高延性混凝土及其制备方法与流程

本发明涉及混凝土生产，尤其是一种超高性能混凝土生产方法。

背景技术：

1、混凝土是当代应用最为普遍的建筑材料，普通混凝土具备脆性大、易开裂和抗弯拉强度低的缺点。而现代建筑工程、市政工程中存在大量受力情况复杂、条件恶劣的环境，并且一些加固及修补部位对建筑材料的抗弯拉性能、基体粘接性能等有特殊要求，普通混凝土材料难以满足上述应用环境及性能要求。高延性混凝土是一种高抗弯拉强度、高延性、高耐久性的纤维增强水泥基复合材料，克服了传统混凝土抗弯拉强度低、易于开裂、韧性差的缺点，满足了这些建筑结构或构件对安全性、耐久性要求。

2、本发明基于上述背景，提出一种的高延性混凝土及其制备方法，其具备更高的抗弯拉强度、高延性和较好的基体粘接强度，使其作为建筑结构构件或者加固建筑结构时可大幅提高建筑物的抗弯拉性能及耐久性。

技术实现思路

1、为提高混凝土材料的抗弯拉强度、延伸率和基体粘接强度，本发明提供了一种高延性混凝土及其制备方法。

2、本发明所采用的技术方案是：高延性混凝土的制备方法，生产原料配方包括如下质量份数比例的各组分：胶凝材料1450～1550份、石英砂435～465份、超高分子量聚乙烯纤维13～20份、减水剂6.5～7份、增稠剂0.4～0.8份、早强剂3～8份、消泡剂5～5.4份；所述胶凝材料由水泥和复合矿物掺合料按照2.3～4 : 1的质量比组成；所述复合矿物掺合料由锂渣粉、电炉精炼渣粉和粒化高炉矿渣粉按照0.5～1.5 : 0.5～1.5 : 1的质量比组成。

3、部分组分说明：

4、本发明所述锂渣粉，指的是硫酸法炼锂工艺中，锂矿石经高温煅烧并经酸浸和碱中和处理所副产的锂渣，该锂渣经粉磨即为本发明所述锂渣粉。

5、本发明所述电炉精炼渣粉，指的是电炉精炼钢工艺所产生的cao-sio2-mgo-al2o3系的精练渣，该精练经粉磨即为本发明所述电炉精炼渣粉。需要说明的是，本发明的电炉精炼渣粉不同于本领域所通称的“钢渣”，钢渣指的是生铁中的杂质在熔炼过程中氧化而成的各种氧化物以及这些氧化物与溶剂反应生成的盐类所组成混合物的统称，其来源、成分和性质与本发明的电炉精炼渣粉均显著不同。

6、本领域技术人员容易理解的，本发明所述的粒化高炉矿渣粉，是由符合gb/t203标准的粒化高炉矿渣，经干燥、粉磨所得。

7、作为本发明的进一步改进，包括按照所述生产原料配方量取各原料后按照水胶比0.22～0.24 : 1的比例加水拌和成型的步骤。本领域技术人员能够理解，所用水应满足《混凝土用水标准》（jgj 63-2006）。

8、作为本发明的进一步改进，所述粒化高炉矿渣粉满足比表面积≥420m2/kg，28d活性指数≥95%，流动度比≥95%。

9、作为本发明的进一步改进，所述电炉精炼渣粉满足比表面积≥400m2/kg，28d活性指数≥75%，6h压蒸膨胀率≤0.50%。

10、作为本发明的进一步改进，所述锂渣粉满足比表面积≥450m2/kg，活性指数≥100%，需水量比≤115%，so3质量分数≤7.0%。

11、作为本发明的进一步改进，所述水泥为42.5r硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，且满足3d抗压强度≥25mpa，28d抗压强度≥46mpa。本方案采用42.5强度等级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，保证了高延性混凝土的基体强度以及弹性模量，也使本发明的水胶比下的基体强度和弹性模量与性能纤维匹配。本方案采用早强型水泥可提升高延性混凝土的凝结时间和早期强度，使超高延性混凝土更适用于各类加固工程。

12、作为本发明的进一步改进，所述石英砂由40～70目石英砂和70～140目石英砂按照1.1～1.7 : 1的质量比级配而成。本方案对石英砂的级配进行了设计，石英砂的颗粒粒径在0.425mm以下，避免集料过大造成的沉降，并分为40～70目、70～140目的二级配集料体系使细集料堆积密实，粒度较小的石英砂嵌入较大颗粒粒径之间，不仅形成密实堆积结构，提升体系强度，使所制备出的浆体流动状态良好，强度优良。

13、作为本发明的进一步改进，所述增稠剂为羟丙基甲基纤维素醚；所述早强剂为甲酸钙，纯度为工业纯及以上纯度；所述消泡剂为聚醚类消泡剂；所述减水剂为高分散高性能聚羧酸减水剂，且满足减水率大于35%。羟丙基甲基纤维素醚在碱性条件下仍具备较好的粘度和稳定性，可有增加新拌浆体在建筑上的粘接强度。

14、本发明的超高分子量聚乙烯纤维由分子量100万～500万的线形聚乙烯制得，单丝直径25μm、长度18mm，且满足断裂伸长率≤4.0%，断裂强度≥30cn/dtex，初始模量≥1100cn/dtex。本发明所采用的超高分子量聚乙烯纤维，具备很高的断裂强度和弹性模量，且具有憎水的特性，使高延性混凝土受拉、弯力作用时，纤维在拉拔滑移纤维和基体粘接力过强而造成的纤维拉断减少，更易发生滑动硬化相应的效果，使基体获得较好的稳态多裂缝发展，达到应变强化效果。进而获得高延性和高抗弯拉性能。

15、本发明还公开了一种高延性混凝土，其即是由本发明的高延性混凝土的制备方法所制得。

16、本发明的有益效果是：本发明的高延性混凝土的制备方法能够显著提高混凝土材料的抗弯拉强度、延伸率和基体粘接强度，所得高延性混凝土抗压强度≥60mpa，等效弯曲韧性≥600kj/m3，等效弯曲强度≥12mpa，极限抗拉强度≥5mpa，极限延伸率≥6.0%，对砖正拉粘接强度≥2.0mpa。

技术特征：

1.高延性混凝土的制备方法，其特性在于，生产原料配方包括如下质量份数比例的各组分：胶凝材料1450～1550份、石英砂435～465份、超高分子量聚乙烯纤维13～20份、减水剂6.5～7份、增稠剂0.4～0.8份、早强剂3～8份、消泡剂5～5.4份；所述胶凝材料由水泥和复合矿物掺合料按照2.3～4 : 1的质量比组成；所述复合矿物掺合料由锂渣粉、电炉精炼渣粉和粒化高炉矿渣粉按照0.5～1.5 : 0.5～1.5 : 1的质量比组成。

2.根据权利要求1所述的高延性混凝土的制备方法，其特性在于：包括按照所述生产原料配方量取各原料后按照水胶比0.22～0.24 : 1的比例加水拌和成型的步骤。

3.根据权利要求2所述的高延性混凝土的制备方法，其特性在于：所述粒化高炉矿渣粉满足比表面积≥420m2/kg，28d活性指数≥95%，流动度比≥95%。

4.根据权利要求2所述的高延性混凝土的制备方法，其特性在于：所述电炉精炼渣粉满足比表面积≥400m2/kg，28d活性指数≥75%，6h压蒸膨胀率≤0.50%。

5.根据权利要求2所述的高延性混凝土的制备方法，其特性在于：所述锂渣粉满足比表面积≥450m2/kg，活性指数≥100%，需水量比≤115%，so3质量分数≤7.0%。

6.根据权利要求2～5任一所述的高延性混凝土的制备方法，其特性在于：所述水泥为42.5r硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，且满足3d抗压强度≥25mpa，28d抗压强度≥46mpa。

7.根据权利要求2～5任一所述的高延性混凝土的制备方法，其特性在于：所述石英砂由40～70目石英砂和70～140目石英砂按照1.1～1.7 : 1的质量比级配而成。

8.根据权利要求2～5任一所述的高延性混凝土的制备方法，其特性在于：所述增稠剂为羟丙基甲基纤维素醚；所述早强剂为甲酸钙；所述消泡剂为聚醚类消泡剂；所述减水剂为聚羧酸减水剂，且满足减水率大于35%。

9.根据权利要求2～5任一所述的高延性混凝土的制备方法，其特性在于：所述超高分子量聚乙烯纤维满足断裂伸长率≤4.0%，断裂强度≥30cn/dtex，初始模量≥1100cn/dtex。

10.由权利要求1～9中任一所述的高延性混凝土的制备方法制得的高延性混凝土。

技术总结本发明涉及混凝土生产技术领域，具体公开了一种高延性混凝土及其制备方法，本发明的生产原料配方包括如下质量份数比例的各组分：胶凝材料1450～1550份、石英砂435～465份、超高分子量聚乙烯纤维13～20份、减水剂6.5～7份、增稠剂0.4～0.8份、早强剂3～8份、消泡剂5～5.4份；所述胶凝材料由水泥和复合矿物掺合料按照2.3～4:1的质量比组成；所述复合矿物掺合料由锂渣粉、电炉精炼渣粉和粒化高炉矿渣粉按照0.5～1.5:0.5～1.5:1的质量比组成。其优点是：能够显著提高混凝土材料的抗弯拉强度、延伸率和基体粘接强度，所得高延性混凝土抗压强度≥60MPa，等效弯曲韧性≥600kJ/m<supgt;3</supgt;，等效弯曲强度≥12MPa，极限抗拉强度≥5MPa，极限延伸率≥6.0%，对砖正拉粘接强度≥2.0MPa。技术研发人员：刘洋,徐创霞,张林涛,刘星,罗杰,杜玉会,王远贵,李继芸受保护的技术使用者：四川省建筑科学研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27