一种可喷射施工的超高性能混凝土组合物的制作方法

1.本发明涉及混凝土领域，尤其涉及一种可喷射施工的超高性能混凝土组合物。


背景技术：

2.超高性能混凝土因其优异的力学性能与耐久性，特别是抗弯折、低吸水率、高表面致密性、耐污性等特性，适合制作外墙装饰板。常规浇筑方式只能用来制备平面型装饰板，在建筑外装饰板造型日益复杂化、精细化、大幅面化的背景下，需要制备斜面、立面、双曲或多曲面及三维立体的装饰板，直接浇筑方式是难以实现的，因此，迫切需要开发可喷射成型的uhpc材料体系。
3.专利cn201910627894.x公开了一种喷涂型超高性能装饰混凝土材料及其制备方法，但存在细砂粒径偏小(收缩大)、添加聚合物乳液(影响水化，降低强度)、使用过多的耐碱玻璃纤维等技术短板。基于以上需求，本发明提供了一种可喷射施工的超高性能混凝土组合物。


技术实现要素：

4.为了解决非平面超高性能混凝土支模难度大、施工效率低等问题，本发明主要提供了一种可喷射的超高性能混凝土组合物，以满足异形结构的高效制备的需求。
5.本发明提供了一种可喷射施工的超高性能混凝土组合物，由复合胶凝材料、触变剂、级配细砂、专用纤维及减水剂按质量比为400-600：1.5-25：600-400：0.5-60：6-20组成；
6.所述复合胶凝材料包括水泥及掺合料，两者质量比为1：0.15～0.50，其中掺合料的中位粒径为5～30微米；
7.所述水泥选自硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、白水泥、硫铝酸盐水泥、高铝酸盐水泥中的任意一种及以上混合；所述掺合料选自灰硅灰、白硅灰、粉煤灰、微珠、超细矿粉、超细碳酸钙、偏高岭土中的任意两种或两种以上任意比例混合；
8.所述触变剂为链层状结构的粘土矿物；所述触变剂优选凹凸棒土或蒙脱土；
9.所述级配细砂由以下三种粒径级配的细砂按质量百分比组成：
10.20-40目粒径细砂
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0-20％，
11.40-70目粒径细砂
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0-30％，
12.70-120目粒径细砂
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50-100％，
13.上述三种粒径级配的细砂质量百分比之和为100％；
14.所述级配细砂选自河砂、石英砂及机制砂中的任意一种，优选河砂或石英砂；
15.本发明所述专用纤维为短切纤维或连续的高锆耐碱玻璃纤维的任意一种或两种任意比例混合；
16.所述短切纤维的直径范围为0.10-0.35mm，纤维长度为5.0-18.0mm；所述短切纤维选自短切聚丙烯纤维、短切聚乙烯醇纤维与短切聚甲醛纤维中任意一种以上纤维单一规格混合或一种以上纤维不同规格混合，其中一种以上纤维不同规格包括不同纤维同一规格混
合或不同纤维不同规格混合；
17.所述连续的高锆耐碱玻璃纤维，其束状纤维的纤度为20000-30000分特；
18.本发明中所述合成类短切纤维或连续的高锆耐碱玻璃纤维在可喷射uhpc体系中的主要的作用为改善粘聚性、减少混凝土喷射过程中的回弹、提高抗裂与增韧效果；
19.所述减水剂为聚羧酸类高效减水剂，其减水率不低于40％。
20.所述专用纤维，短切纤维采用与超高性能混凝土组合物预混式加入，而连续耐碱玻璃纤维则通过专用喷射机喷枪切割机在线切断加入。
21.本发明所述一种可喷射施工的超高性能混凝土组合物的应用方法，包括如下步骤：
22.(1)将原料水泥、掺和料、触变剂、级配细砂、专用纤维及减水剂经计量后加入砂浆混合机搅拌混合形成预混料；
23.(2)当所述专用纤维为短切纤维时，预混料与专用纤维在混凝土搅拌机混合后，再经过砂浆喷射机喷射施工；
24.(3)当所述专用纤维中含有连续的高锆耐碱玻璃纤维时，将除了玻璃纤维以外的材料经搅拌机混合后，玻璃纤维在砂浆喷射机喷头处与混合料混合喷射。
25.所述可喷射施工的超高性能混凝土组合物，可以根据目标需求加入颜料或色浆，来调整最终制品的颜色与形态，而颜料的添加根据实际需求酌情加入。
26.本发明有益效果如下：
27.(1)突破常规超高性能混凝土(uhpc)只能浇筑成型的限制，可以制备异形、曲面等复杂非平面状uhpc制品，丰富了产品类型；
28.(2)在只使用合成类纤维增强喷射uhpc时，直接一次性喷涂，避免分层喷浆，与模具接触面的表层不露纤维，进一步提升生产效率；
29.(3)本发明所述具有可喷射施工的超高性能混凝土组合物在超低水胶比条件下，具有良好的流动性与喷后触变性，不流挂，可适合多种喷射设备进行施工，可适合多材质模具的立面、顶面、曲面等位置施工，可制备出造型复杂的超高性能混凝土构件或装饰制品，具有广泛的应用前景。
具体实施方式
30.下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
31.对比例1
32.一种可喷射施工的超高性能混凝土组合物，由复合胶凝材料、触变剂、级配细砂、减水剂组成，质量比为600：1.5：400：20；复合胶凝材料为小野田普通硅酸盐52.5、灰硅灰、超细矿粉按8:1:1的质量比混合而成；触变剂为蒙脱土；级配细砂为20-40目、40-70目、70-120目的石英砂，三种砂的质量百分比为10％:30％:60％；减水剂为江苏苏博特新材料股份有限公司生产的减水率为45％聚羧酸减水剂。
33.对比例2
34.一种可喷射施工的超高性能混凝土组合物，由复合胶凝材料、触变剂、级配细砂、专用纤维、减水剂组成，质量比为600：1.5：400：60：20；复合胶凝材料为小野田普通硅酸盐
52.5、灰硅灰、超细矿粉按8:1:1的质量比混合而成；触变剂为蒙脱土；级配细砂为20-40目、40-70目、70-120目的石英砂，三种砂的质量百分比为10％:30％:60％；专用纤维为普通玻璃纤维；减水剂为江苏苏博特新材料股份有限公司生产的减水率为45％聚羧酸减水剂。
35.实施例1
36.一种可喷射施工的超高性能混凝土组合物，由复合胶凝材料、触变剂、级配细砂、专用纤维、减水剂组成，质量比为600：1.5：400：60：20；复合胶凝材料为小野田普通硅酸盐52.5、灰硅灰、超细矿粉按8:1:1的质量比混合而成；触变剂为蒙脱土；级配细砂为20-40目、40-70目、70-120目的石英砂，三种砂的质量百分比为10％:30％:60％；专用纤维为长度12毫米、直径0.2毫米的聚甲醛纤维；减水剂为江苏苏博特新材料股份有限公司生产的减水率为45％聚羧酸减水剂。
37.实施例2
38.一种可喷射施工的超高性能混凝土组合物，由复合胶凝材料、触变剂、级配细砂、专用纤维、减水剂组成，质量比为500：5.0：500：10：18；复合胶凝材料为小野田硅酸盐52.5、白硅灰、微珠按7.5:2.0:0.5的质量比混合而成；触变剂为凹凸棒土；级配细砂为20-40目、40-70目、70-120目的石英砂，三种砂的质量百分比为0％:25％:75％；专用纤维为长度12毫米、直径0.2毫米的聚甲醛与聚乙烯醇纤维的混杂使用，质量比为7：3；减水剂为江苏苏博特新材料股份有限公司生产的减水率为42％聚羧酸减水剂。
39.实施例3
40.一种可喷射施工的超高性能混凝土组合物，由复合胶凝材料、触变剂、级配细砂、专用纤维、减水剂组成，质量比为560：25：440：10：18；复合胶凝材料为小野田硅酸盐52.5、超细碳酸钙、超细矿粉、白硅灰按7:1.0:1.0:1.0的质量比混合而成；触变剂为凹凸棒土；级配细砂为20-40目、40-70目、70-120目的石英砂，三种砂的质量百分比为15％:15％:70％；专用纤维为长度6毫米、直径0.2毫米的聚甲醛纤维与长度18毫米、直径0.35毫米聚乙烯醇纤维及20000分特的高锆耐碱玻璃纤维的混杂使用，质量比为4:4:2；减水剂为江苏苏博特新材料股份有限公司生产的减水率为40％聚羧酸减水剂。
41.实施例4
42.一种可喷射施工的超高性能混凝土组合物，由复合胶凝材料、触变剂、级配细砂、专用纤维、减水剂组成，质量比为480：10：520：18：20；复合胶凝材料为阿尔博白水泥52.5、超细碳酸钙、超细矿粉、白硅灰按7:1.0:1.0:1.0的质量比混合而成；触变剂为凹凸棒土；级配细砂为20-40目、40-70目、70-120目的河砂，三种砂的质量百分比为15％:15％:70％；专用纤维为长度6毫米、直径0.2毫米的聚甲醛纤维与长度12毫米、直径0.30毫米聚乙烯醇纤维及30000分特的高锆耐碱玻璃纤维的混杂使用，质量比为3:3:4；减水剂为江苏苏博特新材料股份有限公司生产的减水率为45％聚羧酸减水剂。
43.实施例5
44.一种可喷射施工的超高性能混凝土组合物，由复合胶凝材料、触变剂、级配细砂、专用纤维、减水剂组成，质量比为480：10：520：18：20；复合胶凝材料为银杉白水泥52.5、硫铝酸盐水泥、粉煤灰、白硅灰、偏高岭土按8:0.5:1.0:0.3：0.20的质量比混合而成；触变剂为蒙脱土；级配细砂为20-40目、40-70目、70-120目的机制砂，三种砂的质量百分比为25％:0％:75％；专用纤维为长度12毫米、直径0.30毫米的聚甲醛纤维与长度9毫米、直径0.15毫
米聚乙烯醇纤维混杂使用，质量比为8:2；减水剂为江苏苏博特新材料股份有限公司生产的减水率为40％聚羧酸减水剂。
45.实施例6
46.一种可喷射施工的超高性能混凝土组合物，由复合胶凝材料、触变剂、级配细砂、专用纤维、减水剂组成，质量比为480：10：520：18：20；复合胶凝材料为阿尔博白水泥52.5、高铝酸盐水泥、超细碳酸钙、白硅灰、偏高岭土按8.5:0.3:0.4:0.3：0.5的质量比混合而成；触变剂为凹凸棒土；级配细砂为20-40目、40-70目、70-120目的机制砂，三种砂的质量百分比为0％:0％:100％；专用纤维为长度12毫米、直径0.30毫米的聚甲醛纤维与长度9毫米、直径0.15毫米聚丙烯纤维混杂使用，质量比为5:5；减水剂为江苏苏博特新材料股份有限公司生产的减水率为40％聚羧酸减水剂。
47.实施例7
48.一种可喷射施工的超高性能混凝土组合物，由复合胶凝材料、触变剂、级配细砂、专用纤维、减水剂组成，质量比为600：1.5：400：60：20；复合胶凝材料为小野田普通硅酸盐52.5、灰硅灰、超细矿粉按8:1:1的质量比混合而成；触变剂为蒙脱土；级配细砂为20-40目、40-70目、70-120目的石英砂，三种砂的质量百分比为10％:30％:60％；专用纤维为长度12毫米、6毫米且直径均为0.2毫米的聚甲醛纤维，质量比为1:1；减水剂为江苏苏博特新材料股份有限公司生产的减水率为45％聚羧酸减水剂。
49.实施例8
50.一种可喷射施工的超高性能混凝土组合物，由复合胶凝材料、触变剂、级配细砂、专用纤维、减水剂组成，质量比为600：1.5：400：60：20；复合胶凝材料为小野田普通硅酸盐52.5、灰硅灰、超细矿粉按8:1:1的质量比混合而成；触变剂为蒙脱土；级配细砂为20-40目、40-70目、70-120目的石英砂，三种砂的质量百分比为10％:30％:60％；专用纤维为连续高锆耐碱玻璃纤维；减水剂为江苏苏博特新材料股份有限公司生产的减水率为45％聚羧酸减水剂。
51.对各实施例及对比例的混凝土组合物加水之后搅拌成型，之后进行性能测试，其中水胶比均为0.20，性能结果如表1所示。
52.表1各实施例及对比例制得的超高性能混凝土性能
53.样品抗压强度/mpa抗折强度/mpa回弹率/％是否流挂对比例1123.518.48.3是对比例2126.719.55.2否实施例1140.822.73.4否实施例2134.220.52.9否实施例3137.721.43.0否实施例4129.419.33.7否实施例5127.920.23.4否实施例6133.621.93.1否实施例7136.122.33.2否实施例8130.320.83.6否
54.由表1中数据可以发现，本发明各实施例制得的混凝土所述具有可喷射施工的超
高性能混凝土组合物在超低水胶比条件下，具有良好的流动性与喷后触变性，不流挂，可适合多种喷射设备进行施工，可适合多材质模具的立面、顶面、曲面等位置施工，可制备出造型复杂的超高性能混凝土构件或装饰制品，具有广泛的应用前景。与对比例1和对比例2相比，实施例中的混凝土的具有较高的抗压及抗折强度，以及较低的回弹率。