CN104805963B

CN104805963B - 一种超高性能水泥垫块制备方法

Info

Publication number: CN104805963B
Application number: CN201510199390.4A
Authority: CN
Inventors: 杨医博; 郑福斌; 郭文瑛; 王恒昌; 莫海鸿
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2015-04-24
Filing date: 2015-04-24
Publication date: 2017-06-20
Anticipated expiration: 2035-04-24
Also published as: CN104805963A

Abstract

本发明公开了一种超高性能水泥垫块，所述垫块包括一体式的平板状平面体和支撑腿，所述支撑腿均匀设置于所述平面体下部。垫块本身是用超高性能混凝土来制备，得到的桌子形垫块；本发明还提供了一种超高性能水泥垫块的制备方法。本发明混凝土抗压强度可达100~180MPa；抗渗等级超过P20、电通量≤500C、氯离子扩散系数≤1.5×10^‑12m²/s、抗硫酸盐等级超过KS150，抗冻等级超过F400，具备优异的力学性能和超高的耐久性，可适用于超高层建筑、腐蚀性环境下的建筑或特殊结构等工程中。

Description

一种超高性能水泥垫块制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种超高性能水泥垫块制备方法。

背景技术

垫块是一种在钢筋混凝土结构中常用的构件；在浇筑混凝土前，放置在钢筋与模板之间，用来固定钢筋的位置，从而确保混凝土保护层厚度符合设计及施工要求。由于垫块最后形成保护层的一部分，因此垫块性能也是影响钢筋混凝土结构耐久性的重要因素。

国内常见的垫块品种主要包括塑料垫块、水泥垫块；与水泥垫块相比，塑料垫块的耐久性、耐火性较差，且热膨胀系数与钢筋相差较大，直接影响到结构的质量及使用。因此塑料垫块从2013年开始使用受到限制，并全面推广水泥垫块。

现有水泥垫块主要存在的问题有：

（1）现有垫块对强度关注较多，对耐久性关注较少，其耐久性较差。当结构处于氯盐等腐蚀性环境中时，氯离子容易侵入，致使钢筋发生锈蚀，造成混凝土结构耐久性和安全性问题.

（2）现有垫块与浇筑混凝土的接触面大，界面容易形成贯通孔隙，成为混凝土结构的薄弱环节，不利于结构的耐久性。

（3）现有垫块基本为实心块体。在浇筑完混凝土后，垫块容易外露，形成疤痕，影响清水混凝土结构整体的美观性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种耐久性强、与浇筑混凝土界面少、对混凝土外观影响小的超高性能混凝土垫块。

本发明的目的主要通过以下的技术方案来实现。

一种超高性能水泥垫块，所述垫块包括一体式的平板状平面体和支撑腿，所述支撑腿均匀设置于所述平面体下部，所述垫块底部被挖空，其外观形状为桌子形。

进一步地，所述平面体轮廓为方形或圆形。

进一步地，所述支撑腿的数量为2个以上。

进一步地，所述平面体的厚度为10-30mm。

进一步地，所述支撑腿的高度为25~70mm。

进一步地，所述平面体的中心区沿其任一对称轴对称地贯穿地设置有2~4个直径小于等于5mm的孔洞，

或者，

所述平面体的中心区，沿其任一对称轴水平设置有凹槽。

本发明还提供了一种超高性能水泥垫块的制备方法，包括步骤：

步骤1、根据垫块的外观尺寸，计算出所需超高性能混凝土的用量；

步骤2、制备超高性能混凝土，所制备的超高性能混凝土流动度高于180mm，将所制备的混凝土布入模具中，接着振动成型垫块；

步骤3、对所述垫块的平面体上表面进行平整处理；

步骤4、在超高性能混凝土凝结硬化前，在平面体中心区沿任一中轴线，对称地扎取2个孔洞或压制出凹槽，以备后续现场绑扎钢筋时穿插绑丝。

进一步地，所述步骤2具体包括：

步骤201、制备超高性能混凝土，其中，胶凝材料与石英砂的质量比为1：0.8~2.0，水与胶凝材料的质量比为0.14~0.25:1，减水剂用量为胶凝材料质量的1.0~3.0%，微细钢纤维质量为胶凝材料用量的3%~15%，胶凝材料中水泥质量百分比为90%~40%，余量为矿物掺合料，

或者，

所述超高性能混凝土中胶凝材料与石英砂的质量比为1：0.8~2.0，水与胶凝材料的质量比为0.14~0.25:1，减水剂用量为胶凝材料质量的1.0~3.0%，有机纤维质量为胶凝材料用量的0.1%~0.5%，胶凝材料中水泥质量百分比为90%~40%，余量为矿物掺合料。

步骤202、将制备的超高性能混凝土布入模具中，振动直到超高性能混凝土将模具的支撑腿浇注腔填满；

步骤203、继续振动，直到成型。本方案的混凝土抗压强度不低于100MPa；抗渗等级不低于P20、电通量≤500C、氯离子扩散系数≤1.5×10^-12m²/s、抗硫酸盐等级不低于KS150，抗冻等级不低于F400。

进一步地，所述步骤2具体包括：

步骤211、制备用于浇注平面体一半厚度部分及支撑腿的第一混凝土，其中，所述第一混凝土胶凝材料与石英砂的质量比为1：0.8~2.0，水与胶凝材料的质量比为0.14~0.25:1，减水剂用量为胶凝材料质量的1.0~3.0%，微细钢纤维质量为胶凝材料用量的3%~15%。胶凝材料中水泥质量百分比为90%~40%，余量为矿物掺合料。

步骤212、将制备的第一混凝土按需要量进行第一次布料，布料结束后，振动让第一混凝土将模具的支撑腿浇注腔填满；

步骤213、在第一次布料的同时，制备用于浇注平面体另一半厚度部分的第二混凝土，其中，所述第二混凝土中胶凝材料与石英砂的质量比为1：0.8~2.0，水与胶凝材料的质量比为0.14~0.25:1，减水剂用量为胶凝材料质量的1.0~3.0%，有机纤维质量为胶凝材料用量的0.1%~0.5%。胶凝材料中水泥质量百分比为90%~40%，余量为矿物掺合料；

步骤214、将第二混凝土均匀摊铺在第一混凝土上，再振动成型，本方案掺有机纤维的混凝土厚度不超过垫块平面体厚度的50%，同时混凝土抗压强度不低于100MPa；抗渗等级不低于P20、电通量≤500C、氯离子扩散系数≤1.5×10^-12m²/s、抗硫酸盐等级不低于KS150，抗冻等级不低于F400。

进一步地，所述的有机纤维为PVA纤维或超高分子量聚乙烯纤维。

与现有技术相比，本发明的垫块及其制备工艺的优点有：

（1）本发明的垫块，采用了超高性能混凝土来制备，垫块的耐久性得到了大幅度的提高，能满足绝大多数环境要求。

（2）本发明的混凝土垫块，由于超高性能混凝土的抗压强度高，且掺有纤维，能够采用下部掏空的结构形式。结构形式采用下部掏空，与实心垫块相比，可减少30%~70%的混凝土用量，降低垫块成本。

（3）本发明的混凝土垫块，下部掏空，现场浇筑过程中，混凝土可以将垫块包在中间，从而减少垫块与浇筑混凝土的界面；同时能够尽可能的减少垫块在混凝土表面的外露，提高混凝土结构的美观程度。

（4）为了防止钢纤维外漏影响施工人员的安全，本发明对混凝土的流动度加以严格的控制，其中流动度值不低于180mm；并可采用分层布料的工艺，进一步减少钢纤维的外露。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为本发明实施例2的结构示意图。

图3为本发明实施例3的结构示意图。

图中所示为：1-平面体；2-支撑腿；3-孔洞；4-凹槽。

具体实施方法

下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细描述，但本发明的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。

实施例1

如图1所示，一种超高性能水泥垫块，包括一体式的方形平板状平面体1和支撑腿2，所述支撑腿2均匀设置于所述平面体1下部，所述垫块外观形状为“方形桌子”，所述平面体1的中心区沿其任一对称轴对称地贯穿地设置有2个直径4mm的孔洞3，其中上部的平面体1的长度和宽度均为650mm，厚度为30mm；支撑腿2为四条，高度为70mm，宽度为20mm，位于平面体1的四个角下方。

本实施例的超高性能水泥垫块的制备方法，包括步骤：

步骤S101、根据垫块的外观尺寸，计算出用于浇注所述平面体1一半厚度部分及四条支撑腿2的第一混凝土和用于浇注平面体1另一半厚度部分的第二混凝土用量；

步骤S102、制备第一混凝土，其中，所述第一混凝土中胶凝材料质量为10kg，胶凝材料与石英砂的质量比为1：0.80，水与胶凝材料质量比为0.14，胶凝材料中水泥质量百分比为70%，余量为矿物掺合料，减水剂用量为胶凝材料质量的3.0%，微细钢纤维质量为胶凝材料用量的15%。所制备的第一混凝土流动度为186mm；

步骤S103、将所制备的第一混凝土布入模具中，接着将模具放在振动台上振动1-2min，让混凝土将四个支撑腿2填满；

步骤S104、在第一次布料的同时，制备用于浇注平面体1另一半厚度部分的第二混凝土，其中，所述第二混凝土中胶凝材料质量为10kg，胶凝材料与石英砂的质量比为1：0.80，水与胶凝材料的质量比比为0.14，胶凝材料中水泥质量百分比为70%，余量为矿物掺合料，减水剂用量为胶凝材料质量的为3.0%，PVA纤维质量为胶凝材料用量的0.1%，所制备的第二混凝土流动度为218mm；

步骤S105、将制备的第二混凝土均匀摊铺在第一混凝土上，再振动2~3min；

步骤S106、对所述垫块的平面体1上表面用灰刀进行平整处理；

步骤S107、在混凝土凝结硬化前，在平面体1中心区沿任一中轴线，用直径为4mm的钢丝对称地扎取2个孔洞3，以备后续现场绑扎钢筋时穿插绑丝。

本实施例制备的垫块在硬化后，第一混凝土和第二混凝土为超高性能混凝土，其3d抗压强度分别能达到180MPa、168MPa，具有超高耐久性、较高抗冲击能力，重量轻，用料少。

实施例2

如图2所示，一种超高性能水泥垫块，包括一体式的方形平板状平面体1和支撑腿2，所述支撑腿2均匀设置于所述平面体1下部，所述垫块外观形状为“方形桌子”，所述平面体1的中心区沿其对称轴水平地设置直径为25mm的凹槽4，以便安放钢筋，其中上部的平面体1的长度和宽度均为650mm，厚度为30mm；支撑腿2为两条，对称地设置于平面体1两相对边的下方，其高度为40mm，长度和宽度分别为650mm和15mm，

本实施例的超高性能水泥垫块的制备方法，包括步骤：

步骤S201、根据垫块的外观尺寸，计算出用于浇注所述平面体1及两条支撑腿2的混凝土用量；

步骤S202、制备混凝土，其中，所述混凝土中胶凝材料质量为10kg，胶凝材料与石英砂的质量比为1：1.05，水与胶凝材料的质量比为0.16，胶凝材料中水泥质量百分比为40%，余量为矿物掺合料，减水剂用量为胶凝材料质量的2.5%，超高分子量聚乙烯纤维质量为胶凝材料用量的0.5%，所制备的混凝土流动度为196mm；

步骤S203、将所制备的混凝土布入模具中，接着将模具放在振动台上振动1-2min，让混凝土将两条支撑腿2填满；

步骤S204、继续振动2~3min，直到成型；

步骤S205、对所述垫块的平面体1上表面用灰刀进行平整处理；

步骤S206、在混凝土凝结硬化前，用直径为25mm的圆钢在平面体1的中心区，沿对称轴压制出凹槽4，以便安放钢筋。

本实施例制备的垫块在硬化后，混凝土为超高性能混凝土，其3d抗压强度能达到142MPa，具有超高耐久性、较高抗冲击能力，重量轻，用料少。

实施例3

如图3所示，一种超高性能水泥垫块，包括一体式的圆形平板状平面体1和支撑腿2，所述支撑腿2均匀设置于所述平面体1下部，所述垫块外观形状为“圆形桌子”，所述平面体1的中心区沿其对称轴对称地贯穿地设置有2个直径4mm的孔洞3，所述平面体1的直径为650mm，厚度为10mm；支撑腿2为三条，其高度为25mm，宽度为15mm，均匀设置于平面体1的下方。

本实施例的超高性能水泥垫块的制备方法，包括步骤：

步骤S301、根据垫块的外观尺寸，计算出用于浇注所述平面体1及三条支撑腿2的混凝土用量；

步骤S302、制备混凝土，其中，所述混凝土中胶凝材料质量为10kg，胶凝材料与石英砂的质量比为1：2.00，水与胶凝材料的质量比为0.25，胶凝材料中水泥质量百分比为90%，余量为矿物掺合料，减水剂用量为胶凝材料质量的1.0%，微细钢纤维质量为胶凝材料用量的3%，所制备的混凝土流动度为210mm；

步骤S303、将所制备的混凝土布入模具中，接着将模具放在振动台上振动1-2min，让混凝土将三条支撑腿2填满；

步骤S304、继续振动2~3min，直到成型；

步骤S305、对所述垫块的平面体1上表面用灰刀进行平整处理，剔除表面的微细钢纤维；

步骤S306、在混凝土凝结硬化前，在平面体1中心区沿任一中轴线，用直径为4mm的钢丝对称地扎取2个孔洞3，以备后续现场绑扎钢筋时穿插绑丝。

本实施例制备的垫块在硬化后，混凝土为超高性能混凝土，其3d抗压强度能达到101MPa，具有超高耐久性、较高抗冲击能力，重量轻，用料少。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种超高性能水泥垫块的制备方法，所述垫块包括一体式的平板状平面体(1)和支撑腿(2)，所述支撑腿(2)均匀设置于所述平面体(1)下部，所述平面体 (1)轮廓为方形或圆形；所述支撑腿(2)的数量为2个以上；所述平面体(1)的厚度为10-30mm；所述支撑腿 (2)的高度为25~70mm；

所述平面体 (1)的中心区沿其任一对称轴对称地贯穿地设置有2~4个直径小于等于5mm的孔洞(3)，

或者，

所述平面体(1)的中心区，沿其任一对称轴水平设置有凹槽(4)；

包括步骤：

步骤2、制备超高性能混凝土，所制备的超高性能混凝土流动度高于180mm，将所制备的超高性能混凝土布入模具中，接着振动成型垫块；

步骤3、对所述垫块的平面体(1)上表面进行平整处理；

步骤4、在超高性能混凝土凝结硬化前，在平面体(1)中心区沿任一中轴线，对称地扎取2个孔洞或压制出凹槽(4)；

所述步骤2具体包括：

步骤211、制备用于浇注平面体(1)一半厚度部分及支撑腿(2)的第一混凝土，其中，所述第一混凝土胶凝材料与石英砂的质量比为1：0.8~2.0，水与胶凝材料的质量比为0.14~0.25:1，减水剂用量为胶凝材料质量的1.0~3.0%，微细钢纤维质量为胶凝材料用量的3%~15%，胶凝材料中水泥质量百分比为90%~40%，余量为矿物掺合料；

步骤213、在第一次布料的同时，制备用于浇注平面体(1)另一半厚度部分的第二混凝土，其中，所述第二混凝土中胶凝材料与石英砂的质量比为1：0.8~2.0，水与胶凝材料的质量比为0.14~0.25:1，减水剂用量为胶凝材料质量的1.0~3.0%，有机纤维质量为胶凝材料用量的0.1%~0.5%，胶凝材料中水泥质量百分比为90%~40%，余量为矿物掺合料；

步骤214、将第二混凝土均匀摊铺在第一混凝土上，再振动成型。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的有机纤维为PVA纤维或超高分子量聚乙烯纤维。