一种低黏度活性粉末混凝土及其制备方法
【专利摘要】本发明提出了一种低黏度活性粉末混凝土，包括以下组成和重量份：水泥：0.53～0.60份；硅灰：0.13～0.17份；粉煤灰：0.12～0.20份；石灰石粉：0.10～0.18份；高性能减水剂：0.009～0.011份；石英砂：1.0～1.5份；钢纤维：0.08～0.24份；拌合水：0.14～0.18份，本发明还提出了上述低黏度活性粉末混凝土的制备方法。本发明的活性粉末混凝土抗压强度150MPa以上，抗折强度30MPa以上；本发明不仅可以明显降低活性粉末混凝土的黏性，具有降低劳动强度和提高良品率等现实意义，而且还由于使用了较大量的工业废渣，对于节约资源、降低成本、保护环境和促进可持续发展也具有重要意义。
【专利说明】一种低黏度活性粉末混凝土及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种低黏度活性粉末混凝土，属于建筑材料领域，本发明还提出了上 述低黏度活性粉末混凝土的制备方法。
【背景技术】
[0002] 活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete,简称RPC)是上世纪90年代由法 国Bouygue公司率先研制成功的一种新型超高性能水泥基复合材料，它是根据最大密实堆 积原理，优化颗粒级配，通过使用高活性、高细度的火山灰材料并剔除粗骨料等手段，达到 所含微裂纹和孔隙等缺陷最小的目的，以获得RPC材料超高强度与优异的耐久性。在其凝 结硬化过程中采取预压、加热等养护成型工艺，以进一步提高其力学性能；掺入微钢纤维以 改善RPC的延性，提高其抗拉强度。由于RPC材料的超高力学性能和优异耐久性，在现代土 木工程中具有广阔的应用前景。在国外，如法国、美国、加拿大等国，活性粉末混凝土材料已 经用于实际工程，我国不少科研机构也开展了对活性粉末混凝土的开发与应用研究。
[0003] 硅灰是RPC材料必不可少的成分，硅灰的粒径极细，平均粒径约为0. 1 μ m，而水泥 等掺合料的平均粒径约为30?50 μ m，因此硅灰可以填充RPC内部的孔隙，使内部孔隙进 一步减少，这是其他矿物掺合料无法达到的。但是，目前国内外的RPC中硅灰的掺量约为 20 %?25%，大量硅灰的掺入，再加上RPC极低的水灰比，使得RPC黏性极大，导致生产中工 人操作困难，而且硬化以后表面容易出现气孔，将RPC试块破碎以后，也会发现内部气孔较 多，影响RPC的匀质性和产品的良品率。
【发明内容】
[0004] 针对以上问题，本发明的第一个目的在于提出一种低黏度活性粉末混凝土，其抗 压强度150MPa以上，抗折强度30MPa以上，而且具有低黏度的特点，在实际生产中可以降低 劳动强度和提高良品率。
[0005] 本发明的第二个目的在于提出上述低黏度活性粉末混凝土的制备方法。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明的第一个目的采用以下技术方案予以实现：
[0007] -种低黏度活性粉末混凝土，包括水泥、硅灰、粉煤灰、石灰石粉、高性能减水剂、 石英砂、钢纤维和拌合水，其重量份组成为：
[0008] 水泥：0.53?0.60份； 硅灰：0.13?0.17份； 粉煤灰：0.12-0.20份； 石灰石粉：0.10?0.18份； 高性能减水剂：0.009?0.011份； 石英砂：1.0?1.5份； 钢纤维：0.08?0.24份； 拌合水：0.14?0.18份。
[0009] 作为优选地，所述水泥为强度等级不低于42. 5的硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水 泥。
[0010] 作为优选地，所述硅灰的比表面积彡20000m2/kg，硅灰中二氧化硅的含量彡90%。
[0011] 作为优选地，所述粉煤灰比表面积彡600m2/kg。
[0012] 作为优选地，所述石灰石粉中碳酸钙含量> 75%，细度为45μπι方孔筛筛余 彡 25%。
[0013] 作为优选地，所述1?性能减水剂为聚竣fe系减水剂或奈系减水剂，固含量> 30%， 减水率彡30%。
[0014] 作为优选地，所述石英砂中二氧化硅含量彡98%，粒径范围为0. 16?1. 2mm，连续 级配。
[0015] 作为优选地，所述钢纤维直径0· 2?0· 25mm，长度13mm，抗拉强度彡2850MPa。
[0016] 作为优选地，所述拌合水为普通干净自来水或其他干净水。
[0017] 本发明的第二个目的通过以下技术方案予以实现：
[0018] 一种低黏度活性粉末混凝土的制备方法，包括以下步骤：
[0019] (1)分别称取0· 53?0· 60份水泥、0· 13?0· 17份硅灰、0· 12?0· 20份粉煤灰、 0. 10?0. 18份石灰石粉、0. 009?0. 011份高性能减水剂、1. 0?1. 5份石英砂、0. 08? 0. 24份钢纤维和0. 14?0. 18份拌合水待用；
[0020] (2)将高性能减水剂溶入拌合水中，搅拌均匀，然后将水泥、硅灰、粉煤灰、石灰石 粉、石英砂、钢纤维加入搅拌机中搅拌至均匀，再将溶有高性能减水剂的拌合水加入搅拌机 中搅拌至均匀；
[0021] (3)将搅拌均匀后的拌合物浇筑于模具或模板内，并使用混凝土振动台或者振捣 棒进行振捣，排除拌合物中的气泡，并成型，成型的试件摆放在水平的地面或者支架上，避 免出现厚薄不均的现象，试件摆放的条件为15?25°C静置一天，然后拆模；
[0022] (4)将拆模后的试件移入混凝土养护设备中养护，养护的条件是先以12?20°C / h的速度升温至85?95°C，恒温养护24h?48h，养护完成后以12?20°C /h的速度冷却 至室温，即得成品。
[0023] 步骤（2)中水泥、硅灰、粉煤灰、石灰石粉、石英砂、钢纤维加入搅拌机中搅拌时间 为2?4min，然后将溶有高性能减水剂的拌合水加入搅拌机中搅拌时间为5?8min。
[0024] 作为优选地，所述水泥为强度等级不低于42. 5的硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水 泥。
[0025] 作为优选地，所述硅灰的比表面积彡20000m2/kg，硅灰中二氧化硅的含量彡90%。
[0026] 作为优选地，所述粉煤灰比表面积彡600m2/kg。
[0027] 作为优选地，所述石灰石粉中碳酸钙含量> 75%，细度为45μπι方孔筛筛余 彡 25%。
[0028] 作为优选地，所述1?性能减水剂为聚竣fe系减水剂或奈系减水剂，固含量> 30%， 减水率彡30%。
[0029] 作为优选地，所述石英砂中二氧化硅含量彡98%，粒径范围为0. 16?1. 2mm，连续 级配。
[0030] 作为优选地，所述钢纤维直径0. 2?0. 25mm，长度13mm，抗拉强度彡2850MPa。
[0031] 作为优选地，所述拌合水为普通干净自来水或其他干净水。
[0032] 本发明与现有技术相比具有的有益效果为：本发明在充分利用各种混凝土掺合料 的性能的基础上，通过材料复合技术，用超细粉煤灰和石灰石粉替代部分水泥、硅灰和石英 砂，在常压和热养护条件下制备活性粉末混凝土，活性粉末混凝土抗压强度150MPa以上， 抗折强度30MPa以上；另外，本发明不仅可以明显降低活性粉末混凝土的黏性，对活性粉末 混凝土在实际生产中具有降低劳动强度和提高良品率等现实意义，而且还由于使用了较大 量的工业废渣，在节约资源和降低成本、保护环境和促进可持续发展等方面也具有重要意 义。
【具体实施方式】
[0033] 为让本领域的技术人员更加清晰直观的了解本发明，下面将对本发明作进一步的 说明。
[0034] 实施例1
[0035] 本实施例的低黏度活性粉末混凝土包括水泥、硅灰、粉煤灰、石灰石粉、高性能减 水剂、石英砂、钢纤维和拌合水，其中水泥：〇. 60份；硅灰：0. 13份；粉煤灰：0. 12份；石灰石 粉：0. 18份；高性能减水剂：0. 009份；石英砂：1. 5份；钢纤维：0. 08份；拌合水：0. 18份； 其中，水泥采用强度等级为42. 5的硅酸盐水泥；硅灰的比表面积> 20000m2/kg，硅灰中二 氧化硅的含量>90%;粉煤灰比表面积>600m2/kg ;石灰石粉中碳酸钙含量>75%，细度为 45 μ m方孔筛筛余< 25% ;高性能减水剂为萘系减水剂（也可以用聚羧酸系减水剂代替）， 固含量彡30%，减水率彡30%;石英砂中二氧化硅含量彡98%，粒径范围为0. 16?1. 2mm， 连续级配；钢纤维直径0. 2?0. 25mm，长度13mm，抗拉强度彡2850MPa ;拌合水为普通干净 自来水。
[0036] 上述低黏度活性粉末混凝土通过以下步骤制备：
[0037] (1)分别称取上述重量份的原料待用；
[0038] (2)将高性能减水剂溶入拌合水中，搅拌均匀，然后将水泥、硅灰、粉煤灰、石灰石 粉、石英砂、钢纤维加入搅拌机中搅拌2min至均匀，再将溶有高性能减水剂的拌合水加入 搅拌机中搅拌5min至均勻；
[0039] (3)将搅拌均匀后的拌合物浇筑于模具或模板内，并使用混凝土振动台或者振捣 棒进行振捣，排除拌合物中的气泡，并成型，成型的试件摆放在水平的地面或者支架上，避 免出现厚薄不均的现象，试件摆放的条件为15°C静置一天，然后拆模；
[0040] (4)将拆模后的试件移入混凝土养护设备中养护，养护的条件是先以12°C /h的速 度升温至85°C，恒温养护24h，养护完成后以12°C /h的速度冷却至室温，即得成品。
[0041] 实施例2
[0042] 本实施例的低黏度活性粉末混凝土包括水泥、硅灰、粉煤灰、石灰石粉、高性能减 水剂、石英砂、钢纤维和拌合水，其中水泥：〇. 56份；硅灰：0. 15份、粉煤灰：0. 14份；石灰石 粉：0. 15份；高性能减水剂：0. 010份；石英砂：1. 1份；钢纤维：0. 16份；拌合水：0. 16份； 其中，水泥采用强度等级为42. 5的硅酸盐水泥；硅灰的比表面积> 20000m2/kg，硅灰中二 氧化硅的含量>90%;粉煤灰比表面积>600m2/kg ;石灰石粉中碳酸钙含量>75%，细度为 45 μ m方孔筛筛余< 25% ;高性能减水剂为聚羧酸系减水剂（也可以用萘系减水剂代替）， 固含量彡30%，减水率彡30%;石英砂中二氧化硅含量彡98%，粒径范围为0. 16?1. 2mm， 连续级配；钢纤维直径0. 2?0. 25mm，长度13mm，抗拉强度彡2850MPa ;拌合水为普通干净 自来水。
[0043] 上述低黏度活性粉末混凝土通过以下步骤制备：
[0044] (1)分别称取上述重量份的原料待用；
[0045] (2)将高性能减水剂溶入拌合水中，搅拌均匀，然后将水泥、硅灰、粉煤灰、石灰石 粉、石英砂、钢纤维加入搅拌机中搅拌3min至均匀，再将溶有高性能减水剂的拌合水加入 搅拌机中搅拌6min至均勻；
[0046] (3)将搅拌均匀后的拌合物浇筑于模具或模板内，并使用混凝土振动台或者振捣 棒进行振捣，排除拌合物中的气泡，并成型，成型的试件摆放在水平的地面或者支架上，避 免出现厚薄不均的现象，试件摆放的条件为20°C静置一天，然后拆模；
[0047] (4)将拆模后的试件移入混凝土养护设备中养护，养护的条件是先以16°C /h的速 度升温至90°C，恒温养护36h，养护完成后以16°C /h的速度冷却至室温，即得成品。
[0048] 实施例3
[0049] 本实施例的低黏度活性粉末混凝土包括水泥、硅灰、粉煤灰、石灰石粉、高性能减 水剂、石英砂、钢纤维和拌合水，其中水泥：〇. 53份；硅灰：0. 17份、粉煤灰：0. 20份；石灰石 粉：0. 10份；高性能减水剂：0. 011份；石英砂：1. 0份；钢纤维：0. 24份；拌合水：0. 14份； 其中，水泥采用强度等级为42. 5的硅酸盐水泥；硅灰的比表面积> 20000m2/kg，硅灰中二 氧化硅的含量>90%;粉煤灰比表面积>600m2/kg ;石灰石粉中碳酸钙含量>75%，细度为 45 μ m方孔筛筛余< 25% ;高性能减水剂为聚羧酸系减水剂（也可以用萘系减水剂代替）， 固含量彡30%，减水率彡30%;石英砂中二氧化硅含量彡98%，粒径范围为0. 16?1. 2mm， 连续级配；钢纤维直径0. 2?0. 25mm，长度13mm，抗拉强度彡2850MPa ;拌合水为普通干净 自来水。
[0050] 上述低黏度活性粉末混凝土通过以下步骤制备：
[0051] (1)分别称取上述重量份的原料待用；
[0052] (2)将高性能减水剂溶入拌合水中，搅拌均匀，然后将水泥、硅灰、粉煤灰、石灰石 粉、石英砂、钢纤维加入搅拌机中搅拌4min至均匀，再将溶有高性能减水剂的拌合水加入 搅拌机中搅拌8min至均匀；
[0053] (3)将搅拌均匀后的拌合物浇筑于模具或模板内，并使用混凝土振动台或者振捣 棒进行振捣，排除拌合物中的气泡，并成型，成型的试件摆放在水平的地面或者支架上，避 免出现厚薄不均的现象，试件摆放的条件为25°C静置一天，然后拆模；
[0054] (4)将拆模后的试件移入混凝土养护设备中养护，养护的条件是先以20°C /h的速 度升温至95°C，恒温养护48h，养护完成后以20°C /h的速度冷却至室温，即得成品。
[0055] 本发明的实施例1、2和3中水泥、硅灰、粉煤灰以及石灰石粉的份数加起来等于1， 这四种材料相当于是胶凝材料，方便与石英砂的比例计算，也方便计算减水剂的量和拌合 水的量。
[0056] 本发明低黏度活性粉末混凝土性能试验结果如表1所示：
[0057] 表 1
[0058]
【权利要求】
1. 一种低黏度活性粉末混凝土，其特征在于：包括水泥、硅灰、粉煤灰、石灰石粉、高性 能减水剂、石英砂、钢纤维和拌合水，其重量份组成为： 水泥：0.53~0.60份； 硅灰：0.13?0.17份； 粉煤灰：0·12~0·20份； 石灰石粉：0.10~0.]8份； 高性能减水剂：0.009?0.011份； 石英砂：1.0?1.5份； 钢纤维：0.08~0.24份； 拌合水：0.14?0.18份。
2. 根据权利要求1所述的低黏度活性粉末混凝土，其特征在于：所述水泥为强度等级 不低于42. 5的硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥。
3. 根据权利要求1所述的低黏度活性粉末混凝土，其特征在于：所述硅灰的比表面积 彡20000m2/kg，硅灰中二氧化硅的含量> 90%。
4. 根据权利要求1所述的低黏度活性粉末混凝土，其特征在于：所述粉煤灰比表面积 ^ 600m2/kg〇
5. 根据权利要求1所述的低黏度活性粉末混凝土，其特征在于：所述石灰石粉中碳酸 钙含量> 75 %，细度为45 μ m方孔筛筛余< 25%。
6. 根据权利要求1所述的低黏度活性粉末混凝土，其特征在于：所述高性能减水剂为 聚竣Ife系减水剂或奈系减水剂，固含量> 30%，减水率> 30%。
7. 根据权利要求1所述的低黏度活性粉末混凝土，其特征在于：所述石英砂中二氧化 硅含量彡98%，粒径范围为0. 16?1. 2_，连续级配。
8. 根据权利要求1所述的低黏度活性粉末混凝土，其特征在于：所述钢纤维直径 0· 2?0· 25_，长度13_，抗拉强度彡2850MPa。
9. 根据权利要求1?8任一项所述的低黏度活性粉末混凝土的制备方法，其特征在于， 包括以下步骤： (1) 分别称取〇· 53?0· 60份水泥、0· 13?0· 17份硅灰、0· 12?0· 20份粉煤灰、0· 10? 0. 18份石灰石粉、0. 009?0. 011份高性能减水剂、I. 0?1. 5份石英砂、0. 08?0. 24份钢 纤维和0. 14?0. 18份拌合水待用； (2) 将高性能减水剂溶入拌合水中，搅拌均匀，然后将水泥、硅灰、粉煤灰、石灰石粉、石 英砂、钢纤维加入搅拌机中搅拌至均匀，再将溶有高性能减水剂的拌合水加入搅拌机中搅 拌至均匀； (3) 将搅拌均匀后的拌合物浇筑于模具或模板内，并使用混凝土振动台或者振捣棒进 行振捣，排除拌合物中的气泡，并成型，成型的试件摆放在水平的地面或者支架上，避免出 现厚薄不均的现象，试件摆放的条件为15?25°C静置一天，然后拆模； (4) 将拆模后的试件移入混凝土养护设备中养护，养护的条件是先以12?20°C /h的 速度升温至85?95°C，恒温养护24h?48h，养护完成后以12?20°C /h的速度冷却至室 温，即得成品。
10. 根据权利要求9所述的低黏度活性粉末混凝土的制备方法，其特征在于：所述 水泥为强度等级不低于42. 5的硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥；所述硅灰的比表面积 彡20000m2/kg，硅灰中二氧化硅的含量> 90% ;所述粉煤灰比表面积> 600m2/kg ;所述石 灰石粉中碳酸钙含量> 75 %，细度为45 μ m方孔筛筛余< 25% ;所述高性能减水剂为聚 羧酸系减水剂或萘系减水剂，固含量> 30 %，减水率> 30% ;所述石英砂中二氧化硅含量 彡98 %，粒径范围为0. 16?I. 2mm，连续级配；所述钢纤维直径0. 2?0. 25mm，长度13mm, 抗拉强度彡2850MPa。
【文档编号】C04B18/08GK104230270SQ201410460460
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月11日 优先权日:2014年9月11日
【发明者】李军, 饶建华, 陈虎, 陶建斌 申请人:湖南嘉威科技有限公司