CN111533495A - 一种高强度自密实混凝土工业化生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度自密实混凝土工业化生产工艺，涉及混凝土生产加工技术领域，解决了因混凝土在生产过程中，水泥团粒存在于拌合物中，不能充分水化，进而导致混凝土整体强度大大降低的问题，其包括以下步骤：步骤一，原料准备；步骤二，混合浆料；步骤三，制备浆料；步骤四，制备混料；步骤五，成品出料，对步骤三得到的混料进行加热，升温至50‑60℃，升温时间为5‑10s，然后保温2‑5s，最后降温至10‑15℃，降温时间为5‑10s，最后回复至20‑30℃，回复时间为5‑10s，且过程中不断进行搅拌，即可得到高强度自密实混凝土。本发明在应用过程中，能够避免水泥团粒的形成，大大提高水泥颗粒的扩散均匀度，使混凝土整体强度得以提高。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土生产加工技术领域，更具体地说，它涉及一种高强度自密实混凝土工业化生产工艺。
背景技术
高性能混凝土由于具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程中显示出其独特的优越性，在工程安全使用期、经济合理性、环境条件的适应性等方面产生了明显的效益，因此被各国学者所接受，被认为是今后混凝土技术的发展方向。
在公开号为CN108623265A的中国发明专利申请文件中公开了一种高强度抗渗混凝土及其生产方法，该高强度抗渗混凝土，包括如下重量份数的成分：水泥：319-434份；细集料：570-723份；粗集料：957-1163份；减水剂：33-61份；粉煤灰：101-149份；水：132-168份；细粉组合物：97-150份；抗拉组合物：25-65份；细粉组合物包括硅微粉、聚醚醚酮和氧化铝粉末中的至少一种；抗拉组合物为聚乙烯醇纤维和/或钢纤维。高强度抗渗混凝土的生产方法，包括如下步骤：S1，称取相应重量份数的细粉组合物、水泥和细骨料，混合均匀得到第一粗混物；S2，称取相应重量份数的抗拉组合物、粗骨料和粉煤灰加入到第一粗混物中，混合均匀得到第二粗混物；S3，称取相应重量份数减水剂和水加入到第二粗混物中，混合均匀得到产物。
上述申请文件中，先将水泥和各骨料成分进行混合后，再加入水进行搅拌混合，这样一部分水泥颗粒常被石子夹裹着一起进入搅拌机，遇水后随搅拌机旋转很快形成颗粒大小不等的水泥团粒，直至搅拌结束后仍会有一部分水泥团粒存在于拌合物中，不能充分水化，进而导致混凝土整体强度大大降低，因此，需要提出一种新的方案来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高强度自密实混凝土工业化生产工艺，以解决上述技术问题，其能够避免水泥团粒的形成，大大提高水泥颗粒的扩散均匀度，有利于提高单位时间内水泥颗的水化程度，使混凝土整体强度得以提高。
为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：
一种高强度自密实混凝土工业化生产工艺，包括以下步骤：
步骤一，原料准备，配制如下重量份数组分的强度自密实混凝土原料：水泥原料540-560份、粉煤灰65-75份、矿粉55-65份、水150-170份、中砂780-800份、碎石790-810份和外加剂18-20份；
步骤二，混合浆料，将相应重量份数的水泥、粉煤灰、矿粉和20-30％重量份数的水进行混合，得到浆体；
步骤三，制备浆料，在步骤二得到的浆体中加入相应重量份数的碎石，混合均匀，得到浆料；
步骤四，制备混料，在步骤三得到的浆料中加入相应重量份数的中砂、外加剂和剩余重量份数的水，混合均匀，得到混料；
步骤五，成品出料，对步骤三得到的混料进行加热，升温至50-60℃，升温时间为5-10s，然后保温2-5s，最后降温至10-15℃，降温时间为5-10s，最后回复至20-30℃，回复时间为5-10s，且过程中不断进行搅拌，即可得到高强度自密实混凝土。
通过采用上述技术方案，先将水泥和部分水拌成均匀的水泥浆体，这样就可以避免水泥团粒的形成。然后将碎石与浆体进行混合，使浆体和碎石表面接触后形成一个低水灰比的浆体外壳，可以增强水泥与碎石界面的机械咬合强度。紧接着再加入剩余的水和外加剂，能够减少减半过程中的气泡，并提高水泥颗粒的分散性，使得到的混料整体具有良好的和易性。最后对步骤三得到的混料进行加热，升温至50-60℃，升温时间为5-10s，能够提高水凝的水化反应，而保温2-5s，能够根据水泥的规格，提供水泥自然水化时的激活能，然后保温2-5s，最后降温至10-15℃，降温时间为5-10s，最后回复至20-30℃，回复时间为5-10s，得到处于稳态的高强度自密实混凝土。如此设置，在提高水化反应程度的同时，并在一定程度上堵塞了自由水分向骨料截面集中的通道，还改善了混凝土截面区的水化产物分布形态，并提高了水化产物C-S-A桨胶的表面能，进而使高强度自密实混凝土整体的结构强度大大提高。
进一步优选为，所述步骤一中的水在使用前进行活化处理，将水经过电子水处理器进行处理，且处理后得到的活化水应在20-30min内使用。
通过采用上述技术方案，水在使用前进行活化处理，能够使水分子内的电子的构造和水分子的结构发生变化，并具有低的表面自由能和表面张力，在搅拌过程中可渗入到水泥颗粒内部，使水化反应更加充分。同时，在搅拌过程中，水泥颗粒及其他各组分原料的分散度提高，得到高强度自密实混凝土的均匀性也提高，且整体结构强度也大大提高。
进一步优选为，所述步骤一中的碎石在使用前进行预处理，具体包括如下步骤：将相应重量份数的碎石在烘干桶内进行搅拌烘干，温度控制在80-110℃，时间为12-18min，搅拌速度为20-30rpm，冷却至室温后用强磁磁选机进行除铁去杂，且经筛网筛选后得到预处理后的碎石。
进一步优选为，所述筛网孔径为4-5mm。
通过采用上述技术方案，将碎石进行烘干搅拌处理，能够避免其相互之间由于水分而粘连在一起，并能使碎石表面的酥脆部能够分裂筛选后去除；用强磁磁选机进行除铁去杂，有利于避免高强度自密实混凝土的内部出现锈蚀，保证其内部结构的稳定，且在一定程度上能够提高高强度自密实混凝土的整体结构强度。
进一步优选为，所述步骤五的操作过程中，采用振动搅拌，振动频率为230-250Hz，振动搅拌速度为80-170rpm。
通过采用上述技术方案，振动搅拌使混料的运动速度增大，增加了各固体颗粒间的碰撞频率，加速固体颗粒表面水化生成物向液相扩散的速度，进而加速了水泥原料的水化进程，并增加了水泥和其他组分原料间的粘接力，有利于使高强度自密实混凝土的结构强度得到提高。同时，振动搅拌还能够排出混料内的气泡，有利于得到均匀致密的高强度自密实混凝土。
进一步优选为，所述步骤一中的水泥原料选用硅酸盐水泥P.Ⅰ52.5级和P.Ⅱ52.5级中的任意一种。
通过采用上述技术方案，硅酸盐水泥是以硅酸钙为主的硅酸盐水泥熟料，5％以下的石灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料；而选用上述规格的硅酸盐水泥和高铝酸盐水泥，均能够得到抗压强度、极限抗拉强度和弯拉强度优异的高强度自密实混凝土。
进一步优选为，所述步骤一中的碎石原料选用二级配：5-10mm、10-20mm，最大粒径40mm，且级配比例为(1.4-1.6):1。
通过采用上述技术方案，选用上述规格的级配和级配比例，能够碎石原料与其他各组分原料之间形成最紧密堆积，有利于降低高强度自密实混凝土内的孔隙率，使高强度自密实混凝土在硬化后期具有较小的收缩变形。
进一步优选为，所述步骤一中的外加剂选用为减水剂，且减水剂选用氨基磺酸盐系高效减水剂、萘磺酸盐减水剂和聚羧酸系高性能减水剂中的任意一种。
通过采用上述技术方案，减水剂能减少单位用水量，在维持高强度自密实混凝土坍落度基本不变的条件下，改善高强度自密实混凝土的流动性，提高高强度自密实混凝土的密实度，并使高强度自密实混凝土在应用过程中保持良好稳定的结构强度，整体品质更加优异。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)对混料进行加热能够提高水凝的水化反应，中间保温提供水泥自然水化时的激活能，然后降温并回复至室温，得到处于稳态的高强度自密实混凝土。如此设置，在提高水化反应程度的同时，并在一定程度上堵塞了自由水分向骨料截面集中的通道，还改善了混凝土截面区的水化产物分布形态，并提高了水化产物C-S-A桨胶的表面能，进而使高强度自密实混凝土整体的结构强度大大提高；
(2)水在使用前进行活化处理，能够使水分子内的电子的构造和水分子的结构发生变化，并具有低的表面自由能和表面张力，在搅拌过程中可渗入到水泥颗粒内部，使水化反应更加充分，且得到高强度自密实混凝土的均匀性也提高，整体结构强度也大大提高；
(3)在步骤五的操作过程中，采用振动搅拌，增加了各固体颗粒间的碰撞频率，加速固体颗粒表面水化生成物向液相扩散的速度，进而加速了水泥原料的水化进程，并增加了水泥和其他组分原料间的粘接力，有利于使高强度自密实混凝土的结构强度得到提高。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：一种高强度自密实混凝土工业化生产工艺，具体包括如下步骤：步骤一，原料准备，配制如下重量份数组分的强度自密实混凝土原料：水泥原料550份、粉煤灰70份、矿粉60份、水160份、中砂790份、碎石800份和外加剂19份；
步骤二，混合浆料，将相应重量份数的水泥、粉煤灰、矿粉和20-30％重量份数的水进行混合，搅拌速度为50rpm，搅拌时间为60s，得到浆体；
步骤三，制备浆料，在步骤二得到的浆体中加入相应重量份数的碎石，混合均匀，搅拌速度为40rpm，搅拌时间为70s，得到浆料；
步骤四，制备混料，在步骤三得到的浆料中加入相应重量份数的中砂、外加剂和剩余重量份数的水，混合均匀，搅拌速度为80rpm，搅拌时间为50s，得到混料；
步骤五，成品出料，对步骤三得到的混料进行加热，升温至55℃，升温时间为7.5s，然后保温3.5s，最后降温至12.5℃，降温时间为7.5s，最后回复至25℃，回复时间为7.5s，且过程中不断进行搅拌，搅拌速度为30rpm，即可得到高强度自密实混凝土。
注：步骤一中的水泥原料选用硅酸盐水泥P.Ⅰ52.5级；碎石原料选用二级配：5-10mm、10-20mm，最大粒径40mm，且级配比例为1.5:1；外加剂选用为减水剂，且减水剂选用聚羧酸系高性能减水剂，聚羧酸系高性能减水剂为购自苏州市兴邦化学建材有限公司的PC-1022聚醚类聚羧酸减水剂。
实施例2：一种高强度自密实混凝土工业化生产工艺，与实施例1的不同之处在于，具体包括如下步骤：
步骤一，原料准备，配制如下重量份数组分的强度自密实混凝土原料：水泥原料540份、粉煤灰65份、矿粉55份、水150份、中砂780份、碎石790份和外加剂18份；
步骤二，混合浆料，将相应重量份数的水泥、粉煤灰、矿粉和20-30％重量份数的水进行混合，搅拌速度为50rpm，搅拌时间为60s，得到浆体；
步骤三，制备浆料，在步骤二得到的浆体中加入相应重量份数的碎石，混合均匀，搅拌速度为40rpm，搅拌时间为70s，得到浆料；
步骤四，制备混料，在步骤三得到的浆料中加入相应重量份数的中砂、外加剂和剩余重量份数的水，混合均匀，搅拌速度为80rpm，搅拌时间为50s，得到混料；
步骤五，成品出料，对步骤三得到的混料进行加热，升温至50℃，升温时间为10s，然后保温5s，最后降温至15℃，降温时间为5s，最后回复至20℃，回复时间为5s，且过程中不断进行搅拌，搅拌速度为30rpm，即可得到高强度自密实混凝土。
实施例3：一种高强度自密实混凝土工业化生产工艺，与实施例1的不同之处在于，具体包括如下步骤：
步骤一，原料准备，配制如下重量份数组分的强度自密实混凝土原料：水泥原料560份、粉煤灰75份、矿粉65份、水170份、中砂800份、碎石810份和外加剂20份；
步骤二，混合浆料，将相应重量份数的水泥、粉煤灰、矿粉和20-30％重量份数的水进行混合，搅拌速度为50rpm，搅拌时间为60s，得到浆体；
步骤三，制备浆料，在步骤二得到的浆体中加入相应重量份数的碎石，混合均匀，搅拌速度为40rpm，搅拌时间为70s，得到浆料；
步骤四，制备混料，在步骤三得到的浆料中加入相应重量份数的中砂、外加剂和剩余重量份数的水，混合均匀，搅拌速度为80rpm，搅拌时间为50s，得到混料；
步骤五，成品出料，对步骤三得到的混料进行加热，升温至60℃，升温时间为5s，然后保温2s，最后降温至10℃，降温时间为10s，最后回复至30℃，回复时间为10s，且过程中不断进行搅拌，搅拌速度为30rpm，即可得到高强度自密实混凝土。
实施例4：一种高强度自密实混凝土工业化生产工艺，与实施例1的不同之处在于，步骤一中的水泥原料选用硅酸盐水泥P.Ⅱ52.5级；碎石原料选用二级配：5-10mm、10-20mm，最大粒径40mm，且级配比例为1.4:1；外加剂选用为减水剂，且减水剂选用萘磺酸盐减水剂，购自为湘潭高新区林盛化学有限公司的JS-N1型萘磺酸盐高效减水剂。
实施例5：一种高强度自密实混凝土工业化生产工艺，与实施例1的不同之处在于，步骤一中的水泥原料选用硅酸盐水泥P.Ⅰ52.5级；碎石原料选用二级配：5-10mm、10-20mm，最大粒径40mm，且级配比例为1.6:1；外加剂选用为减水剂，且减水剂选用氨基磺酸盐系高效减水剂，购自为济南衍铭泉商贸有限公司的氨基磺酸盐FDN耐系减水剂。
实施例6：一种高强度自密实混凝土工业化生产工艺，与实施例1的不同之处在于，步骤一中的水在使用前进行活化处理，将水经过电子水处理器进行处理，且处理后得到的活化水应在20min内使用。
实施例7：一种高强度自密实混凝土工业化生产工艺，与实施例1的不同之处在于，所述步骤一中的碎石在使用前进行预处理，具体包括如下步骤：将相应重量份数的碎石在烘干桶内进行搅拌烘干，温度控制在95℃，时间为15min，搅拌速度为25rpm，冷却至室温后用强磁磁选机进行除铁去杂，且经筛网孔径为4.5mm的筛网筛选后得到预处理后的碎石。
实施例8：一种高强度自密实混凝土工业化生产工艺，与实施例1的不同之处在于，所述步骤一中的碎石在使用前进行预处理，具体包括如下步骤：将相应重量份数的碎石在烘干桶内进行搅拌烘干，温度控制在110℃，时间为12min，搅拌速度为30rpm，冷却至室温后用强磁磁选机进行除铁去杂，且经筛网孔径为4mm的筛网筛选后得到预处理后的碎石。
实施例9：一种高强度自密实混凝土工业化生产工艺，与实施例1的不同之处在于，所述步骤一中的碎石在使用前进行预处理，具体包括如下步骤：将相应重量份数的碎石在烘干桶内进行搅拌烘干，温度控制在80℃，时间为18min，搅拌速度为20rpm，冷却至室温后用强磁磁选机进行除铁去杂，且经筛网孔径为5mm的筛网筛选后得到预处理后的碎石。
实施例10：一种高强度自密实混凝土工业化生产工艺，与实施例1的不同之处在于，步骤五的操作过程中，采用振动搅拌，振动频率为240Hz，振动搅拌速度为125rpm。
实施例11：一种高强度自密实混凝土工业化生产工艺，与实施例1的不同之处在于，步骤五的操作过程中，采用振动搅拌，振动频率为250Hz，振动搅拌速度为80rpm。
实施例12：一种高强度自密实混凝土工业化生产工艺，与实施例1的不同之处在于，步骤五的操作过程中，采用振动搅拌，振动频率为230Hz，振动搅拌速度为170rpm。
对比例1：一种高强度自密实混凝土工业化生产工艺，与实施例1的不同之处在于，具体包括如下步骤：
步骤一，原料准备，配制如下重量份数组分的强度自密实混凝土原料：水泥原料550份、粉煤灰70份、矿粉60份、水160份、中砂790份、碎石800份和外加剂19份；
步骤二，混合浆料，将相应重量份数的水泥、粉煤灰、矿粉和20-30％重量份数的水进行混合，搅拌速度为50rpm，搅拌时间为60s，得到浆体；
步骤三，制备浆料，在步骤二得到的浆体中加入相应重量份数的碎石，混合均匀，搅拌速度为40rpm，搅拌时间为70s，得到浆料；
步骤四，制备混料，在步骤三得到的浆料中加入相应重量份数的中砂、外加剂和剩余重量份数的水，混合均匀，搅拌速度为80rpm，搅拌时间为50s，得到高强度自密实混凝土。
对比例2：一种高强度自密实混凝土工业化生产工艺，与实施例1的不同之处在于，步骤五具体设置为，成品出料，对步骤三得到的混料进行加热，升温至45℃，升温时间为7.5s，然后保温3.5s，最后降温至12.5℃，降温时间为7.5s，最后回复至25℃，回复时间为7.5s，且过程中不断进行搅拌，即可得到高强度自密实混凝土。
对比例3：一种高强度自密实混凝土工业化生产工艺，与实施例1的不同之处在于，步骤五具体设置为，成品出料，对步骤三得到的混料进行加热，升温至65℃，升温时间为7.5s，然后保温3.5s，最后降温至12.5℃，降温时间为7.5s，最后回复至25℃，回复时间为7.5s，且过程中不断进行搅拌，即可得到高强度自密实混凝土。
对比例4：一种高强度自密实混凝土工业化生产工艺，与实施例1的不同之处在于，步骤五具体设置为，成品出料，对步骤三得到的混料进行加热，升温至55℃，升温时间为7.5s，然后保温3.5s，最后降温至16℃，降温时间为7.5s，最后回复至25℃，回复时间为7.5s，且过程中不断进行搅拌，即可得到高强度自密实混凝土。
对比例5：一种高强度自密实混凝土工业化生产工艺，与实施例1的不同之处在于，步骤五具体设置为，成品出料，对步骤三得到的混料进行加热，升温至55℃，升温时间为7.5s，然后保温3.5s，最后降温至9℃，降温时间为7.5s，最后回复至25℃，回复时间为7.5s，且过程中不断进行搅拌，即可得到高强度自密实混凝土。
性能测试
试验样品：采用实施例1-12中获得的高强度自密实混凝土作为试验样品1-12，采用对比例1-5中获得的高强度自密实混凝土作为对照样品1-5。
试验方法：试验样品1-12和对照样品1-5的的制作和养护按照现行的国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》中的规定，然后按照GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的内容制作标准样品，然后测量各标准样品的28d抗折强度MPa、28d抗压强度MPa和干湿循环抗压强度MPa，并记录。
试验结果：试验样品1-12和对照样品1-5的测试结果如表1所示。由表1可知，由试验样品1-3和对照样品1的测试结果对照可得，对混料进行加热保温，并降温后回复至室温，能够使高强度自密实混凝土的28d抗折强度、28d抗压强度和干湿循环抗压强度大大提高。由试验样品6、试验样品7-9、试验样品10-12和试验样品1的测试结果分别对照可得，水在使用前进行活化处理、碎石在使用前进行预处理以及在制备过程中使用振动搅拌，均能够提高高强度自密实混凝土的28d抗折强度、28d抗压强度和干湿循环抗压强度。由试验样品1和对照样品4-5的测试结果对照可得，在对混合料进行加热升温和降温的过程中，温度过低或者过高都会导致高强度自密实混凝土的结构强度降低，因此在操作过程中控制升温为50-60℃、降温为10-15℃，能够保证高强度自密实混凝土的提升强度。
表1试验样品1-12和对照样品1-5的测试结果
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种高强度自密实混凝土工业化生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，原料准备，配制如下重量份数组分的强度自密实混凝土原料：水泥原料540-560份、粉煤灰65-75份、矿粉55-65份、水150-170份、中砂780-800份、碎石790-810份和外加剂18-20份；
步骤二，混合浆料，将相应重量份数的水泥、粉煤灰、矿粉和20-30%重量份数的水进行混合，得到浆体；
步骤三，制备浆料，在步骤二得到的浆体中加入相应重量份数的碎石，混合均匀，得到浆料；
步骤四，制备混料，在步骤三得到的浆料中加入相应重量份数的中砂、外加剂和剩余重量份数的水，混合均匀，得到混料；
步骤五，成品出料，对步骤三得到的混料进行加热，升温至50-60℃，升温时间为5-10s，然后保温2-5s，最后降温至10-15℃，降温时间为5-10s，最后回复至20-30℃，回复时间为5-10s，且过程中不断进行搅拌，即可得到高强度自密实混凝土。
2.根据权利要求1所述的高强度自密实混凝土工业化生产工艺，其特征在于，所述步骤一中的水在使用前进行活化处理，将水经过电子水处理器进行处理，且处理后得到的活化水应在20-30min内使用。
3.根据权利要求1所述的高强度自密实混凝土工业化生产工艺，其特征在于，所述步骤一中的碎石在使用前进行预处理，具体包括如下步骤：将相应重量份数的碎石在烘干桶内进行搅拌烘干，温度控制在80-110℃，时间为12-18min，搅拌速度为20-30rpm，冷却至室温后用强磁磁选机进行除铁去杂，且经筛网筛选后得到预处理后的碎石。
4.根据权利要求3所述的高强度自密实混凝土工业化生产工艺，其特征在于，所述筛网孔径为4-5mm。
5.根据权利要求1所述的高强度自密实混凝土工业化生产工艺，其特征在于，所述步骤五的操作过程中，采用振动搅拌，振动频率为230-250Hz，振动搅拌速度为80-170rpm。
6.根据权利要求1所述的高强度自密实混凝土工业化生产工艺，其特征在于，所述步骤一中的水泥原料选用硅酸盐水泥P.Ⅰ52.5级和P.Ⅱ52.5级中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的高强度自密实混凝土工业化生产工艺，其特征在于，所述步骤一中的碎石原料选用二级配：5-10mm、10-20mm，最大粒径40mm，且级配比例为（1.4-1.6）:1。
8.根据权利要求1所述的高强度自密实混凝土工业化生产工艺，其特征在于，所述步骤一中的外加剂选用为减水剂，且减水剂选用氨基磺酸盐系高效减水剂、萘磺酸盐减水剂和聚羧酸系高性能减水剂中的任意一种。
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2020
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