本發(fā)明涉及一種新型材料。更具體地說，本發(fā)明涉及一種超高性能混凝土及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
混凝土節(jié)段預(yù)制拼裝橋梁由于其施工工藝相對(duì)簡(jiǎn)易，施工速度較快，越來越受到施工單位的青睞。在混凝土節(jié)段預(yù)制拼裝橋梁的施工過程中，濕接縫的作用是將各梁連接形成整體，因此濕接縫的處理尤為重要。濕接縫一般采用普通混凝土加入適量膨脹劑進(jìn)行施工。普通混凝土由于強(qiáng)度發(fā)展較慢，特別是在冬季施工，往往會(huì)因?yàn)閺?qiáng)度不夠而耽誤支撐板的拆卸，影響施工速度。因此，可考慮用超高性能混凝土替代普通混凝土。
但是，由于普通超高性能纖維混凝土全部采用細(xì)集料，其收縮遠(yuǎn)大于普通混凝土，將導(dǎo)致輕型組合梁的接縫處易出現(xiàn)早期開裂現(xiàn)象，或?qū)е陆涌p處的抗拉能力很低，無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問題，并提供至少后面將說明的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種早期具有較高抗壓強(qiáng)度和良好的韌性的超高性能混凝土。
為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種超高性能混凝土，包括按重量計(jì)分的如下配料：水泥800-900份、礦物摻和料250-300份、細(xì)集料1100-1200份、微細(xì)鋼纖維150-160份、降粘型聚羧酸系減水劑0.5-1.5份、膨脹劑80-90份以及潔凈水150-250份；
其中，所述細(xì)集料為細(xì)度模數(shù)為2.3-3.1的河砂，含泥量不大于1.5％，泥塊含量不大于0.5％，氯化物含量不大于0.02％；
所述礦物摻和料包括按重量計(jì)分的如下成分：硅灰100份和Ⅰ級(jí)粉煤灰150份；
所述微細(xì)鋼纖維的長(zhǎng)徑比為40-100；
所述降粘型聚羧酸系減水劑的減水率大于30％。
優(yōu)選地，所述水泥為強(qiáng)度為42.5級(jí)的普通硅酸鹽水泥。
優(yōu)選地，所述硅灰的SiO2含量大于90％，比表面積不小于18000cm2/g。
本發(fā)明還提供了一種超高性能混凝土的制備方法，包括以下步驟：在25℃條件下，將級(jí)配良好的河砂和微細(xì)鋼纖維混合，得到A組分；將水泥、礦物摻合料和膨脹劑混合，得到B組分；將降粘型聚羧酸系減水劑和潔凈水混合，得到C組分；先將A組分置于臥軸式混凝土攪拌機(jī)中攪拌混合10秒，再將B組分加入并攪拌，攪拌的同時(shí)再將C組分加入攪拌機(jī)中，繼續(xù)攪拌10min，即得成品。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述礦物摻和料還包括30份電石渣，所述電石渣顆粒粉磨后比表面積大于300m2/kg。進(jìn)一步地，該實(shí)施例的超高性能混凝土的制備方法，包括以下步驟：在25℃條件下，將所述細(xì)集料和所述微細(xì)鋼纖維混合，得到A組分；將所述水泥、所述礦物摻和料和所述膨脹劑混合，得到B組分；將所述降粘型聚羧酸系減水劑和所述潔凈水混合，得到C組分；將所述B組分置于臥軸式混凝土攪拌機(jī)中攪拌混合1min，再將所述A組分加入并攪拌，攪拌的同時(shí)再將所述C組分加入攪拌機(jī)中，繼續(xù)攪拌10min，即得成品。
本發(fā)明還一種所述超高性能混凝土在澆筑濕接縫中的應(yīng)用。
本發(fā)明中采用降粘型聚羧酸系減水劑的目的在于：由于超高性能混凝土的膠凝材料用量大，特別是礦物摻合料硅灰摻量較大，造成了混凝土的粘度很大，水分散失快，使用降粘型聚羧酸系減水劑能有效解決這一問題，同時(shí)提升混凝土的力學(xué)性能和耐久性。
使用電石渣作為摻和料的目的在于：電石渣是一種具有活性的摻合料，含有氧化鈣、氧化硅、氧化鐵等物質(zhì)，遇水后pH在10左右，能夠進(jìn)一步激發(fā)硅灰和粉煤灰的活性，同時(shí)與降粘型聚羧酸系減水劑配合使用能顯著改善和提高混凝土的工作性、力學(xué)性能和耐久性能；并且電石渣與硅灰表面形成鍵合，生成CSH凝膠，降低Ca(OH)2含量、細(xì)化Ca(OH)2晶體尺寸，常溫養(yǎng)護(hù)下強(qiáng)度接近150MPa，這是其他超高性能混凝土所不能實(shí)現(xiàn)的，電石渣來源于電石水解獲取乙炔氣后的以氫氧化鈣為主要成分的廢渣，利用其潛在活性，將其作為混凝土的摻合料，是實(shí)現(xiàn)電石渣有效利用的一種好途徑，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
由于超高性能纖維混凝土的自身抗拉強(qiáng)度主要來源于混凝土內(nèi)連續(xù)分布的鋼纖維，而在組合梁接縫位置處鋼纖維是斷開的，此處的超高性能纖維混凝土的抗拉強(qiáng)度較低；并且超高性能纖維混凝土全部采用細(xì)集料，其收縮遠(yuǎn)大于普通混凝土導(dǎo)致輕型組合梁的接縫處易出現(xiàn)早期開裂現(xiàn)象，而本申請(qǐng)?zhí)砑恿穗娛某咝阅芑炷量朔丝估瓘?qiáng)度低以及易收縮的問題，膨脹劑起到膨脹效果，防止混凝土收縮進(jìn)而造成開裂，經(jīng)常規(guī)方法澆筑、搗實(shí)，1天后即可拆除模板，加快橋梁施工速度。
本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對(duì)本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。
需要說明的是，下述實(shí)施方案中所述實(shí)驗(yàn)方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法，所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得。
此處所稱的“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”是指可包含于本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。在本說明書中不同地方出現(xiàn)的“在一個(gè)實(shí)施例中”并非均指同一個(gè)實(shí)施例，也不是單獨(dú)的或選擇性的與其他實(shí)施例互相排斥的實(shí)施例。
本發(fā)明提供一種超高性能混凝土，包括按重量計(jì)分的如下配料：水泥800-900份、礦物摻和料250-300份、細(xì)集料1100-1200份、微細(xì)鋼纖維150-160份、降粘型聚羧酸系減水劑0.5-1.5份、膨脹劑80-90份以及潔凈水150-250份；
其中，所述細(xì)集料為細(xì)度模數(shù)為2.3-3.1的河砂，含泥量不大于1.5％，泥塊含量不大于0.5％，氯化物含量不大于0.02％；
所述礦物摻和料包括按重量計(jì)分的如下成分：硅灰100份和Ⅰ級(jí)粉煤灰150份；
所述微細(xì)鋼纖維的長(zhǎng)徑比為40-100；
所述降粘型聚羧酸系減水劑的減水率大于30％。
優(yōu)選地，所述水泥為強(qiáng)度為42.5級(jí)的普通硅酸鹽水泥。
優(yōu)選地，所述硅灰的SiO2含量大于90％，比表面積不小于18000cm2/g。
本發(fā)明還提供了一種超高性能混凝土的制備方法，包括以下步驟：在25℃條件下，將級(jí)配良好的河砂和微細(xì)鋼纖維混合，得到A組分；將水泥、礦物摻合料和膨脹劑混合，得到B組分；將降粘型聚羧酸系減水劑和潔凈水混合，得到C組分；先將A組分置于臥軸式混凝土攪拌機(jī)中攪拌混合10秒，再將B組分加入并攪拌，攪拌的同時(shí)再將C組分加入攪拌機(jī)中，繼續(xù)攪拌10min，即得成品。
優(yōu)選地，所述礦物摻和料還包括30份電石渣，所述電石渣顆粒的粉磨后比表面積大于300m2/kg。
進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供一種超高性能混凝土的制備方法，包括以下步驟：在25℃條件下，將所述細(xì)集料和所述微細(xì)鋼纖維混合，得到A組分；將所述水泥、所述礦物摻和料和所述膨脹劑混合，得到B組分；將所述降粘型聚羧酸系減水劑和所述潔凈水混合，得到C組分；將所述B組分置于臥軸式混凝土攪拌機(jī)中攪拌混合1min，再將所述A組分加入并攪拌，攪拌的同時(shí)再將所述C組分加入攪拌機(jī)中，繼續(xù)攪拌10min，即得成品。常規(guī)采用先將A組分?jǐn)嚢杈鶆蛟偻度隑組分和C組分，目的是為了使微細(xì)鋼纖維分散的更均勻，但由于本實(shí)施例中電石渣含有少量的硫化物，在單位用水量不變的情況下，在一定范圍內(nèi)隨電石渣量的增加，硫化物會(huì)凝聚水泥顆粒絮凝體，阻礙混凝土混合的潤(rùn)滑作用，而先投B組分再加A和組分不僅能克服該問題，還使得水泥漿體中的吸附水、擴(kuò)散水層和形成凝聚結(jié)構(gòu)的作用加強(qiáng),使混合料的泌水減少。
本發(fā)明還一種所述超高性能混凝土在澆筑濕接縫中的應(yīng)用。
本發(fā)明中采用降粘型聚羧酸系減水劑的目的在于：使用降粘型聚羧酸系減水劑能有效解決這一問題，同時(shí)提升混凝土的力學(xué)性能和耐久性。
使用電石渣作為摻和料的目的在于：電石渣是一種具有活性的摻合料，含有氧化鈣、氧化硅、氧化鐵等物質(zhì)，遇水后pH在10左右，能夠進(jìn)一步激發(fā)硅灰和粉煤灰的活性，同時(shí)與降粘型聚羧酸系減水劑配合使用能顯著改善和提高混凝土的工作性、力學(xué)性能和耐久性能。并且電石渣能夠在與硅灰表面形成鍵合，生成CSH凝膠，降低Ca(OH)2含量、細(xì)化Ca(OH)2晶體尺寸，常溫養(yǎng)護(hù)下強(qiáng)度接近150MPa，這是其他超高性能水泥所不能實(shí)現(xiàn)的，電石渣來源于電石水解獲取乙炔氣后的以氫氧化鈣為主要成分的廢渣，利用其潛在活性，將其作為混凝土的摻合料，是實(shí)現(xiàn)電石渣有效利用的一種好途徑，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
由于超高性能纖維混凝土的自身抗拉強(qiáng)度主要來源于混凝土內(nèi)連續(xù)分布的鋼纖維，而在組合梁接縫位置處鋼纖維是斷開的，此處的超高性能纖維混凝土的抗拉強(qiáng)度較低；并且超高性能纖維混凝土全部采用細(xì)集料，其收縮遠(yuǎn)大于普通混凝土導(dǎo)致輕型組合梁的接縫處易出現(xiàn)早期開裂現(xiàn)象，而本申請(qǐng)?zhí)砑恿穗娛某咝阅芑炷量朔丝估瓘?qiáng)度低以及易收縮的問題，膨脹劑起到膨脹效果，防止混凝土收縮進(jìn)而造成開裂，經(jīng)常規(guī)方法澆筑、搗實(shí)，1天后即可拆除模板，加快橋梁施工速度。
盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的實(shí)施例。