[发明专利]一种水下不分散超高性能混凝土及其制备方法

说明书

本发明公开了一种水下不分散超高性能混凝土及其制备方法，通过引入梳状交联吸附剂形成更加稳定的拌合物，同时加入微米级别晶须和纳米级别二氧化硅大幅提升混凝土材料自身粘聚性、并利用纳米二氧化硅填充交联吸附剂引入的缺陷，再利用水性有机硅材料在拌合物表面形成阻水保护膜，阻水膜可将混凝土材料与水分离，抗动水冲洗能力强，削弱高水压对混凝土的影响，高致密的拌合物可有效防止深水区高压条件下水分的侵入对混凝土性能的不利影响，高粘聚性可防止混凝土在高水压、动水冲刷环境下的相互分离，使得水下成型试块强度及耐久性衰减小，解决了超高性能混凝土在深水、强涌浪条件下的水下工程施工过程中存在的强度、耐久性受损问题。

技术领域

本发明涉及水运、海洋工程及建筑材料技术领域。更具体地说，本发明涉及一种水下不分散超高性能混凝土及其制备方法。

背景技术

随着国家海洋强国战略的不断深入，海洋基础设施建设需求不断涌现。作为当今基建中不可或缺建筑材料之一，水下不分散混凝土是水下基建工程质量的重要保证。

超高性能混凝土是一种基于紧密堆积理论，通过合理的颗粒堆积使材料达到均匀密实的高度密实材料，其具有超高强度、超高韧性、高耐久性，在海上采油平台、跨海大桥及海底基础设施等海洋工程中具有良好的应用前景。然而，海洋环境下，涌浪频繁，动水环境对混凝土的冲刷作用显著，高粘度的超高性能混凝土也易在强涌浪条件下冲散分离。因此有必要针对超高性能混凝土在海洋工程中广阔的应用场景，开发并提供一种水下不分散超高性能混凝土及其制备方法。

然而，常用的水下不分散混凝土抗分散剂主要有聚丙烯系和纤维素系两大类，掺入到混凝土中会导致混凝土中出现较多缺陷，造成混凝土强度偏低的问题。超高性能混凝土是一种将缺陷降低最低实现高度密实的匀质材料，絮凝剂的加入会破坏UHPC的匀质结构，引入较多缺陷，严重影响其强度和耐久性，这一点较普通混凝土更为显著。因此有必要针对抗水分散性的需求，开发一种流动性好，抗水分散性优异的超高性能混凝土。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种水下不分散超高性能混凝土及其制备方法，以解决现有的超高性能混凝土在深水、强涌浪条件下的水下工程施工过程中存在的易分散、水胶比增大造成的强度、耐久性差的技术问题。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种水下不分散超高性能混凝土，包括如下质量份数的各原材料组分：水泥100份、矿物掺合料25~35份、细集料120~150份、微细钢纤维10~20份、聚羧酸系减水剂2.5~3.5份、体积稳定剂0.03~0.04份、调凝剂1~2份、洁净水18~22份、阻水剂0.3~0.35份、成膜助剂0.15~0.2份及交联吸附剂0.2~0.25份，其中，所述矿物掺合料包括粉煤灰、硅灰、纳米二氧化硅及晶须。

优选的是，所述矿物掺合料由所述粉煤灰、所述硅灰、所述纳米二氧化硅及所述晶须复合而成，且重量配比为：（5~8）：（20~25）：1.5：1，其中，所述粉煤灰为I级灰，所述硅灰的SiO₂含量大于90%，比表面积不小于18000cm²/g，所述纳米二氧化硅的平均粒径为50nm，所述晶须为碳酸钙或硫酸钙晶须，长度为50~200μm，直径1~4μm。

优选的是，所述水泥为强度等级52.5R级的普通硅酸盐水泥，所述细集料为细度模数为2.3~3.1的石英砂，且含泥量不高于1.0%、不含泥块。

优选的是，所述微细钢纤维为镀铜钢纤维，纤维直径为0.1~0.2mm、长度为8~15mm、长径比为40~100。

优选的是，所述聚羧酸系减水剂的减水率35%，所述体积稳定剂为镁质膨胀剂，所述调凝剂为粉状硫酸钠或铝酸钠。

优选的是，所述阻水剂为有机硅烷乳液，有机硅烷乳液的活性物为环甲基硅氧烷、甲基硅酸钠其中的一种或两种的混合物，活性物浓度为30~60%。