[发明专利]一种超高强超高韧性混凝土及其制备方法

说明书

一种超高强超高韧性混凝土及其制备方法，该混凝土由以下原料混配制成：水泥、硅灰、纳米碳酸钙、细骨料、水、聚羧酸盐减水剂和钢纤维；所述水泥、硅灰、细骨料、水和聚羧酸盐减水剂的重量份配比分别为：水泥92~100份，硅灰20~30份，纳米碳酸钙1~5份，细骨料100~110份，水10~25份和聚羧酸盐减水剂2~5份；所述钢纤维在所述超高强超高韧性混凝土中的体积掺量为1~4%。本发明在超高强超高韧性混凝土内掺杂钢纤维和纳米CaCO₃，宏观方面保证钢纤维对UHPC的增强增韧作用，纳/微观方面提高超高强超高韧性混凝土的密实度并改善混凝土内部的水化产物的质量，最终显著改善纤维‑基体粘结性及硬化超高强超高韧性混凝土的强度和韧性。

技术领域

本发明涉及一种混凝土及其制备方法，具体涉及一种超高强超高韧性混凝土及其制备方法。

背景技术

超高性能混凝土是一种非常密实、高强高韧，良好耐久的新型水泥基复合材料，在工程实践中具有广泛的应用前景。超高性能混凝土的优异性能主要通过以下几方面实现：提高颗粒的堆积密度、使用高效减水剂降低孔隙率；减小骨料尺寸、使用高温养护增加匀质性；掺高弹模高强纤维提高强度、韧性并改善延性。超高性能混凝土一般采用钢纤维，纤维的掺入会改善基体开裂后的力学性能，但是会引入纤维-基体界面过渡区。此界面过渡区由于氢氧化钙定向排列、泌水效应等，通常具有孔隙率比基体高、显微硬度比基体低等问题。当外界荷载作用于超高性能混凝土时，基体首先承载，荷载通过纤维-基体界面区传递给纤维，利用纤维和基体的界面性能共同承受荷载。因此，纤维-基体界面的粘结质量对应力的传递及超高性能混凝土的增强、增韧和阻裂作用至关重要。也因此，如何提高纤维-基体界面过渡区的粘结质量，以改善超高性能混凝土的抗拉/抗折强度和韧性是本领域技术人员面临的重要课题。

CN111792895A公开了一种掺偏高岭土和氧化镁的高韧性超高性能混凝土及其制备方法，所述超高性能混凝土按重量比包括水泥：粉煤灰：硅灰：石英砂：不锈钢微丝：纳米填料：水：减水剂＝1：0.2～0.4：0.2～0.4：1.2～1.6：0.10～0.20：0.0015～4.0000：0.35～0.45：0.0015～0.003。CN110357529A公开了一种纳米二氧化硅和钢纤维增强混凝土的制备方法，该方法包括：称取骨料、水泥、减水剂、粉煤灰、水、纳米SiO₂和钢纤维；将水分为三份，将纳米SiO₂和减水剂加入1份水中，搅拌均匀，备用；对搅拌机进行湿润后，加入粗骨料和细骨料，搅拌，接着加入水泥和粉煤灰，搅拌，然后将钢纤维沿搅拌机叶轮转动方向均匀掺入，经搅拌后加入纳米材料、减水剂和另一份水的混合物，搅拌，再加入剩余水，搅拌，即得纳米二氧化硅和钢纤维增强混凝土。CN1131852209A公开了一种高韧粘结性C220超高强混杂纤维混凝土，用分层搅拌法将各种材料拌合均匀，制备养护，声称其公开的混凝土力学性能、耐久性及其与型钢之间的粘结性均显著提高。但是，上述方法主要考虑的是混凝土产品的折压比、韧性等性能指标，对影响产品韧性起关键作用的因素纤维-基体粘结性能如何加以改善，并未予以考虑。

CN 104556881A公开了一种超高韧性混凝土及其制备方法，其主要成分包括水泥、硅灰、矿渣、粉煤灰、石英粉、石英砂、钢纤维、纳米碳酸钙、水、减水剂；硅灰与水泥的重量比为10-20:100；矿渣与水泥的重量比为1-20:100；粉煤灰与水泥的重量比为5-20:100；石英粉与水泥的重量比为30-38：100；石英砂与水泥的重量比为80-150:100；钢纤维的体积掺量为混凝土总体积的2.0％-4％；纳米碳酸钙与水泥的重量比为0.1-5:100；水胶比为0.16-0.22；减水剂与水泥的重量比为0.5-4:100。但该混凝土使用了矿渣、石英砂和石英粉等原料，不仅生产成本高，所得混凝土的抗压强度和抗折强度也较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种纤维-基体粘结强度、抗折强度、韧性明显得到改善的超高强超高韧性混凝土。

本发明进一步要解决的技术问题是，提供一种操作简便的超高强超高韧性混凝土的制备方法。