CN103936363B - 一种含石灰石质机制砂的水下混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含石灰石质机制砂的水下混凝土及其制备方法，属于建筑材料领域。该混凝土包括以下重量份的原料:水泥5-20份、矿粉1-7份、煤灰0-5份、碎石35-45份、机制砂30-40份、水5-8份、减水剂0.1-0.8；所述机制砂为石灰石质机制砂。本发明涉及的混凝土具有良好的粘聚性、流动性和保水性，强度高，耐久性好，同时生产工艺简单，成本低廉，具有良好的经济和社会效益。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域，涉及一种水下条件使用的特殊混凝土，具体的说是一种含石灰石质机制砂的水下混凝土。
背景技术
水下混凝土是在水下条件下施工时使用的一种特殊混凝土，需在特殊环境下凝结硬化。为了保证混凝土有足够的强度和良好的工作性能，使其能承受上部结构的各种外力和不同因素的影响，对水下混凝土的粘聚性、流动性、保水性，强度和耐久性要求较高，因此对水下混凝土所用各种材料的技术指标和用量有严格要求。
砂是混凝土组成的主要材料，如专利：201310519662.5，一种高阻尼自密实混凝土，该发明公开了一种高阻尼自密实混凝土，由P.042.5普通硅酸盐水泥、复合增强粉体、乳化沥青、聚羧酸类高效减水剂、拌合水、复合变性组分、细度模数在2.6-3.0之间的Ⅱ区级配河砂、粒径在5-20mm之间石灰石组成。随着建筑业的发展和对建筑工程质量的高要求，建筑市场用砂数量越来越大，质量上要求越来越高。河砂属于自然资源，其形成过程周期长，总量有限，而且在采捞天然河砂时容易导致破坏河道、农田、水利等问题，严重制约了天然砂资源在混凝土中的使用。天然砂资源的有限性与大量的市场需求之间的供求矛盾，加上质量因素制约、价格因素的引导等，使得建筑用砂由天然河砂逐渐的向人工砂转移。
机制砂是指通过制砂机和其它附属设备加工而成的砂子，目前主要使用卵石作为机制砂的原料，如专利200810046072.4，一种机制砂清水混凝土拌合物，该专利公开了一种机制砂清水混凝土拌合物，是由水泥100份、矿粉65-150份、硅粉0-10份、机制砂250-410份组成，其中机制砂以卵石为原料破碎而成，细度模数为2.5-3.0，级配达到Ⅱ区中砂边缘要求，石粉含量8%-10%；专利201210165219.8一种机制砂自密实混凝土，该专利公开了一种机制砂自密实混凝土，按照重量组分计算包括水泥100份、粉煤灰25-45份、矿粉0-30份、卵石130-150份、碎石130-150份混合组成，其中细集料全部使用细度模数为2.5-3.0之间的Ⅱ区级配机制砂，该机制砂以卵石破碎制成，含有8%-10%的石粉。使用卵石质机制砂配置水下混凝土，其流动性和粘聚性不理想，施工中易造成堵管、浮笼等不良后果，为达到良好的水下施工要求，势必要搭配天然砂，如此一来肯定造成细骨料成本的增加，利润大幅下降，影响混凝土质量波动因素增加，混凝土质量控制难度上升。
发明内容
本发明的目的是克服卵石质机制砂在水下混凝土使用中的问题，提供一种含石灰石质机制砂的水下混凝土及其制备方法，本发明涉及的混凝土具有良好的粘聚性、流动性和保水性，强度高，耐久性好，同时生产成本低，经济环保。
本发明的技术方案如下：
一种含石灰石质机制砂的水下混凝土，包括以下重量份的原料：水泥5-20份、矿粉1-7份、碎石35-45份、机制砂30-40份、水5-8份、减水剂0.1-0.8份；所述机制砂为石灰石质机制砂。
作为本发明的进一步限定，所述含石灰石质机制砂的水下混凝土还含有粉煤灰0-5份，等级为Ⅱ级。
作为本发明的进一步限定，所述石灰石质机制砂的颗粒粒径在75um-5mm范围连续级配，细度模数分布在2.6~3.2之间，级配处于2区。
作为本发明的进一步限定，所述水泥为普通硅酸盐水泥，其强度等级≥42.5Mpa。
作为本发明的进一步限定，所述矿粉为粒化水淬高炉矿渣粉，等级为S75级。
作为本发明的进一步限定，所述碎石粒径为5-31.5mm连续级配。
作为本发明的进一步限定，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，减水率20%。
以上所述含石灰石质机制砂的水下混凝土的制备方法，包括以下步骤:
（1）按以下重量份分别称取原料:水泥5-20份、矿粉1-7份、煤灰0-5份、碎石35-45份、石灰石质机制砂30-40份、水5-8份、减水剂0.1-0.8份；
（2）将称量好的原料倒入搅拌机中搅拌50s，即可。
与现有技术相比，本发明的优势及有益效果是：
1.石灰石质机制砂原材料资源丰富，用来代替天然河砂，解决了河砂资源紧缺的问题，有利于环境保护，同时含石灰石质机制砂的水下混凝土7天强度可达国家标准设计强度的90%，28天强度可达到国家标准设计强度的133%，塌落度范围200-230mm，解决了河砂来源不稳导致混凝土质量下降的问题，保证了混凝土的质量和施工的顺利进行。
2.石灰石质机制砂的颗粒粒径在75um-5mm范围连续级配，细度模数分布在2.6-3.2之间,产生的粉尘经收尘系统吸收，其含粉量、颗粒表面粗糙、棱角尖锐、形状不规则、针片状颗粒含量都远低于卵石质机制砂，各项指标均符合国家标准要求，配制的水下混凝土28天强度符合水下混凝土的使用要求，解决了卵石质机制砂配制的水下混凝土28天强度偏低的问题。
3.石灰石质机制砂级配处于2级，流动性好，适宜生产大流动性混凝土，其配制的水下混凝土流动性和粘聚性良好，解决了卵石质机制砂配制的水下混凝土流动性和粘聚性不理想，施工中易造成堵管、浮笼等现象的缺陷。
4.在制备水下混凝土过程中加入Ⅱ级粉煤灰，节约了水泥和细集料的用量，增强了混凝土的可泵性，降低了混凝土的水化热，减少了混凝土的收缩和开裂现象，提高了混凝土的工作性能和后期强度。
5.本发明采用的生产工艺简单，成本低廉，石灰石质机制砂成本约为卵石质机制砂的2/5，无三废排放，具有良好的经济和社会效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，但不限制本发明的保护范围和应用范围。
实施例1
（1）制所述含石灰石质机制砂水下混凝土1m3，按以下重量份分别称取原料：水泥200kg、矿粉60kg、碎石980kg、石灰石质机制砂950kg、水165kg、减水剂8.4kg、粉煤灰55kg；
（2）将称量好的原料倒入搅拌机中搅拌50s，即可。
其中水泥强度为42.5Mpa，矿粉为粒化水淬高炉矿渣粉，等级为S75级，碎石粒径为5-31.5mm连续级配，灰石质机制砂的颗粒粒径在75um-5mm范围连续级配，细度模数分布在2.6~3.2之间，级配处于2区，减水剂为聚羧酸高效减水剂，减水率20%，粉煤灰等级为Ⅱ级。
所得混凝土塌落度215mm，7天强度为22.3Mpa，28天强度为33.4Mpa。
实施例2
（1）制所述含石灰石质机制砂水下混凝土1m3，按以下重量份分别称取原料：水泥210kg、矿粉60kg、碎石1000kg、石灰石质机制砂930kg、水160kg、减水剂9.0kg、粉煤灰55kg；
（2）将称量好的原料倒入搅拌机中搅拌50s，即可。
其中水泥强度为42.5Mpa，矿粉为粒化水淬高炉矿渣粉，等级为S75级，碎石粒径为5-31.5mm连续级配，灰石质机制砂的颗粒粒径在75um-5mm范围连续级配，细度模数分布在2.6~3.2之间，级配处于2区，减水剂为聚羧酸高效减水剂，减水率20%，粉煤灰等级为Ⅱ级。
所得混凝土塌落度220mm，7天强度为28.5Mpa，28天强度为38.9Mpa。
实施例3
（1）制所述含石灰石质机制砂水下混凝土1m3，按以下重量份分别称取原料：水泥240kg、矿粉60kg、碎石1000kg、石灰石质机制砂900kg、水160kg、减水剂9.2kg、粉煤灰60kg拌合。
（2）将称量好的原料倒入搅拌机中搅拌50s，即可。
其中水泥强度为42.5Mpa，矿粉为粒化水淬高炉矿渣粉，等级为S75级，碎石粒径为5-31.5mm连续级配，灰石质机制砂的颗粒粒径在75um-5mm范围连续级配，细度模数分布在2.6~3.2之间，级配处于2区，减水剂为聚羧酸高效减水剂，减水率20%，粉煤灰等级为Ⅱ级。
所得混凝土塌落度225mm，7天强度为32.1Mpa，28天强度为43.5Mpa。
实施例4
（1）制所述含石灰石质机制砂水下混凝土1m3，按以下重量份分别称取原料：水泥320kg、矿粉150kg、碎石1000kg、石灰石质机制砂800kg、水150kg、减水剂15.5kg；
（2）将称量好的原料倒入搅拌机中搅拌50s，即可。
其中水泥强度为42.5Mpa，矿粉为粒化水淬高炉矿渣粉，等级为S75级，碎石粒径为5-31.5mm连续级配，灰石质机制砂的颗粒粒径在75um-5mm范围连续级配，细度模数分布在2.6~3.2之间，级配处于2区，减水剂为聚羧酸高效减水剂，减水率20%。
所得混凝土塌落度225mm，7天强度为47.8Mpa，28天强度为60.4Mpa。
实施例5
（1）制所述含石灰石质机制砂水下混凝土1m3，按以下重量份分别称取原料：水泥370kg、矿粉160kg、碎石980kg、石灰石质机制砂780kg、水148kg、减水剂16.5kg；
（2）将称量好的原料倒入搅拌机中搅拌50s，即可。
其中水泥强度为42.5Mpa，矿粉为粒化水淬高炉矿渣粉，等级为S75级，碎石粒径为5-31.5mm连续级配，灰石质机制砂的颗粒粒径在75um-5mm范围连续级配，细度模数分布在2.6~3.2之间，级配处于2区，减水剂为聚羧酸高效减水剂，减水率20%。
所得混凝土塌落度230mm，7天强度为57.0Mpa，28天强度为72.8Mpa。
实施例6
（1）制所述含石灰石质机制砂水下混凝土1m3，按以下重量份分别称取原料：水泥205kg、矿粉50kg、碎石1000kg、石灰石质机制砂920kg、水165kg、减水剂8.2kg、粉煤灰65kg；
（2）将称量好的原料倒入搅拌机中搅拌50s，即可。
其中水泥强度为42.5Mpa，矿粉为粒化水淬高炉矿渣粉，等级为S75级，碎石粒径为5-31.5mm连续级配，灰石质机制砂的颗粒粒径在75um-5mm范围连续级配，细度模数分布在2.6~3.2之间，级配处于2区，减水剂为聚羧酸高效减水剂，减水率20%，粉煤灰等级为Ⅱ级。
所得混凝土塌落度215mm，7天强度为23.5Mpa，28天强度为34.2Mpa。
实施例7
（1）制所述含石灰石质机制砂水下混凝土1m3，按以下重量份分别称取原料：水泥235kg、矿粉80kg、碎石980kg、石灰石质机制砂880kg、水165kg、减水剂9.4kg、粉煤灰55kg；
（2）将称量好的原料倒入搅拌机中搅拌50s，即可。
其中水泥强度为42.5Mpa，矿粉为粒化水淬高炉矿渣粉，等级为S75级，碎石粒径为5-31.5mm连续级配，灰石质机制砂的颗粒粒径在75um-5mm范围连续级配，细度模数分布在2.6~3.2之间，级配处于2区，减水剂为聚羧酸高效减水剂，减水率20%，粉煤灰等级为Ⅱ级。
所得混凝土塌落度205mm，7天强度为33.5Mpa，28天强度为45.2Mpa。
实施例8
（1）制所述含石灰石质机制砂水下混凝土1m3，按以下重量份分别称取原料：水泥160kg、矿粉40kg、碎石980kg、石灰石质机制砂950kg、水165kg、减水剂6.6kg、粉煤灰100kg；
（2）将称量好的原料倒入搅拌机中搅拌50s，即可。
其中水泥强度为42.5Mpa，矿粉为粒化水淬高炉矿渣粉，等级为S75级，碎石粒径为5-31.5mm连续级配，灰石质机制砂的颗粒粒径在75um-5mm范围连续级配，细度模数分布在2.6~3.2之间，级配处于2区，减水剂为聚羧酸高效减水剂，减水率20%，粉煤灰等级为Ⅱ级。
所得混凝土塌落度200mm，7天强度为12.8Mpa，28天强度为21.6Mpa。
对比实施例1
作为对比，同时采用市面上较为常用的卵石质机制砂作为砂子按照实施例1-3的方案和配比制备水下混凝土。卵石质机制砂细度模数均在3.0以上，颗粒级配分布呈曲线型，含泥量为5%左右。采用相同的检测方法在相同条件下对比混凝土龄期强度，检测结果详见表1。
表1龄期强度
由表1可以看出，用石灰石质机制砂配制的水下混凝土，强度发展正常，28天强度符合水下混凝土的使用要求。卵石质机制砂由于级配不佳，含泥量偏高，配制的水下混凝土强度发展缓慢，28天强度偏低。
对比实施例2
作为对比，同时采用市面上较为常用的卵石质机制砂作为砂子按照实施例1-3的方案和配比制备水下混凝土。卵石质机制砂细度模数均在3.0以上，颗粒级配分布呈曲线型，含泥量为5%左右。采用相同的检测方法在相同条件下对比混凝土坍落扩展度，检测结果详见表2。
表2混凝土坍落扩展度
由表2可以看出，用自制的石灰石质机制砂配制的水下混凝土流动性和粘聚性良好，符合水下混凝土的使用要求。用卵石质机制砂配制的水下混凝土流动性和粘聚性不理想，施工中易造成堵管、浮笼等不良后果。
对比混凝土经济效益分析结果详见表3。
表3经济效益分析
| 种类 | 采购价格（元/吨） | 混凝土细集料成本（元/ m3） |
| 石灰石质机制砂 | 35 | 24-32 |
| 卵石质机制砂 | 75 | 53-66 |
| 河砂 | 100 | 86-94 |
从表3中可以看出，用石灰石质机制砂来制备混凝土成本低廉，每立方米混凝土仅仅砂子的成本就节约了40-60元，产生的经济效益是非常显著的。
本发明上述实施例方案仅是对本发明的说明而不能限制本发明，权利要求中指出了本发明产品组成成分、成分比例、制备方法参数的范围，而上述的说明并未指出本发明参数的范围，因此，在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应当认为是包括在权利要求书的范围内。
Claims (4)
1.一种含石灰石质机制砂的水下混凝土，其特征在于，该混凝土包括以下重量份的原料：水泥5-20份、矿粉1-7份、碎石35-45份、机制砂30-40份、水5-8份、减水剂0.1-0.8份；所述机制砂为石灰石质机制砂；
所述石灰石质机制砂的颗粒粒径为75μm-5mm范围连续级配，细度模数分布在2.6~3.2之间，级配处于2区；
所述水泥为普通硅酸盐水泥，其强度≥42.5MPa；
所述矿粉为粒化水淬高炉矿渣粉，等级为S75级；
所述碎石粒径为5-31.5mm连续级配；
所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，减水率20%。
2.根据权利要求1所述含石灰石质机制砂的水下混凝土，其特征在于，该混凝土还含有粉煤灰0-5份，等级为Ⅱ级。
3.一种如权利要求2所述含石灰石质机制砂的水下混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按以下重量份分别称取原料：水泥5-20份、矿粉1-7份、粉煤灰0-5份、碎石35-45份、机制砂30-40份、水5-8份、聚羧酸高效减水剂0.1-0.8份；
（2）将称量好的原料倒入搅拌机中搅拌50s，即可。
4.根据权利要求3所述含石灰石质机制砂的水下混凝土的制备方法，其特征在于，所述机制砂为石灰石质机制砂。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |