CN102491687A - 一种密闭空间充填自密实混凝土及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种密闭空间充填自密实混凝土，包括以下重量份数的组分：水泥100份，粉煤灰20～100份，聚合物乳液5～50份，细骨料150～400份，粗骨料150～500份，膨胀剂1～15份，引气剂0～2份，减水剂0.5～3份，水10～90份，消泡剂0～2份，铝粉0.001～0.2份。本发明还提供了所述自密实混凝土的制备方法，以及将所述自密实混凝土用于密闭空间充填，尤其在用于铺设无碴轨道板下充填层的应用。

Description

一种密闭空间充填自密实混凝土及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种密闭空间充填自密实混凝土，具体涉及一种均质性、充填整体性和耐久性更好的可适用于无碴轨道板下充填层的自密实混凝土及其制备方法和应用。

背景技术

随着高速铁路网建设规划的逐步付诸实施，以及科学技术水平的提高，我国已成功地自主研发了CRTS III型板式无碴轨道结构，该轨道具有整体性好等诸多优点。

自密实混凝土充填层是CRTS III型板式无碴轨道的关键组成部分，一方面可充填板下空间、调整轨道施工误差，另一方面可使轨道具有合理的弹性，因此自密实混凝土充填层材料的使用对于提高列车高速行驶的安全性与乘坐的舒适性均具有非常重要的作用。此外，与水泥乳化沥青砂浆相比，它还具有与轨道板底面接触好、整体性优、性价比高、易于施工单位掌握等优点，因此自密实混凝土充填层在CRTS III型轨道结构中具有广阔的应用前景。

采用水泥、砂、石和减水剂等常规原材料制备的普通自密实混凝土虽然能基本满足灌注要求，但在板下密闭空间中自由流淌充填灌注时，充填层上表面容易产生气泡，影响与轨道板底部界面之间粘结强度，在列车高速通过的振动条件下，该界面易剥离产生缝隙，导致雨水等有害物进入。在有冻融现象的地区，将会影响充填层和轨道板的整体性。因此如何降低或消除充填层混凝土的表面气泡，继而提高自密实混凝土充填层界面的粘结力与耐久性至关重要。然而，目前现有的普通自密实混凝土并未关注或解决此类问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服目前自密实混凝土在密闭空间灌注时存在大量表面气泡，容易导致界面粘结力和耐久性不足的问题，提供一种均质性、耐久性和充填整体性更好的自密实混凝土及其制备方法和应用。

本发明提供了一种密闭空间充填自密实混凝土，其主要特点在于同时采用了聚合物乳液、引气剂、消泡剂和铝粉组分，大幅提升了本发明自密实混凝土在密闭空间中灌注效果。该自密实混凝土可以包括以下重量份数的组分：

水泥100份，粉煤灰20～100份，聚合物乳液5～50份，细骨料150～400份，粗骨料150～500份，膨胀剂1～15份，引气剂0～2份，减水剂0.5～3份，水10～90份，消泡剂0～2份，铝粉0.001～0.2份。

作为优选，水泥100份，粉煤灰40～60份，聚合物乳液15～35份，细骨料280～350份，粗骨料250～450份，膨胀剂3～8份，引气剂0.01～1份，减水剂1～2份，水10～90份，消泡剂0.01～1份，铝粉0.001～0.1份。

根据本发明的自密实混凝土，其中，所述铝粉可以为鳞片状铝粉。作为优选，所述鳞片状铝粉的细度可以为120目以上。

根据本发明的自密实混凝土，其中，所述聚合物乳液可以为丙烯酸乳液、苯丙乳液和SBR胶乳中的一种或多种。

根据本发明的自密实混凝土，其中，以细骨料和粗骨料的总重量为基准，所述细骨料可以占40～70wt％，所述粗骨料可以占30～60wt％。

根据本发明的自密实混凝土，其中，所述水泥可以为P·I硅酸盐水泥、P·II硅酸盐水泥、P·O 42.5普通硅酸盐水泥和P·O 52.5普通硅酸盐水泥中的一种或多种。

根据本发明的自密实混凝土，其中，所述细骨料的细度模数可以为2.4～3.1。所述细骨料可以选自河砂、机制砂或山砂。所述粗骨料的粒径可以为5～16mm。所述粗骨料可以选自卵石或碎石，优选连续级配的卵石。

根据本发明的自密实混凝土，其中，所述膨胀剂可以为本领域常规使用的膨胀剂，例如，可以为UEA膨胀剂、CSA膨胀剂和氧化钙膨胀剂中的一种或多种。其中，氧化钙膨胀剂是指经与水泥、水拌和后经水化反应生成氢氧化钙的混凝土膨胀剂。当所述膨胀剂为多种时，可以按任意比例进行混合。

根据本发明的自密实混凝土，其中，所述引气剂可以为本领域常规使用的引气剂，例如，可以为松香类引气剂、三萜皂苷类引气剂、十二烷基磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种。其中，所述松香类引气剂是指以天然非离子型茶皂素、阴离子表面活性树脂等多种功能性材料经改良而成的引气剂，例如，深圳迈地砼外加剂有限公司的引气剂。所述三萜皂苷类引气剂是指主要成分为三萜皂苷的引气剂，例如上海枫杨建材公司的SJ-2引气剂。所述引气剂为多种时，可以按任意比例进行混合。

根据本发明的自密实混凝土，其中，所述减水剂可以为本领域常规使用的减水剂，例如，可以为聚羧酸类减水剂、密胺类减水剂和奈系减水剂中的一种或多种。其中，所述聚羧酸类减水剂主要是指羧酸类接枝多元共聚物与其它有效助剂的复配产品，例如，上海卡耐尔化工有限公司的PC-466和PC-120、上海三瑞公司的vivid500减水剂。所述密胺类减水剂如苏州市金星混凝土外加剂研究所有限公司的金星1型密胺类高效减水剂。所述萘系减水剂如苏州市金星混凝土外加剂研究所有限公司的JN-2和JN-3减水剂。所述减水剂为多种时，可以按任意比例进行混合。

根据本发明的自密实混凝土，其中，所述消泡剂为有机硅消泡剂和磷酸丁酯消泡剂中的一种或两种。当所述消泡剂为多种时，其可以按任意比例进行混合。

本发明还提供了所述自密实混凝土的制备方法，所述制备方法可以为以下两种方法中的任一种：

(1)按照所述重量份配比称取水泥、粉煤灰、聚合物乳液、细骨料、粗骨料、膨胀剂、引气剂、减水剂、水、消泡剂和铝粉，混合后转移至搅拌机均匀搅拌30～300秒，即可制得所述自密实混凝土；或

(2)按照所述重量份配比称取水泥、粉煤灰、细骨料、粗骨料、膨胀剂、引气剂、减水剂、消泡剂和铝粉，混合后置入搅拌机均匀搅拌15～50秒，然后加入按配比称取的聚合物乳液和水，继续搅拌30～120秒，即可制得所述自密实混凝土。

本发明还提供了所述自密实混凝土或者按照本发明的方法所制备的自密实混凝土用于充填密闭空间的用途，更进一步在用于铺设无碴轨道板下充填层中的用途。

本发明的自密实混凝土能够有效封闭内部空隙，增强了新老混凝土界面的粘结性能；体系内具有微小气泡，有助于提高早期流动自密实性和内部气泡的均匀分布与稳定，大幅降低或消除密闭空间灌注时混凝土表面的气泡，并在受冻时为自由水结晶膨胀提供应力释放空间，具有较好的抗冻性能；具有较好的微膨胀性能，同时体积稳定，保证了所述自密实混凝土在板下充填的密实性。因此，本发明所提供自密实混凝土能够保持更长的使用寿命和安全性能，尤其能大幅提高CRTSIII型板式无碴轨道的结构整体性。

具体实施方式

下面通过具体的实施例进一步说明本发明，但是，应当理解为，这些实施例仅仅是用于更详细具体地说明之用，而不应理解为用于以任何形式限制本发明。

本部分对本发明试验中所使用到的材料以及试验方法进行一般性的描述。虽然为实现本发明目的所使用的许多材料和操作方法是本领域公知的，但是本发明仍然在此作尽可能详细描述。本领域技术人员清楚，在上下文中，如果未特别说明，本发明所用材料和操作方法是本领域公知的。

以下实施例中，如无特别说明，所述膨胀剂为北极熊公司的UEA膨胀剂，所述引气剂为上海枫杨建材公司的SJ-2引气剂，所述减水剂为上海三瑞公司的聚羧酸类vivid500减水剂，所述消泡剂为海川科技公司的有机硅消泡剂，铝粉为鳞片状铝粉，细度为120目。

实施例1

本实施例用于说明本发明的自密实混凝土及其制备方法。

本实施例的自密实混凝土的配方为(重量份)：

P·O 42.5水泥100份，粉煤灰20份，丙烯酸乳液5份，河砂150份，5～16mm粒径碎石150份，膨胀剂1份，减水剂1.2份，水60份，铝粉0.005。

将上述配料称量好后转移至搅拌机中，均匀搅拌30秒。按照目前国家制定的混凝土标准试验方法进行测试，其性能指标数据参见表1。

实施例2

本实施例用于说明本发明的自密实混凝土及其制备方法。

本实施例的自密实混凝土的配方为(重量份)：

P·O 42.5水泥100份，粉煤灰40份，苯丙乳液5份，河砂200份，5～16mm粒径碎石250份，膨胀剂3份，引气剂0.01份，减水剂1.2份，水60份，铝粉0.005。

将上述配料称量好后转移至搅拌机中，均匀搅拌100秒。按照目前国家制定的混凝土标准试验方法进行测试，其性能指标数据参见表1。

实施例3

本实施例用于说明本发明的自密实混凝土及其制备方法。

本实施例的自密实混凝土的配方为(重量份)：

P·O 42.5水泥100份，粉煤灰40份，SBR胶乳20份，河砂350份，5～16mm粒径碎石250份，膨胀剂8份，引气剂0.05份，减水剂1.2份，水50份，消泡剂0.02份，铝粉0.002。

将上述配料称量好后转移至搅拌机中，均匀搅拌300秒。按照目前国家制定的混凝土标准试验方法进行测试，其性能指标数据参见表1。

实施例4

本实施例用于说明本发明的自密实混凝土及其制备方法。

本实施例的自密实混凝土的配方为(重量份)：

P·O 42.5水泥100份，粉煤灰40份，丙烯酸乳液35份，河砂200份，5～16mm粒径碎石250份，膨胀剂15份，引气剂0.05份，减水剂1.2份，水50份，消泡剂0.01份，铝粉0.01份。

将上述配料称量好后转移至搅拌机中，均匀搅拌100秒。按照目前国家制定的混凝土标准试验方法进行测试，其性能指标数据参见表1。

实施例5

本实施例用于说明本发明的自密实混凝土及其制备方法。

本实施例的自密实混凝土的配方为(重量份)：

P·O 42.5水泥100份，粉煤灰40份，丙烯酸乳液35份，河砂200份，5～16mm粒径碎石250份，膨胀剂15份，引气剂0.05份，减水剂1.2份，水50份，消泡剂0.01份，铝粉0.01份。

将上述配料中的水泥、粉煤灰、河砂、碎石、膨胀剂、引气剂、减水剂、消泡剂、铝粉称量好后转移至搅拌机中，均匀搅拌30秒，然后加入丙烯酸乳液和水，继续搅拌90秒。按照目前国家制定的混凝土标准试验方法进行测试，其性能指标数据参见表1。

本实施例的自密实混凝土配方与实施例4相同，但由于制备方法不同，其各项性能指标略有不同。总体看，采用本实施例制备方法的自密实混凝土的表现要略好于实施例4。

实施例6

本实施例用于说明本发明的自密实混凝土及其制备方法。

本实施例的自密实混凝土的配方为(重量份)：

P·O 42.5水泥100份，粉煤灰100份，丙烯酸乳液50份，河砂400份，5～16mm粒径碎石500份，膨胀剂15份，引气剂1份，减水剂2份，水90份，消泡剂1份，铝粉0.1份。

将上述配料中的水泥、粉煤灰、河砂、碎石、膨胀剂、引气剂、减水剂、消泡剂、铝粉混合后转移至搅拌机中，均匀搅拌50秒，然后加入丙烯酸乳液和水，继续搅拌120秒。按照目前国家制定的混凝土标准试验方法进行测试，其性能指标数据参见表1。

实施例7

本实施例用于说明本发明的自密实混凝土及其制备方法。

本实施例的自密实混凝土的配方为(重量份)：

P·O 42.5水泥100份，粉煤灰40份，丙烯酸乳液15份，河砂280份，5～16mm粒径碎石450份，膨胀剂1份，引气剂0.01份，减水剂0.5份，水50份，消泡剂0.01份，铝粉0.001份。

将上述配料中的水泥、粉煤灰、河砂、碎石、膨胀剂、引气剂、减水剂、消泡剂、铝粉混合后转移至搅拌机中，均匀搅拌15秒，然后加入丙烯酸乳液和水，继续搅拌30秒。按照目前国家制定的混凝土标准试验方法进行测试，其性能指标数据参见表1。

对比例1

本对比例用于说明目前工程普遍应用的自密实混凝土。

本实施例的自密实混凝土的配方为(重量份)：

P·O 42.5水泥100份，粉煤灰40份，河砂200份，5～16mm粒径碎石250份，膨胀剂10份，减水剂1.5份，水50份。

将上述配料称量好后转移至搅拌机中，均匀搅拌100秒。按照目前国家制定的混凝土标准试验方法进行测试，其性能指标数据参见表1。

表1  混凝土性能指标数据表

由表1中的数据可知，与对比例1中的普通自密实混凝土相比，本发明所提供的自密实混凝土在密闭空间灌注时能大幅降低其表面气泡面积，实施例6表面的气泡为零；本发明所提供的自密实混凝土粘结力最高是对比例的4倍以上，具有更高的粘结性能；同时其内部空隙得到封闭，封闭的微小空隙能够在受冻时为自由水结晶膨胀提供应力释放空间，具有更好的耐久性，因而电通量较低，也大幅提高了抗冻性能；其24h膨胀率能保证能够保证该自密实混凝土与轨道板接触紧密，其后期干缩也大幅降低，保持了后期良好的体积稳定性。因此，本发明的自密实混凝土在密闭空间灌注时，具有良好的表面状况、界面粘结力和耐久性。

尽管本发明已进行了一定程度的描述，明显地，在不脱离本发明的精神和范围的条件下，可进行各个条件的适当变化。可以理解，本发明不限于所述实施方案，而归于权利要求的范围，其包括所述每个因素的等同替换。

Claims (12)

1.一种自密实混凝土，包括以下重量份数的组分：

水泥100份，粉煤灰20～100份，聚合物乳液5～50份，细骨料150～400份，粗骨料150～500份，膨胀剂1～15份，引气剂0～2份，减水剂0.5～3份，水10～90份，消泡剂0～2份，铝粉0.001～0.2份；

优选地，水泥100份，粉煤灰40～60份，聚合物乳液15～35份，细骨料280～350份，粗骨料250～450份，膨胀剂3～8份，引气剂0.01～1份，减水剂1～2份，水10～90份，消泡剂0.01～1份，铝粉0.001～0.1份。

2.根据权利要求1所述的自密实混凝土，其中，所述铝粉为鳞片状铝粉二优选地，所述鳞片状铝粉的细度为120目以上。

3.根据权利要求1或2所述的自密实混凝土，其中，所述聚合物乳液为丙烯酸乳液、苯丙乳液和SBR胶乳中的一种或多种。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的自密实混凝土，其中，以细骨料和粗骨料的总重量为基准，所述细骨料占40～70wt％，所述粗骨料占30～60wt％。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的自密实混凝土，其中，所述水泥为P·I硅酸盐水泥、P·II硅酸盐水泥、P·O 42.5普通硅酸盐水泥和P·O 52.5普通硅酸盐水泥中的一种或多种。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的自密实混凝土，其中，所述细骨料的细度模数为2.4～3.1；所述细骨料选自河砂、机制砂或山砂；所述粗骨料的粒径为5～16mm；所述粗骨料选自卵石或碎石，优选为连续级配的卵石。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的自密实混凝土，其中，所述膨胀剂为UEA膨胀剂、CSA膨胀剂和氧化钙膨胀剂中的一种或多种。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的自密实混凝土，其中，所述引气剂为松香类引气剂、三萜皂苷类引气剂、十二烷基磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的自密实混凝土，其中，所述减水剂为聚羧酸类减水剂、密胺类减水剂和奈系减水剂中的一种或多种。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的自密实混凝土，其中，所述消泡剂为有机硅消泡剂和磷酸丁酯消泡剂中的一种或两种。

11.权利要求1至10中任一项所述自密实混凝土的制备方法，所述制备方法为以下两种方法中的任一种：

(1)按照所述重量份配比称取水泥、粉煤灰、聚合物乳液、细骨料、粗骨料、膨胀剂、引气剂、减水剂、水、消泡剂和铝粉，混合后转移至搅拌机均匀搅拌30～300秒，即可制得所述自密实混凝土；或

(2)按照所述重量份配比称取水泥、粉煤灰、细骨料、粗骨料、膨胀剂、引气剂、减水剂、消泡剂和铝粉，混合后置入搅拌机均匀搅拌15～50秒，然后加入按配比称取的聚合物乳液和水，继续搅拌30～120秒，即可制得所述自密实混凝土。

12.权利要求1至10中任一项所述的自密实混凝土或按照权利要求11的制备方法所制备的自密实混凝土用于充填密闭空间的用途，优选为在用于铺设无碴轨道板下充填层中的用途。