[发明专利]一种用于预制桥面板的蒸养型超高性能混凝土及配合比快速设计优化方法

说明书

本发明涉及一种用于预制桥面板的蒸养型超高性能混凝土及配合比快速设计优化方法——“递进式分层填充优化法”，包括：确定细骨料的掺和比例；制备水泥胶砂试块，确定胶凝材料各组分掺加比例；确定胶凝材料与细骨料的基础比例；确定水胶比和减水剂掺量；确定钢纤维掺量，得到UHPC配合比；制备预制桥面板的蒸养型超高性能混凝土。该方法基于可用原材料快速完成配合比的设计，同时不需过多的理论计算，方便高效。同时，本发明还提出了“基于总用水量的现场优化法”适用于现场配合比的优化，在总用水量的控制原则下，可基于现场条件灵活机动地调整配合比，不再需要多重试验验证，可减少多轮次试验室‑施工现场配合比的迭代，降低对施工进度的影响。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种用于预制桥面板的蒸养型超高性能混凝土及配合比快速设计优化方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete，简称UHPC)是基于紧密堆积理论(DSP)配制而成的，具有超高强度、超高韧性和超高耐久性的水泥基复合材料，能较好地适应当前桥梁工程高强、轻质、耐久和快速化施工的需求，也能符合社会可持续发展对高性能材料发展要求。

为提高UHPC桥面板的施工质量，工厂化预制成为保证制备、浇筑、养护超高性能混凝土桥面板质量的重要措施；考虑工厂生产线的负荷工作效率，预制桥面板通常采用蒸养型UHPC，从而提高模板、生产台座及养护场地的利用率。现阶段的超高性能混凝土配合比设计一般采用经验值或相关理论方法来试配，考虑UHPC的性能敏感性，在配合比设计中经常出现材料适应性和环境适应性问题；预制工厂与试验室环境的差异导致UHPC工作性能和力学性能的差异，存在设计配合比不满足施工要求的问题。

现阶段，国内外对超高性能混凝土组分和配合比设计开展了一些研究。有研究基于应用原材料提出了超高性能混凝土的组分比例，并提出了各组分分散方法，但未涉及配合比设计方法；有研究人员提出了基于强度阈值的UHPC强度设计方法，但方法中涉及的级配曲线、强度曲线在应用时存在多种可能，且参数“q”的取值波动性增加了实际配合比设计难度，同时该方法对实际施工现场的适应性不足。目前阶段的研究集中在基于所用原材料的配制比例，面向不同地域原材料存在适应性不足的问题，且目前针对施工配合比的优化设计不足，增加了工程应用的时间成本和经济成本。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的第一个方面是提供一种适合工厂化预制桥面板使用的蒸养型超高性能混凝土，其抗压强度≥150MPa，弹性抗拉强度≥7MPa，极限抗拉强度≥8MPa，弹性抗弯强度≥12MPa，极限抗弯强度≥20MPa，弹性模量≥45GPa初始扩展度≥650mm，工厂预制蒸养完成后可达强度指标的95％以上，满足桥梁预制桥面板的性能要求。

该类型超高性能混凝土由如下质量份的原料组成：胶凝材料100份、细骨料100～130份、钢纤维17～21份、减水剂2.0～3.0份，和水15～19份；

其中，胶凝材料由水泥、硅灰和微珠组成。

本发明的第二个方面，提供了一种用于预制桥面板的蒸养型超高性能混凝土配合比快速设计优化方法，采用递进式分层填充优化法，包括：

采用最大堆积密度法确定细骨料的掺和比例；

制备水泥胶砂试块，确定胶凝材料各组分掺加比例；

确定胶凝材料与细骨料的基础比例；

确定水胶比和减水剂掺量；

确定钢纤维掺量，得到UHPC配合比；

按照上述UHPC配合比设计方法制备预制桥面板的蒸养型超高性能混凝土。