管混合搭配使用，充分发挥彼此之间的协同作用，从降低超高性能混凝土孔溶液的表面张力、内氧化、抑制超高性能混凝土中的微裂缝和减小超高性能混凝土的受力等多方面共同减少超高性能混凝土的收缩，提高超高性能混凝土的抗开裂性能。
[0012]优选的，所述减缩剂采用超支化缩减剂；所述超支化缩减剂以下方法制得：a.超支化聚氨酯合成a1.将二乙醇胺、无水甲醇和丙烯酸甲酯混合，搅拌30-40min后升温至40-45℃，反应4-5h，然后抽真空去除甲醇，得到N,N-二羟乙基-3-氨基丙酸甲酯单体；其中，二乙醇胺、无水甲醇和丙烯酸甲酯的重量比为（10-11）:（9-11）:（8.3-8.9）；a2.在120-125℃的温度下，将三羟甲基丙烷、N,N-二羟乙基-3-氨基丙酸甲酯单体和对甲苯磺酸混合搅拌2-3h，得到超支化聚胺酯；其中，三羟甲基丙烷、N,N-二羟乙基-3-氨基丙酸甲酯单体和对甲苯磺酸的重量比为（1.03-1.23）:（4.8-4.84）:（0.02-0.06）；b.小分子缩减剂合成在70-74℃的温度下，将丁二酸酐、N,N-二甲基乙酰胺、聚氧乙烯烷基醚和催化剂4-二甲氨基吡啶混合反应4-5h，得到小分子缩减剂；其中丁二酸酐、N,N-二甲基乙酰胺、聚氧乙烯烷基醚和催化剂4-二甲氨基吡啶的重量比为（9.5-10.5）:（8.5-9.5）:（16-16.6）:（0.06-0.1）；c.超支化缩减剂合成将超支化聚氨酯、对甲苯磺酸和小分子缩减剂混合，在120-125℃的温度下，搅拌反应
4-5h，得到超支化缩减剂；其中，超支化聚氨酯、对甲苯磺酸和小分子缩减剂的重量比为（8-9）:（0.2-0.225）:（8-9）。
[0013]通过采用上述技术方案，本申请采用超支化减缩剂，超支化聚合物的空间结构呈球形，具有低粘度、溶解性良好、分子表面含有大量活性官能团等特性。将具有减缩基团的小分子接枝到超支化聚合物的表面，使得超支化减缩剂在超高性能混凝土中具有较好的分散性，且超支化减缩剂为非离子型表面活性剂，易溶于水，降低了超高性能混凝土中毛细管中碱溶液的表面张力，具有良好的减缩性，并且具有与其他组分良好的相容性，可以有效的减少超高性能混凝土的收缩，提高超高性能混凝土的抗开裂能力。
[0014]优选的，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高性能混凝土，其特征在于，所用原料包括以下重量份的组分：水泥
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800-900份；硅灰
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50-58份；偏高岭土
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33-39份；细骨料
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522.5-550份；珊瑚砂
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427.5-450份；水
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160-180份；减缩剂
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14.4-16.2份；减水剂
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35-37份；钢纤维
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165-186份；碳纳米管
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3.2-3.6份。2.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土，其特征在于：所述减缩剂采用超支化缩减剂；所述超支化缩减剂以下方法制得：a.超支化聚氨酯合成a1.将二乙醇胺、无水甲醇和丙烯酸甲酯混合，搅拌30-40min后升温至40-45℃，反应4-5h，然后抽真空去除甲醇，得到N,N-二羟乙基-3-氨基丙酸甲酯单体；其中，二乙醇胺、无水甲醇和丙烯酸甲酯的重量比为（10-11）:（9-11）:（8.3-8.9）；a2.在120-125℃的温度下，将三羟甲基丙烷、N,N-二羟乙基-3-氨基丙酸甲酯单体和对甲苯磺酸混合搅拌2-3h，得到超支化聚胺酯；其中，三羟甲基丙烷、N,N-二羟乙基-3-氨基丙酸甲酯单体和对甲苯磺酸的重量比为（1.03-1.23）:（4.8-4.84）:（0.02-0.06）；b.小分子缩减剂合成在70-74℃的温度下，将丁二酸酐、N,N-二甲基乙酰胺、聚氧乙烯烷基醚和催化剂4-二甲氨基吡啶混合反应4-5h，得到小分子缩减剂；其中丁二酸酐、N,N-二甲基乙酰胺、聚氧乙烯烷基醚和催化剂4-二甲氨基吡啶的重量比为（9.5-10.5）:（8.5-9.5）:（16-16.6）:（0.06-0...

【专利技术属性】
技术研发人员：张全贵，万维福，田玲香，
申请(专利权)人：北京金隅混凝土有限公司，
类型：发明
国别省市：