本發(fā)明涉及建筑材料領(lǐng)域，具體涉及一種超高韌性仿大理石超高性能混凝土及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有技術(shù)中，在uhpc中使用納米級(jí)纖維素纖維，雖然可增強(qiáng)uhpc各方面性能，但會(huì)大幅降低uhpc的工作性，且因其難溶于水的特性，不易均勻分散、影響均質(zhì)性，使用效果不佳。一般的協(xié)同分散技術(shù)常選用水泥、硅灰作為協(xié)同分散體，但一般水泥、硅灰為深色，難以應(yīng)用于白色混凝土中。

2、建筑裝飾材料中，大理石為較為常見的，加工后美觀、大方。但其價(jià)格昂貴，且質(zhì)地相對(duì)較軟，容易刮傷。鑒于此，如何在白色uhpc中充分發(fā)揮納米級(jí)纖維素纖維的增韌、減縮的效果，使其均勻分散、不沉淀對(duì)拓寬uhpc的使用范圍、達(dá)到仿大理石的效果有較為重要的意義。

3、公開號(hào)cn?106396555?b、cn?116903320?a分別公開了添加納米纖維素的混凝土制備方法。但第一項(xiàng)只提及在混合料攪拌時(shí)加入納米纖維素，由于納米纖維素自身不溶于水，直接加入攪拌的方式難以使其在混凝土中均勻分布，在攪拌過程會(huì)發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，影響拌合物的和易性，且納米纖維素分布不勻不利于發(fā)揮橋接作用，且會(huì)影響局部的水化進(jìn)程，間接抑制強(qiáng)度的增長。第二項(xiàng)公開內(nèi)容存在同樣的問題，且制作的混凝土材料抗壓強(qiáng)度最高僅可達(dá)50mpa，不屬于uhpc范疇。

4、針對(duì)上述問題，本發(fā)明特采用以偏高嶺土溶液為分散基質(zhì)的協(xié)同分散技術(shù)，偏高嶺土作為高活性礦物摻合料，可以發(fā)生水化為混凝土整體貢獻(xiàn)強(qiáng)度，同時(shí)其較細(xì)的顆粒粒徑可以裹挾納米纖維素顆粒。而超聲波在液體中產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)，可以破壞液體中的分子和固體中的粒子的結(jié)構(gòu)，使其失去穩(wěn)定狀態(tài)，并形成更小的顆粒。當(dāng)超聲波作用在液體中的較大顆粒上時(shí)，顆粒能量密度增加，初級(jí)顆粒就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，最終導(dǎo)致顆粒破碎和分散，且超聲波的頻率高，能夠快速、均勻地破碎、分散顆粒，具有常規(guī)攪拌分散方法無法媲美的高效性。經(jīng)磁力攪拌+超聲分散的協(xié)同處理方法，可以形成偏高嶺土-納米纖維素分散懸濁液，后以液體形式加入uhpc的攪拌，可以保證其分散均勻不團(tuán)聚，更好地為基體發(fā)揮橋連作用，同時(shí)還不影響uhpc拌合物的工作性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N超高韌性仿大理石超高性能混凝土及其制備方法，用該混凝土制備的仿大理石uhpc既具備一般大理石板的相應(yīng)優(yōu)點(diǎn)，且抗壓、抗拉、抗磨損、抗腐蝕性能強(qiáng)，且具備較高的經(jīng)濟(jì)性，是一種值得推廣的新型建筑裝飾材料。

2、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N超高韌性仿大理石超高性能混凝土，所述混凝土包括水泥、偏高嶺土、白色硅灰、石英砂、水、鋼纖維、減水劑、消泡劑和納米級(jí)纖維素纖維。

3、進(jìn)一步，以質(zhì)量份計(jì)，所述水泥為950-1100份，偏高嶺土為150-200份，白色硅灰為0-150份，石英砂為1000-1400份，鋼纖維為100-400份，減水劑為40-80份，水為189-270份，消泡劑1-3份，納米級(jí)纖維素纖維0.5-5份。

4、進(jìn)一步，所述水泥為p.o?52.5白色水泥，白度≥85；所述偏高嶺土比表面積≥15m2/g，白度≥90；所述白色硅灰比表面積≥12?m2/g，白度≥90。

5、進(jìn)一步，所述石英砂顆粒范圍為0.106-0.212mm；所述減水劑為聚羧酸減水劑；所述鋼纖維長度≥12mm，直徑≤0.2mm。

6、進(jìn)一步，所述納米級(jí)纖維素纖維為cnf羧基化纖維素納米纖維，其直徑為3-12?nm，長度為0.5-3?μm，羧基含量為1.2-3?mmol/g。

7、本發(fā)明提供一種上述的超高韌性仿大理石超高性能混凝土的制備方法，由以下步驟制得：

8、s1：取出制備所述混凝土所需的全部質(zhì)量的納米級(jí)纖維素纖維，與部分的偏高嶺土和水混合，混合比例為6：150-200：1000-1500；以偏高嶺土為協(xié)同分散基體，將納米級(jí)纖維素纖維充分分散該基體中，通過該方法，可充分利用納米級(jí)纖維素纖維的性能優(yōu)勢(shì)，解決納米級(jí)纖維素的團(tuán)聚問題，提高混凝土的均質(zhì)性。更加有效發(fā)揮納米級(jí)纖維素纖維的“橋連”作用，進(jìn)而大幅提高超高性能混凝土的抗折強(qiáng)度和韌性。

9、s2:?將步驟s1混合后的混合液，全部放入磁力攪拌器中進(jìn)行10分鐘的攪拌，形成初步攪拌，形成混合液；

10、s3:?在經(jīng)過磁力攪拌器的攪拌后，取出全部混合液，放入超聲分散儀中，以800w的功率進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為10-20分鐘，制得協(xié)同分散液；

11、s4:?將經(jīng)過步驟s3處理的協(xié)同分散液加入混凝土攪拌機(jī)中，并將剩余的水泥、水、偏高嶺土、白硅灰、石英砂加入混凝土攪拌機(jī)中進(jìn)行2-3分鐘的攪拌，直至攪拌成可塑性水泥基漿體；

12、s5：將鋼纖維逐漸加入混凝土攪拌機(jī)中，每次加入鋼纖維總量的約10%，待攪拌機(jī)可視面無可見鋼纖維后，再繼續(xù)投入鋼纖維，直到全部投入為止；

13、s6:?投入最后一批次鋼纖維后，繼續(xù)攪拌約1分鐘，取出混凝土，澆筑入模具中。

14、s7:?常溫養(yǎng)護(hù)一天后，進(jìn)行脫模。檢查表觀色差及有無氣孔。

15、本發(fā)明還提供一種仿大理石板，由上述的超高韌性仿大理石超高性能混凝土制成。

16、有益效果

17、（1）本申請(qǐng)以偏高嶺土為協(xié)同分散基體，將納米級(jí)纖維素纖維充分分散該基體中，通過該方法，可充分利用納米級(jí)纖維素纖維的性能優(yōu)勢(shì)，解決納米級(jí)纖維素的團(tuán)聚問題，提高混凝土的均質(zhì)性。更加有效發(fā)揮納米級(jí)纖維素纖維的“橋連”作用，進(jìn)而大幅提高超高性能混凝土的抗折強(qiáng)度和韌性。且使用的協(xié)同分散體偏高嶺土為白色，摻入后不影響混凝土的顏色，制備的混凝土與大理石高度相似，且表面無氣孔、缺陷。該申請(qǐng)可有效補(bǔ)充白色超高性能混凝土協(xié)同分散體系的應(yīng)用缺失。

18、（2）使用納米纖維素纖維-偏高嶺土協(xié)同分散技術(shù)制備的uhpc，其抗折強(qiáng)度相較普通uhpc增加40%以上，大幅度提高uhpc的韌性。其自收縮相較普通uhpc降低30%以上，抗開裂性能好，不易產(chǎn)生翹曲變形。

19、（3）本發(fā)明制備的混凝土制成的仿大理石板，色澤、質(zhì)地與大理石相仿，致密且表面無氣孔。但強(qiáng)度、抗沖擊、抗腐蝕等性能大幅優(yōu)于天然大理石。天然、環(huán)保且使用壽命長，符合雙碳政策?？商崆邦A(yù)埋連接件等材料，不破壞材料的整體性，提高可使用范圍。

技術(shù)特征：

1.一種超高韌性仿大理石超高性能混凝土，其特征在于，所述混凝土包括水泥、偏高嶺土、白色硅灰、石英砂、水、鋼纖維、減水劑、消泡劑和納米級(jí)纖維素纖維。

2.如權(quán)利要求1所述一種超高韌性仿大理石超高性能混凝土，其特征在于，以質(zhì)量份計(jì)，所述水泥為950-1100份，偏高嶺土為150-200份，白色硅灰為0-150份，石英砂為1000-1400份，鋼纖維為100-400份，減水劑為40-80份，水為189-270份，消泡劑1-3份，納米級(jí)纖維素纖維0.5-5份。

3.如權(quán)利要求2所述一種超高韌性仿大理石超高性能混凝土，其特征在于，所述水泥為p.o?52.5白色水泥，白度≥85；所述偏高嶺土比表面積≥15?m2/g，白度≥90；所述白色硅灰比表面積≥12?m2/g，白度≥90。

4.如權(quán)利要求3所述一種超高韌性仿大理石超高性能混凝土，其特征在于，所述石英砂顆粒范圍為0.106-0.212mm；所述減水劑為聚羧酸減水劑；所述鋼纖維長度≥12mm，直徑≤0.2mm。

5.如權(quán)利要求4所述一種超高韌性仿大理石超高性能混凝土，其特征在于，所述納米級(jí)纖維素纖維為cnf羧基化纖維素納米纖維，其直徑為3-12?nm，長度為0.5-3?μm，羧基含量為1.2-3?mmol/g。

6.一種如權(quán)利要求1-5任一所述的超高韌性仿大理石超高性能混凝土的制備方法，其特征在于，由以下步驟制得：

7.一種仿大理石板，其特征在于，由權(quán)利要求1-5任一所述的超高韌性仿大理石超高性能混凝土制成。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及建筑材料領(lǐng)域，具體公開了一種超高韌性仿大理石超高性能混凝土及其制備方法。本發(fā)明制備的一種超高韌性、仿大理石材質(zhì)、白色體系的超高性能混凝土，以偏高嶺土為協(xié)同分散基體，將納米級(jí)纖維素纖維充分分散于該基體中，通過該方法，可充分發(fā)揮米級(jí)纖維素纖維的性能優(yōu)勢(shì)，解決納米級(jí)纖維素的團(tuán)聚問題，提高混凝土的均質(zhì)性。更加有效發(fā)揮納米級(jí)纖維素纖維的“橋連”作用，進(jìn)而大幅提高超高性能混凝土的抗折強(qiáng)度和韌性。且使用的協(xié)同分散體偏高嶺土為白色，摻入后不影響混凝土的顏色，制備的混凝土與大理石高度相似，且表面無氣孔、缺陷。該申請(qǐng)可有效補(bǔ)充白色超高性能混凝土協(xié)同分散體系的應(yīng)用缺失。

技術(shù)研發(fā)人員：黃金光,高揚(yáng),郭立,趙運(yùn)會(huì),趙長德,蘇群山,徐笑東,吳遠(yuǎn)超,張?zhí)m閣,劉廷,祝建明,董新紅,楊柳,王曉航,呂芹,崔明超
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河南省第二建設(shè)集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9