CN104402325B - 一种高强自密实保温混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强自密实保温混凝土，是将以自密实混凝土技术为基础，将海泥质高性能球形高强陶粒作为骨料，与水泥、粉煤灰、级配砂、水、高效减水剂、纤维素醚科学配合制成。所得高强自密实保温混凝土的干表观密度为1200~2000kg/m3，28天抗压强度为15~60MPa，导热系数为0.15~0.5W/(m.K)，塌落扩展度为650~750mm，扩展时间3~4秒，塌落度≥250mm；且同时具有轻质、高强、高保温性能和浇筑时自密实性能，可解决传统高强保温混凝土在浇筑振捣时出现轻质骨料上浮，泵送时出现离析等问题，可广泛应用于节能建筑中承重和非承重墙体、楼板、屋面板、墙板等现浇和预制构件中。

Description

一种高强自密实保温混凝土
技术领域
本发明属于混凝土材料领域，具体涉及一种以海泥质高性能球形陶粒为骨料制备的高强自密实保温混凝土。
背景技术
近年来，随着建筑节能要求的提高，国内外由对非承重保温混凝土的研究，开始转向承重保温一体化混凝土研究。本世纪初，李珠、张泽平等开始研究以玻化微珠为主的无机轻骨料在承重型保温混凝土中的应用（玻化微珠保温混凝土（ZL200610012726.2），无机保温隔热承重混凝土（ZL200910015208.9）），并使高强保温混凝土逐步在工程中得到应用。但已有的高强保温混凝土在浇筑振捣时常出现轻质骨料上浮、泵送时出现离析等现象（中国建筑学会建筑材料分会建.筑材料新进展及工程应用.ISBN978-7-80227-489-1.9），严重影响了保温混凝土的质量，成为保温混凝土发展的瓶颈。
自密实混凝土是一种高流动性且具有适当粘度的混凝土，它不离析，能够通过钢筋填满模板内的任何空隙，在重力作用下自行密实，属于高性能混凝土的一种，其突出特点是拌合物具有良好的工作性能，即使在密集配筋和复杂形状的条件下，仅依靠自重而无需振捣便能均匀密实填充成型，为施工操作带来极大方便，同时兼有提高混凝土质量、改善施工环境、加快施工进度、提高劳动生产率、降低工程费用等技术、经济效果，被称为“最近几十年中混凝土技术最具革命性的发展”。由于自密实混凝土具有良好的施工性能，已经在建筑工程中得到广泛的应用，但自密实混凝土对骨料有较高的要求（《自密实混凝土应用技术规程》），粗骨料宜采用连续级配或2个单粒径级配的石子，最大粒径不宜大于20mm；石子的含泥量≤1.0%、泥块含量≤0.5%、针片状颗粒含量≤8%；石子孔隙率＜40%，其严格的要求限制了自密实混凝土的使用范围。
如何结合自密实混凝土的优良性能，并利用承重型保温混凝土的研究成果，设计一种新型高强自密实保温混凝土，解决高强保温混凝土在浇筑振捣时出现轻质骨料上浮，泵送时出现离析等问题，已经成为国家建筑节能技术的关键。
现有高强陶粒制备技术能很好的制备球形高强陶粒（黄少文,郭灿贤,徐玉华等.利用红泥岩制备轻质高强球形陶粒试验研究[J].非金属矿,2004,27(6):11-13.），其大小可以满足自密实混凝土的要求，但现有陶粒主要是粘土陶粒和粉煤灰陶粒，而目前粘土的应用受限，粉煤灰在工程中的大量应用也使得粉煤灰资源难以保证。本发明以特制海泥质高性能绿色球形陶粒为骨料，通过科学合理的配方，制备了一种高强自密实保温混凝土，该保温混凝土浇筑时不必振捣，泵送时也不发生离析，具有优异的施工性能，能很好的保证保温混凝土的质量，可广泛应用于节能建筑中承重和非承重墙体、楼板、屋面板、墙板等现浇和预制构件中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强自密实保温混凝土，其同时具有轻质、高强、高保温性能和浇筑时自密实性能，可解决传统高强保温混凝土在浇筑振捣时出现轻质骨料上浮，泵送时出现离析等问题，具有优异的施工性能，可广泛应用于节能建筑中承重和非承重墙体、楼板、屋面板、墙板等现浇和预制构件中。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高强自密实保温混凝土，其原料组分及各组分用量为：水泥265~330kg/m3，球形高强陶粒580~900kg/m3，粉煤灰120~125kg/m3，级配砂450~700kg/m3，水130~165kg/m3，高效减水剂为3.5~5kg/m3，纤维素醚3.5~6kg/m3；
所述球形高强陶粒是以海泥为原料制备而成；其制备方法包括以下步骤：
1）对选取的海泥的成分进行鉴定；
2）将海泥进行湿度调整，使其含水量控制在10%~15%；
3）将海泥均匀化处理后用挤压成球机挤压成粒径为13-16mm的生料球；
4）根据海泥中SiO2、AL2O3等难融成分与Fe2O3、CaO、MgO、TiO2、Na2O等易融成分的比值，确定陶粒烧结的温度（比值越大，烧结所需温度越高），然后于旋转窑中进行烧结，并控制生料球在800℃滞留8分钟，再在1100℃滞留30分钟后，立即降温到750℃，最后放凉，得到颗粒级配的球形高强陶粒；
所得球形高强陶粒的堆积密度为600~1050kg/m3。
所述水泥优选42.5型水泥，粒径为5~20mm。
与已有技术相比，本发明的技术方案有如下优点：
（1）本发明以级配合理的特制海泥质高性能球形陶粒骨料取代不规则骨料，利用骨料球形滚动和外加剂润滑的耦合作用，极大提高了混凝土的流动性，以实现自密实效果。
（2）本发明通过合理调整不同重量、不同大小骨料的级配，选择容重接近或略大于水密度的陶粒，可使陶粒在浆料中悬而不浮，并利用外加剂的粘聚性，使轻骨料和重骨料很好的融合，能避免运输和浇筑时分层离析，保证混凝土的均匀性。
（3）本发明高强自密实保温混凝土干表观密度为1200~2000kg/m3，28天抗压强度为15~60MPa，导热系数为0.15~0.5W/(m.K)，塌落扩展度为650~750mm，扩展时间3~4秒，塌落度≥250mm，具有轻质、高强、耐久、耐高温、防水性好，无碱骨料反应等优异性能，混凝土容重和导热系数降低，并且可利用河海清淤垃圾时得到的海泥为原料进行制备，降低原料成本，有利于提高经济效益和环境效益。
（4）本发明高强自密实保温混凝土保温、施工性能好，可采用机械搅拌、滚筒式罐装车运输、现场泵送，浇筑时无需振捣，仅通过敲击模板辅助振动即能实现自密实的特点，解决了传统高强保温混凝土在浇筑振捣时出现轻质骨料上浮，泵送时出现离析等难题，对传统高强保温混凝土（玻化微珠混凝土等）的施工性能进行了较大的改进。
（5）承重型高强自密实保温混凝土材料建成的建筑，可以形成结构自保温体系，减少热量散失，可满足我国不同地区居住建筑65%的节能要求。
（6）本发明建立了以特制海泥质高性能球形陶粒为骨料，以密实混凝土技术为基础，经科学配方制成高强自密实保温混凝土，其科技含量高，具创新性，而且具有较好的应用前景。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
实施例1
球形高强陶粒的制备方法包括以下步骤：
1）采用具有福建省特色的海泥，对其化学成分进行鉴定，海泥中各化学成分所占质量分数为：SiO254.2%、AL2O318.2%、Fe2O38.4%、CaO2.5%、MgO3.55%、TiO20.68%、Na2O1.98%、K2O1.66%、Cl-1.07%、烧失量（IL）为7.76%；
2）海泥的湿度调整，即先取部分海泥放置于干燥箱完全干燥后，确定完全干燥的海泥密度，然后将所用海泥干燥，当其密度为完全干燥海泥密度的1.1倍后，其含水量即为10%；
3）将海泥均匀化处理后用挤压成球机挤压成粒径为13-16mm的生料球；
4）根据海泥中SiO2、AL2O3等难融成分与Fe2O3、CaO、MgO、TiO2、Na2O等易融成分的比值，确定陶粒烧结的温度为1000℃，于旋转窑中进行烧结，并控制生料球在800℃滞留8分钟，然后在1100℃滞留30分钟后，立即降温到750℃，最后放凉得到颗粒级配的球形高强陶粒；
所得球形高强陶粒的堆积密度为1050kg/m3。
一种用于承重外墙的高强自密实保温混凝土，其原料组分及各组分用量为：42.5型普通硅酸盐水泥330kg/m3（粒径为5mm），球形高强陶粒900kg/m3，粉煤灰120kg/m3，级配砂600kg/m3，水130kg/m3，高效减水剂为5kg/m3，纤维素醚6kg/m3。
所得混凝土强度C35~C40，导热系数0.3~0.45W/(m.K)，塌落扩展度650~750mm。该材料具有轻质、高强，高保温性能和浇筑时自密实性能，可实现混凝土搅拌站工业化生产，滚筒式罐装车运输，现场泵送，浇筑时可以不必振捣，只敲击模板辅助振动。
实施例2
球形高强陶粒的制备方法包括以下步骤：
1）采用具有福建省特色的海泥，对其化学成分进行鉴定，海泥中各化学成分所占质量分数为：SiO254.2%、AL2O318.2%、Fe2O38.4%、CaO2.5%、MgO3.55%、TiO20.68%、Na2O1.98%、K2O1.66%、Cl-1.07%、IL7.76%；
2）海泥的湿度调整，即先取部分海泥放置于干燥箱完全干燥后，确定完全干燥的海泥密度，然后将所用海泥干燥，当其密度为完全干燥海泥密度的1.12倍后，其含水量即为12%；
3）将海泥均匀化处理后用挤压成球机挤压成粒径为13-16mm的生料球；
4）根据海泥中SiO2、AL2O3等难融成分与Fe2O3、CaO、MgO、TiO2、Na2O等易融成分的比值，确定陶粒烧结的温度为900℃，于旋转窑中进行烧结，并控制生料球在800℃滞留8分钟，然后在1100℃滞留30分钟后，立即降温到750℃，最后放凉得到颗粒级配的球形高强陶粒；
所得球形高强陶粒的堆积密度为1000kg/m3。
一种用于承重楼板的高强自密实保温混凝土，其原料组分及各组分用量为：42.5型普通硅酸盐水泥280kg/m3（粒径为10mm），球形高强陶粒880kg/m3，粉煤灰125kg/m3，级配砂700kg/m3，水165kg/m3，高效减水剂为3.5kg/m3，纤维素醚4kg/m3。
所得混凝土强度C25~C30，导热系数0.45~0.5W/(m.K)，塌落扩展度650~750mm。该材料具有轻质、高强，高保温性能和浇筑时自密实性能，可实现混凝土搅拌站工业化生产，滚筒式罐装车运输，现场泵送，浇筑时可以不必振捣，只敲击模板辅助振动。
实施例3
球形高强陶粒的制备方法包括以下步骤：
1）采用具有福建省特色的海泥，对其化学成分进行鉴定，海泥中各化学成分所占质量分数为：SiO254.2%、AL2O318.2%、Fe2O38.4%、CaO2.5%、MgO3.55%、TiO20.68%、Na2O1.98%、K2O1.66%、Cl-1.07%、IL7.76%；
2）海泥的湿度调整，即先取部分海泥放置于干燥箱完全干燥后，确定完全干燥的海泥密度，然后将所用海泥干燥，当其密度为完全干燥海泥密度的1.15倍后，其含水量即为15%；
3）将海泥均匀化处理后用挤压成球机挤压成粒径为13-16mm的生料球；
4）根据海泥中SiO2、AL2O3等难融成分与Fe2O3、CaO、MgO、TiO2、Na2O等易融成分的比值，确定陶粒烧结的温度为800℃，于旋转窑中进行烧结，并控制生料球在800℃滞留8分钟，然后在1100℃滞留30分钟后，立即降温到750℃，最后放凉得到颗粒级配的球形高强陶粒；
所得球形高强陶粒的堆积密度为600kg/m3。
一种用于非承重构件的高强自密实保温混凝土，其原料组分及各组分用量为：42.5型普通硅酸盐水泥265kg/m3（粒径为20mm），球形高强陶粒580kg/m3，粉煤灰125kg/m3，级配砂450kg/m3，水165kg/m3，高效减水剂为3.5kg/m3，纤维素醚3.5kg/m3。
所得混凝土强度C15~C25，导热系数0.15~0.25W/(m.K)，塌落扩展度650~750mm。该材料具有轻质、高强，高保温性能和浇筑时自密实性能，可实现混凝土搅拌站工业化生产，滚筒式罐装车运输，现场泵送，浇筑时可以不必振捣，只敲击模板辅助振动。
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做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (2)

1.一种高强自密实保温混凝土，其特征在于：所述混凝土的原料组分及各组分用量为：水泥265~330kg/m3，球形高强陶粒580~900kg/m3，粉煤灰120~125kg/m3，级配砂450~700kg/m3，水130~165kg/m3，高效减水剂为3.5~5kg/m3，纤维素醚3.5~6kg/m3；
所述球形高强陶粒是以海泥为原料制备而成；
所述球形高强陶粒的制备方法包括以下步骤：
1）对选取的海泥的成分进行鉴定；
2）将海泥进行湿度调整，使其含水量控制在10%~15%；
3）将海泥均匀化处理后用挤压成球机挤压成粒径为13-16mm的生料球；
4）根据海泥中各化学成分之间的比值，确定陶粒烧结的温度，然后于旋转窑中进行烧结，并控制生料球在800℃滞留8分钟，再在1100℃滞留30分钟后，立即降温到750℃，最后放凉，得到颗粒级配的球形高强陶粒；
所得球形高强陶粒的堆积密度为600~1050kg/m3。
2.根据权利要求1所述高强自密实保温混凝土，其特征在于：所述水泥的粒径为5~20mm。
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