[发明专利]一种氧化石墨烯抗冲磨超高韧性混凝土及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种氧化石墨烯抗冲磨超高韧性混凝土，其原料包括以下质量份的组分：水泥700～800质量份，粉煤灰微珠150～200质量份，硅灰150～200质量份，机制砂900～1080质量份，亲水型橡胶颗粒23～50质量份，混杂纤维160～200质量份，减缩降粘型减水剂34.5～37.95质量份，氧化石墨烯0.005～0.01质量份，复合膨胀剂46～69质量份，水207～218.5质量份；混杂纤维由镀铜平直钢纤维、多锚点钢纤维、PVA纤维按质量比6～8:1～2:1～2混合而成。本发明制备的氧化石墨烯抗冲磨超高韧性混凝土具有优异的抗冲击韧性和耐磨蚀性能，体积稳定性好，且新老混凝土界面粘结强度高。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种氧化石墨烯抗冲磨超高韧性混凝土及其制备方法和应用。

背景技术

由于山区多发泥石流、洪水等自然灾害，泥沙和石块等固体碎屑物流速快、流量大、破坏力强，桥墩等水工建筑物在山洪、泥石流冲磨和动荷载耦合作用下服役一到两年后钢筋保护层混凝土普遍出现冲磨脱落和裂缝，造成巨大安全隐患和较高的维修成本。常规的水工建筑物施工和修补加固材料强度低、抗冲击韧性和耐磨蚀性能差，不能满足复杂环境下工程实际的需要。

超高性能混凝土具有优异的力学性能和抗冲击/冲磨性能，是理想的桥墩等水工建筑物施工和修补加固材料，但由于超高性能混凝土在制备过程中胶凝材料用量高，早期收缩大，严重影响混凝土结构的体积稳定性；水胶比低，超细颗粒用量较高，因而表现出粘性大和坍落度损失大的缺点，不利于浇筑施工；且新老混凝土之间界面粘结能力差，诸多不足限制了其在桥墩等水工建筑物施工和修补加固领域的应用。因此，亟需提供一种抗冲磨超高性能混凝土修补加固材料及其制备方法，使混凝土具有低收缩、抗冲击韧性、耐磨蚀性能好，新老混凝土界面粘结强度高的同时，可兼具良好的工作性能、体积稳定性能，更好的服役于复杂环境下桥墩等水工建筑物施工及修补加固领域。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种氧化石墨烯抗冲磨超高韧性混凝土及其制备方法和应用，该混凝土具有低收缩、抗冲击韧性、耐磨蚀性能好等优点，特别是作为修补材料时新老混凝土界面粘结强度高。

本发明所采用的技术方案具体如下：

一种氧化石墨烯抗冲磨超高韧性混凝土，其原料包括以下质量份的组分：水泥700～800质量份，粉煤灰微珠150～200质量份，硅灰150～200质量份，机制砂900～1080质量份，亲水型橡胶颗粒23～50质量份，混杂纤维160～200质量份，减缩降粘型减水剂34.5～37.95质量份，氧化石墨烯0.005～0.01质量份，复合膨胀剂46～69质量份，水207～218.5质量份；混杂纤维由质量比为6～8:1～2:1～2的镀铜平直钢纤维、多锚点钢纤维、PVA纤维组成。

根据上述技术方案，水泥优选为P·O42.5或P·O52.5。

根据上述技术方案，粉煤灰微珠的比表面积≥1300m²/kg，28d活性指数≥90％，烧失量≤5.0％，需水量比≤90％。

根据上述技术方案，硅灰中SiO₂的含量≥90wt％，硅灰的比表面积≥19500m²/kg，28d活性指数≥105％。

根据上述技术方案，机制砂为1～4.75mm连续级配，其母岩强度≥100MPa，表观密度为2650～2980kg/m³，机制砂中石粉含量为5wt％～8wt％，含泥量＜0.5wt％，压碎值为20％～25％，MB值＜1.40。

根据上述技术方案，亲水型橡胶颗粒为1～3mm连续级配，表观密度为1000～1200kg/m³。

根据上述技术方案，亲水型橡胶颗粒由以下方法制备得到：