CN102424552A - 一种能缩短张拉龄期的惰性掺合料高性能混凝土 - Google Patents

Abstract

本发明涉及混凝土技术领域，具体为一种能缩短张拉龄期的惰性掺合料高性能混凝土。本发明解决了高性能混凝土在低温条件下保温、保湿养护特别困难导致早期强度提升慢从而延长张拉龄期的问题。一种能缩短张拉龄期的惰性掺合料高性能混凝土，其是由下述重量比配比的原料制成：P.O42.5水泥380-400份,CCM惰性复合掺合料90-100份，中砂740-760份，5-25mm连续级配碎石1000-1100份，水130-140份，聚羧酸减水剂6.0-6.5份。本发明所述的混凝土在低温条件下提高了早期强度，缩短了张拉龄期，可广泛适用于类似低温条件下施工工期紧的现浇梁混凝土结构。

Description

一种能缩短张拉龄期的惰性掺合料高性能混凝土

技术领域

本发明涉及混凝土技术领域，具体为一种能缩短张拉龄期的惰性掺合料高性能混凝土。

背景技术

高性能混凝土是一种在耐久性能得到保障的前提下，采用较少的水泥用量、掺用适宜的掺合料、以及较低水胶比的混凝土。耐久性是高性能混凝土设计时考虑的首要条件，掺入粉煤灰、矿粉等外掺料是高性能混凝土配制的常规手段，低水胶比是高性能混凝土配比选定时的一般要求。在混凝土中掺入一定量的矿物掺和料，可以有效改善和提高混凝土工作性和耐久性。粉煤灰是一种最常用的掺和料，粉煤灰是煤粉经高温燃烧后形成的一种类似火山灰质混合材料，主要成分为SiO₂、AI₂O₃、Fe₂O₃，在显微镜下是粒径不一的玻璃质球珠；由于粉煤灰比表面积较大，吸附能力强，因而粉煤灰颗粒可以吸咐水泥的水化产物Ca(OH)₂，并与Ca(OH)₂发生火山灰反应，即二次水化作用，使得混凝土浆体的密实度提高，界面结构得到改善，来实现提高混凝土耐久性能。由于粉煤灰的水化速度小于水泥熟料，故掺加粉煤灰后混凝土的早期强度低于普通混凝土，对温度和湿度比较敏感，且粉煤灰掺量越高早期强度越低。掺加粉煤灰的高性能混凝土的早期强度发展相对较慢，故为保证强度的正常发展，需将养护时间延长至14天以上。矿渣粉是以粒化高炉矿渣为主要原材料掺入部分其它组份，经超细粉磨而成的一种活性材料，主要成份是SiO₂、AI₂O₃、Fe₂O₃、CaO，比表面积大于400m²/kg，与粉煤灰的二次化学反应作用机理相同，矿渣粉中的活性SiO₂、AI₂O₃等与水泥的水化产物Ca(OH)₂进行二次水化反应，生成密实度更高的硅酸凝胶，提高混凝土耐久性能。由于矿渣粉是细微球状体，其表面光滑且性能稳定，在混凝土中能起到一种类似轴承的微珠润滑作用，减少了摩擦阻力，有效改善混凝土拌合物的和易性（即流动性、黏聚性、保水性等），坍落度的经时损失小，工作性好；对混凝土在长时间内保持良好的工作性能、降低水化热、减少收缩裂缝非常有利。粉煤灰和矿渣粉掺和料对混凝土强度、耐久性的贡献受水胶比的影响较大，尤其是粉煤灰对水胶比更为敏感。只有在低水胶比（如小于0.4或0.42）的前提下，粉煤灰的作用才得以充分发挥。高性能混凝土中低水胶比，即单方混凝土中较低的用水量，需要混凝土开始硬化后及时养护，保证混凝土二次水化反应所需要的温度和湿度。

   混凝土养护包括湿度和温度两个方面，养护不仅是浇水，还要控制混凝土的温度变化。在湿度养护的同时，应该保证混凝土表面温度与内部温度和所接触的大气温度之间不出现过大的差异，采取保温和散热的综合措施，防止温降和温差过大。对于现浇梁等较大厚度的构件，由于水化热会使温度持续升高，如果气温不是过低，则在浇筑后的初始几小时内宜散热（但仍要保湿，如用薄膜覆盖）。当混凝土表面已结硬或处于降温阶段则要保温覆盖以降低降温速率，使混凝土表面与内部和大气的温差不要过大。水胶比低的混凝土，浇筑一结束就要保持混凝土中水分不受损失，对水平构件应立即用塑料薄膜紧密覆盖表面，对垂直构件要立即封住顶面并在混凝土达到一定强度时及早松开模板，从顶面注水养护。但是，高性能混凝土的保温、保湿养护对在冬季等低温条件下就显得特别困难，有时投入成本很大，效果还不好。

目前客运专线桥梁用高性能混凝土在低温条件下（如冬季）施工时，其早期强度提升较慢，而在混凝土灌筑5天左右需要达到规定的弹性模量和抗压强度从而进行初张拉，这样就制约了拆模、初张拉等下步工序的施工，延长了张拉龄期，对工期进度影响十分明显。现有做法是掺活性材料，如硅灰等，能大幅度提高早期强度，但混凝土收缩大；同时后期强度也提高了，这样就比设计强度大了很多，富裕系数太大，浪费资源；而且掺活性材料在混凝土中要发生水化反应，即一种化学反应，温度会增大，这样在冬季施工时，内部温度高而外部温度低，容易造成温差裂纹，所以效果很不理想，极大地延长了张拉龄期。

发明内容

   本发明为了解决高性能混凝土在低温条件下保温、保湿养护特别困难导致早期强度提升慢从而延长张拉龄期的问题，提供了一种能缩短张拉龄期的惰性掺合料高性能混凝土。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种能缩短张拉龄期的惰性掺合料高性能混凝土，其是由下述重量比配比的原料制成：P.O42.5水泥380-400份, CCM惰性复合掺合料90-100份，中砂740-760份，5-25mm 连续级配碎石1000-1100份，水130-140份，聚羧酸减水剂6.0-6.5份。

所述的水泥至少可采用山东榴园水泥厂生产的P.O42.5水泥；所述的CCM惰性复合掺合料至少可采用北京乐宇英泰科技有限公司生产的CCM惰性复合掺合料，比表面积670m²/㎏，流动度比101%，该掺合料含两种以上矿物材料，其特性为低活性、超细，在混凝土中作用的主要机理在于依靠物理方法填充混凝土浆体内部孔隙，减薄拌合物在骨料周围的润滑层，生成更加密实的微结构，通过增加密实度来提高混凝土早期强度；所述的碎石至少可采用江苏春园茅村碎石厂生产的5-25mm 连续级配碎石；所述的中砂至少可采用淮安骆马湖Ⅱ区中砂，细度模数2.8；所述的聚羧酸减水剂至少可采用武汉格瑞林建材科技股份有限公司生产的SP010型聚羧酸减水剂，减水率31.2%，3天抗压强度比186%。

与现有高性能混凝土相比，本发明所述的混凝土中水泥第一次化学反应形成了浆体骨架，因为没有粉煤灰、矿粉等掺和料的二次水化反应，所以早期强度发展较快，对后期的保温保湿要求相对较低；同时CCM惰性复合掺合料的物理填充作用对混凝土温度不敏感。与其他掺合料相比，掺加这种超细CCM惰性复合掺合料后可显著降低用水量，减少水泥用量，降低混凝土水化温升，减少收缩，提高浆体硬化后的密实度和强度，特别是较低温度下的早期强度，从而缩短张拉龄期；此外，由于CCM惰性复合掺合料替代等量水泥的超细粉体在拌合物中有很好的分散效应和形貌效应，具有改善工作性、减少坍落度损失的作用，可保证混凝土梁外观平滑、光洁、美观。

对本发明所述混凝土耐久性的各项技术指标进行了多项C50现浇梁混凝土配合比试验，结果见如下表1、表2：

表1

表2

  由表1、表2中数据可知，通过对新拌混凝土的坍落度、凝结时间、含气量、总碱含量、抗压强度、弹性模量、电通量、抗裂性、以及抗冻性等耐久性指标进行的试验表明，本发明所述的高性能混凝土拌和物性能满足施工需要；混凝土的3天抗压强度大于设计强度的90%，3天弹性模量大于设计要求的35.5 GPa，能够满足工序转换时间内对抗压强度和弹性模量的要求；28天抗压强度大于设计强度，符合要求；电通量、抗裂性、抗冻性等耐久性指标均满足高性能混凝土的要求。

   将本发明所述的混凝土应用到京沪高铁淮河特大桥跨越既有京沪上行货运线及蚌东联络线，设计采用一联（32+48+32）m预应力混凝土连续梁（即预应力混凝土连续梁有三孔：一孔32m；一孔48m；一孔32m；其中三孔是连续的），全长113.5m，箱梁采用单箱单室斜腹式截面，梁高3.25m，箱梁底宽5.4m，桥面宽12.0m，梁体采用三向预应力体系，梁部采用挂篮法悬臂浇筑施工。该工程施工难度大，工期紧张；施工时现场气温最高12℃，最低6℃，没有采取保温措施。掺加CCM惰性复合掺合料的混凝土与未掺加惰性复合掺合料的混凝土相比，其达到脱模抗压强度的时间缩短了一半（2天）以上，在施工现场养护环境下，创造了2天达到30MPa（设计强度的60%）拆模强度、3天抗压强度达到50 MPa（设计强度的100%）且弹性模量达到36GPa的施工纪录。混凝土早期强度的提升，为缩短预张拉、初张拉龄期、实现早期张拉创造了必要条件。

本发明所述的混凝土在低温条件下提高了早期强度，缩短了张拉龄期，解决了高性能混凝土在低温条件下保温、保湿养护特别困难导致早期强度提升慢从而延长张拉龄期的问题，可广泛适用于类似低温条件下施工工期紧的现浇梁混凝土结构。

具体实施方式

实施例1：

一种能缩短张拉龄期的惰性掺合料高性能混凝土，其是由下述重量比配比的原料制成：P.O42.5水泥380份,CCM惰性复合掺合料100份，中砂750份，5-25mm 连续级配碎石1050份，水130份，聚羧酸减水剂6.5份。

实施例2：

一种能缩短张拉龄期的惰性掺合料高性能混凝土，其是由下述重量比配比的原料制成：P.O42.5水泥400份,CCM惰性复合掺合料95份，中砂760份，5-25mm 连续级配碎石1000份，水140份，聚羧酸减水剂6.2份。

实施例3：

一种能缩短张拉龄期的惰性掺合料高性能混凝土，其是由下述重量比配比的原料制成：P.O42.5水泥390份,CCM惰性复合掺合料90份，中砂740份，5-25mm 连续级配碎石1100份，水135份，聚羧酸减水剂6.0份。

Claims (4)

1.一种能缩短张拉龄期的惰性掺合料高性能混凝土，其特征在于：其是由下述重量比配比的原料制成：P.O42.5水泥380-400份, CCM惰性复合掺合料90-100份，中砂740-760份，5-25mm 连续级配碎石1000-1100份，水130-140份，聚羧酸减水剂6.0-6.5份。

2.根据权利要求1所述的一种能缩短张拉龄期的惰性掺合料高性能混凝土，其特征在于：所述的CCM惰性复合掺合料选用北京乐宇英泰科技有限公司生产的CCM惰性复合掺合料，比表面积670m²/㎏，流动度比101%。

3.根据权利要求1所述的一种能缩短张拉龄期的惰性掺合料高性能混凝土，其特征在于：所述中砂的细度模数为2.8。

4.根据权利要求1所述的一种能缩短张拉龄期的惰性掺合料高性能混凝土，其特征在于：所述的聚羧酸减水剂选用武汉格瑞林建材科技股份有限公司生产的SP010型聚羧酸减水剂。