CN103613348B - 低粘度、易泵送的平均强度120MPa超高强混凝土 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及到一种低粘度、易泵送的平均强度120MPa超高强混凝土，该混凝土成分及配比如下：成分（ 单方用量配比（kg/m3））：水泥400~440、硅灰40~60、矿渣微粉60~80、微珠100~120、细度模数为2.8～3.2的天然砂700~750、石子980~1000、外加剂19.5~22.75、拌合水130~135；所述的外加剂为聚羧酸系高性能减水剂Glenium 8008，具有高减水率、强降粘性、高保坍性；超高强混凝土4小时内扩展度保持在700mm±50mm，倒锥时间控制在3s~8s，粘度保持在28Pa·s~35Pa·s，易于300m及以上的超高泵送。本发明的混凝土在高保坍性能、自密实性能、强度性能和低粘度性能等方面都能够满足500m及以上的超高泵送混凝土的性能要求。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料，特别涉及到一种低粘度、易泵送的平均强度120MPa超高强混凝土。
背景技术
用于专门设计的超高层建筑的超高强超高泵送混凝土需要有较高的要求，其中的混凝土的强度、粘度性能和泵送性能都必须达到相应的标准。因此必须针对具体项目设计出相应的混凝土类型。
现有技术条件下，一般性混凝土的配制无法达到120MPa超高强混凝土的强度等级要求，即使配制出相当的强度等级混凝土，而由于粘度大而无法满足500m及以上的泵送性能要求。正是出于未来超高层建筑的可能的建筑发展需要，迫切地需要一种新型的具有超高强度、低粘度、易泵送的120MPa超高强混凝土。以在诸如强度等级、粘度低和泵送性能方面满足将来超高层建筑特殊工程的使用要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的超高强混凝土的强度大、粘度高、不易泵送的难题，特别是不能应用于超高层建筑超高强混凝土泵送的世界性难题。提供一种新型的具有超高强度、低粘度、易泵送的120MPa超高强混凝土，其需要在强度等级、粘度低和泵送性能方面满足将来超高层建筑特殊工程的使用要求。
为了达到上述发明目的，本发明专利提供的技术方案如下：
一种低粘度、易泵送的平均强度120MPa超高强混凝土，其特征在于，该混凝土中包括有水泥、粒化高炉矿渣粉、微珠、砂、石子、外加剂和水，该混凝土成分及配比如下：
成分 单方用量配比（kg/m3）
水泥 400~440
硅灰 40~60
矿渣微粉 60~80
微珠 100~120
细度模数为2.8～3.2的天然砂 700~750
石子 980~1000
外加剂 19.5~22.75
拌合水 130~135 ；
所述的外加剂为聚羧酸系高性能减水剂Glenium 8008，具有高减水率、强降粘性、高保坍性；超高强混凝土4小时内扩展度保持在700 mm±50mm，倒锥时间控制在3s~8s，粘度保持在28 Pa·s ~35Pa·s，易于500m及以上的超高泵送。
在本发明低粘度、易泵送的平均强度120MPa超高强混凝土中，聚羧酸系高性能减水剂Glenium 8008，具有高减水率、强降粘性、高保坍性，其减水率在30%~35%，对混凝土的保坍时间至少为4小时，并可大幅地降低混凝土粘度，该减水剂来自于上海麦斯特建工高科技建筑化工有限公司配制的。
在本发明低粘度、易泵送的平均强度120MPa超高强混凝土中，所述的天然中砂的细度模数为2.8~3.0，含泥量不超过0.8%，表观密度不小于2620 kg/m3。
在本发明低粘度、易泵送的平均强度120MPa超高强混凝土中，所述石子采用的是粒径5mm~20mm的精品碎石，含泥量不大于0.5%，表观密度不小于2620kg/m3,孔隙率不大于36%，压碎值不大于4%，针片状含量为0%。
在本发明低粘度、易泵送的平均强度120MPa超高强混凝土中，所述的水泥，强度等级为P.II52.5硅酸盐水泥，28d胶砂抗压强度不小于58MPa，水泥的标准稠度用水量不大于26%，水泥中铝酸三钙C3A矿物组分含量不超过7.0%，水泥的比表面积不大于380m2/kg，其他质量符合现行的国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）；所述的矿渣微粉，等级为S95，流动度比不小于105%，28d活性不低于100%，其他质量符合《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》（GB／T18046）；
在本发明低粘度、易泵送的平均强度120MPa超高强混凝土中，所述的微珠，为球形状，表观密度为0.7×103kg/m3~0.9×103kg/m3，激光粒度细度参数d90≤10μm，烧失量不大于1.5%，需水量比不超过90%，并可极大的降低混凝土的粘度。
在本发明低粘度、易泵送的平均强度120MPa超高强混凝土中，所述的硅灰，为粉末状，SiO2含量不少于95%，平均粒径在0.1μm～0.3μm，比表面积为20 m2/g～28m2/g。
基于上述技术方案，本发明的低粘度、易泵送的平均强度120MPa超高强混凝土经过实践应用取得了如下技术效果：
1.本发明专利的混凝土在平均强度120MPa、低粘度、易泵送和超高层泵送性等四种性能方面都达到了超高层建筑工程的要求，并且超高强混凝土的保坍性达4小时，且扩展度保持在700 mm±50mm；其倒锥时间控制在3s~8s，粘度保持在28 Pa·s ~35Pa·s，易于500m及以上的超高建筑的混凝土泵送性能要求。
2．本发明专利的混凝土中原材料的质量和储量以及实时质量和控制是混凝土具有良好质量的保证之一，其中的水泥、微珠、矿粉、硅灰等粉料的质量稳定性检测以及骨料和外加剂的质量指标检测能够满足混凝土质量稳定性要求。
具体实施方式
下面我们结合具体的实施例来对本发明的低粘度、易泵送的平均强度120MPa混凝土做进一步的详细阐述，以求更为清楚明了地理解其结构配合和功能特点，但不能以此来限制其保护范围。
本发明是一种低粘度、易泵送的平均强度120MPa超高强混凝土，该混凝土中包括有水泥、矿渣微粉、微珠、硅灰、砂、石子、外加剂和水。
其中的一组最重要的成分组成及配比如下：
成分 单方用量配比（kg/m3）
水泥 400~440
硅灰 40~60
矿渣微粉 60~80
微珠 100~120
细度模数为2.8～3.2的天然砂 700~750
石子 980~1000
外加剂 19.5~22.75
拌合水 130~135 。
本发明用于超高建筑平均强度为120MPa超高强度混凝土，其中水泥使用硅酸盐水泥P.II52.5，要求水泥的质量符合现行的国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）。
本发明的混凝土中的矿粉即粒化高炉矿渣粉，是粒化高炉矿渣经干燥、粉磨（或添加少量石膏一起粉磨）达到相当细度且符合相应活性指数的粉体。其中的粒化高炉矿渣粉为S95级矿粉，其质量符合《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》（GB／T18046）。磨细矿渣的火山灰效应高，因此能改善混凝土硬化后的孔结构和强度。又由于矿渣细度较高、表面能高，会迅速吸附在水泥颗粒表面，使得本来可能形成的水泥絮凝结构无法形成，起到了类似减水剂的作用，在用水量相同的情况下能显著提高混凝土拌和物的流动速度，改善其流变性能，且对改善混凝土的早期孔结构有一定作用，有利于硬化混凝土的耐久性。
本发明的混凝土中的微珠作为一种工业废料，经过电厂粉煤灰的深加工工艺所得。微珠是混凝土的活性掺合料，具有“活性效应”、“界面效应”、“微填充效应”和“减水效应”。在混凝土中，预想充分发挥上述效应，一是要求活性掺合料的颗粒与水泥颗粒在微观上应形成级配体系；二是球形玻璃体含量要求高，因为含球形玻璃体高的掺合料的减水效应显著，需水量可大大降低，同时需考虑减水剂和粉煤灰的双重减水偶合作用。根据超高层建筑工程对混凝土的强度、粘度、可施工性等要求，选择性能优异的微珠，为球形状，表观密度为0.7×103kg/m3~0.9×103kg/m3，激光粒度细度参数d90为8μm，烧失量为1.2%，需水量比为88%。
本发明的混凝土中细骨料采用天然中砂。在低粘度、易泵送的平均强度120MPa超高强混凝土中，细骨料砂子存在双重效应，一是圆形颗粒的滚动减水效应；二是比表面积较大的需水效应。这是两种相互矛盾的效应，所以在选择细骨料时宜选用含泥量低、形状和级配良好的中砂，细度模数控制在2.8～3.0。不应选用细砂，不宜选用粗砂。因为细砂需要较多的胶结料来包裹，相对减少了富余浆体量，而粗砂保水性差，容易发生泌水现象。具体使用中细骨料的模数为2.8、含泥量为0.7%的天然中砂。
在本发明的混凝土中，石子采用的是粒径5mm~20mm的精品碎石，含泥量不大于0.5%，表观密度不小于2620kg/m3,孔隙率不大于36%，压碎值不大于4%，针片状含量为0%，即针片状的含量为0，也就是不包含针片状颗粒，其他质量指标满足《普通混凝土用砂﹑石质量及检验方法标准》（JGJ52-2006）的要求。
本发明的低粘度、易泵送的平均强度120MPa超高强混凝土在配制中不可缺少的组分之一就是外加剂，混凝土的高流动性、高保坍性、高稳定性都需要借助外加剂来实现。混凝土中采用聚羧酸系外加剂， 其质量符合现行国家标准《混凝土外加剂》（GB8076-2008）的规定。另外，对外加剂的要求：与水泥的相容性好、减水率大、保塑。针对于低粘度、易泵送的平均强度120MPa超高强混凝土，宜采用减水率在30%~35%的聚羧酸系列高性能减水剂，其能够提供强大的减水、保坍作用。通过实验证明，当在上海麦斯特建工高科技建筑化工有限公司生产的型号为Glenium 8008的聚羧酸系高性能减水剂，具有高减水、高保坍、将粘型的高性能外加剂，只是在混凝土大生产过程中要严格注意混凝土扩展度的控制。
为了达到超高层建筑未来某些特殊工程要求：平均强度120MPa、低粘度、高保坍性和超高层泵送性等四种性能方面，并且超高强混凝土的保坍性达4小时，且扩展度保持在700 mm±50mm；其倒锥时间控制在3s~8s，粘度保持在28 Pa·s ~35Pa·s，易于500m及以上的超高建筑的混凝土泵送性能要求。本发明的混凝土在各方面性能都满足当前及其未来的超高层建筑工程的要求。
本发明的低粘度、易泵送的平均强度120MPa超高强混凝土在上海中心大厦的547m的高度进行试泵送试验时，作为一个具体应用是采用的是如下具体配比：
上述的混凝土制备完成以后，经过了拌站内取样性能检测、现场入泵口的取样性能检测、出泵口的混凝土性能、实体检测的混凝土性能、施工准备和检查、安装泵管和检查等一系列准备工作，然后进行混凝土泵送、浇筑、养护施工等操作后即可。测试的混凝土性能为：倒锥时间为3s~10s不等，粘度在28 Pa·s ~35Pa·s，混凝土的扩展度为730mm。
本发明的平均强度120MPa、低粘度、高保坍性和超高层泵送性等性能方面都能够满足当前及其未来的超高层建筑工程的性能要求。
Claims (2)
1.一种低粘度、易泵送的平均强度120MPa超高强混凝土，其特征在于，该混凝土的成分及配比如下：
成分 单方用量配比（kg/m3）
水泥 400~440
硅灰 40~60
矿渣微粉 60~80
微珠 100~120
细度模数为2.8～3.2的天然砂 700~750
石子 980~1000
外加剂 19.5~22.75
拌合水 130~135 ；
所述微珠为电厂粉煤灰深加工工艺所得，所述微珠为球形，表观密度为0.7×103kg/m3~0.9×103kg/m3，激光粒度细度参数d90≤10μm，烧失量不大于1.5%，需水量比不超过90%；所述的外加剂为聚羧酸系高性能减水剂Glenium 8008，减水率在30%~35%，对混凝土的保坍时间至少为4小时 ；超高强混凝土4小时内扩展度为700 mm±50mm，倒锥时间为3s~8s，粘度为28 Pa·s ~35Pa·s，泵送距离大于500m；
所述天然中砂的细度模数为2.8~3.0，含泥量不超过0.8%，表观密度不小于2620 kg/m3；
所述石子采用的是粒径5mm~20mm的精品碎石，含泥量不大于0.5%，表观密度不小于2620kg/m3,孔隙率不大于36%，压碎值不大于4%，针片状含量为0%；
述的硅灰为粉末状，SiO2含量不少于95%，平均粒径在0.1μm～0.3μm，比表面积为20 m2/g～28m2/g；
所述的矿渣微粉等级为S95，流动度比不小于105%，28d活性不低于100%。
2.根据权利要求1所述的一种低粘度、易泵送的平均强度120MPa超高强混凝土，其特征在于，所述的水泥为强度等级为P.II52.5的硅酸盐水泥，28d胶砂抗压强度不小于58MPa，水泥的标准稠度用水量不大于26%，水泥中铝酸三钙C3A矿物组分含量不超过7.0%，水泥的比表面积不大于380m2/kg。
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