[发明专利]超高性能水泥基抗冲磨材料

摘要

本发明涉及一种超高性能水泥基抗冲磨材料，通过对多元胶凝材料的颗粒级配和骨料的颗粒级配进行优化，并通过减水剂等化学外加剂的使用，使材料能够对新建混凝土结构或者受冲磨破坏的旧混凝土结构进行表面涂覆，以材料自身的高抗冲磨性能以及与混凝土基材的良好粘结提高水工结构的抗冲磨性能。所述的材料的技术优势包括：抗冲磨性能显著优于普通混凝土；耐候性、耐久性显著优于有机抗冲磨涂层材料；通过优化胶凝材料颗粒级配和骨料的颗粒级配达到低水胶比下满足施工流动性的要求；在标准养护的条件下，28天龄期达到150MPa以上的高强度；抗渗性能、抗碳化性能、抗氯离子渗透、抗冻融循环等性能优于普通混凝土。

主权项

超高性能水泥基抗冲磨材料，包含胶凝材料、细骨料、外加剂和水，其特征是：所述胶凝材料为水泥和矿物掺合料，所述水泥为强度等级为42.5及以上的P·I、P·II或P·O代号水泥，所述矿物掺合料为硅灰、粉煤灰或矿粉的两种或三种材料组合；细骨料为天然砂、人工砂或多种类型的砂的组合；其中，水泥用量占超高性能水泥基抗冲磨材料体积的10～50％，所述矿物掺合料占超高性能水泥基抗冲磨材料体积的10～40％；所述细骨料占超高性能水泥基抗冲磨材料体积的20～70％；所述胶凝材料与细骨料各组分的配比分数通过理想堆积曲线和各材料组分的粒径累计分布曲线进行数值分析计算；1)所述理想堆积曲线公式为：P_sd＝A+(100‑A)·(d/D_max)^π/2e；其中，P_sd为颗粒通过筛孔的百分比，A为经验常数，d为筛孔直径，D_max为颗粒的最大粒径；经验常数A的取值根据超高性能水泥基抗冲磨材料的流动度要求通过公式确定：A＝5·C/C₀；C为稠度设计值，C₀为试锥的高度145mm；2)各组分的粒径累计分布曲线：对胶凝材料中所需的组分水泥、硅灰、粉煤灰、矿粉以及1#细骨料、2#细骨料、…和n#细骨料，经测试的得到各自累计分布曲线f_c(d)、f_sf(d)、f_fa(d)、f_bs(d)、f_s1(d)、f_s2(d)、…和f_sn(d)，n＝1～5；3)数值分析计算如下：设水泥占胶凝材料和骨料总量的体积分数为X_c、硅灰占胶凝材料和骨料总量的体积分数为X_sf、粉煤灰占胶凝材料和骨料总量的体积分数为X_fa、矿粉占胶凝材料和骨料总量的体积分数为X_bs，1#细骨料占胶凝材料和骨料总量的体积分数为X_s1、2#细骨料占胶凝材料和骨料总量的体积分数为X_s2、…n#细骨料占胶凝材料和骨料总量的体积分数为X_sn，且满足X_c∈[0.111,0.556]、(X_sf+X_fa+X_bs)∈[0.111,0.444]、ΣX_sn∈[0.222,0.778]，X_c+X_sf+X_fa+X_bs+ΣX_sn＝1；设定混合后材料的粒径累计分布曲线为：P＝X_cf_c(d)+X_sff_sf(d)+X_faf_fa(d)+X_bsf_bs(d)+X_s1f_s1(d)+X_s2f_s2(d)+…+X_snf_sn(d)，对各组分的体积分数X_c、X_sf、X_fa、X_bs、X_s1、X_s2、…和X_sn以0.001～0.01为步长，在各自的取值范围内穷举计算P，比较曲线P和P_sd，计算相同纵坐标所对应的横坐标粒径d的标准差，取标准差最小的X_c、X_sf、X_fa、X_bs、X_s1、X_s2、…和X_sn值作为胶凝材料的各组分配比分数；水的用量与胶凝材料的质量比W/B为0.1～0.4，其中W表示水的用量，B表示胶凝材料质量；按计算所得配比配制的超高性能水泥基抗冲磨材料拌和后，流动性性能如下：稠度JGJ/T 70：               20～145mm；材料硬化后性能如下：抗压强度，标准养护28d：      ≥150MPa；圆环法抗冲磨强度DL/T 5150：  ≥1.6h/(g/cm²)；钢球法抗冲磨强度DL/T 5150：  ≥80.0h/(kg/m²)。