[发明专利]一种高抗折强度的超高性能混凝土及其制备方法

说明书

本发明属于建筑材料技术领域，公开了一种高抗折强度的超高性能混凝土及其制备方法。该超高性能混凝土，按重量份计，包括氧化石墨烯、金属纤维、胶凝材料1020‑1035份、砂1122‑1139份；胶凝材料包括水泥613‑620份、硅灰152.75‑155.5份、粉煤灰204‑207份和矿渣粉50.25‑52.5份；氧化石墨烯的含量为所述凝胶材料的重量的0.01‑0.3％；金属纤维的体积为所述超高性能混凝土的体积的1.2‑2.5％。该超高性能混凝土的制备过程中使用出料口高度不超过10mm的装置，改善金属纤维在超高性能混凝土中的定向分布，从而显著提高了超高性能混凝土的抗折强度和抗高温、低温性能，整体上显著提高了超高性能混凝土的机械性能和耐候性。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，特别涉及一种高抗折强度的超高性能混凝土及其制备方法。

背景技术

混凝土是由水泥、砂、石和水等原材料，通过人工搅拌或强制搅拌混合而成的人工建筑材料，在凝结硬化后具有较高的强度和耐久性，被广泛的应用在房屋、道路、桥梁等建筑结构中。近年来，随着经济和基础建设的快速发展，超高层建筑、大跨度桥梁等特殊建筑结构或设施的出现，普通混凝土由于其抗拉强度低、自重大、恶劣环境(例如高温、极寒)条件下耐久性差等缺点，难以满足特殊建筑结构或设施的需要。因此，建筑领域对混凝土提出了更高的力学性能、更好的耐久性的要求，这些要求促使了超高性能混凝土(Ultra-HighPerformance Concrete，UHPC)的出现和发展，目前国际上通常定义UHPC为抗压强度大于150MPa的水泥基材料。

与普通混凝土相比，UHPC的区别在于其抗折强度高，通常7天对应的抗折强度大于20MPa，这主要得益于UHPC中纤维的掺入，在一定范围内，纤维用量增加，UHPC的抗折强度提高。钢纤维由于其非常高的抗拉强度成为提升UHPC性能的首选，而当钢纤维用量过高时，钢纤维在基体中的分布不均导致UHPC的力学性能反而降低，为了解决这个问题，学者们尝试采用控制基体的流变性和控制钢纤维的流动方向等方法，改善纤维在基体中的分布，提高UHPC的力学性能，取得了一定的效果。现有技术也记载了提高UHPC基体的抗折强度能够在一定程度上提高UHPC的抗弯性能。提高UHPC抗折强度的技术措施除了对纤维的种类进行优化选择外，通常的做法为掺入纳米材料、调节UHPC中纤维的分布等技术措施，如掺入纳米SiO₂、纳米CaCO₃等提高UHPC的抗弯性能，再或者通过磁场控制UHPC中钢纤维的排布方向改变钢纤维在基体中的流向。但现有技术中的UHPC抗折强度一般低于30MPa，特别是冻融循环的动弹性模量下降显著(冻融循环的动弹性模量用于衡量UHPC抗高温、低温的性能)。

因此，提供一种不仅抗折强度高，而且抗高温、低温性能好的超高性能混凝(UHPC)，是十分有必要的。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种高抗折强度的超高性能混凝土(UHPC)及其制备方法，所述超高性能混凝土的7天对应的抗折强度大于31MPa，甚至可超过40MPa，且所述超高性能混凝土抗高温、低温性能良好，冻融循环的动弹性模量损失极少。

本发明的发明构思：本发明所述超高性能混凝土通过各组分(组分中包括氧化石墨烯和金属纤维)用量的合理搭配，以及使用特定装置(装置的出料口高度不超过10mm)，改善金属纤维(例如钢纤维)在超高性能混凝土中的定向分布，从而显著提高了超高性能混凝土的抗折强度和抗高温、低温性能，整体上显著提高了超高性能混凝土的机械性能和耐候性(耐高温、耐低温性能)。

本发明的第一方面提供一种高抗折强度的超高性能混凝土。