[发明专利]一种超高性能混凝土及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程中的建筑材料技术领域，具体涉及一种超高性能混凝土及其制备方法。

背景技术

混凝土作为建筑结构的主导材料已有一百多年的历史。随着大量高层/超高层建筑、大跨桥梁以及港口机场等建筑形式的拔地而起，高抗压强度(大于100MPa)且耐久性、抗疲劳和抗冲击性能极佳的超高性能混凝土(Ultra-High-Performance Concrete，UHPC)应运而生。

但是UHPC所特有的极为致密的微观结构在大幅度提高强度的同时，也会不可避免地给结构的火灾安全性带来巨大隐患，如在高温火灾作用下极易发生爆裂，导致结构承载力显著下降，严重威胁生命财产安全。

已公开的研究表明，UHPC高温作用下发生爆裂的作用机理主要包括蒸汽压机理和热应力机理，且前者对高温爆裂的发生起主要控制作用。目前针对减小蒸汽压机理来提高UHPC防高温爆裂性能的方法主要集中在如何“泄压”方面，典型方法为：掺加适量的、熔点较低的聚合物纤维，利用纤维高温熔化后形成的通道来增强泄压能力，降低高温引发的UHPC内部蒸汽压，防止UHPC高温爆裂的发生。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种超高性能混凝土及其制备方法，包含特定的养护制度，旨在从减少UHPC内部游离水数量进而“减压”的角度出发，改善含粗骨料超高性能混凝土(Ultra-High-Performance Concrete with Coarse Aggregate，UHPC(CA))的防高温爆裂性，进而提高火灾高温安全性。

本发明采用的技术方案具体为：

一种超高性能混凝土，每立方米成品由以下各组分按照相应的重量配比均匀混合而成：

胶凝材料，包括：水泥500～600kg/m³，硅灰70～120kg/m³，粉煤灰100～200kg/m³，矿渣粉70～120kg/m³；

骨料，包括：细骨料550～650kg/m³，粗骨料800～1000kg/m³；

高效减水剂，减水率≥15％，含量为胶凝材料的0.8～1.2wt％；

水，保持胶凝材料、骨料与水形成的拌合物的水胶比为0.14～0.20。

在上述超高性能混凝土中，所述拌合物由以下各组分按照相应的重量配比均匀混合而成：

水泥500～550kg/m³，硅灰80～100kg/m³，粉煤灰150～200kg/m³，矿渣粉80～100kg/m³；

细骨料580～640kg/m³，粗骨料900～950kg/m³。

在上述超高性能混凝土中，所述细骨料为机制砂或者天然砂，所述细骨料的细度模数为2.4～3.0。

在上述超高性能混凝土中，所述粗骨料为玄武岩、花岗岩、石灰岩或者辉绿岩，所述粗骨料由5～10mm和10～16mm两种粒径规格的原材均匀混合而成，两种粒径规格的原材的重量比为3:5～3:8。

在上述超高性能混凝土中，所述拌合物的抗压强度≥100MPa。

一种超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：

S10、拌合物的制备：

先加入细骨料和总用水量20wt％的水，搅拌1～2min，再加入水泥、硅灰、粉煤灰和矿渣粉，搅拌4～5min，旨在使胶凝材料包裹在砂子表面，形成低水胶比的水泥浆薄壳；之后加入粗骨料，搅拌3～4min，充分混合后，加入减水率≥15％的高效减水剂及满足设定拌合物水胶比的剩余用水量，搅拌3～5min；即形成作为初成品的拌合物；测定拌合物的坍落度，使其保持在200±50mm的范围内；

S20、养护：

初成品拆模后，在温度为100～300℃、恒温时长为1～4d的养护制度下对其进行干热养护，之后再密封保存至养护龄期，养护完成即形成成品混凝土。

在上述超高性能混凝土的制备方法中，在步骤S20中，在干热养护之前，进行泡水预养护。

在上述超高性能混凝土的制备方法中，所述泡水预养护的养护制度为：常温泡水5～7d。

在上述超高性能混凝土的制备方法中，所述泡水预养护的养护制度为：在60～90℃的热水中养护2～4d。

本发明产生的有益效果是：