[发明专利]一种轻质减缩抗裂型超高性能混凝土及其制备方法

说明书

本发明公开了一种轻质减缩抗裂型超高性能混凝土（UHPC）及其制备方法，其是以普通硅酸盐水泥、粉煤灰微珠、玻化微珠、硅灰、硅藻土、砂、钢纤维等为原料经搅拌制得。本发明利用玻化微珠具有质轻、筒压强度高和吸水性较优的特性，以减小UHPC自重、保证UHPC的力学性能并在一定程度上约束和抑制UHPC的收缩；而硅藻土具有的多孔、高比表面积和高火山灰活性的材料特性，也具备一定“内养护”功能，可以减小UHPC的收缩，降低早期开裂风险，且其还能发挥填充效应和火山灰效应，保证UHPC的强度稳定发展。因此，本发明所得超高性能混凝土在降低自重、减少收缩和提高抗裂的同时，兼具良好的工作性能、力学性能，有优异的应用前景。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种轻质减缩抗裂型超高性能混凝土及其制备方法。

背景技术

超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete，UHPC）具有超高强度和较高的韧性与耐久性，能满足现代工程结构朝更高、更长、更深的方向发展，适应在各种严酷环境下的使用，其研究与应用已成为土木工程的研究热点与前沿技术。由于UHPC具有非常低的水胶比（0.14~0.19）、胶凝材料含量大、活性矿物掺合料掺量高、粗骨料掺量低等特点，其收缩特性与普通混凝土和高性能混凝土有较大不同，通常其在凝结硬化以及硬化后服役过程中伴随着较大的自收缩，早期开裂风险很高，成为制约其工程应用推广的技术瓶颈之一，也是现阶段UHPC材料研发的技术难点。由大量文献统计可知，UHPC的收缩以自收缩为主，占总收缩的78.6%~90.0%。因此，减小UHPC自收缩对降低UHPC开裂风险、保障其在结构应用中的适用性和安全性至关重要。

基于上述分析，本发明提出将适量玻化微珠和硅藻土外掺到UHPC中制备一种轻质减缩抗裂的超高性能混凝土，玻化微珠、硅藻土掺入到UHPC中具有以下几方面优势：1）用玻化微珠部分替代砂子，其轻质的材料特性可以一定程度上减小UHPC自重，高刚度的材料特性可以起到“骨料作用”，保证UHPC的力学性能；2）硅藻土是一种天然的火山灰材料，其主要矿物组分为无定形二氧化硅，可以与水泥水化生成的氢氧化钙发生二次水化反应生成更多的胶凝物质，保证UHPC的强度稳定发展；3）玻化微珠较优的吸水性和硅藻土多孔、高比表面积的材料特性，都具备一定“内养护”功能，两种材料的持水释水作用可以延缓UHPC内部相对湿度的下降速率，抑制UHPC的自收缩，减小早期开裂风险。目前，往UHPC中掺入玻化微珠和硅藻土抑制其自收缩鲜见相关文献报道。因此，基于适量玻化微珠和硅藻土的掺入配制的一种轻质减缩抗裂型超高性能混凝土，有望突破UHPC因自收缩大而限制其实际应用的技术瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于利用玻化微珠质轻、刚度高和吸水性较优的材料特性以及硅藻土较高的火山灰活性和持水释水的材料特性，制备一种质量较轻、强度发展稳定、自收缩小、体积稳定性高、早期抗裂风险低的轻质减缩抗裂型超高性能混凝土。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种轻质减缩抗裂型超高性能混凝土，其是以普通硅酸盐水泥、粉煤灰微珠、硅灰、硅藻土、砂、钢纤维、减水剂和水为原料制成；按重量份计，各原料的用量为：

普通硅酸盐水泥                       100份，

粉煤灰微珠                           5~20份，

玻化微珠                             10~30份，

硅灰                                 10~30份，

硅藻土                               5~20份，

砂                                   80~150份，