[发明专利]一种耐磨超高性能混凝土及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐磨超高性能混凝土及其制备方法，包括如下重量份的原料：专用胶凝材料600～650份；硅灰120～150份；钢渣骨料600～650份；铁尾矿砂300～350份；石英砂240～260份；减水剂15～18份；钢纤维80～100份；水160～180份。专用胶凝材料由如下重量份的原料干混均匀得到：硅酸盐水泥熟料粉65～75份；高铁高贝利特硫铝酸盐水泥熟料粉20～30份；石膏粉5～10份。本发明强度生成快，抗压和抗折强度高，抗冲击能力强，1d抗压强度可达到70MPa，抗折强度达到15MPa，28d抗压强度可达到180MPa以上，抗折强度达到35MPa以上；磨耗值小于4.0cm³，制备成本降低80％左右。

技术领域

本发明属于混凝土技术领域，特别是涉及一种耐磨超高性能混凝土及其制备方法。

背景技术

抗磨蚀问题一直是困扰水泥工业的一个难题，因磨损而引起的停机时间占总停机时间的50％～55％。在水泥工业中，诸多的设备和管道内部长期受到物料或高浓度含尘气体的冲刷过早损坏，使用寿命大大降低。如何提高这些设备和管道的使用寿命，提高设备运转效率和保持生产系统的稳定运行，对于降低生产成本，节约能源具有非常重要意义。

使用耐磨材料对设备和管道进行有效防护是解决抗磨蚀问题的可靠技术途径，因此市场上对高性能以及高性价比的耐磨材料的追求从没有停止过，不断的技术创新材料的应用刻不容缓。目前，在此领域使用最多的耐磨材料是耐磨陶瓷涂料，耐磨陶瓷涂料是一种非金属胶凝材料，具有较好耐磨性和使用效果，但普遍存在强度不高、和易性较差等问题。

超高性能混凝土(简称UHPC)，是最具创新的水泥基新材料，具有超高的强度(150-200MPa)，高抗腐蚀性及耐久性，高韧性及抗冲刷性能，通过对其耐磨性进一步加强，可制成一种耐磨超高性能混凝土，进一步提高材料的强度和硬度，减少材料耐磨性对陶瓷类骨料的依赖程度，大幅度降低耐磨材料的制备成本，提高性价比。

现有用作耐磨材料的主要是一些耐磨陶瓷涂料产品，中国专利公开号CN101054484A公开了一种耐磨陶瓷涂料及其制备方法，其以硅酸盐水泥或者高铝水泥为胶凝材料，采用刚玉、高铝矾土熟料、碳化硅为骨料，以硅微粉或者铝微粉为填充剂，通过添加高效减水剂和钢纤维而制成。中国专利公开号CN109095860A，针对传统耐磨陶瓷涂料耐磨性无法进一步提高的问题，公开了一种新的耐磨陶瓷涂料，其以高铝水泥为粘合剂，以刚玉或碳化硅为骨料，通过添加节能材料、高效减水剂、钢纤维制成，耐磨陶瓷涂料和易性良好，抗折强度高。

上述有关制备耐磨材料的技术手段，主要是依靠刚玉、碳化硅、高铝矾土熟料等陶瓷类骨料的高耐磨性，但陶瓷类骨料的价格昂贵，造成制备成本偏高。使用的胶凝材料也主要是市场上已有的硅酸盐水泥或者高铝水泥，只起到胶结作用，导致胶凝材料硬化浆体的耐磨性不足。，普通的胶凝材料以及材料体系设计致使材料的强度不高，即使在采用高效减水剂减少材料体系水胶比的情况下，材料的28d强度也较低，只能达到100-130MPa。

发明内容

为解决现有耐磨材料在技术上和经济性方面存在的问题，本发明提供了一种可显著提高材料强度、大幅度降低制备成本，还可提高耐磨性的耐磨超高性能混凝土及其制备方法。本发明主要通过设计最紧密堆积的粉体材料体系，使用专用胶凝材料和高效减水剂降低硬化浆体的孔隙率，大幅度提高材料的强度，提供耐磨性高的硬化浆体；使用钢渣、铁尾矿砂等高耐磨性的工业固废及石英砂作骨料，不使用刚玉、碳化硅和煅烧铝矾土熟料等价格昂贵的陶瓷类骨料，显著降低材料制备成本。

本发明是这样实现的，一种耐磨超高性能混凝土，包括如下重量份的原料：专用胶凝材料600～650份；硅灰120～150份；钢渣骨料600～650份；铁尾矿砂300～350份；石英砂240～260份；减水剂15～18份；钢纤维80～100份；水160～180份。

在上述技术方案中，优选的，所述专用胶凝材料，由如下重量份的原料干混均匀得到：硅酸盐水泥熟料粉65～75份；高铁高贝利特硫铝酸盐水泥熟料粉20～30份；石膏粉5～10份。