养护组合物、抗高温爆裂超高性能混凝土及其制备方法和应用与流程

本申请涉及建筑材料，尤其涉及一种养护组合物、抗高温爆裂超高性能混凝土及其制备方法和应用。

背景技术：

1、超高性能混凝土（uhpc）因其超高强度、高致密性和优异耐久性，在桥梁、高层建筑、海洋工程及军事防护等领域获得广泛应用。例如，在隧道衬砌工程中，uhpc需承受火灾或爆炸引发的瞬时高温（300-600℃）冲击；核电站安全壳作为核反应堆的防护屏障，需在事故工况下抵御高温蒸汽压力；高层建筑承重柱在火灾中需维持结构稳定性，防止因高温爆裂导致的局部坍塌；石油化工平台和军事掩体则需长期暴露于高温、化学腐蚀等复合环境。

2、然而，uhpc的极端致密性（渗透系数≤10-12m/s）在高温下反而成为其致命缺陷——内部水分在加热过程中快速汽化，蒸汽无法通过微孔（<10nm）逸散，导致内部压力急剧升高（>5mpa），最终引发爆裂剥落，严重威胁结构安全。

3、现有技术虽尝试通过引入聚合物纤维或轻质骨料改善高温性能，但仍存在泄压通道随机、蒸汽产生与逸散速率不匹配等核心问题，难以满足高温场景下对超高性能混凝土结构安全性的需求。因此，如何开发一种能够兼具主动防爆裂和高效率泄压的超高性能混凝土，成为该领域亟需突破的问题关键。

技术实现思路

1、本发明提供一种养护组合物，改善混凝土内部在受热状态下的压力演化与传输行为，使得混凝土能够在高温环境下进行主动防爆裂和高效率泄压，从而提升超高性能混凝土的高温安全性。

2、本发明提供一种抗高温爆裂超高性能混凝土，使材料在高温阶段形成稳定的蒸汽疏导网络，从而实现抗高温爆裂。

3、本发明提供一种抗高温爆裂超高性能混凝土的制备方法，可通过简单工艺流程、高效率制备抗高温爆裂超高性能混凝土。

4、本发明提供一种混凝土试件，能够降低局部蒸汽压力积聚和剥落、爆裂风险，因此有利于提升隧道衬砌、核电防护结构及高层建筑承重构件等高温服役场景下的结构完整性、安全性和耐久性。

5、本发明提供一种混凝土试件的浇筑方法，提高混凝土试件在火灾、爆炸或事故升温条件下的结构完整性、安全性及高温服役可靠性。

6、本发明第一方面提供一种养护组合物，包括蛋白纤维，蛋白纤维在150-300℃的温度区间内发生热变性分解。

7、如上所述的养护组合物，其中，蛋白纤维的重均分子量为30-50kda、纤维长度为6-12mm，线密度为1.0-2.0dtex，蛋白质含量≥80%；和/或，

8、蛋白纤维为大豆蛋白纤维、玉米蛋白纤维、小麦蛋白纤维、蚕蛹蛋白纤维中的至少一种；和/或，

9、还包括多孔活性骨料，多孔活性骨料的24小时吸水率≥15%，且在高温区下的瞬时水分释放速率是常温区下的10倍以上，高温区的温度为200-600℃，常温区的温度为20-60℃；和/或，

10、还包括减水剂。

11、如上所述的养护组合物，其中，多孔活性骨料的粒径范围为0.15-1.18mm；和/或，

12、多孔活性骨料包括大孔，大孔的孔径d1满足50nm＜d1≤500nm；和/或，

13、多孔活性骨料还包括介孔，介孔的孔径d2满足2nm≤d2≤50nm。

14、如上所述的养护组合物，其中，多孔活性骨料由陶粒经500-800℃煅烧活化得到。

15、本发明第二方面提供一种抗高温爆裂超高性能混凝土，包括混凝土基体材料和上述提供的养护组合物。

16、如上所述的抗高温爆裂超高性能混凝土，其中，混凝土基体材料包括含钙胶凝材料和骨料，蛋白纤维在含钙胶凝材料中定向取向排列，取向度为60%-80%。

17、如上所述的抗高温爆裂超高性能混凝土，其中，包括以下质量份数的组分：

18、含钙胶凝材料700-900份、多孔活性骨料80-200份、骨料800-1000份、蛋白纤维、减水剂、水；所述蛋白纤维相对含钙胶凝材料的体积掺量为0.3-1.0%，所述减水剂相对含钙胶凝材料总质量的掺量为1.8-3.0%；所述水和含钙胶凝材料的质量比值为0.16-0.20；和/或，

19、含钙胶凝材料包括硅酸盐水泥和硅灰，硅灰的质量占比为15-25%，余量为硅酸盐水泥。

20、本发明第三方面提供一种抗高温爆裂超高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：

21、将养护组合物和混凝土基体材料进行拌和处理，得到抗高温爆裂超高性能混凝土。

22、如上所述的制备方法，其中，拌和处理包括以下步骤：

23、将含钙胶凝材料、骨料、吸水饱和的多孔活性骨料进行搅拌混合，30-50hz变频搅拌30-60秒；再加入水与减水剂，≥50hz变频搅拌2-3分钟成浆体；最后加入蛋白纤维，30-50hz变频搅拌2-4分钟，得到抗高温爆裂超高性能混凝土；和/或，

24、先对蛋白纤维进行预分散处理，再参与拌和处理，预分散处理包括以下步骤：含钙胶凝材料包括第一组材料和第二组材料，将蛋白纤维与第一组材料进行预混合，第一组材料相对蛋白纤维的质量占比为10%-20%，第二组材料直接参与拌和处理。

25、如上所述的制备方法，其中，吸水饱和的多孔活性骨料通过浸水预处理得到，浸水预处理包括以下步骤：将多孔活性骨料浸水，浸水时间≥24h，沥去明水至饱和面干状态。

26、本发明第四方面提供一种混凝土试件，包括上述提供的抗高温爆裂超高性能混凝土。

27、本发明第五方面提供一种混凝土试件的浇筑方法，包括采用上述提供的抗高温爆裂超高性能混凝土进行浇筑的步骤。

28、本发明提供的一种养护组合物，通过在养护组合物中设置在150-300℃的温度区间内发生热变性分解的蛋白纤维，常温阶段蛋白纤维首先依靠氨基、羧基和羟基等活性基团与水泥基体建立界面结合，并通过混合分散作用实现更加均匀分布；随后在高温阶段，蛋白纤维在150-300℃温度下发生热变性分解并在混凝土中原位形成连通微通道，常温阶段的分布界面嵌固决定了微通道形成位置、连续性和连通性，使蒸汽逸散过程由随机裂缝释放转化为较有序的内部导流释放。混凝土在遭遇火灾或高温环境时，上述连通微通道能够显著提升混凝土内蒸汽逸散的速率与有序性，从而实现混凝土在火灾或高温环境下主动防爆裂和高效率泄压，降低混凝土高温爆裂风险，提升超高性能混凝土的高温安全性。

1.一种养护组合物，其特征在于：包括蛋白纤维，所述蛋白纤维在150-300℃的温度区间内发生热变性分解。

2.根据权利要求1所述的养护组合物，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的养护组合物，其特征在于：

4.根据权利要求2或3所述的养护组合物，其特征在于：所述多孔活性骨料由陶粒经500-800℃煅烧活化得到。

5.一种抗高温爆裂超高性能混凝土，其特征在于：包括混凝土基体材料和权利要求1-4任一项所述的养护组合物。

6.根据权利要求5所述的抗高温爆裂超高性能混凝土，其特征在于：所述混凝土基体材料包括含钙胶凝材料和骨料，所述蛋白纤维在含钙胶凝材料中定向取向排列，取向度为60%-80%。

7.根据权利要求5或6所述的抗高温爆裂超高性能混凝土，其特征在于，包括以下质量份数的组分：

8.一种如权利要求5-7任一项所述的抗高温爆裂超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述拌和处理包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述吸水饱和的多孔活性骨料通过浸水预处理得到，所述浸水预处理包括以下步骤：将所述多孔活性骨料浸水，浸水时间≥24h，沥去明水至饱和面干状态。

11.一种混凝土试件，其特征在于：包括权利要求5-7任一项所述的抗高温爆裂超高性能混凝土。

12.一种混凝土试件的浇筑方法，其特征在于：包括采用权利要求5-7任一项所述的抗高温爆裂超高性能混凝土进行浇筑的步骤。