施工現場養護條件下200MPa級防爆裂活性粉末混凝土及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種施工現場養護條件下200MPa級防爆裂活性粉末混凝土及其制備方法，該混凝土是由以下重量份的組分制成：水泥1份，改性硅灰0.25～0.35份，磨細礦渣0.15～0.35份，石英砂1.0～1.5，聚羧酸減水劑0.030～0.040份，鋼纖維0.15～0.25份，聚丙烯纖維0.00175～0.003份，水0.20～0.25份。本發明專利技術生產工藝簡單，可操作性強；適合粗放式現場施工和養護，有利于活性粉末混凝土的推廣應用；礦渣的使用以及非高溫蒸汽養護條件，對保護環境、節約能源具有重要意義。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于建筑材料領域，具體涉及的是一種施工現場養護條件下(環境溫度大于20℃，撒水養護)200MPa級防爆裂活性粉末混凝土及其制備方法。
技術介紹
活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete，簡稱RPC)是一種新型水泥基復合材料。RPC200的理論強度應達到120～230MPa，按照目前現有配合比配制時，需采用70～90℃高溫蒸汽養護才能保證其強度大于120MPa。施工現場因沒有高溫蒸汽養護條件，采用現有配合比制備的RPC200的強度僅為100MPa，且在較大溫差或高溫下易于爆裂，嚴重制約了RPC200在工程中的廣泛應用?，F有研究成果和文獻中，給出了RPC200制備時的配合比，對RPC200配置技術和性能研究起到積極作用。按現有研究成果和文獻的配合比制備RPC200時，需采用高溫蒸汽養護或者80～95℃的溫水中養護，不適合施工現場澆筑和養護。按現有配合比制備的RPC200在施工現場養護條件下(環境溫度大于20℃，撒水養護)，RPC200的強度僅為100MPa，沒有達到RPC200的理論強度，且內部凝膠體水化不完全，極易高溫爆裂，爆裂將導致構件截面尺寸減小，內部溫度驟升和材料性能衰退，嚴重時導致結構毀損和倒塌。對于RPC200，一方面，制備時為使強度大于120MPa，需高溫和蒸汽養護，僅適用于預制件廠預制構件，且消耗大量能源；另一方面，按照現有配合比在施工現場澆筑和養護條件下的RPC200強度為100MPa，目前高強混凝土在施工現場澆筑和養護條件下的強度同樣可以達到100MPa，與高強混凝土相比，按現有配合比在施工現場澆筑和養護的RPC200無明顯優勢，且造價較高。雖然申請號為200910310966.4的中國專利《免蒸養活性粉末混凝土》公開了RPC在制備過程中無需高溫蒸汽養護，其抗壓強度最高能達到130MPa，但是其在無高溫蒸汽養護下只注重了抗壓強度，而沒有考慮到在較大溫差和火災時RPC的防爆裂性能?；谏鲜霈F有技術，亟需研制適用于粗放簡易條件的施工現場養護條件的防爆裂RPC200及其配置方法。
技術實現思路
本專利技術針對目前在施工現場澆筑和養護條件下RPC200的強度僅為100MPa，小于理論值120MPa，且極易爆裂等問題，創造性地通過提高活性微粉末及早強劑的性能和摻量、優化配合比、復摻鋼纖維和聚丙烯纖維的方法，提高RPC200在施工現場澆筑和養護條件下的強度和抗爆裂性能，提出本專利技術。本專利技術采用的技術方案如下：本專利技術的施工現場養護條件下200MPa級防爆裂活性粉末混凝土的特點是由普通硅酸鹽水泥、改性硅灰、磨細礦渣、石英砂、早強型聚羧酸高效減水劑、鋼纖維、聚丙烯纖維和水等按照一定配合比攪拌而成，具體是由以下重量份的組分制成：水泥1份，改性硅灰0.25～0.35份，磨細礦渣0.15～0.35份，石英砂1.0～1.5份，聚羧酸減水劑0.030～0.040份，鋼纖維0.15～0.25份，聚丙烯纖維0.00175～0.003份，水0.20～0.25份。本專利技術的防爆裂RPC200在施工現場養護條件下(環境溫度大于20℃，撒水養護)的抗壓強度大于135MPa，抗折強度大于22MPa，彈性模量大于50GPa。優選的，施工現場養護條件下200MPa級防爆裂活性粉末混凝土是由以下重量份的組分制成：水泥1份，改性硅灰0.30份，磨細礦渣0.20份，石英砂1.5份，聚羧酸減水劑0.0375份，鋼纖維0.20份，聚丙烯纖維0.0025份，水0.20份。優選的，水泥為P.O52.5級普通硅酸鹽水泥。經過大量實驗驗證，采用此級配的水泥，使得最終得到的活性粉末混凝土的整體性能優異。優選的，改性硅灰的粒徑為0.1～0.3μm(進一步優選為0.2μm)，比表面積應大于15000m2/kg，7天活性指數應大于110％。經過大量實驗驗證，采用此級配的改性硅灰，使得最終得到的活性粉末混凝土的整體性能優異。優選的，磨細礦渣的比表面積應大于600m2/kg，28天活性指數應大于115％。經過大量實驗驗證，采用此級配的磨細礦渣，使得最終得到的活性粉末混凝土的整體性能優異。改性硅灰和磨細礦渣的主要成分為活性SiO2，在制備RPC時，二者填充水泥顆粒間的孔隙，增加RPC的密實度?；钚許iO2與水泥水化產物Ca(OH)2發生火山灰反應，生成水化硅酸鈣凝膠，將孔隙填充的更加密實，并消耗對強度有不利影響的Ca(OH)2，提高RPC的各項性能。優選的，石英砂中SiO2含量大于90％，粒徑0.18～0.36mm與粒徑0.36～0.60mm(此處不包含0.36mm端點)的質量比為1:0.8～2，進一步優選質量比為1:1。經過大量實驗驗證，采用此級配的石英砂，相比于其他級配的石英砂，使得最終得到的活性粉末混凝土的整體性能優異。優選的，聚羧酸減水劑為早強型聚羧酸高效減水劑，減水率為30％以上。優選的，鋼纖維采用超細超強平直鋼纖維，等效直徑為0.20～0.25mm(進一步優選為0.22mm)，平均長度為10～15mm(進一步優選13mm))，長徑比為58～60(進一步優選為59.1)。優選的，聚丙烯纖維采用單絲狀纖維，平均直徑為45～55μm(進一步優選為48μm)，長度為18～20mm，密度為0.9～1.0g/cm3(進一步優選為0.91g/cm3)。本專利技術還提供一種施工現場養護條件下200MPa級防爆裂活性粉末混凝土的制備方法，包括以下步驟：按配合比準確稱取各組分，將石英砂、水泥、改性硅灰、磨細礦渣、聚羧酸減水劑放入混凝土攪拌機，干拌時間不少于4min后，加入水濕拌6min以上，然后均勻撒入鋼纖維和聚丙烯纖維，繼續攪拌不小于5min后，將拌合物澆筑入模，振動成型后，環境溫度大于20℃，撒水養護28d即可制得抗壓強度大于135MPa的防爆裂RPC200。本專利技術的機理：本專利技術為了適應野外施工現場的粗放簡易的養護條件，對現有RPC200的配合比進行實質性的優化，通過提高強效礦渣激發劑和早強劑的性能和摻量來增強RPC200在常溫下的反應活性和水化程度，優化選擇特定的膠凝材料和細骨料較大密實度，摻入鋼纖維和聚丙烯纖維，提高基體抗拉強度和內部連通性，防止較大溫差以及火災高溫下RPC的爆裂，進而實現適合施工現場澆筑和養護的200MPa級防爆裂RPC的制備。進一步優化膠凝材料和細骨料的級配以實現最大密實度。在現有的RPC配制方法中，若是按照現有的原料以及其配合比配制，因為配料常溫下的活性較弱，均需要高溫蒸汽養護或者80～95℃的熱水養護，以促進水泥凝膠體的完全水化，才能對抗壓強度和抗折強度起到激發增強作用。但是高溫蒸汽養護或者80～95℃的熱水養護，在野外施工現場的粗放簡易條件下，如高層建筑、道路和沿海工程結構，無法實施上述養護條件。在沒有高溫蒸汽養護或者80～95℃的熱水養護時，按現有RPC200配制技術配制的強度僅為100MPa，并且不具備防爆裂性能，不能達到理論強度120MPa。采用本專利技術的各原料以及配合比制備得到的活性粉末混凝土，大幅度提高了常溫下凝膠體的反應活性，促進了膠凝材料在常溫下的完全水化，顯著提升了對抗壓強度和抗折強度的激發增強作用。通過實質性的優化配合比，RPC的強度和密實度大幅度提高，確保了在野外施工現場粗放簡易的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
施工現場養護條件下200MPa級防爆裂活性粉末混凝土，其特征是，是由以下重量份的組分制成：水泥1份，改性硅灰0.25～0.35份，磨細礦渣0.15～0.35份，石英砂1.0～1.5份，聚羧酸減水劑0.030～0.040份，鋼纖維0.15～0.25份，聚丙烯纖維0.00175～0.003份，水0.20～0.25份。

【技術特征摘要】
1.施工現場養護條件下200MPa級防爆裂活性粉末混凝土，其特征是，是由以下重量份的組分制成：水泥1份，改性硅灰0.25～0.35份，磨細礦渣0.15～0.35份，石英砂1.0～1.5份，聚羧酸減水劑0.030～0.040份，鋼纖維0.15～0.25份，聚丙烯纖維0.00175～0.003份，水0.20～0.25份。2.如權利要求1所述的活性粉末混凝土，其特征是，是由以下重量份的組分制成：水泥1份，改性硅灰0.30份，磨細礦渣0.20份，石英砂1.5份，聚羧酸減水劑0.0375份，鋼纖維0.20份，聚丙烯纖維0.0025份，水0.20份。3.如權利要求1所述的活性粉末混凝土，其特征是：所述水泥為P.O 52.5級普通硅酸鹽水泥。4.如權利要求1所述的活性粉末混凝土，其特征是：所述改性硅灰的比表面積大于15000m2/kg，7天活性指數大于110％。5.如權利要求1所述的活性粉末混凝土，其特征是：所述磨細礦渣的比表面積大于600m2/kg，28天活性指數大于115％。6.如權利要求1所述的活性粉末混凝土，其特征是：所述石英砂中SiO2含量大于90％，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：閆凱，張鑫，張國強，賈強，
申請(專利權)人：山東建筑大學，
類型：發明
國別省市：山東;37