[发明专利]一种轻骨料超高性能混凝土及其制备方法

说明书

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种轻骨料超高性能混凝土及其制备方法。本发明提供的轻骨料超高性能混凝土，由包括以下重量份数的组分制备得到：水泥220～400份；硅灰100～120份；膨胀珍珠粉5～150份；膨胀珍珠岩220～260份；减水剂15～20份；钢纤维76～93份；水130～160份；所述膨胀珍珠粉的粒径小于0.075mm；所述膨胀珍珠岩的粒径范围为0.075～0.6mm。本发明设计制备的轻质超高性能混凝土密度性能优异，能够满足超大跨度桥梁、超高层建筑以及海洋复杂环境下服役混凝土构件等对水泥基材料的轻质、超高强、超高耐久的要求，具有较高的推广价值。

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种轻骨料超高性能混凝土及其制备方法。

背景技术

轻骨料混凝土是指通过掺加轻骨料，表观密度控制在1950kg/m³以下的混凝土，轻骨料混凝土具有比强度高、保温、隔热等优点，广泛应用在各种承重和非承重结构。超大跨度桥梁、超高层建筑对混凝土的强度和耐久性提出了更高要求，然而，与传统砂石骨料相比，轻骨料的力学性能低，导致轻骨料混凝土存在强度低、耐久性差的缺陷，限制了轻骨料混凝土的发展和应用。

现有研究聚焦在轻骨料的性能增强(提高其力学性能)，常用的技术手段包括：(1)选用低吸水率、高强优质的轻骨料，提高了轻骨料混凝土的原料成本；(2)在轻骨料表面使用水泥基材料预制一层致密的壳，提升轻骨料的强度；(3)通过掺加辅助胶凝材料，改善轻骨料与水泥浆体的界面过渡区性能(界面过渡区当成轻骨料的壳)以提高轻骨料混凝土的性能。然而，上述技术手段对轻骨料预处理工艺和施工工艺都提出了更高的要求，制备工艺复杂，且并未从根本上解决轻骨料混凝土作为薄弱环节的事实，导致制备的轻骨料混凝土性能提升有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轻骨料超高性能混凝土及其制备的新思路。本发明使用来源广泛、吸水率高、强度差的膨胀珍珠岩作为轻骨料(填料)，通过提高浆体的均质性，降低混凝土应力集中现象，实现超高强度、高韧性、高抗冲击性和优异耐久性能的轻骨料超高性能混凝土的制备，本研究一方面使用广泛易得的轻骨料，降低了轻骨料成本和预处理工艺；另一方面，较现有轻骨料混凝土的研究，本研究制备的轻骨料混凝土性能更加优异。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种轻骨料超高性能混凝土，由包括以下重量份数的组分制备得到：

所述膨胀珍珠岩的粒径为0.075～0.6mm；

所述膨胀珍珠粉的粒径小于0.075mm。

优选地，所述水泥为硅酸盐水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥或矿渣水泥；所述水泥的平均粒径为10.6μm。

优选地，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂；所述减水剂的减水率超过35％。

优选地，所述钢纤维为长直钢纤维；所述钢纤维的直径为0.1～0.3mm，长度为6～15mm，抗拉强度为1600MPa以上。

优选地，确定所述轻骨料超高性能混凝土配方的设计方法包括以下步骤：

(1)基于紧密堆积理论，利用ModifiedAndreasen andAndersen模型，设计具有密实结构的基准组配合比；

(2)根据效应面法建立膨胀珍珠粉和膨胀珍珠岩的取代量与超高性能密度和强度的函数关系，根据性能要求确定膨胀珍珠粉和膨胀珍珠岩的掺量；

(3)对效应面法设计的配比进行试验验证，得到所述轻骨料超高性能混凝土的配合比。

优选地，采用膨胀珍珠粉取代部分水泥，采用膨胀珍珠岩取代部分或全部石英砂。

优选地，步骤(3)所述轻骨料超高性能混凝土的配方为：