CN102775099B - 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
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:
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 (8)
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:所述的砂是天然砂或人工砂,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%。
8.权利要求5所述的掺超细水泥的经济型活性粉末混凝土,其特征在于,所述的天然砂为石英砂。
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