轻质高强水泥基复合材料

摘要

本发明涉及一种轻质高强水泥基复合材料，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、增稠剂等化学外加剂的使用，使材料能够在取得显著低于普通混凝土容重的同时获得20MPa以上的抗压强度。所述的材料的技术优势包括：在≤1650kg/m³容重情况下达到28d标养抗压强度≥20MPa；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；硬化后材料表面致密，具有优异的抗渗、抗碳化、抗氯离子侵蚀等耐久性能。

主权项

轻质高强水泥基复合材料，包含胶凝材料、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；所述骨料包括表观密度小于1800kg/m³的轻质骨料或者表观密度为1800～2800kg/m³普通骨料和轻质骨料的组合；所述外加剂剂为减水剂、消泡剂、增稠剂、早强剂、缓凝剂或减缩剂的一种或者几种的组合；其中，水泥用量占轻质高强水泥基复合材料体积的5～40％，所述矿物掺合料占轻质高强水泥基复合材料体积的5～40％；所述骨料占轻质高强水泥基复合材料体积的30～80％；所述胶凝材料各组分的配比分数通过理想堆积曲线和胶凝材料各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的取值根据轻质高强水泥基复合材料的设计坍落度或设计扩展度要求通过公式确定：当H≤220mm时，A＝5·H/H₀，当H＞220mm时，A＝5·(L‑H)/H₀，L为扩展度设计值，H为坍落度设计值，H₀为坍落度桶的高度300mm；2)胶凝材料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、粉煤灰和矿粉经测试的得到各自累计分布曲线f_c(d)、f_sf(d)、f_fa(d)和f_bs(d)；3)数值分析计算如下：设水泥占胶凝材料总量的体积分数为X_c、硅灰占胶凝材料总量的体积分数为X_sf、粉煤灰占胶凝材料总量的体积分数为X_fa和矿粉占胶凝材料总量的体积分数为X_bs，且满足X_c∈[0.111,0.889]、(X_sf+X_fa+X_bs)∈[0.111,0.889]、X_c+X_sf+X_fa+X_bs＝1；设定混合后胶凝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)，对各组分的体积分数X_c、X_sf、X_fa和X_bs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和X_bs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0.1～0.5，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轻质高强水泥基复合材料拌和后，流动性性能如下：坍落度GB/T50080：    ≥10mm；或扩展度GB/T50080：  ≥450mm；扩展度的值只有在高流动度即坍落度＞220mm时才测试，此时混凝土流动性以扩展度为准；材料硬化后性能如下：抗压强度，标准养护28d：  ≥20MPa；容重：                   ≤1650kg/m³。