[发明专利]一种钢纤维单向分布的超高性能混凝土材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钢纤维单向分布的超高性能混凝土材料及其制备方法，包括如下重量份的组分：水泥100份、硅灰5.84～27.27份、粉煤灰11.76～72.73份、细集料117.6～200份、减水剂1～2.1份、水20～38份，还包括体积掺量0.8～1.6％的钢纤维；除了钢纤维以外的组分混匀后的拌合物扩展度不小于707mm。本发明在产品的钢纤维掺量一定的条件下，抗拉强度提高了7～27％；达到相近抗拉强度，钢纤维体积掺量减小了0.1～0.3％。同时，解决了现有单向分布钢纤维增强混凝土浆体需振捣配合磁场完成钢纤维定向分布的问题(通过规定拌合物扩展度不小于707mm来实现，即让拌合物的工作性更好)。

技术领域

本发明属于土木工程材料技术领域，涉及建筑材料，具体涉及一种钢纤维单向分布的超高性能混凝土材料及其制备方法。

背景技术

超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,UHPC)是一种具有超高强度(抗压强度、抗拉强度、抗折强度)、超高韧性、超高耐久性等特点的先进土木工程材料，具有极为广阔的应用前景。

超高性能混凝土的超高抗折强度、抗拉强度和超高韧性等特点主要来源于其致密基体与所含钢纤维的紧密连接，钢纤维在混凝土基体中的分布情况极大地影响了其对混凝土的增强与增韧效果。一般而言，钢纤维在超高性能混凝土基体中的分布是均匀的、无定向的。这样可以使得材料在受到不定方向的作用(弯曲、拉伸等)时，均能保证至少部分所含钢纤维能够发挥其增韧及增强作用，从而提高材料的整体性能。

然而，在受力情况明确、作用方向单一的条件下，钢纤维的无定向分布存在以下不足：一方面，基体中大量非受力方向分布的钢纤维不能发挥或不能完全发挥作用，造成了钢纤维的浪费；另一方面，受力方向分布的钢纤维可能存在数量不足、分布不均的问题，限制了钢纤维的增强和增韧效果。

因此，进一步提高钢纤维的增强和增韧效果，对更好的发挥出超高性能混凝土的超高抗拉强度、抗折强度和韧性具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种不需要振捣的钢纤维单向分布的超高性能混凝土材料及其制备方法，得到的混凝土材料抗拉强度好。

本发明为了实现其目的，采用的技术方案是：

一种钢纤维单向分布的超高性能混凝土材料，包括如下重量份的组分：水泥100份、硅灰5.84～27.27份、粉煤灰11.76～72.73份、细集料117.6～200份、减水剂1～2.1份、水20～38份，还包括体积掺量0.8～1.6％的钢纤维；

其中，除了钢纤维以外的组分混匀后的拌合物扩展度不小于707mm。

作为优选地，所述的拌合物扩展度为707～720mm。

作为优选地，所述水泥为硅酸盐水泥；

所述硅灰的比表面积≥15000m²/kg，SiO₂质量含量≥90％；

所述粉煤灰为一级灰。

作为优选地，所述细集料为河砂或石英砂，河砂的颗粒粒径不超过1mm，石英砂细度为18～100目。

作为优选地，所述钢纤维长度为15～25mm，直径为0.1～0.3mm，钢纤维类型为长直型。

作为优选地，所述减水剂为聚羧酸系减水剂，减水率不小于25％。

作为优选地，

所述钢纤维的体积掺量为1.0～1.6％，进一步优选1.2～1.6％；

所述减水剂重量份数为1.3～2.1份，进一步优选1.4～2.1份。

上述任一项所述的钢纤维单向分布的超高性能混凝土材料的制备方法，包括如下步骤：