CN102030507A - 自密实微膨胀钢管混凝土 - Google Patents

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李自林
赵晓辉
周培远
喻春林
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Tianjin Urban Construction College
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
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Abstract

本发明涉及一种自密实微膨胀钢管混凝土，其特征是：每立方米混凝土各种材料含量，按重量份数比，水泥450-600、沙300-650、石500-1200、磨细矿渣50-65、粉煤灰40-60、硅粉20-40、SY-G型高性能膨胀剂55-65、减水剂6-10；水灰比为0.3-0.4。有益效果：在微膨胀钢管混凝土中加入适量磨细矿渣、粉煤灰及硅粉等活性细颗粒外加剂，有效地增加了混凝土的流动性，最大限度地增加钢管混凝土的密实性。

Description

自密实微膨胀钢管混凝土
技术领域
本发明属于建筑材料，尤其涉及一种自密实微膨胀钢管混凝土。
背景技术
钢管混凝土指将混凝土填充在圆钢管内而形成的一种组合结构材料。与传统的钢筋混凝土相比，具有承载力高、重量轻、体积小、塑性韧性好、耐疲劳、耐冲击、耐侵蚀、省工、省料、省时及不受季节限制等一系列优点。另外，钢管混凝土对建筑物或构筑物的整体稳定性、抗折性能(特别是高强混凝土的脆性破坏)、抗压性能及结构变形性能都有显著提高。在国内外得到了较深入的研究及广泛的推广应用。微膨胀钢管混凝土为了能充分发挥钢管混凝土中钢管的套箍作用，一般在钢管内填充高性能微膨胀混凝土，以提高钢管的承载能力及构件的稳定性，与普通钢管混凝土相比，微膨胀钢管混凝土具有更好的力学性能。其特点是核心混凝土中掺加了膨胀组分，建立了前期主动紧箍力，使钢管与核心混凝土在受荷载作用之前就产生紧箍力，从而弥补了普通钢管混凝土紧箍力出现太迟的缺陷，改善了钢管混凝土的工作性能。微膨胀钢管混凝土承载能力高，塑性和韧性好，施工方便快捷和经济效益显著，被称为土木工程中的第五大结构体系，近年来在高层结构和大跨结构中得到广泛的应用。但微膨胀钢管混凝土存在以下明显不足：1)微膨胀钢管混凝土最大的不足是很难找到较好的灌注工艺和振捣工艺，从而增加了施工难度，并且降低了钢管混凝土的力学性能；2)目前所研究的钢管混凝土强度等级一般都低于C50，或者虽有较高的强度，但仍需配合复杂的振捣工艺才能达到预期效果。很难得到具有较好密实性的C50钢管混凝土。因此，如何制备强度达到C50及其以上的C50自密实微膨胀钢管混凝土成为工程界研究的热点和难点。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种自密实微膨胀钢管混凝土，有效地增加了混凝土的流动性，最大限度地增加钢管混凝土的密实性。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种自密实微膨胀钢管混凝土，其特征是：每立方米混凝土各种材料含量，按重量份数比，水灰比为0.3-0.4
水泥   450-600   沙   300-650   石 500-1200   磨细矿渣 50-65
粉煤灰 40-60     硅粉 20-40
SY-G型高性能膨胀剂 55-65
萘磺酸钠甲醛缩合物减水剂 6-10。
有益效果：在微膨胀钢管混凝土中加入适量磨细矿渣、粉煤灰及硅粉等活性细颗粒外加剂，从而有效地增加了混凝土的流动性，最大限度地增加钢管混凝土的密实性；首次将用于大跨度拱桥的C50钢管混凝土为研究对象，经多次反复试验，制备出具有最佳配合比的新型C50自密实微膨胀钢管混凝土；并将其应用于实际工程，为新型C50自密实微膨胀钢管混凝土的推广应用奠定了坚实基础。
具体实施方式
下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。
实施例1
一种自密实微膨胀钢管混凝土，每立方米混凝土各种材料含量，按重量份数比，每份1Kg
水泥 450Kg   沙 300Kg  石 500Kg  磨细矿渣 50Kg
粉煤灰 40Kg  硅粉 20Kg  SY-G型高性能膨胀剂 55Kg
萘磺酸钠甲醛缩合物减水剂6Kg
水灰比为0.3。
实施例2
一种自密实微膨胀钢管混凝土，每立方米混凝土各种材料含量，按重量份数比，每份1Kg
水泥   600Kg  沙   650Kg  石 1200Kg  磨细矿渣 65Kg
粉煤灰 60Kg   硅粉 40Kg   SY-G型高性能膨胀剂 65Kg
萘磺酸钠甲醛缩合物减水剂10Kg；
水灰比为0.4。
实施例3
一种自密实微膨胀钢管混凝土，每立方米混凝土各种材料含量，按重量份数比，每份1Kg
水泥   500  沙   400  石 1000  磨细矿渣 55
粉煤灰 46   硅粉 30  SY-G型高性能膨胀剂 60
萘磺酸钠甲醛缩合物减水剂8；
水灰比为0.4。
C50自密实微膨胀钢管混凝土试验过程
自密实微膨胀钢管混凝土核心技术是研究粉煤灰、磨细矿渣、硅粉等活性细颗粒外加剂的掺入对微膨胀钢管混凝土性能的影响，以及如何制备高强度自密实微膨胀混凝土。故课题组成员以C50微膨胀钢管混凝土为试验对象做了大量反复的试验，以得到如下试验结果：
1)活性细颗粒外加剂的加入极大地改变了钢管混凝土的性能，使得制备高强度C50自密实微膨胀钢管混凝土成为可能；
2)制备出能够推广应用的C50自密实微膨胀钢管混凝土，得到其最佳配合比以及粉煤灰、磨细矿渣、硅粉等活性细颗粒外加剂的最佳掺合量；
3)将新型C50自密实微膨胀钢管混凝土应用于大跨度拱桥，以取得较好的经济效益和社会效益。
C50自密实微膨胀钢管混凝土试验用原材料
1)水泥：采用天津振兴水泥厂生产的P.S42.5矿渣硅酸盐水泥；
2)砂石集料：细集料，中砂；粗集料，二级配碎石；
3)磨细矿渣：300-500目
4)硅粉：山西曲沃旭东建材有限公司生产的S95型硅粉；
5)粉煤灰：天津电厂I级粉煤灰；
6)减水剂：胺基磺酸盐或磺化三聚氰胺树脂或聚丙烯酸盐；
7)膨胀剂：硫铝酸钙或硫铝酸钙和氧化钙或氧化钙
8)水：自来水
C50自密实微膨胀钢管混凝土试验步骤
第一步：外加剂改性
1、称取矿渣颗粒、硅粉及粉煤灰，利用磨细机对其进行磨细处理；
2、利用300～400目的筛子进行筛分，将符合要求的活性细颗粒进行收集；
第二步：自密实微膨胀混凝土的制备
1、按配方将原料放入混凝土搅拌机中进行搅拌；
2、在搅拌过程中逐渐加入适量磨细矿渣、硅粉、粉煤灰等改性后的活性外加剂；
3、按配方加入膨胀剂、减水剂、水等原材料，进行搅拌即可制得C50自密实微膨胀混凝土。
第三步：力学性能测试
1，测定7天力学性能；
2、测定28天力学性能；
C50自密实微膨胀钢管混凝土力学性能
Figure BDA0000033172840000041
Figure BDA0000033172840000051
C50自密实微膨胀钢管混凝土作用机理
采用的硅粉颗粒是一种具有较高活性的火山灰材料，其早期的火山灰反应生成稳定的胶凝物质---水化硅酸钙(C-S-H)，消耗部分Ca(OH)2，并填充在混凝土中的毛细孔，增加混凝土密实度，可使混凝土的强度大大提高，使混凝土具有较高的强度和优良的耐久性。C50钢管混凝土因胶凝材料用量大，水灰比较小，混凝土的自收缩比较大，如不掺加部分膨胀剂对混凝土的收缩进行补偿，可能会使钢管内的硬化后的混凝土与钢管的接触欠佳，导致钢管混凝土结构性能减弱；本项目采用的粉煤灰颗粒在后期发生的火山灰反应，消耗了水泥水化时生成薄弱的、而且往往富集在过渡区的氢氧化钙片状结晶，生成少水化硅酸钙(C-S-H)凝胶，填充于水泥水化生成物的间隙，使混凝土更加密实，并且粉煤灰还具有形态效应、填充效应和微集料效应，其玻璃球形态可使混凝土具有良好的流动性，从而形成C50自密实微膨胀钢管混凝土。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种自密实微膨胀钢管混凝土，其特征是： 每立方米混凝土各种材料含量，按重量份数比，水灰比为0.3-0.4
水泥  450-600  沙300-650  石500-1200   磨细矿渣50-65
粉煤灰40-60    硅粉20-40
SY-G型高性能膨胀剂55-65
萘磺酸钠甲醛缩合物减水剂6-10。
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