[发明专利]一种基于废弃玻璃集料的抗冲磨廊道超高性能混凝土及其制备方法

说明书

本发明属于建筑材料技术领域，尤其涉及一种基于废弃玻璃集料的抗冲磨廊道超高性能混凝土及其制备方法。本发明提供的超高性能混凝土具有极佳的抗冲磨性能、优异的工作性能、超高强度、良好体积稳定性、较好的抗裂能力等特点，提高了混凝土结构的耐久性能，将大大提高建筑物的使用寿命，进而解决大体积混凝土控裂要求高难度大、外观质量要求高、汛期时含砂石水流冲磨破坏等技术难题，具有重要的实际应用价值。制备方法和施工工艺简单，容易操作，具有实际推广价值。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，尤其涉及一种基于废弃玻璃集料的抗冲磨廊道超高性能混凝土及其制备方法。

背景技术

航运枢纽工程大多数构件属于大体积混凝土，控裂要求高、难度大；另外混凝土构件外观质量要求高，需要解决混凝土控裂和外观质量要求高的技术难题。大体积混凝土的防裂问题是无数工程技术人员长期研究的难题，至今尚未很好解决。

航运枢纽工程廊道混凝土由于其特殊变截面结构，使得该部位混凝土容易形成应力集中易开裂，同时汛期还面临含砂石水流冲磨破坏的风险，如何解决泄洪廊道混凝土抗裂和抗冲磨难题是解决问题的关键。

近年来超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete，UHPC)抗冲磨材料因其优异的力学、耐久性能也受到广泛关注，UHPC材料结合了硅粉、粉煤灰混凝土、钢纤维混凝土的优点：剔除粗骨料，优化集料级配，提升致密性；掺加硅灰、粉煤灰等活性粉末掺合料提升力学强度和耐久性能；掺加钢纤维，大幅提高混凝土韧性、抗裂性能及各项力学性能；使用高性能外加剂，降低水胶比，提升混凝土工作性能和力学性能。

研究表明废弃玻璃与天然砂石具有非常相近的密度，且与砂石相比，废弃玻璃具有更高的硬度；当废弃玻璃粒径小于1.5mm时脆性得到了非常大的改善，基本与砂子相同；可以使用废弃玻璃制备混凝土。目前，废弃玻璃可通过回收后破碎用于景观人行道，加入沥青混凝土中替代骨料作为路面材料以及破碎后用于地砖材料。由于其高硬度，并且具有较高的耐腐蚀性，开发一种抗冲磨超高性能混凝土成为可能。此外，对于废弃玻璃的二次利用可以节约资源，保护环境。

UHPC抗冲磨材料具有以下优势：①力学性能高，使其可以广泛应用于各种复杂的水流环境等，且可提升原构筑物耐久性和使用寿命；②优异的断裂韧性，能与部分金属的韧性相似，使材料整体在冲磨环境下具有可靠性；③耐久性好，UHPC几乎是不渗透性的，硫酸盐和氯离子的渗透也几乎为零，且几乎不碳化，这使其具有优异的耐久性能，大大提高水工建筑的服役时间。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于废弃玻璃集料的抗冲磨廊道超高性能混凝土及其制备方法，目的在于解决现有技术中的一部分问题或至少缓解现有技术中的一部分问题。

本发明所提供的超高性能混凝土具有极佳的抗冲磨性能、优异的工作性能、超高强度、良好体积稳定性、较好的抗裂能力等特点，提高了混凝土结构的耐久性能，将大大提高建筑物的使用寿命，进而解决大体积混凝土控裂要求高难度大、外观质量要求高的技术难题。本发明所述制备方法和施工工艺简单，容易操作，具有实际推广价值。本发明利用最大堆积密度理论得出水泥-硅灰-粉煤灰三元体系最大密实度及废弃玻璃集料的最优级配，水泥作为基材、硅灰为增密组分、粉煤灰为改性剂，钢纤维有效提高了混凝土的强度，延缓微裂缝的延生。

本发明是这样实现的，一种基于废弃玻璃集料的抗冲磨廊道超高性能混凝土，包括以下重量份组分：水泥30-35份；硅灰6–8份；粉煤灰沉珠5–6份；钢纤维12-16份；废弃玻璃集料40-45份；减水剂0.5-1.5份；膨胀剂0.1-1份；水胶比为0.16-0.24。

进一步地，所述废弃玻璃集料，粒径为1.5mm以下，表观密度2450kg/m³。

进一步地，所述水泥为P.O 52.5的普通硅酸盐水泥。