CN104692730A - 一种清水混凝土及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种清水混凝土。所述清水混凝土由胶凝材料、复合减水剂、水和骨料制备而成；所述胶凝材料在清水混凝土中的用量为380～480kg/m³，包含如下重量份的成分：水泥45～70份，粉煤灰10～30份，粒化高炉矿渣粉20～50份；复合减水剂的用量为胶凝材料的0.5％～1.1％，所述复合减水剂中包含聚羧酸减水剂、消泡剂、引气剂和增粘剂；水的用量为胶凝材料的0.32～0.45倍；余量为骨料。本发明还涉及所述清水混凝土在海洋工程建设中的应用。本发明提供的清水混凝土抗氯离子渗透性能优异，表面光滑、色泽均一，表面1m²面积上的气泡面积总和不大于6×10^-4m²，最大气泡直径不大于5mm、深度不大于5mm，含气量、泌水率低，能够在海洋环境下长期使用。

Description

一种清水混凝土及其应用

技术领域

本发明属于土木建设工程领域，具体涉及一种用于海洋工程建设的高性能清水混凝土。

背景技术

目前，对外观质量要求较高的建筑物或构造物，其装饰材料一般选用石材、玻璃幕墙和钢结构等。在海洋环境下，由于建筑材料会面临防海水或盐雾侵蚀的问题，尤其是对于结构物设计使用年限在100年以上、外观设计要求较高的标致性建筑物，石材、玻璃幕墙和钢结构等建筑材料会存在不耐海水或盐雾侵蚀或使用寿命偏低的问题。

清水混凝土是指直接利用混凝土一次成型后的自然质感或仅涂刷无色保护涂层作为饰面效果的混凝土，以追求表面清洁、色泽自然、线条符合设计韵律为目标，能满足各种建筑造型的要求，同时具有极好的装饰效果。但由于海洋工程建设对混凝土强度、含气率、泌水率、抗氯离子渗透等性能要求极高，因此，现有的清水混凝土难以长期应用于海洋工程中。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种强度高，并且抗氯盐侵蚀能力强、能够在海洋环境下长期使用的清水混凝土。

本发明提供的清水混凝土，由胶凝材料、复合减水剂、水和骨料制备而成。

本发明所述清水混凝土中，胶凝材料的用量为380～480kg/m³，优选为400～440kg/m³。

所述胶凝材料具体包含如下重量份的成分：水泥45～70份，粉煤灰10～30份，粒化高炉矿渣粉20～50份。

优选地，所述胶凝材料包含如下重量份的成分：水泥45～66份，粉煤灰12～25份，粒化高炉矿渣粉20～35份；

其中，所述水泥为强度等级大于或等于42.5Mpa的硅酸盐水泥；所述粉煤灰为符合现行国家标准的I级或II级粉煤灰；所述粒化高炉矿渣粉为符合现行国家标准的S75级或S95级粒化高炉矿渣粉。

本发明所述清水混凝土中，复合减水剂的用量为胶凝材料的0.5～1.1％；所述复合减水剂中包含聚羧酸减水剂、消泡剂、引气剂和增粘剂。

具体的，所述复合减水剂包含以下重量份的成分：聚羧酸减水剂85～100份，消泡剂0.5～1份，引气剂3～5份，增粘剂2～8份。

优选地，所述复合减水剂包含以下重量份的成分：聚羧酸减水剂89～91份，消泡剂0.7～0.8份，引气剂3.5～4份，增粘剂5～6份。

所述聚羧酸减水剂，优选为聚酯类聚羧酸减水剂；所述聚羧酸减水剂可购自中交二航武汉港湾新材料有限公司。

所述消泡剂为硅醚共聚类、有机硅氧烷类或硅和油复合类消泡剂，优选为硅醚共聚类消泡剂；所述消泡剂可购自中交二航武汉港湾新材料有限公司。

所述引气剂为脂肪族类、松香树脂类、烷基苯磺酸盐类或烷基酚环氧乙烷缩合物类引气剂，优选为烷基酚环氧乙烷缩合物类引气剂；所述引气剂可购自中交二航武汉港湾新材料有限公司。

所述增粘剂为纤维素醚类、聚丙烯酰胺类或聚乙烯醇类增粘剂，优选为聚乙烯醇类增粘剂；所述增粘剂可购自中交二航武汉港湾新材料有限公司。

作为一种优选方案，本发明所述复合减水剂包含如下重量份的成分：聚酯类聚羧酸减水剂89～91份，硅醚共聚类消泡剂0.7～0.8份，烷基酚环氧乙烷缩合物类引气剂3.5～4份，聚乙烯醇类增粘剂5～6份。

本发明使用的复合减水剂中包含聚羧酸减水剂、消泡剂、引气剂和增粘剂，并对上述组分的具体类型和用量进行了优化选择。各组分按照特定的配比组合后，可以与胶凝材料协同作用，使混凝土获得较好的流动性、粘聚性和保水性，同时提高混凝土的泵送性能和工作性的稳定性，混凝土脱模后表面光滑、色泽均一、气泡较小、气泡率低，含气量、泌水率低，从而使本发明提供的清水混凝土能够长期应用于海洋工程中。

本发明所述清水混凝土中，水的用量为胶凝材料的0.32～0.45倍。

本发明所述的骨料由细骨料和粗骨料混合而成。本发明所述骨料优选为由细骨料和粗骨料以重量比0.69～0.76混合而成。所述细骨料为无潜在碱活性，细度模数为2.3～3.0的天然河砂，含泥量不大于3.0％，泥块含量不大于1.0％；所述的粗骨料为5～20mm连续级配的碎石，针片状含量不超过7％，含泥量不大于1.0％，泥块含量不大于0.2％。

进一步而言，本发明可以根据实际工程的需要，通过对各原料用量配比的调整，提供不同强度等级的清水混凝土。

具体而言，本发明可以提供强度等级为C30的清水混凝土。

作为一种优选方案，所述C30级清水混凝土由胶凝材料、复合减水剂、水和骨料制备而成；

所述胶凝材料在清水混凝土中的用量为400～405kg/m³；所述胶凝材料包含如下重量份的成分：强度等级大于或等于42.5Mpa的硅酸盐水泥54～56份，I级粉煤灰12～13份，S95级粒化高炉矿渣粉30～31份；

所述复合减水剂的用量为胶凝材料的0.5～0.7％；所述复合减水剂包含如下重量份的成分：聚酯类聚羧酸减水剂89～91份，硅醚共聚类消泡剂0.7～0.8份，烷基酚环氧乙烷缩合物类引气剂3.5～4份，聚乙烯醇类增粘剂5～6份；

水的用量为胶凝材料的0.40～0.42倍；

余量为骨料；所述骨料由细骨料和粗骨料以重量比0.74～0.76混合而成；所述细骨料为无潜在碱活性、细度模数为2.3～3.0的天然河砂，含泥量不大于3.0％，泥块含量不大于1.0％；所述粗骨料为5～20mm连续级配的碎石，针片状含量不超过7％，含泥量不大于1.0％，泥块含量不大于0.2％。

本发明还可以提供强度等级为C40的清水混凝土。

作为一种优选方案，所述C40级清水混凝土由胶凝材料、复合减水剂、水和骨料制备而成；

所述胶凝材料在清水混凝土中的为415～425kg/m³；所述胶凝材料包含如下重量份的成分：强度等级大于或等于42.5Mpa的硅酸盐水泥45～46份，I级粉煤灰24～25份，S95级粒化高炉矿渣粉29～31份；

所述复合减水剂的用量为胶凝材料的0.75～0.85％；所述复合减水剂包含如下重量份的成分：聚酯类聚羧酸减水剂89～91份，硅醚共聚类消泡剂0.7～0.8份，烷基酚环氧乙烷缩合物类引气剂3.5～4份，聚乙烯醇类增粘剂5～6份；

水的用量为胶凝材料重量的0.33～0.35倍；

余量为骨料；所述骨料由细骨料和粗骨料以重量比0.71～0.73混合而成；所述细骨料为无潜在碱活性、细度模数为2.3～3.0的天然河砂，含泥量不大于3.0％，泥块含量不大于1.0％；所述粗骨料为5～20mm连续级配的碎石，针片状含量不超过7％，含泥量不大于1.0％，泥块含量不大于0.2％。

本发明还可以提供强度等级为C50的清水混凝土。

作为一种优选方案，所述C50级清水混凝土由胶凝材料、复合减水剂、水和骨料制备而成；

所述胶凝材料在清水混凝土中的用量为435～440kg/m³；所述胶凝材料包含如下重量份的成分：强度等级大于或等于42.5Mpa的硅酸盐水泥64～66份，I级粉煤灰12～14份，S95级粒化高炉矿渣粉20～22份；

所述复合减水剂的用量为胶凝材料的0.9～1.1％；所述复合减水剂包含如下重量份的成分：聚酯类聚羧酸减水剂89～91份，硅醚共聚类消泡剂0.7～0.8份，烷基酚环氧乙烷缩合物类引气剂3.5～4份，聚乙烯醇类增粘剂5～6份；

水的用量为胶凝材料的0.32～0.34倍；

余量为骨料；所述骨料由细骨料和粗骨料以重量比0.69～0.70混合而成；所述细骨料为无潜在碱活性、细度模数为2.3～3.0的天然河砂，含泥量不大于3.0％，泥块含量不大于1.0％；所述粗骨料为5～20mm连续级配的碎石，针片状含量不超过7％，含泥量不大于1.0％，泥块含量不大于0.2％。

本发明还提供了所述清水混凝土的制备方法。具体而言，所述清水混凝土由包括以下步骤的方法制备而成：将各原料按比例配合、拌制成尚未凝结硬化的塑性状态拌合物，按照常规的清水混凝土施工方法进行施工，待拌合物凝结硬化成型后，即得清水混凝土。

本发明进一步保护所述清水混凝土在海洋工程建设中的应用。

经检测，本发明提供的清水混凝土56天氯离子扩散系数不大于3.5×10^-12m²/s，含气量低，表面1m²面积上的气泡面积总和不大于6×10^-4m²，最大气泡直径不大于5mm、深度不大于5mm，强度高、抗氯离子渗透性能优异，泌水率为0，工作性好、稳定性高，能够在海洋环境下长期使用，可以作为建筑材料用于海洋工程建设中。本发明提供的方案可根据实际工程的需要调整各原料用量配比，获得强度为C30、C40和C50的清水混凝土。

本发明提供的清水混凝土具有以下显著优势：在海洋环境下可以作为饰面材料，有效解决防海水或盐雾侵蚀的问题；使用寿命长，可达100以上，性价比较其他装饰材料高，应用范围广泛；原料中大量使用工业废料，节能环保；表面光滑、色泽均一、线条符合设计韵律，可直接作为饰面材料，具有独特的装修效果，且可节约二次装修的费用。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明各实施例中：水泥为强度等级42.5Mpa的硅酸盐水泥；粒化高炉矿渣粉为符合现行国家标准的S95级粒化高炉矿渣粉；粉煤灰为符合现行国家标准的I级粉煤灰；聚羧酸减水剂、消泡剂、引气剂和增粘剂均购自中交二航武汉港湾新材料有限公司；所述河砂无潜在碱活性、细度模数为2.3～3.0，含泥量不大于3.0％，泥块含量不大于1.0％；所述碎石中针片状含量不超过7％，含泥量不大于1.0％，泥块含量不大于0.2％。

各实施例中，将原料按比例配合、拌制成尚未凝结硬化的塑性状态拌合物，施工、待拌合物凝结硬化成型后，即得清水混凝土。

实施例1

每立方米清水混凝土由以下成分组成：

水泥220kg，粒化高炉矿渣粉130kg，粉煤灰50kg，复合减水剂2.358kg，粒径在10～20mm范围内的碎石820kg，粒径在5～10mm范围内的碎石205kg，河砂773kg，水165kg；

所述复合减水剂由聚酯类聚羧酸减水剂2.13kg、硅醚共聚类消泡剂0.018kg、烷基酚环氧乙烷缩合物类引气剂0.09kg和聚乙烯醇类增粘剂0.12kg混合而成。

所得清水混凝土的强度等级为C30级。

实施例2

每立方米清水混凝土由以下成分组成：

水泥189kg，粒化高炉矿渣粉126kg，粉煤灰105kg，复合减水剂3.57kg，粒径在10～20mm范围内的碎石798kg，粒径在5～10mm范围内的碎石266kg，河砂770kg，水143kg；

所述复合减水剂由聚酯类聚羧酸减水剂3.2kg、硅醚共聚类消泡剂0.028kg、烷基酚环氧乙烷缩合物类引气剂0.14kg和聚乙烯醇类增粘剂0.2kg混合而成。

所得清水混凝土的强度等级为C40级。

实施例3

每立方米清水混凝土由以下成分组成：

水泥290kg，粒化高炉矿渣粉88kg，粉煤灰62kg，复合减水剂4.59kg，粒径在10～20mm范围内碎石801kg，粒径在5～10mm范围内的碎石267kg，河砂742kg，水150kg；

所述复合减水剂由聚酯类聚羧酸减水剂4.13kg、硅醚共聚类消泡剂0.035kg、烷基酚环氧乙烷缩合物类引气剂0.175kg和聚乙烯醇类增粘剂0.25kg混合而成。

所得清水混凝土的强度等级为C50级。

对比例1

与实施例1相比，区别仅在于，所述复合减水剂中不包含消泡剂、引气剂或增粘剂，全部由聚酯类聚羧酸减水剂组成。

对比例2

与实施例2相比，区别仅在于，所述复合减水剂中不包含消泡剂、引气剂或增粘剂，全部由聚酯类聚羧酸减水剂组成。

对比例3

与实施例3相比，区别仅在于，所述复合减水剂中不包含消泡剂、引气剂或增粘剂，全部由聚酯类聚羧酸减水剂组成。

实验例

对各实施例和对比例提供的混凝土进行下述性能检测，检测结果如表1所示：

1、强度等级检测：依据《普通混凝土力学性能试验方法》(GB/T50081-2002)，检测混凝土的强度等级。

2、氯离子扩散系数检测：采用RCM法，依据GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》，检测混凝土在28天和56天的氯离子扩散系数。

3、28d抗压强度检测：依据《普通混凝土力学性能试验方法》(GB/T 50081-2002)，检测混凝土的强度。

4、坍落度、含气量和泌水率检测：依据《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》(GB50080-2002)。

表1：清水混凝土性能测试结果

根据表1所示结果可知，本发明提供的清水混凝土抗压强度好，抗氯离子渗透性能优异；各实施例中表面1m²面积上的气泡面积总和不大于6×10^-4m²，最大气泡直径不大于5mm、深度不大于5mm。各实施例提供的清水混凝土性质显著优于对比例。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种清水混凝土，其特征在于，所述清水混凝土由胶凝材料、复合减水剂、水和骨料制备而成；

胶凝材料在清水混凝土中的用量为380～480kg/m³；所述胶凝材料包含如下重量份的成分：水泥45～70份，粉煤灰10～30份，粒化高炉矿渣粉20～50份；

复合减水剂的用量为胶凝材料的0.5～1.1％；所述复合减水剂中包含聚羧酸减水剂、消泡剂、引气剂和增粘剂；

水的用量为胶凝材料的0.32～0.45倍；

余量为骨料。

2.根据权利要求1所述的清水混凝土，其特征在于，所述胶凝材料在清水混凝土中的用量为400～440kg/m³；所述胶凝材料包含如下重量份的成分：水泥45～66份，粉煤灰12～25份，粒化高炉矿渣粉20～35份。

3.根据权利要求1或2所述的清水混凝土，其特征在于，所述水泥为强度等级大于或等于42.5Mpa的硅酸盐水泥；所述粉煤灰为符合现行国家标准的I级或II级粉煤灰；所述粒化高炉矿渣粉为符合现行国家标准的S75级或S95级粒化高炉矿渣粉。

4.根据权利要求1或2所述的清水混凝土，其特征在于，所述复合减水剂包含如下重量份的成分：聚羧酸减水剂85～100份，消泡剂0.5～1份，引气剂3～5份，增粘剂2～8份；

所述消泡剂为硅醚共聚类、有机硅氧烷类或硅和油复合类消泡剂；

所述引气剂为脂肪族类、松香树脂类、烷基苯磺酸盐类或烷基酚环氧乙烷缩合物类引气剂；

所述增粘剂为纤维素醚类、聚丙烯酰胺类或聚乙烯醇类增粘剂。

5.根据权利要求4所述的清水混凝土，其特征在于，所述复合减水剂包含如下重量份的成分：聚羧酸减水剂89～91份，消泡剂0.7～0.8份，引气剂3.5～4份，增粘剂5～6份。

6.根据权利要求5所述的清水混凝土，其特征在于，所述复合减水剂包含如下重量份的成分：聚酯类聚羧酸减水剂89～91份，硅醚共聚类消泡剂0.7～0.8份，烷基酚环氧乙烷缩合物类引气剂3.5～4份，聚乙烯醇类增粘剂5～6份。

7.根据权利要求1所述的清水混凝土，其特征在于，所述清水混凝土的强度等级为C30级；由胶凝材料、复合减水剂、水和骨料制备而成；

所述胶凝材料在清水混凝土中的用量为400～405kg/m³；所述胶凝材料包含如下重量份的成分：强度等级大于或等于42.5Mpa的硅酸盐水泥54～56份，I级粉煤灰12～13份，S95级粒化高炉矿渣粉30～31份；

所述复合减水剂的用量为胶凝材料的0.5～0.7％；所述复合减水剂包含如下重量份的成分：聚酯类聚羧酸减水剂89～91份，硅醚共聚类消泡剂0.7～0.8份，烷基酚环氧乙烷缩合物类引气剂3.5～4份，聚乙烯醇类增粘剂5～6份；

水的用量为胶凝材料的0.40～0.42倍；

余量为骨料；所述骨料由细骨料和粗骨料以重量比0.74～0.76混合而成；所述细骨料为无潜在碱活性、细度模数为2.3～3.0的天然河砂，含泥量不大于3.0％，泥块含量不大于1.0％；所述粗骨料为5～20mm连续级配的碎石，针片状含量不超过7％，含泥量不大于1.0％，泥块含量不大于0.2％。

8.根据权利要求1所述的清水混凝土，其特征在于，所述清水混凝土的强度等级为C40级；由胶凝材料、复合减水剂、水和骨料制备而成；

所述胶凝材料在清水混凝土中的用量为415～425kg/m³；所述胶凝材料包含如下重量份的成分：强度等级大于或等于42.5Mpa的硅酸盐水泥45～46份，I级粉煤灰24～25份，S95级粒化高炉矿渣粉29～31份；

所述复合减水剂的用量为胶凝材料的0.75～0.85％；所述复合减水剂包含如下重量份的成分：聚酯类聚羧酸减水剂89～91份，硅醚共聚类消泡剂0.7～0.8份，烷基酚环氧乙烷缩合物类引气剂3.5～4份，聚乙烯醇类增粘剂5～6份；

水的用量为胶凝材料的0.33～0.35倍；

余量为骨料；所述骨料由细骨料和粗骨料以重量比0.71～0.73混合而成；所述细骨料为无潜在碱活性、细度模数为2.3～3.0的天然河砂，含泥量不大于3.0％，泥块含量不大于1.0％；所述粗骨料为5～20mm连续级配的碎石，针片状含量不超过7％，含泥量不大于1.0％，泥块含量不大于0.2％。

9.根据权利要求1所述的清水混凝土，其特征在于，所述清水混凝土的强度等级为C50级；由胶凝材料、复合减水剂、水和骨料制备而成；

所述胶凝材料在清水混凝土中的用量为435～440kg/m³；所述胶凝材料包含如下重量份的成分：强度等级大于或等于42.5Mpa的硅酸盐水泥64～66份，I级粉煤灰12～14份，S95级粒化高炉矿渣粉20～22份；

所述复合减水剂的用量为胶凝材料的0.9～1.1％；所述复合减水剂包含如下重量份的成分：聚酯类聚羧酸减水剂89～91份，硅醚共聚类消泡剂0.7～0.8份，烷基酚环氧乙烷缩合物类引气剂3.5～4份，聚乙烯醇类增粘剂5～6份；

水的用量为胶凝材料的0.32～0.34倍；

余量为骨料；所述骨料由细骨料和粗骨料以重量比0.69～0.70混合而成；所述细骨料为无潜在碱活性、细度模数为2.3～3.0的天然河砂，含泥量不大于3.0％，泥块含量不大于1.0％；所述粗骨料为5～20mm连续级配的碎石，针片状含量不超过7％，含泥量不大于1.0％，泥块含量不大于0.2％。

10.权利要求1～9任意一项所述清水混凝土在海洋工程建设中的应用。