超高性能水泥基復(fù)合材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種輕質(zhì)高強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，通過對多元膠凝材料的顆粒級配和骨料的顆粒級配進(jìn)行優(yōu)化，并通過減水劑、增稠劑等化學(xué)外加劑的使用，使材料能夠在取得顯著低于普通混凝土容重的同時獲得20MPa以上的抗壓強(qiáng)度。所述的材料的技術(shù)優(yōu)勢包括：在≤1650kg/m3容重情況下達(dá)到28d標(biāo)養(yǎng)抗壓強(qiáng)度≥20MPa；通過優(yōu)化膠凝材料顆粒級配和骨料的顆粒級配達(dá)到低水膠比下滿足施工流動性的要求；硬化后材料表面致密，具有優(yōu)異的抗?jié)B、抗碳化、抗氯離子侵蝕等耐久性能。
【專利說明】超高性能水泥基復(fù)合材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬混凝土【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及超高性能水泥基復(fù)合材料。
【背景技術(shù)】
[0002]法國的Richard P等人在20世紀(jì)90年代研發(fā)出一種新型水泥復(fù)合材料:活性粉末混凝土(Reactive powder concrete,簡稱RPC)?；钚苑勰┗炷?RPC)是由石英粉、水泥、硅灰、高效減水劑及纖維等混合后，采取適當(dāng)?shù)某尚宛B(yǎng)護(hù)工藝而獲得一種超高性能水泥基復(fù)合材料。與傳統(tǒng)混凝土相比，RPC具有優(yōu)異的力學(xué)性能，包括極高的抗壓強(qiáng)度、優(yōu)良的抗沖擊、抗疲勞性能，摻入纖維后材料的抗拉性能、韌性顯著提高。RPC用于制備建筑構(gòu)件可以采用更薄的截面或具有創(chuàng)新性的截面形狀，從而大幅降低結(jié)構(gòu)自重。另外，RPC材料內(nèi)部致密，故具有極佳的耐久性。從研發(fā)成功至今，RPC仍然是國際上超高性能水泥基復(fù)合材料研究的熱點(diǎn)。近10年來，我們國內(nèi)有關(guān)單位通過對RPC技術(shù)的引進(jìn)消化吸收和再創(chuàng)新，RPC用于預(yù)制蓋板在我國鐵路建設(shè)中得到全面應(yīng)用推廣。
[0003]然而，在制備150MPa以上強(qiáng)度的RPC時，除選用較好的原材料外，目前一般均需采用高溫養(yǎng)護(hù)和加壓成型等措施，這不僅提高了 RPC的生產(chǎn)成本，同時制約了現(xiàn)場施工的可能性，因此目前RPC的應(yīng)用主要是預(yù)制構(gòu)件領(lǐng)域。
[0004]RPC的制備技術(shù)除了高溫養(yǎng)護(hù)之外，另一個最重要的技術(shù)手段是降低水灰比。普通混凝土的抗壓強(qiáng)度通常在30~60MPa，對用于摩天大樓、深基坑地下工程等特殊建筑的高性能混凝土抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到60~lOOMPa，研究人員在試驗(yàn)室中可以配置出通過普通澆筑工藝成型和常規(guī)養(yǎng)護(hù)下28d達(dá)到IOOMPa~150MPa混凝土。通過現(xiàn)有理論可知，混凝土強(qiáng)度的提高必須降低水與膠凝材料的比值，在配制IOOMPa以上的混凝土?xí)r，水與膠凝材料的比值通常在0.25以下，這種情況下混凝土變得非常粘稠，當(dāng)水膠比進(jìn)一步降低時，混凝土逐漸失去施工性能從而失去實(shí)際應(yīng)用價值。化學(xué)添加劑中的減水劑可以有效分散膠凝材料防止膠凝材料絮結(jié)提高混凝土流動性，但過量添加減水劑會使混凝土拌和物中的含氣量大大提高，削弱了混凝土的抗壓強(qiáng)度，即在取得混凝土工作性的時候沒有達(dá)到超高強(qiáng)度的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種超高性能水泥基復(fù)合材料，通過對多元膠凝材料的顆粒級配和骨料的顆粒級配進(jìn)行優(yōu)化，并通過減水劑等化學(xué)添加劑的使用，使混凝土在具有良好流動性的前提下，滿足28d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)下抗壓強(qiáng)度達(dá)到170MPa以上。
[0006]本發(fā)明的超高性能水泥基復(fù)合材料，包含膠凝材料和水,所述膠凝材料為水泥和礦物摻合料，所述水泥為強(qiáng)度等級為42.5及以上的P.1、P.II或P.0代號水泥，所述礦物摻合料為硅灰、粉煤灰或礦粉的兩種或三種；在特殊場合，比如大體結(jié)構(gòu)件澆筑時，水化熱成為影響結(jié)構(gòu)體積變形的重要因素，水泥會采用中熱、低熱水泥，本發(fā)明不排除在特殊情況下，使用其他類型的水泥依照本發(fā)明所述的方法進(jìn)行制備高性能水泥基復(fù)合材料。[0007]按計算所得配比配制的超高性能水泥基復(fù)合材料拌和后，流動性性能如下:
[0008]坍落度GB/T50080: ≤ IOmm ;
[0009]或擴(kuò)展度GB/T50080: ≤ 450mm ；
[0010]擴(kuò)展度的值只有在高流動度即坍落度> 220mm時才測試，此時混凝土流動性以擴(kuò)展度為準(zhǔn)；
[0011]材料硬化后性能如下:
[0012]抗壓強(qiáng)度，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7d: ^ 120MPa ；
[0013]抗壓強(qiáng)度，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d:≤170MPa。
[0014]其中，水泥用量占超聞性能水泥基復(fù)合材料體積的20~70%,所述礦物慘合料占超高性能水泥基復(fù)合材料體積的10~60% ；
[0015]所述膠凝材料各組分的配比分?jǐn)?shù)通過理想堆積曲線和膠凝材料各組分的粒徑累計分布曲線進(jìn)行數(shù)值分析計算；
[0016]I)所述理想堆積曲線公式為:
[0017]PsdIO0./?/ ；
[0018]其中，Psd為顆粒 通過篩孔的百分比，A為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，d為篩孔直徑，Dfflax為顆粒的最大粒徑；
[0019]經(jīng)驗(yàn)常數(shù)A的取值根據(jù)超高性能水泥基復(fù)合材料的設(shè)計坍落度或設(shè)計擴(kuò)展度要求通過公式確定:
[0020]當(dāng)H ≤ 220mm 時，A5.H/H，
[0021]當(dāng)H > 220mm 時，A5.LH/H，
[0022]L為擴(kuò)展度設(shè)計值，H為坍落度設(shè)計值，H0為坍落度桶的高度300mm ；
[0023]2)膠凝材料各組分的粒徑累計分布曲線:
[0024]對膠凝材料中所需的組分水泥、硅灰、粉煤灰和礦粉經(jīng)測試的得到各自累計分布曲線f；(d)、fsf(d)、ffa(d)和fbs(d);累計分布曲線可以通過激光粒度儀測試獲得；
[0025]3)數(shù)值分析計算如下:
[0026]設(shè)水泥占膠凝材料總量的體積分?jǐn)?shù)為X。、硅灰占膠凝材料總量的體積分?jǐn)?shù)為Xsf、粉煤灰占膠凝材料總量的體積分?jǐn)?shù)為Xfa和礦粉占膠凝材料總量的體積分?jǐn)?shù)為Xbs，且滿足Xc e [0.250，0.875]、(Xsf+Xfa+Xbs) e [0.125，0.750]、Xc+Xsf+Xfa+Xbs=l ；
[0027]設(shè)定混合后膠凝材料的粒徑累計分布曲線為:
[0028]P=Xcfc (d) +Xsffsf (d) +Xfaffa (d) +Xbs fbs (d)，
[0029]對各組分的體積分?jǐn)?shù)Xe、Xsf、Xfa和Xbs以0.001~0.01為步長，在各自的取值范圍內(nèi)窮舉計算P，比較曲線P和psd，計算相同縱坐標(biāo)所對應(yīng)的橫坐標(biāo)粒徑d的標(biāo)準(zhǔn)差，取標(biāo)準(zhǔn)差最小的X。、Xsf、Xfa和Xbs值作為膠凝材料的各組分配比分?jǐn)?shù)；當(dāng)使用兩種礦物摻合料時，則需要略去沒有使用的摻合料對應(yīng)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和分布曲線；
[0030]對應(yīng)無膠凝活性的填料，如石粉，由于其粒徑基本落在摻合料的粒徑區(qū)間，在某些場合需要使用時，可以按照上述礦物摻合料的計算方法進(jìn)行計算體積分?jǐn)?shù)；
[0031]水的用量與膠凝材料的質(zhì)量比W/B為0.1~0.4，其中W表示水的用量，B表示膠凝材料質(zhì)量；
[0032]按計算所得配比配制的超高性能水泥基復(fù)合材料拌和后，流動性性能如下:[0033]坍落度GB/T50080: ≥ IOmm ;
[0034]或擴(kuò)展度GB/T50080: ≥ 450mm ；
[0035]擴(kuò)展度的值只有在高流動度即坍落度> 220mm時才測試，此時混凝土流動性以擴(kuò)展度為準(zhǔn)；
[0036]材料硬化后性能如下:
[0037]抗壓強(qiáng)度，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7d: ^ 120MPa ；
[0038]抗壓強(qiáng)度，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d:≥170MPa。
[0039]進(jìn)行熱處理養(yǎng)護(hù)時，可以提高材料的抗壓強(qiáng)度。熱處理方法為:凝固后在20±2°C下靜置2~24小時，然后在85±5°C下靜置24~48小時。進(jìn)行熱處理后材料的抗壓強(qiáng)度達(dá)到220MPa以上。
[0040]作為優(yōu)選的技術(shù)方案:
[0041]如上所述的超高性能水泥基復(fù)合材料，所述縱坐標(biāo)依最大值100%等分選取，至少取5個值。
[0042]如上所述的超高性能水泥基復(fù)合材料，所述的W/B為0.12至0.28。
[0043]如上所述的超高性能水泥基復(fù)合材料，所述水泥符合國標(biāo)《通用硅酸鹽水泥》GB175 ;所述硅灰符合《砂漿和混凝土用硅灰》GB/T27690 ;所述粉煤灰符合《用于水泥和混凝土的粉煤灰》GB/T1596 ;所述礦粉符合《用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉》GB/T18046 ;水符合《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》JGJ63。
[0044]如上所述的超高性能水泥基復(fù)合材料，所述超高性能水泥基復(fù)合材料中還添加骨料，為細(xì)骨料或者細(xì)骨料和粗骨料的混合物；所述骨料與所述膠凝材料的體積比為0.5~
2.5o
[0045]細(xì)骨料為天然砂或人工砂，細(xì)度模數(shù)為1.2~3.5，堆積密度為1.1~2.lg/cm3 ；表觀密度為1.8~3.0g/cm3。
[0046]粗骨料為碎石或卵石，粒徑范圍為5~25mm ;堆積密度為1.1~2.lg/cm3 ;表觀密度為 1.8 ~3.0g/cm3。
[0047]對于使用連續(xù)級配的骨料，配制細(xì)骨料和粗骨料的混合物時，計算出細(xì)骨料正好填充粗骨料空隙的砂率值，以此砂率值確定粗骨料和細(xì)骨料的比例；
[0048]對于使用間斷級配的骨料，骨料的比例通過理想堆積曲線和各種骨料的累計分布曲線進(jìn)行數(shù)值分析計算；
[0049]I)所述堆積曲線公式為:
[0050]PtwB IOOB.dA/D/ ；
[0051]其中，PsdA為骨料顆粒通過篩孔的百分比，B為骨料經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，dA為骨料篩孔直徑，Dtaax為骨料顆粒的最大粒徑；
[0052]經(jīng)驗(yàn)常數(shù)B的取值根據(jù)超高性能水泥基復(fù)合材料的坍落度或擴(kuò)展度要求通過公式確定:
[0053]當(dāng)H ≤ 220mm 時，B5.H/H,
[0054]當(dāng)H > 220mm 時，B5.LH/H,
[0055]L為擴(kuò)展度設(shè)計值，H為坍落度設(shè)計值，H0為坍落度桶的高度300mm ；
[0056]2)各種骨料的顆粒累計分布曲線:[0057]對骨料中所需的砂和石子經(jīng)篩分測試得到各自的累計分布曲線fsm(d)和fm(d)；
[0058]fsm (d)為 m# 級配砂，m=l ~5 ;
[0059]frn(d)為n#級配石子，n=l~5 ;當(dāng)不需要石子時，則不考慮石子的累計分布曲線；
[0060]3)數(shù)值分析計算如下:
[0061 ] 設(shè)m#級配砂占骨料總量的體積分?jǐn)?shù)為XsmjP n#級配石子占骨料總量的體積分?jǐn)?shù)為Xrn，且滿足Σ XsmXXl ；
[0062]設(shè)定混合后骨料的粒徑累計分布曲線為:
[0063]Pa Σ XSfflfSffld+ Σ Xfd ；
[0064]對各組分的體積分?jǐn)?shù)Xsm和Xrn以0.001~0.05為步長，在各自的取值范圍內(nèi)窮舉計算PA，比較曲線Pa和PsdA，計算相同縱坐標(biāo)所對應(yīng)的橫坐標(biāo)粒徑dA的標(biāo)準(zhǔn)差，取標(biāo)準(zhǔn)差最小的Xsm和Xm值作為骨料的各組分配比分?jǐn)?shù)。
[0065]如上所述的超高性能水泥基復(fù)合材料，所述縱坐標(biāo)依最大值100%等分選取，至少取5個值。
[0066]如上所述的超高性能水泥基復(fù)合材料，所述細(xì)骨料的細(xì)度模數(shù)為2.4~2.8。 [0067]如上所述的超高性能水泥基復(fù)合材料，所述碎石為玄武巖或花崗巖。
[0068]如上所述的超高性能水泥基復(fù)合材料，所述超高性能水泥基復(fù)合材料中還添加化學(xué)添加劑，所述化學(xué)添加劑為減水劑、消泡劑、增稠劑、早強(qiáng)劑、緩凝劑、減縮劑和膨脹劑一種或者幾種的組合，減水劑選用減水率25%以上的減水劑，摻量為所述膠凝材料質(zhì)量的0.5%~5%，消泡劑摻量為膠凝材料質(zhì)量的0.08%~2%，增稠劑摻量為膠凝材料質(zhì)量的0.005%~0.5%，早強(qiáng)劑摻量為膠凝材料質(zhì)量的0.01~5%，緩凝劑摻量為水泥材料質(zhì)量0.005%~1.5%，減縮劑摻量為膠凝材料質(zhì)量的0.1%~5%，膨脹劑摻量為膠凝材料質(zhì)量的I ~10%。
[0069]減水劑主要包括聚羧酸混凝土超塑化劑，也不排除其他能夠促進(jìn)膠凝材料分散的超塑化劑。所述減水劑可包含溶液形式和固體形式。
[0070]消泡劑主要包括聚醚類、高碳醇類、有機(jī)硅類、聚醚改性硅等類型的消泡劑。所述消泡劑可包含溶液形式、固體形式或優(yōu)選樹脂形式、油狀形式或乳液形式。
[0071]增稠劑主要包括纖維素衍生物，如甲基纖維素、羥甲基纖維素、乙基纖維素、羥乙基纖維素；天然高分子及其衍生物，如淀粉、明膠、海藻酸鈉、干酪素、瓜爾膠、甲殼胺、阿拉伯樹膠、黃原膠；無機(jī)增稠劑，如鈉基膨潤土、硅藻土 ；合成高分子，如聚丙稀銑胺、改性石蠟樹脂、聚丙烯酸?？墒褂靡陨显噭┑幕旌衔?。
[0072]早強(qiáng)劑主要包括:鈉鹽、鈣鹽以及有機(jī)物，如三乙醇胺、尿素。
[0073]緩凝劑主要包括:多羥基化合物、羥基羧酸鹽及其衍生物、高糖木質(zhì)素磺酸鹽。
[0074]減縮劑主要包括:低級醇亞烷基環(huán)氧化合物、聚醇和聚醚。
[0075]膨脹劑主要包括:明礬石類、硫鋁酸鈣類、氧化鈣類、氧化鈣-硫鋁酸鈣復(fù)合類。
[0076]如上所述的超高性能水泥基復(fù)合材料，所述減水劑的減水率為30%以上，摻量為所述膠凝材料質(zhì)量的0.8%~3%。
[0077]如上所述的超高性能水泥基復(fù)合材料，所述超高性能水泥基復(fù)合材料中還添加纖維，所述纖維為鋼纖維或非金屬纖維，非金屬纖維為聚乙烯醇纖維、聚乙烯纖維、聚丙烯纖維、聚丙烯腈纖維、聚酯纖維、尼龍纖維、纖維素纖維、碳纖維、玻璃纖維或玄武巖纖維，占所述超高性能水泥基復(fù)合材料體積的0.05%~5% ;所述纖維的直徑為15~1000 μ m,纖維長度為I~100mm。
[0078]有益效果:
[0079]( I)通過優(yōu)化膠凝材料顆粒級配和骨料的顆粒級配達(dá)到低水膠比下滿足施工流動性的要求；
[0080](2)在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的條件下，混凝土 7天齡期達(dá)到120MPa以上，28天齡期達(dá)到170MPa以上的高強(qiáng)度；
[0081](3)相對于RPC僅可用于制備預(yù)制構(gòu)件，本發(fā)明無需熱養(yǎng)護(hù)和壓力成型，可在任何場合進(jìn)行攪拌施工；
[0082](4)由于最緊密堆積設(shè)計，抗?jié)B性能、抗碳化性能、抗氯離子滲透、抗凍融循環(huán)等性能優(yōu)于普通混凝土；
[0083](5)可以制備截面小于普通混凝土構(gòu)件制品50% (或者更高)的構(gòu)件制品。
【具體實(shí)施方式】
[0084]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0085]實(shí)施例1
[0086]超高性能水泥基復(fù)合材料，包含膠凝材料、水和減水劑，水泥體積占20%，所述水泥為強(qiáng)度等級為52.5的P.I水泥，所述礦物摻合料為硅灰和粉煤灰，體積占52.2%。
[0087]水泥、硅灰和粉煤灰的配比分?jǐn)?shù)通過理想堆積曲線和其粒徑累計分布曲線進(jìn)行數(shù)值分析計算；
[0088]I)所述理想堆積曲線公式為:
[0089]PsdIO0./-；
[0090]其中，Psd為顆粒通過篩孔的百分比，A為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，d為篩孔直徑，Dfflax為顆粒的最大粒徑；
[0091]經(jīng)驗(yàn)常數(shù)A的取值根據(jù)超高性能水泥基復(fù)合材料的設(shè)計坍落度或設(shè)計擴(kuò)展度要求通過公式確定:
[0092]坍落度GB/T50080:15mm ;坍落度桶的高度H。為300mm ；
[0093]A5.Η/Η=0.25 ；
[0094]2)膠凝材料各組分的粒徑累計分布曲線:
[0095]對水泥、硅灰和粉煤灰經(jīng)測試的得到各自累計分布曲線f；(d)、fsf(d)和ffa(d);膠凝材料中水泥的最大粒徑大于其他兩種膠凝材料，所以Dmax取水泥的最大粒徑ΙΙΟμπι。
[0096]3)數(shù)值分析計算如下:
[0097]設(shè)水泥占膠凝材料總量的體積分?jǐn)?shù)為X。、硅灰占膠凝材料總量的體積分?jǐn)?shù)為Xsf和粉煤灰占膠凝材料總量的體積分?jǐn)?shù)為Xfa，且滿足X。e [0.250，0.875]、(Xsf+Xfa)e [0.125，0.750]、Xc+Xsf+Xfa=I ；
[0098] 設(shè)定混合后膠凝材料的粒徑累計分布曲線為:[0099]P=Xcfc (d) +Xsffsf (d) +Xfaffa (d)，
[0100]對各組分的體積分?jǐn)?shù)\4#和Xfa以0.001為步長，在各自的取值范圍內(nèi)窮舉計算P，比較曲線P和Psd，在縱坐標(biāo)上取最大值內(nèi)的5個等分點(diǎn)，計算相同縱坐標(biāo)所對應(yīng)的橫坐標(biāo)粒徑d的標(biāo)準(zhǔn)差，經(jīng)計算比較得到標(biāo)準(zhǔn)差最小的Xc=0.277，Xsf=0.187，Xfa=0.536，分別作為水泥、硅灰和粉煤灰的配比分?jǐn)?shù)；
[0101]水的用量與膠凝材料的質(zhì)量比W/B為0.124，其中W表示水的用量，B表示膠凝材
料質(zhì)量。
[0102]使用聚羧酸減水劑，粉劑，減水率30%，用量為膠凝材料的2%。
[0103]超高性能水泥基復(fù)合材料的主要材料用量，體積百分?jǐn)?shù)如下:
[0104]
【權(quán)利要求】
1.超高性能水泥基復(fù)合材料，包含膠凝材料和水，其特征是:所述膠凝材料為水泥和礦物摻合料，所述水泥為強(qiáng)度等級為42.5及以上的P.1、P.II或P.0代號水泥，所述礦物摻合料為硅灰、粉煤灰或礦粉的兩種或三種； 其中，水泥用量占超聞性能水泥基復(fù)合材料體積的20~70%,所述礦物慘合料占超聞性能水泥基復(fù)合材料體積的10~60% ； 所述膠凝材料各組分的配比分?jǐn)?shù)通過理想堆積曲線和膠凝材料各組分的粒徑累計分布曲線進(jìn)行數(shù)值分析計算； 1)所述理想堆積曲線公式為:
Psd10./?/ ； 其中，Psd為顆粒通過篩孔的百分比，A為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，d為篩孔直徑，Dfflax為顆粒的最大粒徑; 經(jīng)驗(yàn)常數(shù)A的取值根據(jù)超高性能水泥基復(fù)合材料的設(shè)計坍落度或設(shè)計擴(kuò)展度要求通過公式確定:
當(dāng) H ≤220mm 時，A5.H/H,
當(dāng) H > 220mm 時，A5.LH/H, L為擴(kuò)展度設(shè)計值，H為坍落度設(shè)計值，H0為坍落度桶的高度300mm ； 2)膠凝材料各組分的粒徑累計分布曲線: 對膠凝材料中所需的組分水泥、硅灰、粉煤灰和礦粉經(jīng)測試的得到各自累計分布曲線fc (d)、fsf (d)、ffa (d)和 fbs (d)； 3)數(shù)值分析計算如下: 設(shè)水泥占膠凝材料總量的體積分?jǐn)?shù)為X。、硅灰占膠凝材料總量的體積分?jǐn)?shù)為Xsf、粉煤灰占膠凝材料總量的體積分?jǐn)?shù)為Xfa和礦粉占膠凝材料總量的體積分?jǐn)?shù)為Xbs，且滿足Xc e [0.250，0.875]、(Xsf+Xfa+Xbs) ∈ [0.125，0.750]、Xc+Xsf+Xfa+Xbs=l ； 設(shè)定混合后膠凝材料的粒徑累計分布曲線為:
P=Xcfc (d) +Xsffsf (d) +Xfaffa (d) +Xbs fbs (d)， 對各組分的體積分?jǐn)?shù)X。、Xsf、Xfa和Xbs以0.001~0.01為步長，在各自的取值范圍內(nèi)窮舉計算P，比較曲線P和Psd，計算相同縱坐標(biāo)所對應(yīng)的橫坐標(biāo)粒徑d的標(biāo)準(zhǔn)差，取標(biāo)準(zhǔn)差最小的X。、Xsf、Xfa和Xbs值作為膠凝材料的各組分配比分?jǐn)?shù)； 水的用量與膠凝材料的質(zhì)量比W/B為0.1~0.4，其中W表示水的用量，B表示膠凝材料質(zhì)量； 按計算所得配比配制的超高性能水泥基復(fù)合材料拌和后，流動性性能如下: 坍落度 GB/T50080: ≥ 10mm ； 或擴(kuò)展度 GB/T50080: ≥ 450mm ； 擴(kuò)展度的值只有在高流動度即坍落度> 220_時才測試，此時混凝土流動性以擴(kuò)展度為準(zhǔn)； 材料硬化后性能如下: 抗壓強(qiáng)度，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7d: ≥120MPa ； 抗壓強(qiáng)度，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d:≥170MPa。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高性能水泥基復(fù)合材料，其特征在于，所述縱坐標(biāo)依最大值100%等分選取，至少取5個值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高性能水泥基復(fù)合材料，其特征在于，所述的W/B為0.12至 0.28。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高性能水泥基復(fù)合材料，其特征在于，所述水泥符合國標(biāo)《通用硅酸鹽水泥》GB175 ;所述硅灰符合《砂漿和混凝土用硅灰》GB/T 27690 ;所述粉煤灰符合《用于水泥和混凝土的粉煤灰》GB/T 1596 ;所述礦粉符合《用于水泥和混凝土中的?；郀t礦渣粉》GB/T 18046 ;水符合《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》JGJ 63。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高性能水泥基復(fù)合材料，其特征在于，所述超高性能水泥基復(fù)合材料中還添加骨料，為細(xì)骨料或者細(xì)骨料和粗骨料的混合物；所述骨料與所述膠凝材料的體積比為0.5~2.5 ; 細(xì)骨料為天然砂或人工砂，細(xì)度模數(shù)為1.2~3.5，堆積密度為1.1~2.lg/cm3 ;表觀密度為1.8~3.0 g/cm3 ； 粗骨料為碎石或卵石，粒徑為 5~25mm ;堆積密度為1.1~2.lg/cm3 ;表觀密度為`1.8 ~3.0g/cm3 ； 對于使用連續(xù)級配的骨料，配制細(xì)骨料和粗骨料的混合物時，計算出細(xì)骨料正好填充粗骨料空隙的砂率值，以此砂率值確定粗骨料和細(xì)骨料的比例； 對于使用間斷級配的骨料，骨料的比例通過理想堆積曲線和各種骨料的累計分布曲線進(jìn)行數(shù)值分析計算； 1)所述堆積曲線公式為:
PsdA100.JAmax ； 其中，PsdA為骨料顆粒通過篩孔的百分比，B為骨料經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，dA為骨料篩孔直徑，DAmax為骨料顆粒的最大粒徑； 經(jīng)驗(yàn)常數(shù)B的取值根據(jù)超高性能水泥基復(fù)合材料的坍落度或擴(kuò)展度要求通過公式確定:
當(dāng) H ≤ 220mm 時，B5.H/H,
當(dāng) H > 220mm 時，B5.LH/H, L為擴(kuò)展度設(shè)計值，H為坍落度設(shè)計值，H0為坍落度桶的高度300mm ； 2)各種骨料的顆粒累計分布曲線: 對骨料中所需的砂和石子經(jīng)篩分測試得到各自的累計分布曲線fsm(d)和匕^山； fsm(d)為m#級配砂，m=l~5 ; frn(d)為n#級配石子，n=l~5 ;當(dāng)不需要石子時，則不考慮石子的累計分布曲線； 3)數(shù)值分析計算如下: 設(shè)m#級配砂占骨料總量的體積分?jǐn)?shù)為Xsm、和n#級配石子占骨料總量的體積分?jǐn)?shù)為Xrn,且滿足Σ Xsm Σ Xrnl ； 設(shè)定混合后骨料的粒徑累計分布曲線為:
Pa Σ Xsmfsmd+ Σ Xrnfrnd ； 對各組分的體積分?jǐn)?shù)Xsm和Xrn以0.001~0.05為步長，在各自的取值范圍內(nèi)窮舉計算PA，比較曲線Pa和PsdA，計算相同縱坐標(biāo)所對應(yīng)的橫坐標(biāo)粒徑dA的標(biāo)準(zhǔn)差，取標(biāo)準(zhǔn)差最小的Xsffl和Xm值作為骨料的各組分配比分?jǐn)?shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超高性能水泥基復(fù)合材料，其特征在于，所述縱坐標(biāo)依最大值100%等分選取，至少取5個值。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超高性能水泥基復(fù)合材料，其特征在于，所述細(xì)骨料的細(xì)度模數(shù)為2.4~2.8 ;所述碎石為玄武巖或花崗巖。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高性能水泥基復(fù)合材料，其特征在于，所述超高性能水泥基復(fù)合材料中還添加化學(xué)添加劑，所述化學(xué)添加劑為減水劑、消泡劑、增稠劑、早強(qiáng)劑、緩凝劑或減縮劑一種或者幾種的組合，減水劑選用減水率25%以上的減水劑，摻量為所述膠凝材料質(zhì)量的0.5%~5%，消泡劑摻量為膠凝材料的0.08%~2%，增稠劑摻量為膠凝材料的0.005%~0.5%，緩凝劑摻量為水泥材料0.005%~1.5%，減縮劑摻量為膠凝材料的0.1%~5% ο
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超高性能水泥基復(fù)合材料，其特征在于，所述減水劑的減水率為30%以上，摻量為所述膠凝材料質(zhì)量的0.8%~3%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高性能水泥基復(fù)合材料，其特征在于，所述超高性能水泥基復(fù)合材料中還添加纖維，所述纖維為鋼纖維或非金屬纖維，非金屬纖維為聚乙烯醇纖維、聚乙烯纖維、聚丙烯纖維、聚丙烯腈纖維、聚酯纖維、尼龍纖維、纖維素纖維、碳纖維、玻璃纖維或玄武巖纖維，占所述超高性能水泥基復(fù)合材料體積的0.05%~5% ;所述纖維的直徑為15~1000 μ m,纖維長度為I~100mm。
【文檔編號】C04B28/04GK103922662SQ201410100375
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】王俊顏, 劉國平, 施慧聰, 趙正, 劉健, 姚欣 申請人:上海羅洋新材料科技有限公司