一种金刚砂混合机制砂C160UHPMC及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金刚砂混合机制砂C160UHPMC及其制备方法，其UHPMC配合比设计与组成成份包括：水泥：850kg/m3；硅灰195.5kg/m3；水167.28kg/m3；金刚砂467.5kg/m3；机制砂467.5kg/m3；石英粉331.5kg/m3；钢纤维148.75kg/m3；减水剂60kg/m3；消泡剂1.5kg/m3。利用来源广泛、价格低廉、经济环保、可就地取材的机制砂取代了价格昂贵、污染环境的石英砂，解决石英砂作为骨料在生产过程中污染严重、价格偏高、质量难以把控等问题，减少了天然材料的消耗，减少了碳排放；回收喷磨等领域产生的废料金刚砂二次利用，掺入到机制砂为骨料的机制砂超高性能混凝土中，改善了纯机制砂UHPC力学性能不足和工作性能不佳等缺点；通过改变骨料类型制备了一种经济环保、性能优越、价格低廉的绿色超高性能混凝土。廉的绿色超高性能混凝土。

【技术实现步骤摘要】
一种金刚砂混合机制砂C160UHPMC及其制备方法


[0001]本专利技术涉及土木工程材料的超高性能混凝土制备
，特别涉及一种金刚砂混合机制砂C160UHPMC及其制备方法。

技术介绍

[0002]超高性能混凝土(Ultra
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HighPerformanceConcrete，UHPC)是一种性能优良的水泥基复合材料，主要由水泥、硅灰、石英砂、钢纤维和高效减水剂等组成。由于其具有超高的强度、超高的耐久性、超高的韧性等优良性能，如今已经如雨后春笋般成功应用于跨海大桥、超高层建筑、核电站、大型水利工程等超级建筑中。
[0003]传统的UHPC细骨料主要为粒径小于1.2mm的石英砂和河沙，然而石英砂在破碎得到所需粒径的过程中会造成硅灰层污染，严重破坏环境，同时石英砂的价格昂贵；河沙作为不可再生资源，因河沙大量开采会造成严重的生态环境破坏，河沙的质量也相继出现问题，目前已经严格限制开采量，因此河沙已经无法满足快速发展的基建需求。
[0004]机制砂是一种可用来替代石英砂与河沙的材料，机制砂是通过制砂机等专业的制砂设备粉碎岩石，再用筛分机进行筛分得到的人工可持续的砂石材料，与石英砂相比其来源广泛，价格低廉，可就地取材等特点被工程建设人员与研究人员广泛关注；但其颗粒表面粗糙、针片状多、棱角尖锐、吸水率高、级配较差，且含有一定数量的石粉，因此用机制砂制备UHPC的制备技术和性能都与石英砂UHPC有较大差别,存在力学性能不强与工作性能不佳等各种问题。
[0005]金刚砂作为一种化学性能稳定、质地坚硬、强度高、多棱角的结晶体，广泛应用于工业领域和建筑领域。同时，金刚砂是一种纯自然的无毒矿物，内部不含有招致硅肺病的游离硅等有害物质，不含有毒的重金属或是放射性污染物。每年喷砂等工业领域产生大量的废弃金刚砂，对其加以利用不仅保护环境，而且变废为宝。因此利用金刚砂硬度大、高韧性的特点使其掺入到机制砂UHPC混凝土中,可以显著提高机制砂UHPC混凝土的力学性能和工作性能。
[0006]将喷磨等领域产生的废料金刚砂二次利用，掺入到机制砂为骨料的UHPC中，制备改性机制砂超高性能混凝土UHPMC，研究其在经济上、技术上、生态上的可行性具有重大意义。首先我们利用来源广泛、价格低廉、经济环保、可就地取材的机制砂取代了价格昂贵、污染环境的石英砂；其次我们变废为宝，回收喷磨等领域产生的废料金刚砂掺入到机制砂超高性能混凝土中，减少了天然材料的消耗，减少了碳排放；最后，我们不仅显著改善了机制砂超高性能混凝土的工作性能和力学性能，同时降低了超高性能混凝土的成本，在技术上制备了一种经济环保、性能优越、价格低廉的改性机制砂超高性能混凝土UHPMC。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服技术的缺点，降低超高性能混凝土造价的同时提高其工作性能与力学性能，提供一种金刚砂混合机制砂C160UHPMC及其制备方法。
[0008]一种金刚砂混合机制砂C160UHPMC，成份包括：水泥、硅灰、水、金刚砂、机制砂、石英粉、钢纤维、减水剂、消泡剂。
[0009]其中，该UHPMC设计配合比与组成成份如下：水泥：850kg/m3；硅灰195.5kg/m3；水167.28kg/m3；金刚砂467.5kg/m3；机制砂467.5kg/m3；石英粉331.5kg/m3；钢纤维148.75kg/m3；减水剂60kg/m3；消泡剂1.5kg/m3。
[0010]所述水泥为普通硅酸盐水泥P.052.5,其化学成分为二氧化硅(SiO2)22.80％，氧化铁(Fe2O3)4.43％，氧化铝(Al2O3)4.01％氧化钙(CaO)65.32％，氧化镁(MgO)2.07％，氧化钠(Na2O)0.07％，氧化钾(K2O)0.56％；所述的一种金刚砂混合机制砂C160UHPMC的水胶比为0.16
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0.20；所述硅灰为灰黑色，其化学成分为二氧化硅(SiO2)22.80％，氧化铁(Fe2O3)4.43％，氧化铝(Al2O3)4.01％，氧化钙(CaO)65.32％，氧化镁(MgO)2.07％，氧化钠(Na2O)0.07％，氧化钾(K2O)0.56％，其活性指标110％，比表面积为2.37x104m2/kg，需水量比为124％，氯离子质量分数为0.006％，二氧化硅质量分数为96.52％，总碱量为0.25％；所述石英粉为白色，其化学成分为二氧化硅(SiO2)22.80％，氧化铁(Fe2O3)4.43％，氧化铝(Al2O3)4.01％氧化钙(CaO)65.32％，氧化镁(MgO)2.07％，氧化钠(Na2O)0.07％，氧化钾(K2O)0.56％。
[0011]所述机制砂细度模数为2.50％，石粉含量为3.2％，亚甲蓝MB值为0.5％，压碎值为21.14％，表观密度为2799kg/m3，堆积密度为1790kg/m3，空隙率为36％，粒径为0
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1.2mm；所述金刚砂主要成分为氧化铝(Al2O3)90.5％，氧化铁(Fe2O3)4.43％，莫氏硬度为9，含泥量为0.1，粒径为0
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1.2mm。
[0012]所述钢纤维为镀铜钢纤维，长度为13mm、长径比为70、拉伸强度为3000Mpa。
[0013]所述减水剂为比重为1.1、固体含量为20％的聚羧酸系高性能减水剂。
[0014]所述UHPMC的7天抗压强度为125.5MPa，14天抗压强度为137.7MPa，28天抗压强度为164.1MPa；7天抗折强度为13.9MPa，14天抗折强度为17.4MPa，28天抗折强度为21.1MPa；7天劈裂强度为14.8MPa，14天劈裂强度为20.2MPa，28天劈裂强度为22.6Mpa；塌落度为16.7mm。一种金刚砂混合机制砂C160UHPMC的制备方法,其主要特征包括：如下步骤：步骤1：根据设计配合比称量特定水泥、硅灰、水、金刚砂、机制砂、石英粉、钢纤维、减水剂、消泡剂，其中减水剂和消泡剂均加入水中搅拌均匀；步骤2：将水泥、硅灰、骨料、石英粉等干燥组分混合料倒入搅拌机内，低速搅拌4分钟以上；步骤3:当步骤2完成后，将一半混合均匀的减水剂、消泡剂、水混合料在1.5min内逐渐加入，低速搅拌；另一半的在下一个1.5分钟内逐渐加入，低速搅拌；加入完成后，高速搅拌2min；步骤4：当步骤3完成后，将按配合比称量好的钢纤维缓慢加入，继续高速搅拌10min，直至钢纤维分布均匀；步骤5：当步骤4完成后，将新鲜的混合料缓慢浇筑到模具中，在20℃和95％RH环境条件下放置24小时，然后在20℃和95％RH的标准养护室中脱模养护完成后，即得到一种金刚砂混合机制砂C160UHPMC。
[0015]本专利技术的有益效果如下：一、用来源广泛、价格低廉、经济环保、可就地取材的机制砂取代了价格昂贵、污染环境的石英砂与河沙，在环境上减少了对不可再生资源的开采与利用，减少了碳排放；在经济上降低了超高性能混凝土的造价，使其更易被大众所熟知，使其有望能应用于普通建筑领域，充分发挥超高性能混凝土的超高强度、超本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金刚砂混合机制砂C160UHPMC，其特征在于，包括：水泥、硅灰、水、金刚砂、机制砂、石英粉、钢纤维、减水剂、消泡剂；其中，每立方米中，该UHPMC配合比设计与组成成份如下：水泥：850kg/m3；硅灰195.5kg/m3；水167.28kg/m3；金刚砂467.5kg/m3；机制砂467.5kg/m3；石英粉331.5kg/m3；钢纤维148.75kg/m3；减水剂60kg/m3；消泡剂1.5kg/m3。2.根据权利要求1所述的一种金刚砂混合机制砂C160UHPMC，其特征在于：所述水泥为普通硅酸盐水泥P.052.5,其化学成分为二氧化硅(SiO2)22.80％，氧化铁(Fe2O3)4.43％，氧化铝(Al2O3)4.01％氧化钙(CaO)65.32％，氧化镁(MgO)2.07％，氧化钠(Na2O)0.07％，氧化钾(K2O)0.56％；所述的金刚砂混合机制砂C160UHPMC的水胶比为0.16
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0.20；所述硅灰为灰黑色，其化学成分为二氧化硅(SiO2)22.80％，氧化铁(Fe2O3)4.43％，氧化铝(Al2O3)4.01％，氧化钙(CaO)65.32％，氧化镁(MgO)2.07％，氧化钠(Na2O)0.07％，氧化钾(K2O)0.56％，其活性指标为110％，比表面积为2.37x104m2/kg，需水量比为124％，氯离子质量分数为0.006％，二氧化硅质量分数为96.52％，总碱量为0.25％；所述石英粉为白色，其化学成分为二氧化硅(SiO2)22.80％，氧化铁(Fe2O3)4.43％，氧化铝(Al2O3)4.01％，氧化钙(CaO)65.32％，氧化镁(MgO)2.07％，氧化钠(Na2O)0.07％，氧化钾(K2O)0.56％。3.根据权利要求1所述的一种金刚砂混合机制砂C160UHPMC，其特征在于：所述机制砂细度模数为2.50％，石粉含量为3.2％，亚甲蓝MB值为0.5％，压碎值为21.14％，表观密度为2799kg/m3，堆积密度为1790kg/m3，空隙率为36...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦峪波，熊正，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：