CN113636802A - 一种超高性能混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超高性能混凝土及其制备方法，属于建筑材料技术领域。超高性能混凝土，包括如下重量百分比的组分：胶凝材料30%~50%、普通河沙占12%~25%、再生粗骨料20%~30%、减水剂0.5%~1.0%、钢纤维占比为1.5%~2.5%，其余为水。本发明利用再生骨料部分或全部代替高强度天然骨料、利用普通河沙代替磨细石英砂，不仅能够制备出性能符合要求的超高性能混凝土，而且降低了成本。

Description

一种超高性能混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种超高性能混凝土及其制备方法，属于建筑材料技术领域。

背景技术

随着城市化进程的不断发展和完善，混凝土的用量也逐年增加，逐渐成为用量最多的建筑材料。随着建筑形态或者建筑结构的不断发展，其对混凝土的性能要求也越来越高，一种新型的超高性能混凝土应运而生，并逐级成为超高层建筑、异形建筑或大型桥梁首选的建筑材料之一。

目前，超高性能混凝土大致可以分为两类，一种是不含粗骨料的活性粉末混凝土，另一种是含粗骨料的超高性能混凝土。但是，对于含粗骨料的超高性能混凝土而言，其对粗细骨料特性要求较高，粗骨料多为高强度石子、细骨料多为细粒径石英砂，从而在骨料层面提高了超高性能混凝土的成本。

同时，建筑物在达到使用寿命被拆除或者遭受自然灾害时发生损坏时，产生了大量的建筑垃圾。对于这些建筑垃圾，国内通常的做法是就地掩埋，仅有5%左右的建筑废弃物会被制成再生骨料重新应用于建筑材料中，从而造成了极大的材料浪费和资源浪费，不符合资源可持续发展战略。

发明内容

本发明的在于提供一种含再生粗骨料的超高性能混凝土及其制备方法，以解决现有技术中使用高强度天然骨料和磨细石英砂致使超高性能混凝土成本过高、建筑垃圾直接丢弃造成材料和资源浪费的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一方面，本发明提供了一种超高性能混凝土，包括如下重量百分比的组分：胶凝材料30%~50%、普通河沙占12%~25%、再生粗骨料20%~30%、减水剂0.5%~1.0%、钢纤维占比为1.5%~2.5%，其余为水。

进一步地，所述再生粗骨料的粒径为5mm~25mm。

进一步地，所述再生粗骨料表面附着砂浆含量为30%~60%。

进一步地，所述普通河沙的粒径为0.25mm~0.5mm，含泥量为不大于2%。

进一步地，所述减水剂为减水率大于30%的聚羟酸改性醚类减水剂。

进一步地，所述钢纤维为抗拉强度大于2800MPa的端钩形普通钢纤维。

进一步地，按占混凝土的重量百分比计，所述胶凝材料包括：水泥20%~25%、硅灰5%~10%、粉煤灰5%~10%、矿粉2%~5%。胶凝材料的含量对混凝土的影响较大，增加胶凝材料含量，强度明显增加，但是材料的延性性能降低、脆性性能逐渐增大，加载后期会出现急剧破坏；减少胶凝材料含量，材料的强度逐渐降低，但塑性性能得到明显改善。

进一步地，所述水泥为强度等级不低于52.5R的硅酸盐水泥 。

另一方面，本发明提供了一种制备前述超高性能混凝土的方法，包括：

按配比称量胶凝材料、普通河沙、再生粗骨料、减水剂、钢纤维、水；将称量好的胶凝材料混合，搅拌1min；然后加入全部水和减水剂，搅拌5~8min；再加入普通河沙，搅拌2~3min；之后加入钢纤维，继续搅拌5~8min；最后加入再生粗骨料，搅拌2~3min。

与现有技术相比，本发明所达到的有益技术效果：

1. 本发明利用再生粗骨料代替天然高强度石子，普通河沙代替磨细石英砂，显著降低了成本，减轻了天然高强度骨料和磨细石英砂的开采对自然环境的破坏；

2. 本发明选用再生粗骨料代替天然高强度石子，可以提高再生粗骨料的利用范围，提高建筑废弃物资源化重复利用效率；

3. 本发明通过使用再生粗骨料代替天然高强度骨料，能够制备出工作性能良好、抗压强度达到120MPa以上的超高性能混凝土；

4. 本发明在性能满足要求的情况下，每立方米成本可降低20%左右。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

超高性能混凝土普遍采用高强度骨料和磨细石英砂作为粗细骨料，从而提高了超高性能混凝土的制作成本。同时，天然骨料的不断开采，对自然资源和环境造成了严重的破坏。

废弃混凝土是一种可以重复利用的资源，其经机械破碎后可制备成粗骨料和细骨料，可以全部或部分代替天然骨料制备新的混凝土。

基于此，本发明利用再生骨料部分或全部代替高强度天然骨料、利用普通河沙代替磨细石英砂制备性能符合要求的超高性能混凝土，可降低成本，同时解决高强度天然骨料和磨细石英砂开采造成的环境破坏，可节约资源。

实施例1

本发明的含再生粗骨料的超高性能混凝土，包含以下重量百分比的组分：水泥24%、硅灰7%、粉煤灰9%、矿粉4%、普通河沙19%、再生粗骨料25%、减水剂1%、钢纤维2.0%、水9%。

如上所述的含再生粗骨料的超高性能混凝土通过以下制备方法制备后进行试验，制备方法如下：

将所有材料按照上述组分进行称取；

将称取好的水泥、硅灰、粉煤灰、矿粉混合，搅拌1min；

加入全部水和减水剂，搅拌7min；

加入普通河沙搅拌2min；

加入钢纤维搅拌5min；

加入粗骨料搅拌3min，进行坍落扩展度试验；

将得到的拌合料浇筑进模具中，振捣至无气泡冒出，制成坯体；

将坯体标准养护24h，拆模；

将坯体置入90℃热水中，养护48h；然后，通过液压伺服试验机加载进行抗压强度试验。

对实施例1的含再生粗骨料超高性能混凝土进行试验，试验性能见表1。

表1

试验样品	坍落度/mm	扩展度/mm	抗压强度/MPA
				1	满足	满足	119
2	满足	满足	124
				3	满足	满足	122

实施例2

本发明的含再生粗骨料的超高性能混凝土，包含以下重量百分比的组分：水泥20%、硅灰 5%、粉煤灰 5%、矿粉 2%、普通河沙 25%、再生粗骨料 30%、减水剂 1%、钢纤维1.5%、水10.5%。

如上所述的含再生粗骨料的超高性能混凝土通过以下制备方法制备后进行试验，制备方法如下：

将所有材料按照上述组分进行称取；

将称取好的水泥、硅灰、粉煤灰、矿粉混合，搅拌1min；

加入全部水和减水剂，搅拌5min；

加入普通河沙搅拌2min；

加入钢纤维搅拌5min；

加入粗骨料搅拌3min，进行坍落扩展度试验；

将得到的拌合料浇筑进模具中，振捣至无气泡冒出，制成坯体；

将坯体标准养护24h，拆模；

将坯体置入90℃热水中，养护48h；然后，通过液压伺服试验机加载进行性能测试。

对实施例2的含再生粗骨料超高性能混凝土进行试验，试验性能见表2。

表2

试验样品	坍落度/mm	扩展度/mm	抗压强度/MPA
				1	满足	满足	115
2	满足	满足	113
				3	满足	满足	118

实施例3

本发明的含再生粗骨料的超高性能混凝土，包含以下重量百分比的组分：水泥25%、硅灰10%、粉煤灰10%、矿粉5%、普通河沙13%、再生粗骨料25%、减水剂1%、钢纤维2.5%、水8.5%。

如上所述的含再生粗骨料的超高性能混凝土通过以下制备方法制备后进行试验，制备方法如下：

将所有材料按照上述组分进行称取；

将称取好的水泥、硅灰、粉煤灰、矿粉混合，搅拌1min；

加入全部水和减水剂，搅拌7min；

加入普通河沙搅拌 2min；

加入钢纤维搅拌 5min；

加入粗骨料搅拌 3min，进行坍落扩展度试验；

将得到的拌合料浇筑进模具中，振捣至无气泡冒出，制成坯体；

将坯体标准养护24h，拆模；

将坯体置入90℃热水中，养护48h；然后，通过液压伺服试验机加载进行性能测试。

对实施例3的含再生粗骨料超高性能混凝土进行试验，试验性能见表3。

表3

试验样品	坍落度/mm	扩展度/mm	抗压强度/MPa
				1	满足	满足	126
2	满足	满足	125
				3	满足	满足	127

由以上实施例，可以看出，本发明制备的含再生粗骨料的超高性能混凝土，抗压强度可以达到120MPa左右甚至达到127MPa，坍落度、扩展度和抗压强度均满足超高性能混凝土的工作性能要求。

同时，本发明在性能满足要求的情况下，每立方米成本可降低20%左右，大大节约了成本。

以上已以较佳实施例公布了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采取等同替换或等效变换的方案所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种超高性能混凝土，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：胶凝材料30%~50%、普通河沙占12%~25%、再生粗骨料20%~30%、减水剂0.5%~1.0%、钢纤维占比为1.5%~2.5%，其余为水。

2.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土，其特征在于，所述再生粗骨料的粒径为5mm~25mm。

3.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土，其特征在于，所述再生粗骨料表面附着砂浆含量为30%~60%。

4.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土，其特征在于，所述普通河沙的粒径为0.25mm~0.5mm，含泥量为不大于2%。

5.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土，其特征在于，所述减水剂为减水率大于30%的聚羟酸改性醚类减水剂。

6.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土，其特征在于，所述钢纤维为抗拉强度大于2800MPa的端钩形普通钢纤维。

7.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土，其特征在于，按占混凝土的重量百分比计，所述胶凝材料包括：水泥20%~25%、硅灰5%~10%、粉煤灰5%~10%、矿粉2%~5%。

8.根据权利要求7所述的一种超高性能混凝土，其特征在于，所述水泥为强度等级不低于52.5R的硅酸盐水泥 。

9.一种制备权利要求1至8任一项所述超高性能混凝土的方法， 其特征在于，包括：

按配比称量胶凝材料、普通河沙、再生粗骨料、减水剂、钢纤维、水；将称量好的胶凝材料混合，搅拌1min；然后加入全部水和减水剂，搅拌5~8min；再加入普通河沙，搅拌2~3min；之后加入钢纤维，继续搅拌5~8min；最后加入再生粗骨料，搅拌2~3min。