[发明专利]超高强自密实混凝土及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及无机非金属材料领域，尤其涉及超高强自密实混凝土及其制备的方法。

【背景技术】

随着现代建筑高层化、大跨化、轻量化、地下化以及使用环境严酷化的发展趋势，在现代建筑工程中使用的混凝土对其强度及耐久性的要求也越来越高。在此工程背景下，高强及超高强混凝土以其优异的使用性能脱颖而出。通常而言，超高强混凝土是指立方体抗压强度大于100MPa的混凝土。在建筑物的梁、柱构件中采用高强、超高强混凝土优越性非常明显。在同等条件下，混凝土强度越高，其构件的尺寸、体积就会相对减少，混凝土用量也将成比例地减少。由于结构断面的减少，不但使建筑物在观感上给人以舒适的感觉，而且增加了建筑物的实际使用面积，经济效益非常明显。强度为100MPa的预应力钢筋混凝土可以代替钢材用于各种结构，是一种节约资源、节约能源与环境友好型的新型材料。

由于现代混凝土工程不断向规模化及复杂化方向发展，混凝土体内配筋越来越复杂稠密，浇筑难度变大，振捣困难，导致工程质量难以保证。对于已有建筑、桥梁的加固工程等，更是难以用普通混凝土进行正常施工。同时，城市建筑施工因混凝土振捣引起的噪音污染问题也亟待解决。在此工程背景下，自密实混凝土的绿色施工性能、综合环保性能和良好的力学及耐久性能，使其在各种不同的工程中均得到大量运用。其优异的施工性能，可大大加快施工速率，消除因振捣而带来的噪音，节约能源和劳动力，避免由于因振捣不完全而引起混凝土的严重质量事故。同时，自密实混凝土配合比设计中大量使用工业废料替代水泥用量，可大量节约水泥，减少CO₂排放。

近年来，我国高性能自密实混凝土技术发展迅速，高强、免振捣混凝土已在部分工程中应用。为满足建筑物大跨度、轻载和节约空间、降低施工造价以及提高耐久性的要求，混凝土的平均强度已由原来的C25提高到C40、C60及C80，甚至更高强度等级的混凝土已经在很多工程中使用。为满足建筑物多样的外形、复杂的内部结构要求，多数建筑物工程结构配筋密集、复杂，振捣棒不容易插入，难以振动成型。同时多数工程地处繁华闹市区，施工噪音必须加以控制。上述所述均需要混凝土在不进行振捣的情况下即可自行通过钢筋，充填模板的空间，即要求混凝土具有高流动性、高填充性、高间隙通过能力和高稳定性。因此研究和开发超高强自密实混凝土具有重要的工程意义。

自密实混凝土的超高强化，是超高性能混凝土材料领域的重要研究方向。国际混凝土联合会（FIP）与欧洲混凝土委员会（CEB）提出的在混凝土材料方面需要进一步深入研究的课题中，首要问题就是超高性能混凝土配合比优化设计。目前国际上制备超高性能混凝土最为通用的技术路线为硅酸盐水泥、活性矿物掺合料和高效减水剂的复合。

申请公布号为CN102320802A中国专利钢纤维超高强自密实混凝土公开的四个实施例中，使用高效减水剂能够降低混凝土的用水量，同时保证了混凝土的坍落拓展度，使用了钢纤维提高了混凝土的强度，抗压强度分别达到了98.1MPa，98.6MPa，102.6MPa，105MPa。

但是，总体而言，现阶段高性能自密实混凝土的强度还不够高，且针对超高强且具备大流动性的超高性能混凝土的研究暂不多见。存在的主要问题包括以下一些。

（1）外加剂和水泥及矿物掺合料的相容性差，由于水泥或者减水剂的质量引起水泥浆体的流动性，经时损失的变化程度；

（2）外加剂质量的稳定性不足，出现假凝，表面板结等原因导致坍落度损失过快等；

（3）在超高强自密实混凝土中，一方面为了追求高强度，而降低水灰比；另一方面为了获得流动度，使用过量的外加剂。自密实和超高强二者之间的矛盾问题未能有效解决；

（4）目前尚无系统的超高强及大流动度的超高性能混凝土性能研究及配合比优化设计方法。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有混凝土技术中难以同时实现混凝土超高强及大流动性而提供的一种超高性能自密实混凝土材料设计及其制备方法。