[发明专利]UHPC的搅拌方法及UHPC混合料

说明书

本发明公开了一种UHPC的搅拌方法及UHPC混合料，所述UHPC的搅拌方法包括如下步骤：S1、准备原材料；S2、将步骤S1中原材料中的粉状材料进行强制干拌形成干混料，在强制干拌过程中加入钢纤维形成钢纤维干混料，或形成上述干混料后再与钢纤维进行混合搅拌得钢纤维干混料，或暂不加钢纤维，形成上述干混料备用；S3、将液体混合物加入振动搅拌机的搅拌容器内进行湿拌；对于步骤S2中的钢纤维干混料，直接振动搅拌形成新拌好的UHPC混合料；对于步骤S2未加钢纤维的情况，则在振动搅拌时间至少1分钟后再投入钢纤维，继续振动搅拌形成新拌好的UHPC混合料。本发明的搅拌方法搅拌后的混合料能混合均匀，且胶凝材料水化程度高，搅拌效率高。

技术领域

本发明涉及一种UHPC的搅拌方法，尤其涉及低水胶比超高性能混凝土(UHPC)的一种高效搅拌方法。

背景技术

超高性能混凝土(UHPC)指抗压强度在150MPa以上，具有超高韧性、超长耐久性的水泥基复合材料。它由法国学者于1994年提出^[1]，其主要成分为硅灰和水泥等胶凝材料、细骨料(粒径一般小于0.5mm)、高效减水剂及钢纤维等，水胶比通常在0.14-0.22。新拌UHPC在各种物料充分渗透、分散足够均匀、水化反应较充分的条件下，水胶比越低，形成的UHPC越致密，强度越高。由于UHPC的致密性和优异的物理力学性能，其在桥梁工程、建筑工程、防护工程等领域具有广阔的应用前景^[2]-[5]。

UHPC抗拉强度的提高和开裂后韧性的提高等主要依赖钢纤维的掺入，以及钢纤维在水泥基复合材料中的均匀分布。钢纤维结团或者分布不均匀，将形成钢纤维和基体的低粘结强度界面，降低UHPC的抗压强度，钢纤维对抗拉强度和开裂后韧性也无法发挥增强作用^[10]-[12]。由于钢纤维一般用箱装或者袋装，体积较密实，在投入搅拌机前，常需机械方法(钢纤维分散机)、人工方法加以分散，或者在胶凝材料投放前，需将钢纤维与骨料先行干拌均匀，否则，会在搅拌过程中形成结团或扎堆现象^[13]。单独的分散工序或者钢纤维与骨料的先行搅拌不仅需要增加设备或者人力，而且耗费工时。能否在搅拌过程中，对搅拌翻滚的UHPC混合物施加一定振动强度(振幅与振动园频率平方的乘积，并除以重力加速度，是一个无量纲的量)^[14]，使其可能结团的钢纤维分散均匀呢？

在极低水胶比的情况下，UHPC拌合物的剪切屈服应力和塑性粘度比普通混凝土要大，搅拌使各种成分分散均匀的难度也大为增加^[6][7]。而分散均匀是使各种颗粒及水分充分渗透，相互间充分反应，并形成超高强度的必要条件。经研究，采用常规搅拌方法，UHPC中水泥的水化程度仅30％-40％^[8]，硅灰的反应程度也仅30％左右^[9]。在UHPC的原材料及其配比等相同条件下，能否在搅拌过程中，对搅拌翻滚的UHPC混合物施加一定振动强度，使各种物料颗粒在搅拌中大幅增加碰撞，以使其及水分分散足够均匀、渗透足够充分呢？

研究已表明，对普通混凝土、高强混凝土、钢纤维混凝土或者砂浆等混合料进行振动搅拌，能使物料颗粒处于颤振状态，破坏物料间的粘性连接，便于物料中的胶凝材料—水泥颗粒从结团状态变为均匀分布状态(无论是宏观上，还是微观上)，当配合比不变而搅拌时间不缩短或者缩短不多时，混凝土强度能得到提高，搅拌周边工作噪声降低(需要的搅拌速度降低)，单位产量能耗下降^[15][16]。研究还表明，搅拌设备作业介质类型不同，搅拌机构与介质相互作用不同，搅拌后物料各成分间的物理作用和化学作用亦有所区别^[15]，振动搅拌相对强制搅拌(普通搅拌)的增强效果不一，低的几乎无效果^[17][18]。