CN101962283A - 超厚、大体积基础防裂混凝土 - Google Patents

超厚、大体积基础防裂混凝土 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种超厚、大体积基础防裂混凝土，该混凝土每立方米的配合比为：(1)矿渣硅酸盐水泥：235～330kg；(2)砂子：735～791kg；(3)级配粗骨料石子：1032～1186kg；(4)水：155～210kg；(5)粉煤灰：45～90kg；(6)复合型外加剂：3.76～14.8kg。本发明能够减少超厚、大体积基础裂缝的产生，为下道工序施工创造条件，从源头上解决混凝土在水化硬化及养护过程中出现裂缝的问题，提高超厚、大体积基础的整体性、稳定性和安全性，改善混凝土的耐久性和抗裂功能，提高设备基础工程的使用寿命。

Description

超厚、大体积基础防裂混凝土
技术领域
本发明涉及一种特种混凝土，特别涉及一种用于超厚、大体积基础的防裂混凝土。
背景技术
在冶金工业设备基础工程施工中，尤其是高炉工程，随着高炉规模的增大，基础混凝土数量相应增加，大体积混凝土在连续浇筑和硬化过程中，水泥水化反应产生大量水化热，由于混凝土厚度≥5m，热阻很大，内部水化热量聚集不易散发，水化升温高，而表面散热较快，混凝土内部和表面形成较大温差。混凝土内部和表面温差变化加上外部环境因素、拆模及荷载等的影响，导致不均匀的温度变形和温度应力，一旦拉应力超过混凝土即时抗拉强度，就会在混凝土表面或内部产生裂缝。混凝土裂缝的发生与发展，不仅影响工程外观，还会加速混凝土碳化，影响结构的抗冻性能、抗渗性能，导致水分及有害物质渗入，诱发钢筋锈蚀或加速混凝土的自然老化，从而损害工程结构的承载能力、使用功能和耐久性，甚至于成为结构破坏的前兆，直接影响工程效益的发挥。所以，必须采取各种措施预防并减少混凝土结构裂缝的产生。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种超厚、大体积基础防裂混凝土，它能够减少超厚、大体积基础裂缝的产生，为下道工序施工创造条件，从源头上解决混凝土在水化硬化及养护过程中出现裂缝的问题，提高超厚、大体积基础的整体性、稳定性和安全性，改善混凝土的耐久性和抗裂功能，提高设备基础工程的使用寿命。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种超厚、大体积基础防裂混凝土，该混凝土每立方米的配合比为：
(1)矿渣硅酸盐水泥：235～330kg；
(2)砂子：735～791kg；
(3)级配粗骨料石子：1032～1186kg；
(4)水：155～210kg；
(5)粉煤灰：45～90kg；
(6)复合型外加剂：3.76～14.8kg。
该混凝土为C30混凝土，其每立方米的配合比为：
(1)矿渣硅酸盐水泥P.S42.5：255～330kg；
(2)砂子：735～769kg；
(3)级配粗骨料石子：1082～1120kg；
(4)水：175～210kg；
(5)粉煤灰：45～70kg；
(6)HNF-3复合型外加剂：4.59～11.4kg；
所述级配粗骨料石子的粒径为：5～20mm，其集料级配为：粒径5～10mm的石子重量百分比为35～45％，其余石子粒径大于10mm。
该混凝土为C25混凝土，其每立方米的配合比为：
(1)矿渣硅酸盐水泥P.S32.5：280～310kg；
(2)砂子：735～780kg；
(3)级配粗骨料石子：1032～1115kg；
(4)水：165～185kg；
(5)粉煤灰：55～75kg；
(6)JQ-M高效多功能抗裂密实防水剂(粉剂)：5.6～14.8kg；
所述级配粗骨料石子的粒径为：5～25mm，其集料级配为：粒径5～15mm的石子重量百分比为30～40％，其余石子粒径大于15mm。
该混凝土为C20混凝土，其每立方米的配合比为：
(1)矿渣硅酸盐水泥P.S42.5：235～275kg；
(2)砂子：765～791kg；
(3)级配粗骨料石子：1090～1186kg；
(4)水：155～180kg；
(5)粉煤灰：80～90kg；
(6)HNF-3复合型外加剂：掺量为水泥+粉煤灰重量的3.76～4.4kg；
所述级配粗骨料石子的粒径为：5～25mm，其集料级配为：粒径5～15mm的石子重量百分比为30～40％，其余石子粒径大于15mm。
本发明具有的优点和积极效果是：
(1)减少混凝土的用水量以减少胶凝材料用量，选用低水化热水泥品种。在一定的水胶比下，减少混凝土用水量可以减少混凝土中胶凝材料的用量，从而减少混凝土的放热量。选用低水化热水泥品种，在相同的胶凝材料用量情况下，可以减少混凝土的放热。
(2)掺用复合型外加剂及粉煤灰等，以减少水泥用量，大幅度地减少混凝土的放热量，同时改善混凝土和易性及可靠性，延长缓凝时间。在混凝土中掺缓凝型减水剂，能保持混凝土工作性能不变而显著降低水灰比、改善和易性，并能减少10％～20％的水泥用量，降低水化热量、减缓水化速度，推迟初凝时间可放缓浇筑速度，以利于散热、减少温升。在混凝土中增加粉煤灰掺量，可减少水泥用量，降低水化放热量，还可使混凝土具有较好的和易性、抗渗性，减少沁水现象发生，有利于混凝土的表面处理，对混凝土的后期强度有较大贡献。在混凝土中掺入膨胀剂，可以用混凝土的自生膨胀来补偿部分或全部降温过程所产生的收缩，使结构不裂或控制在无害裂缝范围内；
(3)改善集料的级配，尽可能采用较大的集料最大粒径。改善集料的级配可以降低其空隙率。同时，在级配较好的情况下，集料最大粒径越大，空隙率越小，填充这些空隙所必需的胶凝材料数量也就越少。大集料的比表面积较小，润湿集料表面所需的水泥浆量也越少。
总之，本发明能够减少超厚、大体积基础裂缝的产生，为下道工序施工创造条件，从源头上解决混凝土在水化硬化及养护过程中出现裂缝的问题，提高超厚、大体积基础的整体性、稳定性和安全性，改善混凝土的耐久性和抗裂功能，提高设备基础工程的使用寿命。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例详细说明如下：
实施例1：
用于超厚、大体积基础的C30防裂混凝土，每立方米的配合比如下：
(1)矿渣硅酸盐水泥P.S42.5：255～330kg；
(2)砂子：735～769kg；
(3)级配粗骨料石子：1082～1120kg；
(4)水：175～210kg；
(5)粉煤灰：45～70kg；
(6)HNF-3复合型外加剂：4.59～11.4kg。
实施例1.1：
表一：一种用于超厚、大体积基础的C30防裂混凝土的配合比：
  材料名称   水泥   细骨料  粗骨料   水   外加剂   掺合料
  规格   P.S42.5   中砂  5～20mm   HNF-3   II级粉煤灰
  用量kg/m3   327   769  1082   200   11.4   70
实施例1.2：
表二：一种用于超厚、大体积基础的C30防裂混凝土的配合比：
  材料名称   水泥   细骨料  粗骨料   水   外加剂   掺合料
  规格   P.S42.5   中砂  5～20mm   HNF-3   II级粉煤灰
  用量kg/m3   255   750  1105   175   4.59   65
实施例1.3：
表三：一种用于超厚、大体积基础的C30防裂混凝土的配合比：
  材料名称   水泥   细骨料  粗骨料   水   外加剂   掺合料
  规格   P.S42.5   中砂  5～20mm   HNF-3   II级粉煤灰
  用量kg/m3   330   735  1120   210   5.94   45
上述混凝土的特点在于：
1)采用矿渣硅酸盐P.S42.5散装水泥，水化热较低。
2)采用级配骨料，粗骨料选用玄武岩，粒径为5～20mm，含泥量小于1％，其集料级配为：粒径5～10mm的玄武岩重量百分比为35～45％，其余玄武岩粒径大于10mm；细骨料为中砂，水洗砂，含泥量小于3％。石子具有良好的级配，使骨料堆积密度增大，用于填充空隙的砂浆量减少，有利于混凝土体积稳定地提高。
3)搅拌用水，采用温度较低的井水，以降低混凝土的出机温度。
4)使用复合型外加剂，具有缓凝、减水功能，按配合比控制掺量，HNF-3缓凝高效减水剂是以萘磺舒酸钠甲醛缩合物为主，适量的缓凝组份，保塑增强组份复合而成，减水率高，能大幅度提高混凝土的流动性；降低大体积混凝土的水化热，并推迟放热峰值的出现。
5)掺和料选用II级粉煤灰，能使泵送混凝土的流动性显著增强，且能减少混凝土拌合物的泌水和干缩，大大改善混凝土的泵送性能。对于大体积混凝土结构，掺加一定数量的粉煤灰还可以降低水泥的水化热，有利于控制温度裂缝的产生。
上述混凝土的砂率：38％，水灰比：0.55，坍落度100mm～120mm。已用于宣钢新2#2500m3高炉基础，该基础长29m，宽29m，一步大脚厚2500mm，基础总厚度5500mm，使用上述混凝土共3460m3，经过检查，没有发现裂缝，受到监理和业主的表扬。
实施例2：
用于超厚、大体积基础的C25防裂混凝土，每立方米的配合比如下：
(1)矿渣硅酸盐水泥P.S32.5：280～310kg；
(2)砂子：735～780kg；
(3)级配粗骨料石子：1032～1115kg；
(4)水：165～185kg；
(5)粉煤灰：55～75kg；
(6)JQ-M高效多功能抗裂密实防水剂(粉剂)：5.6～14.8kg。
实施例2.1：
表四：一种用于超厚、大体积基础的C25防裂混凝土的配合比：
  材料名称   水泥   细骨料  粗骨料   水   外加剂   掺合料
  规格   P.S32.5   中砂  5～25mm   JQ-M   II级粉煤灰
  用量kg/m3   295   780  1032   173   14.8   74
实施例2.2：
表五：一种用于超厚、大体积基础的C25防裂混凝土的配合比：
  材料名称   水泥   细骨料  粗骨料   水   外加剂   掺合料
  规格   P.S32.5   中砂  5～25mm   JQ-M   II级粉煤灰
  用量kg/m3   280   755  1100   165   5.6   60
实施例2.3：
表六：一种用于超厚、大体积基础的C25防裂混凝土的配合比：
  材料名称   水泥   细骨料  粗骨料   水   外加剂   掺合料
  规格   P.S32.5   中砂  5～25mm   JQ-M   II级粉煤灰
  用量kg/m3   310   735  1115   185   6.2   55
上述混凝土的特点在于：
1)水泥：选用冀东厂盾石牌P.S32.5水泥，此种水泥水化热在相应的水泥产品中水化热最小。
2)粗骨料：选用蓟县花岗岩，粒径5～25mm，含泥量不大于1％，其集料级配为：粒径5～15mm的花岗岩重量百分比为30～40％，其余花岗岩粒径大于15mm；选择良好级配的骨料能够提高混凝土的密实度和抗拉强度，减小收缩变形。
3)细骨料：选用福建江砂含泥量不大于3％。
4)搅拌用水，夏季浇筑混凝土搅拌用水采用冰屑降温，以降低混凝土的出机温度。
5)外加剂：选用JQ-M高效多功能抗裂密实防水剂，按配合比控制掺量。在混凝土中内掺JQ-M防水剂，会使混凝土在硬化过程中的产生适度膨胀，膨胀能在钢筋邻位的约束下，产生0.2～0.8Mpa的预应力，有效地补偿了混凝土在硬化过程中的收缩；同时由于JQ-M防水剂的掺入，水泥在水化过程中形成的大量钙矾晶体具有填充堵塞毛细孔作用，使混凝土孔隙率下降，总孔隙减少，大大改善了混凝土中孔隙结构的分布，使混凝土更加密实，显著提高混凝土的抗裂防渗性能；又由于混凝土密实度的提高，混凝土抵抗周围环境侵蚀介质的能力大为提高，从而有效防止和延缓钢筋锈蚀，使混凝土寿命大为提高。JQ-M高效多功能抗裂密实防水剂，具有减少、早强、缓凝、引起等诸多功能，并能改善混凝土的可泵性，大大方便了混凝土的搅拌、运输和施工，有效提高施工效率。
6)粉煤灰：选用军粮城II级粉煤灰。可替代部分水泥，减少部分水化热。
上述混凝土的砂率：43％，水灰比：0.59，坍落度160mm～180mm。已用于天钢3200m3高炉基础，该基础外轮廓为矩形，长57m，宽42.6m。一步大脚厚3000mm，基础厚度5000mm共使用上述混凝土11000m3，经过检查，没有发现裂缝，受到监理和业主的表扬，获得天津市科技成果奖。
实施例3：
用于超厚、大体积基础的C20防裂混凝土，每立方米的配合比如下：
(1)矿渣硅酸盐水泥P.S42.5：235～275kg；
(2)砂子：765～791kg；
(3)级配粗骨料石子：1090～1186kg；
(4)水：155～180kg；
(5)粉煤灰：80～90kg；
0(6)HNF-3复合型外加剂：3.76～4.4kg。
实施例3.1：
表七：一种用于超厚、大体积基础的C20防裂混凝土的配合比：
  材料名称   水泥   细骨料  粗骨料   水   外加剂   掺合料
  规格   P.S42.5   中砂  5～25mm   MF-4   II级粉煤灰
  用量kg/m3   255   791  1186   168   4.08   90
实施例3.2：
表八：一种用于超厚、大体积基础的C20防裂混凝土的配合比：
  材料名称   水泥   细骨料  粗骨料   水   外加剂   掺合料
  规格   P.S42.5   中砂  5～25mm   MF-4   II级粉煤灰
  用量kg/m3   275   765  1090   180   4.4   90
实施例3.3：
表九：一种用于超厚、大体积基础的C20防裂混凝土的配合比：
  材料名称   水泥   细骨料  粗骨料   水   外加剂   掺合料
  规格   P.S42.5   中砂  5～25mm   MF-4   II级粉煤灰
  用量kg/m3   235   780  1100   155   3.76   80
上述混凝土的特点在于：
1)采用矿渣硅酸盐P.S42.5散装水泥，水化热较低。
2)采用级配骨料，粗骨料选用石灰石，粒径为5～25mm，含泥量小于1％，其集料级配为：粒径5～15mm的石灰石重量百分比为30～40％，其余石灰石的粒径大于15mm；细骨料为中砂，水洗砂，含泥量小3％。石子具有良好的级配，才能使骨料堆积密度增大，用于填充空隙的砂浆量减少，有利于混凝土体积稳定的提高。
3)搅拌用水，采用温度较低的水，降低混凝土出机温度。
4)使用复合型外加剂，具有缓凝、减水功能，按配合比控制掺量，MF-4的主要成分是多种高效减水剂经科学复合而成增加缓释、增稠、保塑组分。具有减水效率高，流化性好，坍落度损失小，降低水化热，小掺量等优点。可调凝各种不同水泥，缓凝时间1.5～20小时。
5)掺和料选用II级粉煤灰，能使泵送混凝土的流动性显著增强，且能减少混凝土拌合物的泌水和干缩，大大改善混凝土的泵送性能。对于大体积混凝土结构，掺加一定数量的粉煤灰还可以降低水泥的水化热，有利于控制温度裂缝的产生。
上述混凝土的砂率：40％，水灰比：0.66，坍落度70mm～90mm。已用于霸州前进钢铁厂450m3高炉基础，该基础的垫层底标高为-3.5m。基础长19.2m，宽19.2m，一步大脚厚2500mm，在其上部是直径为8.7m的圆柱体，基础厚度6.963m，共使用上述混凝土1090m3，经过检查，没有发现裂缝，受到监理和业主的表扬。

Claims (4)

1.一种超厚、大体积基础防裂混凝土，其特征在于，该混凝土每立方米的配合比为：
(1)矿渣硅酸盐水泥：235～330kg；
(2)砂子：735～791kg；
(3)级配粗骨料石子：1032～1186kg；
(4)水：155～210kg；
(5)粉煤灰：45～90kg；
(6)复合型外加剂：3.76～14.8kg。
2.根据权利要求1所述的超厚、大体积基础防裂混凝土，其特征在于，该混凝土为C30混凝土，其每立方米的配合比为：
(1)矿渣硅酸盐水泥P.S42.5：255～330kg；
(2)砂子：735～769kg；
(3)级配粗骨料石子：1082～1120kg；
(4)水：175～210kg；
(5)粉煤灰：45～70kg；
(6)HNF-3复合型外加剂：4.59～11.4kg；
所述级配粗骨料石子的粒径为：5～20mm，其集料级配为：粒径5～10mm的石子重量百分比为35～45％，其余石子粒径大于10mm。
3.根据权利要求1所述的超厚、大体积基础防裂混凝土，其特征在于，该混凝土为C25混凝土，其每立方米的配合比为：
(1)矿渣硅酸盐水泥P.S32.5：280～310kg；
(2)砂子：735～780kg；
(3)级配粗骨料石子：1032～1115kg；
(4)水：165～185kg；
(5)粉煤灰：55～75kg；
(6)JQ-M高效多功能抗裂密实防水剂(粉剂)：5.6～14.8kg；
所述级配粗骨料石子的粒径为：5～25mm，其集料级配为：粒径5～15mm的石子重量百分比为30～40％，其余石子粒径大于15mm。
4.根据权利要求1所述的超厚、大体积基础防裂混凝土，其特征在于，该混凝土为C20混凝土，其每立方米的配合比为：
(1)矿渣硅酸盐水泥P.S42.5：235～275kg；
(2)砂子：765～791kg；
(3)级配粗骨料石子：1090～1186kg；
(4)水：155～180kg；
(5)粉煤灰：80～90kg；
(6)HNF-3复合型外加剂：掺量为水泥+粉煤灰重量的3.76～4.4kg；
所述级配粗骨料石子的粒径为：5～25mm，其集料级配为：粒径5～15mm的石子重量百分比为30～40％，其余石子粒径大于15mm。
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