一种降粘掺合料、超高性能混凝土材料及制备方法和应用与流程

一种降粘掺合料、超高性能混凝土材料及制备方法和应用与流程

超高性能混凝土（UHPC）是一种具有超高强度、超高韧性和超高耐久性能的新型水泥基复合材料。然而，由于其材料组成中极低的水胶比和极高的钢纤维掺量，增加了拌合物的粘度和工作性能损失，影响了施工和应用范围。针对这一问题，甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司研发了一种降粘掺合料，可以有效降低超高性能混凝土的拌合物粘度，同时减少坍落度损失，为UHPC的广泛应用提供了新的解决方案。

降粘掺合料的组成

这种降粘掺合料由多种原料按特定比例混合而成，具体包括：

• 石膏：19～21份
• 石灰：19～21份
• 矿渣：29～31份
• 碳酸钙：14～16份
• 玻璃微珠：4～6份
• 纳米氧化铝：3～5份
• 纳米硅酸钙：5～7份
• 添加剂：5～7份

其中，添加剂由三乙醇胺、六偏磷酸钠和硅酸钾组成。这种掺合料的比表面积为400～600m2/kg，球形度为0.8～1.0。

超高性能混凝土材料的配方

采用上述降粘掺合料的超高性能混凝土材料的配方如下：

• 水泥：749～751份
• 粉煤灰：59～61份
• 硅灰：149～151份
• 膨胀剂：19.02～21.03份
• 早强剂：0.2～0.4份
• 消泡剂：0.05～0.15份
• 石英砂：998～1002份
• 纤维：156～158份
• 降粘掺合料：119～121份
• 降粘外加剂：24～26份
• 水：155～157份

其中，降粘外加剂包括减水剂和硅溶胶，减水剂由降粘型聚羧酸减水剂和保坍型聚羧酸减水剂组成。膨胀剂包括镁基膨胀剂和塑性膨胀剂，早强剂包括无水硫酸钙、甲酸钙和生石灰。石英砂的球形度大于0.75，且为连续级配分布，其中20～40目、40～70目和70～140目的石英砂质量比为4～5.1:1.9～2.1:2.9～3.1。

制备方法

超高性能混凝土材料的制备方法包括以下步骤：

1. 将水泥、粉煤灰、硅灰、降粘掺合料、膨胀剂、早强剂、消泡剂和石英砂进行第一混合，得到粉体干混料；
2. 将粉体干混料、降粘外加剂和水进行第二混合，得到混合浆料；
3. 将混合浆料和纤维进行第三混合，得到最终的超高性能混凝土材料。

应用领域

这种超高性能混凝土材料特别适用于桥面铺装现浇、桥梁预制构件、桥梁面板预制构件或桥梁接缝现浇等工程领域。

技术创新点

这种降粘掺合料和超高性能混凝土材料的创新之处在于：

• 碳酸钙、玻璃微珠和纳米氧化铝具有优异的滚珠效应，可以降低拌合物粘度；
• 石膏、石灰和矿渣可提供充足钙源，进一步发挥滚珠效应并提升早期水化能力；
• 纳米硅酸钙可以提高材料的密实性，并提供水化反应的活性位点；
• 降粘外加剂由降粘型聚羧酸减水剂、保坍型聚羧酸减水剂和硅溶胶复配而成，既能降低拌合物粘度，又能避免坍落度损失过大。

这项技术的研发成功，为超高性能混凝土在实际工程中的应用提供了新的解决方案，有望进一步推动UHPC在基础设施建设中的应用。

技术研发团队：温得成、魏定邦、郭海贞、任国斌、唐维斌、胡立恩、邵斐斐、李登科、张鑫

技术所有者：甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司