CN102503307A - 一种新型高强膨胀混凝土 - Google Patents
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Abstract
本发明所述的新型自养护高强膨胀混凝土，是在原有的高强膨胀混凝土的基础上，掺入钢纤维和高吸水性树脂(简称SAP)。与普通高强膨胀混凝土相比，该新型混凝不但可以保证较高强度、较小收缩率，并能实现自养护功能，从而达到减少人工养护成本的目的。这种新型自养护高强膨胀混凝土的施工方法与传统的高强膨胀混凝土相比，仅需要按一定比例将SAP加入均匀搅拌，其他均相同。一旦推广和普及，具有良好的经济、社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程施工用的新型自养护高强膨胀混凝土。
背景技术
高强膨胀混凝土就是为解决普通混凝土的收缩裂缝应运而生的一种新材料，能够显著减少混凝土结构的收缩裂缝，提高结构混凝土耐久性，从而延长工程服役年限。高强膨胀混凝土另一个使用场所是地下工程防水，可以完全取消有机外防水，节约大量石化原料制造的有机防水材料。采用膨胀混凝土结构自防水技术，能够实现工程防水与建筑结构等寿命，比有机防水材料的寿命要长很多倍。高强膨胀混凝土在灌注桩工程中也具有很大的潜力。在高层建筑、桥梁、高速铁路的基础部分都需要使用大量的灌注桩。中国建筑材料科学研究总院的研究表明，在这些桩中，如果用高强膨胀混凝土替代普通混凝土，能够提高单桩承载力15％左右。高强膨胀混凝土在解决超长混凝土结构连续施工过程中混凝土的收缩开裂问题，常用的办法是设置后浇带，且在后浇带混凝土应用时，减少了收缩率，需要7-14天浇水养护。工地上最常用的方法是滞水法或持续浇水法，此法需工作人员周期性的浇水、灌水、喷雾，需要大量的养护费用。自养护高强膨胀混凝土不但满足了普通高强膨胀混凝土的所有优点，并且可以实现自养护功能，从而达到减少人工养护成本的的目的。在提高了工程质量的同时，施工工艺也很简单，节约大量工期。
本发明通过在高强膨胀混凝土中添加钢纤维、SAP，对混凝土的性能进行改性，研制了一种新型自养护高强膨胀混凝土。与普通混凝土相比，该新型自养护高强膨胀混凝土具有较好的承载性能，有利于提高混凝土的抗渗防裂，耐久性也有所提高。除此之外，新型自养护高强膨胀混凝土施工工艺简单，与传统的高强膨胀混凝土相比，仅需要按比例将钢纤维和SAP加入均匀搅拌，其他均相同。
CN101863072A公开了一种提升高强微膨胀混凝土性能的内养护工艺，该高强微膨胀混凝土的配比(kg/m3)为膨胀材料∶膨胀剂∶砂∶石∶水和减水剂为350～550∶35～50∶650～850∶900～1200∶160～190∶5～10，该混凝土中掺入了超强吸水性树脂SAP，掺量范围为胶凝材料和膨胀剂总质量的0.15％-0.30％。
本发明请求保护的自养护高强膨胀混凝土与CN1018630A的高强微膨胀混凝土不同，该混凝土不但保证了较高的强度，较小的收缩率，又实现自养护功能，从而达到减少人工养护成本的目的。一旦推广和普及，具有良好的经济、社会效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种能应用于土木工程的新型自养护高强膨胀混凝土配制方法。这种高强膨胀混凝土在提高改善混凝土性能的同时，降低了养护成本。
1、本发明所述一种具有自养护功能的高强膨胀混凝土，其特征在于：由水泥、水、石子、钢纤维、河砂、膨胀剂、减水剂、高吸水性树脂(简称SAP)以质量比1∶0.33∶2.89∶0.24∶0.95∶0.1∶0.015∶0.0001组成。
2、本发明所述的新型自养护高强膨胀混凝土，其特征在于：所采用的SAP为一种强吸水性有机物，吸水率为300％～500％。
3、本发明所述新型自养护高强膨胀混凝土，其特征在于：水泥是普通硅酸盐水泥，标号42.5。
4、本发明所述新型自养护高强膨胀混凝土，其特征在于：所采用的砂为温州最常见的河沙，其颗粒级配为细沙，位于III区。
5、本发明所述新型自养护高强膨胀混凝土，其特征在于：所采用的石子是碎石，最大直径为20mm，连续级配是5～20mm。
6、本发明所述新型自养护高强膨胀混凝土，其特征在于：所采用的膨胀剂是UEA-Y高效低碱膨胀剂。
7、本发明所述新型自养护高强膨胀混凝土，其特征在于：所采用的减水剂是早强高效减水剂，其主要成分为β-萘磺酸盐甲醛缩合物。
8、如权利要求1所述的新型自养护高强膨胀混凝土，其特征在于：所采用的钢纤维是截面为圆形的长直钢纤维，其长度为20～30毫米，直径为0.2～0.25毫米。
本发明的有益效果；
这种新型自养护高强膨胀混凝土的施工方法与传统的高强膨胀混凝土相比，仅需要按比例将SAP均匀搅拌，其他均相同；混凝土的强度可以通树脂的用量实现。与普通高强膨胀混凝土相比，该新型高强膨胀混凝土具有自养护功能，无需人工养护，节约施工成本，在一些人工养护不方便的结构加固工程中有非常大的现实意义。除此之外，SAP是一种清洁的有机物，对人体和周边环境无污染。
附图说明
图1现有技术(CN101863072A)的膨胀混凝土SEM照片，结构较为均匀密实。
图2本发明膨胀混凝土的SEM照片，结构没有微裂缝，均匀密实性良好。
图3现有技术混凝土的塑性开裂图。
图4本发明自养护膨胀高强混凝土的塑性开裂图，表明掺钢纤维和SAP的混凝土抗裂性能明显提高。
具体实施方式
实施例1
采用边长100mm的混凝土试模进行成型。测定砂、石子的级配，然后作为粗骨料。自养护混凝土采用手工搅拌，先按比例加入标号42.5的硅酸盐水泥、砂、石子、钢纤维、UEA-Y高效低碱膨胀剂(水泥重量的10％)、早强高效减水剂(水泥重量的1.5％)，搅拌均匀。再将不同百分数的树脂(0.1％、0.05％、0.01％，相对于水泥重量的百分比)，加入水中搅和均匀，再倒入骨料中搅拌，至拌和均匀。将拌和完毕的混凝土加入试模中，当混凝土填满试模时，机械振动并加入混凝土，试模装满混凝土并振捣适度，刮平表面，装好试模。试块成型后在20℃下养护48h脱模，放入标准养护室养护28天后测抗压强度。配制原料为：水泥使用普通硅酸盐水泥，标号425；外加剂为SAP、膨胀剂和减水剂；砂为温州最常见的河沙，其颗粒级配为细沙，位于III区；石子是碎石，最大直径为20mm，连续级配是5～20mm，钢纤维截面为圆形的长直钢纤维，其长度为20～30毫米，直径为0.2～0.25毫米。
掺有SAP的试配过程的组分配方见表1～2。配制过程中各种材料允许偏差见表3。
表1混凝土试配过程各组分重量配比
表2混凝土试配过程各组分重量配比
表3CN101863072A的强度值与收缩值
表4拌合水泥土计量允许偏差
| 水 | 水泥 | 砂 | 石子 | 钢纤维 | 膨胀剂 | 减水剂 | 树脂 |
| ±1％ | ±1％ | ±1％ | ±1％ | ±1％ | ±1％ | ±1％ | ±0.001％ |
由上文实例可见，混凝土中掺有钢纤维和SAP后，强度与普通混凝土相比，当SAP掺入量为0.01％时(不添加固化剂)，新型自养护高强膨胀混凝土的强度(28天龄期)分别为63.13Mpa和60.36Mpa，比普通水泥土强度高15％左右。
新型自养护高强膨胀混凝土的施工按《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)执行。掺有钢纤维和SAP的高强膨胀混凝土强度会比相同配制的高强膨胀混凝土高，在施工中可以通过调节钢纤维和SAP的含量来调节以达到设计强度要求。
由以上试验结果可见，树脂掺量取0.01％时峰值强度最大，表1配比设计时为63.13Mpa，表2配比设计时为60.36Mpa。该新型自养护高强膨胀混凝土的强度比现有技术高强膨胀混凝土高，收缩率小，同时实现了自养护功能，节约了工程成本。
Claims (8)
1.一种新型自养护高强膨胀混凝土，其特征在于：水泥、水、石子、钢纤维、河砂、膨胀剂、减水剂、高吸水性树脂SAP以质量比1∶0.33∶2.89∶0.24∶0.95∶0.1∶0.015∶0.0001组成。
2.如权利要求1所述的新型自养护高强膨胀混凝土，其特征在于：所述的SAP为一种强吸水性有机物，吸水率为300％～500％。
3.如权利要求1所述的新型自养护高强膨胀混凝土，其特征在于：水泥是硅酸盐水泥。
4.如权利要求1所述的新型自养护高强膨胀混凝土，其特征在于：所采用的砂为温州最常见的河沙，其颗粒级配为细沙，位于III区。
5.如权利要求1所述的新型自养护高强膨胀混凝土，其特征在于：所采用的石子是碎石，最大直径为20mm，连续级配是5～20mm。
6.如权利要求1所述的新型自养护高强膨胀混凝土，其特征在于：所采用的膨胀剂是是UEA-Y高效低碱膨胀剂。
7.如权利要求1所述的新型自养护高强膨胀混凝土，其特征在于：所采用的减水剂是早强高效减水剂。
8.如权利要求1所述的新型自养护高强膨胀混凝土，其特征在于：所采用的钢纤维是截面为圆形的长直钢纤维，其长度为20～30毫米，直径为0.2～0.25毫米。
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Application publication date: 20120620 |