一种超高性能混凝土及其制备方法与流程

本发明涉及建筑材料，尤其涉及一种超高性能混凝土及其制备方法。

背景技术：

1、超高性能混凝土(uhpc)是一种新型水泥基建筑材料，因其优秀的力学性能和耐久性能，以及服役时间长的特点，被逐渐用于超高层、大跨度结构的复杂工程。与传统混凝土相比，uhpc大量使用胶凝材料，具有低水胶比特性，使得在制备过程中，往往因其拌合粘度高而使得uhpc制备难度大，运输、施工困难，空气无法排出，继而影响混凝土性能。目前，一些学者通过对水进行磁化处理，再将磁化水运用到混凝土中，可以提高混凝土流动性，降低混凝土粘度，从而提高混凝土强度及耐久性。其原理为一个水分子可以形成4个氢键，水分子之间通过氢键形成缔合分子团，磁化作用可以将这些缔合分子团拆散，形成单个水分子，从而提高水分子活性，降低水分子表面张力。因此磁化水可以迅速与进入水泥粒子内部，一定程度上减少水泥团聚，增大水泥水化程度，从而提高混凝土拌合物流动性，达到提高混凝土强度及耐久性的目的。

2、申请号cn201610498424.4公开了通过将矿井水在磁场磁化制得的磁化矿井水，与其他胶凝材料、砂石料一起搅拌制得沿空留巷混凝土，提高了混凝土早期强度与可泵性的同时，增大了混凝土的后期强度。cn 112266196 a公开了通过将混凝土搅拌站回收水进行磁化处理，代替普通水与清水混凝土所需的原料混合，得到清水混凝土，做到回收水二次利用同时，并指出，用磁化回收水代替清水后，混凝土的抗压强度、流动性和耐久性都得到了提高。cn112341066a公开了一种套筒灌浆材料及其制备方，采用的水经磁化处理，有效降低水分子表面张力，增强胶凝材料颗粒粘结强度，改善其抗断裂性能，同时，解决了纤维带来的流变性差的问题，在满足高延性的前提下，满足流动性、微膨胀等性能要求。

3、上述公开中虽然利用磁化水一定程度上提高了混凝土强度及性能，但磁化水在使用中尚存在以下问题：磁化处理的得到的磁化水，在几分钟内会逐渐恢复为未磁化状态，这对uhpc制备时间上提出了较高的要求，时间稍长，磁化水在制备uhpc过程中恢复为非磁化状态，则失去了作为磁化水的功能；从而达不到预期的降粘及提高混凝土性能的作用。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种超高性能混凝土，通过提高磁化水活性并延长其磁化活性时间，从而提高超高性能混凝土拌合物工作性，增加混凝土强度及耐久性。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一种超高性能混凝土，所述混凝土包括按重量份计的下述成分：水泥600-1350份，硅灰70-150份，石英砂200-450份，机制砂800-1800份，钢纤维15-75份，减水剂15-35份，磁化水120-270份，所述磁化水中加入有水合物抑制剂，其加入量为0.5-10份。

4、进一步的，所述磁化水采用可调节磁化装置磁化得到，磁化强度260-800mt，水流速度0.5-20m/s。

5、进一步的，所述水合物抑制剂包括三乙醇胺、碳酰胺、聚丙烯酰胺、丙烯酰胺、硝酸铵、硝酸钾、氯化钾、碘化钾、氯化钠、氯化铵、聚丙烯酸聚合物中的一种或多种，优选硝酸铵、硝酸钾、氯化钾、碘化钾、氯化钠、氯化铵中的一种或多种的组合。

6、所述水泥为po42.5级普通硅酸盐水泥。

7、所述的硅灰中sio2含量大于等于95％，比表面积不小于25000m2/kg。

8、所述的石英砂中sio2含量大于等于97％，为20-40目、40-70目、70-140目的连续级配，份数比为2-6:3-5:3-5。

9、所述的钢纤维为镀铜微丝钢纤维，长径比为60-70，抗拉强度大于等于25000mpa。

10、所述减水剂为聚羧酸减水剂，固含量为40％。

11、本申请进一步提供一种超高性能混凝土的制备方法，所述方法包括使用可调节磁化装置对水进行磁化处理得到磁化水，并计量将水合物抑制剂加入其中；及将磁化水与混凝土配方中其他组分混合搅拌制备得超高性能混凝土的步骤。

12、进一步的，所述方法包括下述步骤：

13、(1)使用可调节磁化装置对自来水进行磁化处理，所述磁化处理的磁化强度260-800mt，水流速度0.5-20m/s，磁化处理后计量将水合物抑制剂加入其中；

14、(2)按配方称取水泥、硅灰，混合搅拌30s后，加入称取的减水剂及制备好的磁化水，搅拌均匀，得到浆体；

15、(3)将按配方称取的石英砂、天然砂依次加入到步骤(2)得到的浆体中，搅拌均匀后加入称取好的钢纤维，搅拌均匀后装模养护得超高性能混凝土。

16、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

17、1、本发明一方面通过磁化作用改变水分子键长与键角，定向极化水分子，造成水分子间氢键断裂，提高水活性，降低其表面张力；同时，磁化水中加入有水合物抑制剂，电离出的一价离子，与水分子(氢键被破坏的水分子，或仍存在分子间氢键的水分子)结合生成负水合离子，负水合离子与磁环水协同作用，进一步提高水的活性、降低水的粘度、增加水分子势能，在uhpc拌合过程中，水分子快速进入水泥粒子内部，降低水泥胶体粘度，提高uhpc工作性、强度及耐久性，在一定程度上实现了降粘型减水剂的功能；

18、2、另一方面，加入水合物抑制剂形成的负水合离子能延长磁化水的磁化状态，保持水分子的活性时间，避免磁化水在使用过程中恢复为未磁化状态不能达到预取的降粘及提升混凝土性能的问题。

技术特征：

1.一种超高性能混凝土，其特征在于，所述混凝土包括按重量份计的下述成分：水泥600-1350份，硅灰70-150份，石英砂200-450份，机制砂800-1800份，钢纤维15-75份，减水剂15-35份，磁化水120-270份，所述磁化水中加入有水合物抑制剂，其加入量为0.5-10份。

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：所述磁化水采用可调节磁化装置磁化得到，磁化强度260-800mt，水流速度0.5-20m/s。

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：所述水合物抑制剂包括三乙醇胺、碳酰胺、聚丙烯酰胺、丙烯酰胺、硝酸铵、硝酸钾、氯化钾、碘化钾、氯化钠、聚丙烯酸聚合物中的一种或多种，优选硝酸铵、硝酸钾、氯化钾、碘化钾、氯化钠中的一种或多种的组合。

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：所述水泥为po42.5级普通硅酸盐水泥。

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：所述的硅灰中sio2含量大于等于95％，比表面积不小于25000m2/kg。

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：其特征在于，所述的石英砂中sio2含量大于等于97％，为20-40目、40-70目、70-140目的连续级配，份数比为2-6:3-5:3-5。

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：所述的钢纤维为镀铜微丝钢纤维，长径比为60-70，抗拉强度大于等于25000mpa。

8.根据权利要求1所述的一种超高性能混凝土，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸减水剂，固含为40％。

9.权利要求1所述的一种超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，所述方法包括使用可调节磁化装置对水进行磁化处理得到磁化水，并计量将水合物抑制剂加入其中；及将磁化水与混凝土配方中其他组分混合搅拌制备得超高性能混凝土的步骤。

10.根据权利要求9所述的一种超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

技术总结
本发明公开了一种超高性能混凝土及其制备方法，所述超高性能混凝土包括按重量份计的下述组分：于混凝土组分包括水泥、硅灰、石英砂、机制砂、钢纤维、减水剂，以及磁化水，磁化水中加入有水合物抑制剂；其制备方法包括在磁化水中加入水合物抑制剂处理；水泥硅灰混合搅拌后，加入处理后的磁化水、减水剂混合，搅拌均匀；再加入石英砂、机制砂钢纤维搅拌均匀装模成型步骤。本发明通过磁化水与水合物抑制剂结合，共同降低水分子粘度，提高其活性及磁化水活性维持时间，使得水分子在拌合过程中快速进入水泥粒子内部，降低水泥胶体粘度，提高UHPC工作性，降低UHPC制备、运输、施工难度，同时降低生产成本，提高UHPC强度及耐久性。

技术研发人员：周刚,杨奉源,王艾文,陈嘉琨,陈洪宇,邹红生,王贵,王成龙,曾平
受保护的技术使用者：四川省川铁枕梁工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11