[发明专利]一种低弹模柔性超高韧性砂浆混凝土体系及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低弹模柔性超高韧性砂浆混凝土体系及其制备方法。本发明所述低弹模柔性超高韧性砂浆混凝土体系由铝酸盐水泥、橡胶粉、骨料、粉体消泡剂、增稠剂、调凝剂、高效减水剂、抗裂减缩剂、水及纤维组成，本发明通过各组份的优化可实现其早强、多缝开裂、刚柔并济、降噪吸能等特性的调节，获得的低弹模柔性超高韧性砂浆混凝土体系可满足常规建筑工程、道路及军事工程的增韧抗裂、防撞吸能等需求。

技术领域

本发明涉及纤维增强砂浆混凝土领域，尤其涉及一种低弹模柔性超高韧性砂浆混凝土体系及其制备方法。

背景技术

工程的快速构筑与工程设施的抢修恢复是提升效率、确保工程安全的重要保障，而快速修补材料是实现抢修抢建的关键，同时要求其具有快速开放、高效施工、高韧强黏结低收缩的特性。此外，部分建筑结构在具备韧性的前提下，应该防撞吸能的功能。低弹模柔性超高韧混凝土具有应变硬化特性、优异的裂缝控制能力、优异的抗冻融性能等优异性能，在桥梁工程、道路路面工程、地下工程、抗震结构、抗冲击及防撞吸能结构的新建与修复具有广泛的应用前景。

目前，常用快速修补材料包括：普通水泥混凝土和砂浆、快硬硅酸盐水泥、特种水泥(高铝、硫铝酸盐、磷酸镁等)、聚合物混凝土、超高韧性纤维增强水泥基复合材料等。快硬硅酸盐水泥1h的抗压强度可达10～30MPa，1d强度可达28d强度的75％～90％，但是仍然存在干缩大、界面黏结差等缺点。快硬早强高铝水泥的1d抗压强度达到25～45MPa，但后期强度会出现比较明显的倒缩现象。磷酸镁水泥具有快凝快硬、高早期强度、高黏结强度、干缩变形小等优良性能，但是其凝结硬化速度过快，缺乏有效的凝结时间调节措施。聚合物或聚合物改性混凝土可有效提高界面黏结性能、断裂韧性以及变形性能等，但其与基材的相容性较差。常规修补材料还存在弹模偏大，柔性不足的问题，限制了其在防撞吸能等结构中的应用。

现有28天龄期的超高韧混凝土的抗压强度处于20-50MPa水平，弹性模量35-50GPa。随着龄期与强度的增长，弹性模量缓慢增长并逐渐稳定，超高韧混凝土的极限拉伸应变逐渐下降，为了实现并保持其超高韧性，从纤维本体、纤维-基体界面黏结性能二个方面，对作为关键组份之一的纤维提出了系列要求。

专利CN201110271280.6一种低弹模高性能混凝土旨在解决现有高速铁路Ⅱ型板式无砟轨道的底座板混凝土弹性模量太高导致变形困难的问题。一种低弹模高性能混凝土，其是由下述重量比配比的原料制成：P.042.5水泥220-240份，I级粉煤灰100-120份，S95矿渣粉30-40份，中砂850-900份，10-20mm单粒级碎石1000-1050份，水148-152份，聚羧酸减水剂3.3-3.5份。采用较大的碎石空隙率和提高混凝土砂率实现降低弹性模量的要求，用较大胶凝材料用量弥补混凝土强度的降低，满足高性能混凝土指标要求，可广泛适用于类似高速铁路底座板等对缓冲要求比较高的特殊结构。

针对目前超高韧混凝土材料部分应用场合模量高、韧性或应变不足等问题，同时缺乏专用工程纤维以匹配超高韧混凝土材料对纤维的要求，本发明主要开发出具有高强低弹模、低收缩、柔韧性优良、可满足多种施工方式等性能特点的超高韧性砂浆混凝土。

发明内容

为了解决现有超高韧混凝土早期强度低、弹模与韧性不匹配、柔韧性不足等问题，本发明开发出具有高强低弹模、低收缩、柔韧性优良、可满足多种施工方式等性能特点的超高韧性砂浆混凝土。

本发明提供的一种低弹模柔性超高韧性砂浆混凝土体系，包括砂浆混凝土及纤维，每立方砂浆混凝土中纤维的掺量为10～40kg/m³；

所述砂浆混凝土由以下各组分按质量百分比组成：

所述砂浆混凝土中水胶比为0.25-0.40；

所述橡胶粉的粒径或等效粒径在20-500目，其颗粒外形可为圆球形或不规则形；橡胶粉的作用就是提供弹性或低弹模组份，赋予本发明体系良好的弹性与低模量。