CN103435296B

CN103435296B - 骨料层叠混凝土及变频加压振动制备方法

Info

Publication number: CN103435296B
Application number: CN201310307550.3A
Authority: CN
Inventors: 孙天明; 余志刚
Original assignee: Zhejiang Ctb Corrugated Steel Web Co Ltd
Current assignee: Zhejiang CTB Corrugated Steel Web Co., Ltd.
Priority date: 2013-07-18
Filing date: 2013-07-18
Publication date: 2016-04-20
Anticipated expiration: 2033-07-18
Also published as: CN103435296A

Abstract

本发明涉及混凝土，尤其涉及了一种骨料层叠混凝土，包括骨料（2）、砂与水泥，所述的骨料（2）最大剖切面S1与压力方向的垂直面S2的锐角夹角为a，a＜45°的骨料占总骨料数的比例为55%～92%。变频加压振动制备方法，包括采用变频振动机加压、振动。本发明中混凝土内的骨料的最大剖切面与压力方向趋于垂直，骨料与骨料之间层叠排列，具有混凝土内空隙少，耐压、抗渗性能好，水泥用量少，混凝土的密实度高，防水和密封性能高等优点。

Description

骨料层叠混凝土及变频加压振动制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土，尤其涉及了一种骨料层叠混凝土及变频加压振动制备方法。

背景技术

混凝土作为典型受压的构件用于结构柱及大坝等相关构造物，其单位截面的抗压强度还有提高的空间。混凝土由于施工时的流动性和密实度的要求，需要配置较高比率的砂浆，也需要加入较高比率的水，这些砂浆和水在混凝土固化时及固化后，砂浆中的水份蒸发成为闭口或开口的空隙，对混凝土最终的强度和长期蠕变都是不利的。

发明内容

本发明针对现有技术中混凝土中水泥用量大，生产成本高，混凝土中的骨料为无规则随机排列，不利于抗压等缺点，提供了一种混凝土内的骨料与压力方向趋于垂直，骨料与骨料之间层叠排列，具有混凝土内空隙少，抗渗性能好，水泥用量少，混凝土的密实度高，耐压，防水和密封性能高的骨料层叠混凝土。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

骨料层叠混凝土，包括骨料、砂与水泥，所述的骨料最大剖切面S1与压力方向的垂直面S2的锐角夹角为a，a＜45°的骨料占总骨料数的比例为55％～92％。

作为优选，所述的a＜45°的骨料占总骨料数的比例为58％～88％。

作为优选，所述的对于垂直受力的结构，超过56％的骨料趋于水平层叠状排列。

作为优选，所述的对于水平受力的结构，超过56％的骨料趋于竖直状排列。

作为优选，所述的骨料包括粗骨料、细骨料，单位体积混凝土内，粗骨料的体积占混凝土体积的比例为52％～85％，粗骨料由四种以上的不同筛孔直径筛出的骨料组成，筛孔直径大于2.5mm。

作为优选，所述的粗骨料的体积占混凝土体积的比例为54％～79％，各筛孔直径之间的关系为：a、最大筛孔直径为D±5mm，b、第二筛孔直径为D/2.424±3mm，c、第三筛孔直径为D/4.444±2mm，d、第四筛孔直径为D/10±1mm，D为最大级粗骨料基准粒径，最大筛孔筛出的粗骨料体积为混凝土的71.76％±5％，第二级粗骨料的体积为混凝土的4.89％±3％，第三级的粗骨料体积为混凝土的1.56％±1％，第四级的粗骨料体积为混凝土的1.5％±1％。

骨料层叠混凝土变频加压振动制备方法，包括上述的骨料，包括以下步骤：

a、将骨料和砂、水泥、水进行混合搅拌；

b、将搅拌后的混凝土分层铺设到浇筑处；

c、用变频振动器振动混凝土，振动的同时进行加压或在振动后混凝土初凝时间范围内进行加压；

d、振动或加压到混凝土下部的砂和水泥冒至混凝土表面为止。

作为优选，所述的步骤c中变频振动器的振动频率由大到小渐变。

作为优选，所述的步骤c中变频振动器的振动频率由小到大渐变。

作为优选，所述的步骤c中变频振动器为插入式振动器或混凝土表面振动器。

在单位体积内不断放入不同直径的小球，从理论上说是能够接近于完全填满的。具体情况时，我们用密排面心立方模型进行模拟计算，如图2所示，取一个最小重复单元，长度为a，立方体的体积为：a³，该单元有4个大球，大球半径为R＝0.3535a，大球总体体积为：VR＝4×(4/3πR³)≈0.74a³

大球R之间可以放置4个半径为r1的小球，通过计算可得r1≈0.293a,Vr1≈5.27a³；

大球R与之间小球r1之间可以放置32个半径为r2的小球，通过计算可得r2≈0.159a，Vr2≈6.74a³；

大球R与小球r2之间可以放置32个半径为r3的小球，通过计算可得r3≈0.076a,Vr3≈0.74a³；

如表1所示，当取容器边长为56.57709×56.57709×56.57709的立方体时，在该立方体内可以放入半径R为20mm的大球共4个；半径r1为8.29mm的小球4个，半径r2为4.5mm的小球32个，半径r3为2.15mm的小球32个，放入四组球时，所有球体的总体积占立方体体积的比例为86.76％。

表1

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：本发明中混凝土内的骨料与压力方向趋于垂直，骨料与骨料之间层叠排列，具有混凝土内空隙少，耐压、抗渗性能好，水泥用量少，混凝土的密实度高，防水和密封性能高等优点。

附图说明

图1是现有的骨料自由分布的剖视图。

图2是本发明实施例1的骨料趋于层叠排列示意图。

以上附图中各数字标号所指代的部位名称如下：其中1—混凝土、2—骨料、4—水泥。

具体实施方式

下面结合附图1至图2与实施例对本发明作进一步详细描述：

实施例1

骨料层叠混凝土，如图2所示，包括骨料2、砂与水泥，所述的骨料2最大剖切面S1与压力方向的垂直面S2的锐角夹角为a，a＜45°的骨料占总骨料数的体积比例为60％。粗骨料2最大剖切面S1与压力方向的垂直面S2相交，形成两个夹角，或两直角，或一个锐角a，一个钝角，在判断粗骨料是否处于水平层叠状时，则有当上述的锐角小于45°时，则认为该块粗骨料基本趋于水平层叠状。自然状态时，混凝土中的粗骨料为自然无规则排列，此时，粗骨料2最大剖切面S1与压力方向的垂直面S2的锐角的夹角为a，a＜45°的骨料占总骨料数的比例为50％左右。当通过变频振动和加压后，混凝土中粗骨料的排列会趋于水平装层叠排列，这样的结构能够大大的提高混凝土的抗压性能。

对于垂直受力的结构，骨料2趋于水平层叠状排列。

粗骨料的体积占混凝土1体积的比例为54％～79％，各筛孔直径之间的关系为：a、最大筛孔直径为D±5mm，b、第二筛孔直径为D/2.424±3mm，c、第三筛孔直径为D/4.444±2mm，d、第四筛孔直径为D/10±1mm，D为最大级粗骨料基准粒径。选择最大筛孔直径为36mm；第二筛孔直径选择14mm；第三筛孔直径选择7.6mm；第四筛孔直径选择4mm，从而获得四组级配，选择四档不同直径的级配，各档之间有一定的阶梯差值的粗骨料级配进行混凝土的配比，在各档粗骨料混合的过程中，各档粗骨料之间的配合更加密实，选用四组级配相比，粗骨料占混凝土的体积比能够达到60％以上，能够有效的减少骨料与骨料之间间隙，提高水泥的利用率。

骨料层叠混凝土变频加压振动制备方法，包括上述的排列的骨料2，包括以下步骤：

a、将骨料和砂、水泥、水进行混合搅拌；

b、将搅拌后的混凝土分层铺设到浇筑处；

c、用变频振动器振动混凝土，振动的同时进行加压；

步骤c中变频振动器的振动频率由大到小渐变，变频振动器为插入式振动器。由于混凝土中的骨料大小不一，因此各个骨料的频率也不相同，通过采用变频振动器振动频率由大到小渐变，当变频振动器的振动频率与粗骨料本身固有频率相同时，粗骨料便会发生共振，在变频振动器的振动频率不断变化的过程中，所有的骨料都会发生共振，通过一边振动，一边加压，从而使得各个骨料进行重新趋于水平层叠状的排列，骨料与骨料之间的空隙也减少，密实度提高，从而使得混凝土的结构强度增大，水泥用量减少，混凝土的防水和密封性能也得到了提高。

实施例2

骨料层叠混凝土，包括骨料2、砂与水泥，所述的骨料2最大剖切面S1与压力方向的垂直面S2的锐角夹角为a，a＜45°的骨料占总骨料数的比例为65％。

对于水平受力的结构，骨料2趋于竖直状排列。

粗骨料的体积占混凝土1体积的比例为57％～82％，各筛孔直径之间的关系为：a、最大筛孔直径为D±5mm，b、第二筛孔直径为D/2.424±3mm，c、第三筛孔直径为D/4.444±2mm，d、第四筛孔直径为D/9.3±1mm，e、第五筛孔直径为D/10±1mm，D为最大级粗骨料基准粒径。所述的最大筛孔筛出的粗骨料体积为混凝土的71.76％±5％，第二级粗骨料的体积为混凝土的4.89％±3％，第三级的粗骨料体积为混凝土的1.56％±1％，第四级的粗骨料体积为混凝土的1.5％±1％。

选择最大筛孔直径为37mm；第二筛孔直径选择15mm；第三筛孔直径选择8.6mm；第四筛孔直径选择4.3mm，第五筛孔直径选择4mm，从而获得五组级配，选择五档不同直径的级配，各档之间有一定的阶梯差值的粗骨料级配进行混凝土的配比，在各档粗骨料混合的过程中，与实施例1中选用四组级配相比，各档粗骨料之间的配合更加密实，前四组级配骨料用量，分别占混凝土体积的74％，4.8％，1.5％，1.5％，第五组级配骨料占混凝土体积1％。以此配取的粗骨料占混凝土的体积比能够达到78％以上，能够有效的减少骨料与骨料之间间隙，提高水泥的利用率。

骨料层叠混凝土变频加压振动制备方法，包括上述排列的骨料2，包括以下步骤：

a、将骨料和砂、水泥、水进行混合搅拌；

b、将搅拌后的混凝土分层铺设到浇筑处；

c、用变频振动器振动混凝土，在振动后混凝土初凝时间范围内进行加压；

步骤c中变频振动器的振动频率由小到大渐变，变频振动器为混凝土表面振动器。由于混凝土中的骨料大小不一，因此各个骨料的频率也不相同，通过采用变频振动器振动频率由大到小渐变，当变频振动器的振动频率与粗骨料本身固有频率相同时，粗骨料便会发生共振，在变频振动器的振动频率不断变化的过程中，所有的骨料都会发生共振，通过一边振动，一边加压，从而使得各个骨料进行重新趋于水平层叠状的排列，骨料与骨料之间的空隙也减少，密实度提高，从而使得混凝土的结构强度增大，水泥用量减少，混凝土的防水和密封性能也得到了提高。

实施例3

骨料层叠混凝土，包括骨料2、砂与水泥，骨料2最大剖切面S1与压力方向的垂直面S2的锐角夹角为a，a＜45°的骨料占总骨料数的比例为72％。

实施例4

骨料层叠混凝土，包括骨料2、砂与水泥，骨料2最大剖切面S1与压力方向的垂直面S2的锐角夹角为a，a＜45°的骨料占总骨料数的比例为77％。a＜45°的骨料占总骨料数的比例越高，混凝土的耐压性能越强，同时抗渗性能增加，混凝土用量减少，混凝土的密实度提高，空隙减少，防水和密封性能也得到了提高；对控制混凝土长期蠕变及徐变也有进一步的提高。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims

1.骨料层叠混凝土，包括骨料(2)、砂与水泥，其特征在于：所述的骨料(2)最大剖切面S1与压力方向的垂直面S2的锐角夹角为a，a＜45°的骨料占总骨料数的比例为55％～92％,所述的骨料(2)包括粗骨料、细骨料，单位体积混凝土(1)内，粗骨料的体积占混凝土(1)体积的比例为52％～85％，粗骨料由四种以上的不同筛孔直径筛出的骨料组成，筛孔直径大于2.5mm。

2.根据权利要求1所述的骨料层叠混凝土，其特征在于：所述的a＜45°的骨料占总骨料数的比例为58％～88％。

3.根据权利要求1所述的骨料层叠混凝土，其特征在于：对于垂直受压的结构超过56％的骨料(2)趋于水平层叠状排列。

4.根据权利要求1所述的骨料层叠混凝土，其特征在于：对于水平受压的结构，超过56％的骨料(2)趋于竖直状排列。

5.根据权利要求1所述的骨料层叠混凝土，其特征在于：所述粗骨料的体积占混凝土(1)体积的比例为54％～79％，各筛孔直径之间的关系为：a、最大筛孔直径为D±5mm，b、第二筛孔直径为D/2.424±3mm，c、第三筛孔直径为D/4.444±2mm，d、第四筛孔直径为D/10±1mm，D为最大级粗骨料基准粒径，最大筛孔筛出的粗骨料体积为混凝土的71.76％±5％，第二级粗骨料的体积为混凝土的4.89％±3％，第三级的粗骨料体积为混凝土的1.56％±1％，第四级的粗骨料体积为混凝土的1.5％±1％。

6.骨料层叠混凝土变频加压振动制备方法，包括权利要求1中所述的骨料(2)，其特征在于：包括以下步骤：

a、将骨料和砂、水泥、水进行混合搅拌；

b、将搅拌后的混凝土分层铺设到浇筑处；

c、用变频振动器振动混凝土，振动的同时进行加压或在振动后混凝土初凝时间范围内进行加压。

7.根据权利要求6所述的骨料层叠混凝土变频加压振动制备方法，其特征在于：所述的步骤c中变频振动器的振动频率由大到小渐变。

8.根据权利要求6所述的骨料层叠混凝土变频加压振动制备方法，其特征在于：所述的步骤c中变频振动器的振动频率由小到大渐变。

9.根据权利要求6所述的骨料层叠混凝土变频加压振动制备方法，其特征在于：所述的步骤c中变频振动器为插入式振动器或混凝土表面振动器。