CN102775099A - 掺超细水泥的经济型活性粉末混凝土 - Google Patents

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Abstract

掺超细水泥的经济型活性粉末混凝土，属于混凝土技术领域。其原料组成包括水泥、掺合料、砂、水和减水剂，其中水泥与掺合料总重量：砂：水：减水剂按重量计算的配合比为1∶（0.7～1.5）∶（0.14～0.2）∶（0.01～0.05）；所述的水泥由普通水泥和超细水泥混掺而成；超细水泥是以普通水泥或水泥熟料为原料,粉磨至规定细度后制得，其比表面不低于500m2/kg，普通水泥比表面积均小于500m2/kg，普通水泥在所述的水泥中的质量含量不大于95%。本发明可以提高活性粉末混凝土强度的增长速度，并使活性粉末混凝土摆脱对硅粉的依赖。

Description

掺超细水泥的经济型活性粉末混凝土
技术领域
本发明涉及一种新型活性粉末混凝土，尤其涉及掺超细水泥的经济型活性粉末混凝土，属于混凝土技术领域。
技术背景
1993年，法国Bouygues公司的Richard等人以超细粒聚密水泥（DSP）与宏观无缺陷水泥（MDF）为基础，研制开发出一种超高性能水泥基复合材料——活性粉末混凝土（Reactive Powder Concrete，简称RPC），现在欧洲通常称之为超高性能混凝土（Ultra High Performance Concrete,简称UHPC）。该材料由活性粉末、水泥、细骨料、高强纤维等组分，通过级配设计优化，经高温养护等特定工艺制备而成，是一种高技术复合材料。
活性粉末混凝土的基本配制原则包括：无粗骨料，掺加超细活性粉末，最大限度地减小缺陷尺寸；掺加钢纤维，增加韧性；使用高效减水剂，降低水胶比和孔隙率；高温养护，促进胶凝材料的水化反应。
与普通混凝土和高强混凝土相比，活性粉末混凝土具有优异的物理力学性能：拥有很高的抗压强度、优异的抗折强度，并呈现出可观的抗拉性能，其极高的强度有利于降低结构自重和截面尺寸，充分利用各组成材料的力学性能，减少材料用量；掺加微细的钢纤维后能显著提高活性粉末混凝土的抗折强度、抗拉性能和吸收能量的能力，并延缓裂缝开裂，同时其抗压强度也有进一步提高；由于活性粉末混凝土内部孔隙率很小，材料缺陷低，所以有着优良的抗氯离子渗透、抗碳化、抗腐蚀、抗渗、抗冻及耐磨等耐久性；另外，冲击试验表明，活性粉末混凝土还具有优异的抗冲击性能。
但是，活性粉末混凝土也存在一些问题：活性粉末混凝土的制备对硅粉需求量大，但我国硅粉资源匮乏，且硅粉产量有限，难以满足混凝土工程的需求；硅粉参与的是二次水化反应，因此，活性粉末混凝土的强度提高速度较为缓慢，这在常温养护的情况下表现尤为突出。
发明内容
本发明的提供了一种掺超细水泥的经济型活性粉末混凝土，通过使用超细水泥来制备活性粉末混凝土并解决其相关问题，可以提高活性粉末混凝土强度的增长速度，并使活性粉末混凝土摆脱对硅粉的依赖，同时也节约了生产成本。
为实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
一种掺超细水泥的经济型活性粉末混凝土，其特征在于：其原料组成包括水泥、掺合料、砂、水和减水剂，其中水泥与掺合料总重量：砂：水：减水剂按重量计算的配合比为1∶0.7～1.5∶0.14～0.2∶0.01～0.05；所述的水泥由普通水泥和超细水泥混掺而成；超细水泥作为一种灌浆材料，是以普通水泥或水泥熟料为原料,粉磨至规定细度后制得，其比表面不低于500m2/kg，通常在500～1000m2/kg，甚至更高，目前已有的各类普通水泥比表面积均小于500m2/kg。即使用价格低廉的普通水泥部分替代超细水泥以提高其经济性，最大替代量可达95%，即普通水泥占所述的水泥中的重量比不大于95%。
所述的掺合料的重量不超过掺合料与水泥重量之和的70%。
所述的掺合料的定义与混凝土的掺合料定义相同，即以硅、铝、钙等一种或多种氧化物为主要成分，能改善混凝土性能的粉体材料，主要包括粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、钢渣粉、磷渣粉、硅粉、沸石粉等。
所述的砂是天然砂、人工砂或石英砂，砂的粒径不大于5mm，按干砂的用量计算，若采用的砂为湿砂，应将湿砂中水的重量计入水的用量中。
所述的减水剂重量不包括减水剂中水的重量，如果减水剂含有水，计算时把其中的水折算到水的用量中。
所述的水应符合《混凝土拌合用水标准》JGJ 63-89的规定。
掺超细水泥的经济型活性粉末混凝土，在使用时可通过添加纤维来进一步提高其性能，所述的纤维包括各种适用于活性粉末混凝土的纤维，如钢纤维，纤维掺量最大不超过6%，纤维的掺量按占活性粉末混凝土总体积的百分比计算。
本发明的有益效果如下：
该新型活性粉末混凝土采用超细水泥作为超细活性粉末组分，与掺入硅粉的活性粉末混凝土相比，由于超细水泥与水直接发生水化反应，因此可以提高活性粉末混凝土强度的增长速度。
超细水泥易于生产，因此可使活性粉末混凝土摆脱对硅粉的依赖，利于活性粉末混凝土的制备。
在生产过程中将普通水泥和超细水泥混掺可减少超细水泥用量，从而达到节约生产成本的目的。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
实施例：
本发明采用的典型的材料配合比，以及对应的活性粉末混凝土的流动度和强度见下表：
Figure BDA00001948814300031
上表中的矿粉是粒化高炉矿渣粉的简称；
所述的超细水泥为膨胀型超细硅酸盐水泥，比表面积647m2/kg；
所述的普通水泥为42.5级早强型普通硅酸盐水泥；
所述的粒化高炉矿渣粉级别为S95，密度2.86g/cm3，比表面积408m2/kg；
所述的粉煤灰为I级粉煤灰，密度2.23g/cm3，比表面积278m2/kg；
所述的砂采用天然石英砂，粒径范围40目～70目；
所述的水符合《混凝土拌合用水标准》JGJ 63-89的规定；
所述的减水剂为聚羧酸减水剂；
所述的钢纤维长度8mm，直径0.12mm，抗拉强度不低于2850MPa。
其制作过程如下：
将称量好的普通水泥、超细水泥、掺合料和砂倒入搅拌锅中慢速搅拌1分钟，再慢速搅拌2分钟并在头30秒内将混合好的水与减水剂倒入搅拌锅中，快速搅拌3分钟后慢速搅拌1分钟停机，如果有纤维加入，在最后慢搅的1分钟内将纤维均匀地撒入搅拌锅内，之后再快速搅拌2分钟停机。采用的搅拌机符合《行星式水泥胶砂搅拌机》JC/T 681-2005的要求。
此时可进行流动度测试。流动度测试方法按《水泥胶砂流动度测定方法》GB/T 2419-2005进行，但是采用玻璃平板代替跳桌进行试验。
将搅拌好的混合料按《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》GB/T17671-1999要求倒入40mm×40mm×160mm的标准试模中，在振动台上振动密实后移入在温度20±1℃相对湿度不低于90%的养护箱中养护1～2天，脱模后将试块移入混凝土加速养护箱中养护2天，养护箱温度控制在90±1℃。振动台频率2860次/分，震幅0.3～0.6mm。混凝土加速养护箱符合《混凝土加速养护箱》JG/T 3027-1995的要求。
养护完毕的活性粉末混凝土试块按照《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》GB/T 17671-1999要求进行抗压强度试验。
已有的研究表明，采用硅粉的活性粉末混凝土在20℃的环境下养护28d后抗压强度比90℃蒸汽养护低20%～30%。但采用上表中的配合比进行对比试验发现，在不采用硅粉的情况下，材料20℃养护28d的抗压强度仅比90℃蒸汽养护低10%左右，证明若不采用硅粉，常温下活性粉末混凝土强度的增长速度得以明显提高。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.掺超细水泥的经济型活性粉末混凝土，其特征在于：其原料组成包括水泥、掺合料、砂、水和减水剂，其中水泥与掺合料总重量：砂：水：减水剂按重量计算的配合比为1∶（0.7～1.5）∶（0.14～0.2）∶（0.01～0.05）；所述的水泥由普通水泥和超细水泥混掺而成；超细水泥是以普通水泥或水泥熟料为原料,粉磨至规定细度后制得，其比表面不低于500m2/kg，普通水泥比表面积均小于500m2/kg，普通水泥在所述的水泥中的质量含量不大于95%。
2.权利要求1所述的掺超细水泥的经济型活性粉末混凝土，其特征在于：所述的掺合料的重量不超过掺合料与水泥重量之和的70%。
3.权利要求1所述的掺超细水泥的经济型活性粉末混凝土，其特征在于：掺合料与混凝土的掺合料相同，即以硅、铝、钙中的一种或多种氧化物为主要成分，能改善混凝土性能的粉体材料。
4.权利要求1所述的掺超细水泥的经济型活性粉末混凝土，其特征在于：掺合料主要包括粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、钢渣粉、磷渣粉、硅粉、沸石粉中的一种或几种。
5.权利要求1所述的掺超细水泥的经济型活性粉末混凝土，其特征在于：所述的砂是天然砂、人工砂或石英砂，砂的粒径不大于5mm，按干砂的用量计算，若采用的砂为湿砂，应将湿砂中水的重量计入水的用量中。
6.权利要求1所述的掺超细水泥的经济型活性粉末混凝土，其特征在于：所述的减水剂重量不包括减水剂中水的重量，如果减水剂含有水，计算时把其中的水折算到水的用量中。
7.权利要求1所述的掺超细水泥的经济型活性粉末混凝土，其特征在于：其组分中还掺有纤维，纤维的体积掺量最大不超过6%。
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