CN103803904B

CN103803904B - 一种自密实轻骨料混凝土及其制备方法

Info

Publication number: CN103803904B
Application number: CN201310742631.6A
Authority: CN
Inventors: 孙占兴; 聂法智; 贾伟进
Original assignee: BEIJING XINHANG BUILDING MATERIAL GROUP Co Ltd
Current assignee: BEIJING XINHANG BUILDING MATERIAL GROUP Co Ltd
Priority date: 2013-12-30
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2033-12-30
Also published as: CN103803904A

Abstract

本发明提供一种自密实轻骨料混凝土及其制备方法，属于混凝土制备技术领域。所述自密实轻骨料混凝土，包括如下原料：水泥、粉煤灰、硅灰、漂珠、轻质细骨料、轻质粗骨料、减水剂和水。本发明所述自密实轻骨料混凝土，具有表观密度低、塌落扩展度大、漂珠不上浮的优点，适于制备不同标号的自密实轻骨料混凝土，尤其是采用上述原料还可以制备强度等级在C60以上、表观密度在1400~1800kg/m³的自密实轻骨料混凝土。

Description

一种自密实轻骨料混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高强自密实轻骨料混凝土及其制备方法，属于混凝土技术领域。

背景技术

混凝土是目前土木工程领域应用最多的建筑材料，自水泥和普通混凝土发明以来，经过一个多世纪的发展，人们通过不断改变混凝土的组成材料，越来越多的新型高性能复合型混凝土不断出现，混凝土向高强度、低密度、环境污染小、施工方便的方向发展，更多地体现了混凝土“绿色、可持续”发展的理念。其中自密实轻骨料混凝土就是近几年发展起来的一种，它是在自密实混凝土和轻骨料混凝土的基础上发展而来的一种新型高性能混凝土。

自密实轻骨料混凝土是在普通轻骨料混凝土和自密实混凝土基础上发展而来的，因此，兼有二者的特性。首先，自密实轻骨料混凝土的密度小，通常小于1950kg/m³，比普通骨料混凝土轻约25~40%，可以大大减轻结构自重，节省了建筑钢材用量，在相同钢材用量条件下，提高了结构的安全储备；其次，自密实轻骨料混凝土施工不需要振捣，便可以在自重作用下在模板里填充成型，具有施工噪音小、速度快的特点，在加快施工进度的同时显著地改善了施工环境，减小了施工噪音对周围环境的污染。由于自密实轻骨料混凝土具有的特殊优点，使其逐渐成为建筑领域的研究热点。

自密实轻骨料混凝土虽然是在普通轻骨料混凝土和自密实混凝土基础上发展而来的，但是其配合比设计不同于一般的普通轻骨料混凝土，也不同于普通骨料自密实高性能混凝土。在自密实轻骨料高性能混凝土配合比设计中既要保持足够的拌合物扩展度，以保证拌合物能够自密实成型，又要保持拌合物足够的粘性，防止拌合物在大流动性条件下，轻骨料上浮、漂移而导致拌合物匀质性不好。在文献《自密实轻骨料混凝土性能研究》（张云国，大连理工大学，2009年9月）公开了一种自密实轻骨料混凝土，以每立方米自密实轻骨料混凝土计，其由如下原料组成：水泥425kg、粉煤灰182kg、砂787kg、轻粗骨料408kg、水176kg、减水剂10.9kg，其中所述轻粗骨料选择筒压强度为6.0MPa、表观密度为1363Kg/m³、24h吸收率为4%、5~20mm连续级配的800级碎石型的人造膨胀页岩陶粒。

上述技术以水泥和粉煤灰为胶凝材料，以碎石型页岩陶粒为轻粗骨料，得到强度等级为C50的自密实轻骨料混凝土，具有流动性好、骨料不上浮、抗压强度高的优点。但是，上述技术中的自密实轻骨料混凝土的表观密度高达1988kg/m³，而如果能够在不降低自密实轻骨料混凝土强度等级的前提下，进一步降低自密实轻骨料混凝土的表观密度，则可以进一步减轻自密实轻骨料混凝土的结构自重，更有利于其在建筑领域的应用。

漂珠是粉煤灰珠状颗粒中的一种，它是薄壁的空心玻璃微珠，因其密度较小、能漂浮在水上而得名。现有技术中已有将漂珠用于制备轻骨料混凝土的技术。诸如中国专利文献CN1096501A公开了一种超轻结构混凝土，其是将100份普通硅酸盐水泥、50~150份陶粒、粉煤灰提取物的漂珠和微珠15~35份、砂10~60份、外加剂0.5~15份、水30~50份，经混合搅拌制成；在施工过程中，得到的超轻结构混凝土需要采用12000次/分的高频震动器，震动成型。上述技术中采用漂珠制备得到超轻结构混凝土，其表观密度可以低至1240~1400kg/m³，具有表观密度低的优点。

如果能够将漂珠应用于自密实轻骨料混凝土，且保证自密实轻骨料混凝土的强度等级达到C50以上，就可以得到高强低密的自密实轻骨料混凝土。但是，本领域技术人员公知，如果将漂珠用于自密实轻骨料混凝土的话，由于自密实轻骨料混凝土的特点是施工不需要振捣，便可以在自重作用下在模板里填充成型，而由于漂珠的密度小，特别容易上浮、漂移，而漂珠的上浮、漂移极易导致自密实轻骨料拌合物的匀质性不好。如何将漂珠用于自密实轻骨料混凝土中，降低自密实轻骨料混凝土的容重，同时不会使漂珠上浮漂移，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的是现有技术中漂珠用于自密实轻骨料混凝土中时，会上浮、漂移，极易导致自密实轻骨料拌合物的匀质性不好，进而提供一种采用漂珠作为胶凝材料的自密实轻骨料混凝土及其制备方法，具有容重低、漂珠不上浮、不漂移的优点。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种自密实轻骨料混凝土，包括如下原料：水泥、粉煤灰、硅灰、漂珠、轻质细骨料、轻质粗骨料、减水剂和水。

所述自密实轻骨料混凝土，由如下原料组成：水泥、粉煤灰、硅灰、漂珠、轻质细骨料、轻质粗骨料、减水剂和水。

所述自密实轻骨料混凝土，以每立方米自密实轻骨料混凝土计，由如下原料组成：水泥400~480kg、粉煤灰50~90kg、硅灰60~80kg、漂珠180~250kg、轻质细骨料330~380kg、轻质粗骨料400~450kg、减水剂22~28kg、水130~170kg。

所述漂珠的粒径为0.01~0.6mm，堆积密度为300~400kg/m³。

所述轻质细骨料为粒径为0.5~2.0mm、细度模数为3.1~4.0、堆积密度为800~900kg/m³的页岩陶砂。

所述轻质粗骨料为粒径5~20mm，连续级配，堆积密度为600~900kg/m³，筒压强度2.5~6.5MPa的页岩陶粒、粉煤灰陶粒或粘土陶粒。

所述粉煤灰的通过45μm方孔筛筛余量为8%~20%，需水量比≦105%，表观密度为2000~2500kg/m³。

所述轻质粗骨料为碎石型轻质粗骨料。

所述硅灰的表观密度为2000~2500kg/m³，堆积密度为200～350kg/m³，平均粒径为0.1～0.3μm，比表面积为15000～25000m²/kg。

进一步地，本发明还提供了所述自密实轻骨料混凝土的制备方法，包括如下步骤：

（1）将一定量的轻质细骨料、轻质粗骨料、漂珠混合均匀；

（2）将一定量的水泥、粉煤灰、硅灰混合均匀；

（3）将所述步骤（2）中混合均匀的物料加入至所述步骤（1）混合均匀后的物料中，再混合均匀，得到拌合料；

（4）将一定量的减水剂溶于一定量的水中，得到减水剂的水溶液；

（5）将所述步骤（4）中的减水剂的水溶液加入至所述拌合料中，搅拌均匀，得到自密实轻骨料混凝土。

本发明所述自密实轻骨料混凝土及其制备方法与现有技术相比具有如下优点：

（1）本发明所述自密实轻骨料混凝土，以水泥、粉煤灰、硅灰、漂珠为胶凝材料，与轻质细骨料、轻质粗骨料、减水剂和水共同作用，形成自密实轻骨料混凝土。本发明中采用的原料中，硅灰和漂珠同时使用时，硅灰能够作用于漂珠的表面，在漂珠表面形成一层粘膜，从而增加了漂珠表面与拌合物之间的粘性，而漂珠表面粘性增大后，也就相当于增加了漂珠与拌合物之间的摩擦力，从而能够有效地防止漂珠上浮，克服了现有技术中漂珠用于自密实轻骨料混凝土中时存在上浮、漂移的问题；而粉煤灰、硅灰和漂珠具有密度小的优点，其与轻质细骨料和轻质粗骨料共同作用，能大幅度降低自密实轻骨料混凝土的表观密度；此外，粉煤灰、漂珠和硅灰不但具有填充颗粒之间空隙，使硬化体结构更加密实的作用，在水泥水化产物氢氧化钙的作用下，上述三种原料还均能够进行二次水化，改善界面结构,增加密实度,提高自密实轻骨料混凝土的强度；在本发明所述自密实轻骨料混凝土原料的共同作用下，制备的自密实轻骨料混凝土具有表观密度低、流动性好、漂珠不上浮漂移的优点，适于制备C60及C60以上等级、表观密度在1800kg/m³以下的高强低密自密实轻骨料混凝土。

（2）本发明所述自密实轻骨料混凝土，进一步地，轻质细骨料进一步选择陶砂，由于陶砂具有密度低的优点，选择陶砂作为轻质细骨料可以进一步降低自密实轻骨料混凝土的表观密度；此外，虽然陶砂的颗粒相对于普通砂来说级配较差，用于自密实亲骨料混凝土时会存在流动性差的问题，但是，由于本发明中还选择了漂珠作为胶凝材料，而漂珠与陶砂共同作用时，漂珠的球形结构好，其能够改善陶砂的级配的问题。在本发明所述水泥、粉煤灰、硅灰、漂珠、轻质粗骨料的共同作用下，采用陶砂为轻质细骨料的自密实轻骨料混凝土在保证大塌落扩展度的同时，大大降低自密实轻骨料混凝土表观密度，具有流动度大、强度高、表观密度低的优点。进一步地，采用陶砂作为轻质细骨料，与其它原料在本发明所述配比条件下得到的自密实轻骨料混凝土的强度等级可达C60以上，密度可以低至1400kg/m³。

具体实施方式

以下结合实施例，对本发明作进一步具体描述，但不局限于此。

本发明所述实施例中所用原材料如非特制，均为市售产品。原材料具体选择如下：

水泥：市售P·O42.5水泥或P·O52.5水泥；

漂珠：市售

页岩陶砂：粒径为0.5~2.0mm、细度模数为3.1~4.0，连续级配，市售。

页岩陶粒、粉煤灰陶粒或粘土陶粒：粒径5~20mm，连续级配，市售。

硅灰：平均粒径为0.1～0.3μm，比表面积为15000～25000m²/kg，市售。

粉煤灰：通过45μm方孔筛筛余量为8~20%，需水量比≦105%，市售。

实施例1

本实施例所述自密实轻骨料混凝土由以下原料组成：P·O52.5水泥480kg，表观密度为2000kg/m³的粉煤灰90kg，表观密度为2000kg/m³、堆积密度为200kg/m³的硅灰80kg，粒径为0.01~0.2mm、堆积密度为300kg/m³的漂珠180kg，堆积密度为800/m³的陶砂360kg，堆积密度为600kg/m³、筒压强度2.5MPa的碎石型页岩陶粒440kg，减水剂25kg，水150kg。

实施例2

P·O52.5水泥470kg，表观密度为2017kg/m³的粉煤灰60kg，表观密度为2107kg/m³、堆积密度为326kg/m³的硅灰70kg，粒径为0.01~0.2mm、堆积密度为312kg/m³的漂珠180kg，堆积密度为812kg/m³的陶砂360kg，堆积密度为683kg/m³、筒压强度3.6MPa的碎石型页岩陶粒440kg，减水剂23kg，水160kg。

实施例3

P·O52.5水泥450kg，表观密度为2078kg/m³的粉煤灰70kg，表观密度为2231kg/m³、堆积密度为243kg/m³的硅灰80kg，粒径为0.01~0.2mm、堆积密度为324kg/m³的漂珠200kg，堆积密度为827kg/m³的陶砂330kg，堆积密度为732kg/m³、筒压强度4.3MPa的碎石型页岩陶粒450kg，减水剂26kg，水140kg。

实施例4

P·O52.5水泥430kg，表观密度为2162kg/m³的粉煤灰50kg，表观密度为2267kg/m³、堆积密度为261kg/m³的硅灰60kg，粒径为0.01~0.2mm、堆积密度为337kg/m³的漂珠230kg，堆积密度为842kg/m³的陶砂370kg，堆积密度为764kg/m³、筒压强度4.9MPa的碎石型页岩陶粒430kg，减水剂27kg，水135kg。

实施例5

P·O52.5水泥420kg，表观密度为2283kg/m³的粉煤灰60kg，表观密度为2327kg/m³、堆积密度为284kg/m³的硅灰80kg，粒径为0.2~0.6mm、堆积密度为352kg/m³的漂珠250kg，堆积密度为857kg/m³的陶砂350kg，堆积密度为717kg/m³、筒压强度5.2MPa的碎石型页岩陶粒450kg，减水剂28kg，水130kg。

实施例6

P·O52.5水泥425kg，表观密度为2326kg/m³的粉煤灰70kg，表观密度为2392kg/m³、堆积密度为307kg/m³的硅灰80kg，粒径为0.2~0.6mm、堆积密度为369kg/m³的漂珠220kg，堆积密度为873kg/m³的陶砂370kg，堆积密度为792kg/m³、筒压强度5.6MPa的碎石型页岩陶粒430kg，减水剂22kg，水170kg。

实施例7

P·O42.5水泥400kg，表观密度为2410kg/m³的粉煤灰50kg，表观密度为2411kg/m³、堆积密度为332kg/m³的硅灰80kg，粒径为0.2~0.6mm、堆积密度为389kg/m³的漂珠250kg，堆积密度为874kg/m³的陶砂380kg，堆积密度为841kg/m³、筒压强度6.1MPa的碎石型粘土陶粒420kg，减水剂25kg，水150kg。

实施例8

P·O52.5水泥410kg，表观密度为2500kg/m³的粉煤灰60kg，表观密度为2500kg/m³、堆积密度为350kg/m³的硅灰80kg，粒径为0.2~0.6mm、堆积密度为400kg/m³的漂珠230kg，堆积密度为900kg/m³的陶砂380kg，堆积密度为900kg/m³、筒压强度3.6MPa的碎石型粉煤灰陶粒400kg，减水剂26kg，水145kg。

对比例

进一步地，本发明采用背景技术中所述文献《自密实轻骨料混凝土性能研究》（张云国，大连理工大学，2009年9月）中提供的自密实轻骨料混凝土的原料和配比作为对比例，具体组成如下：52.5水泥425kg，表观密度为2410kg/m³的粉煤灰182kg，堆积密度为1300~1600kg/m³的砂子787kg，堆积密度为841kg/m³、筒压强度6.1MPa的碎石型页岩陶粒408kg，减水剂10.9kg，水176kg。

对实施例1~8及对比例中制备得到的自密实轻骨料混凝土进行性能测试，测试结果如表1所示。

表1自密实轻骨料混凝土的性能测试结果

由上述测试结果可知，与对比例相比，本发明自密实轻骨料混凝土中漂珠的掺杂量占胶凝材料总质量的22~32wt%时，制备得到的混凝土拌合物粘聚性能、扩展塌落度均达到自密实状态，混凝土的力学性能均满足施工要求，拌合物坍落扩展度可达765~795mm，U型仪测试△h在2~5mm，复合自密实混凝土的性能要求，28d抗压强度可达60.5~77.3MPa，相比对比例提高了20~55%；混凝土干表观密度为1329~1790kg/m³，相比对比例降低了7~30%，具有低密优点，且达到自密实轻骨料混凝土要求。由于本发明自密实轻骨料混凝土中漂珠具有较大的掺量，大幅降低了胶凝材料的用量，不仅降低了单方混凝土的成本，还为漂珠的应用提供一种新途径，具有良好的经济、环保和社会效益。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。

Claims

1.一种自密实轻骨料混凝土，其特征在于，由如下原料组成：水泥、粉煤灰、硅灰、漂珠、轻质细骨料、轻质粗骨料、减水剂和水；其中，以每立方米自密实轻骨料混凝土计，水泥400～480kg、粉煤灰50～90kg、硅灰60～80kg、漂珠180～250kg、轻质细骨料330～380kg、轻质粗骨料400～450kg、减水剂22～28kg、水130～160kg。

2.根据权利要求1所述自密实轻骨料混凝土，其特征在于，所述漂珠的粒径为0.01～0.6mm，堆积密度为300～400kg/m³。

3.根据权利要求1所述自密实轻骨料混凝土，其特征在于，所述轻质细骨料为粒径为0.5～2.0mm、细度模数为3.1～4.0、堆积密度为800～900kg/m³的页岩陶砂。

4.根据权利要求1所述自密实轻骨料混凝土，其特征在于，所述轻质粗骨料为粒径5～20mm，连续级配，堆积密度为600～900kg/m³，筒压强度2.5～6.5MPa的页岩陶粒、粉煤灰陶粒或粘土陶粒。

5.根据权利要求1所述自密实轻骨料混凝土，其特征在于，所述硅灰的表观密度为2000～2500kg/m³，堆积密度为200～350kg/m³，平均粒径为0.1～0.3μm，比表面积为15000～25000m²/kg。

6.根据权利要求1所述自密实轻骨料混凝土，其特征在于，所述粉煤灰通过45μm方孔筛筛余量为8～20％，需水量比≦105％，表观密度为2000～2500kg/m³。

7.根据权利要求1所述自密实轻骨料混凝土，其特征在于，所述轻质粗骨料为碎石型轻质粗骨料。

8.权利要求1～7任一所述自密实轻骨料混凝土的制备方法，包括如下步骤：

(1)将一定量的轻质细骨料、轻质粗骨料、漂珠混合均匀；

(2)将一定量的水泥、粉煤灰、硅灰混合均匀；

(3)将所述步骤(2)中混合均匀的物料加入至所述步骤(1)混合均匀后的物料中，再混合均匀，得到拌合料；

(4)将一定量的减水剂溶于一定量的水中，得到减水剂的水溶液；

(5)将所述步骤(4)中的减水剂的水溶液加入至所述拌合料中，搅拌均匀，得到自密实轻骨料混凝土。