CN104891900A - 一种c35低胶材自密实增强混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及混凝土,具体涉及一种C35低胶材自密实增强混凝土及其制备方法。本发明的方案是,一种C35低胶材自密实增强混凝土,其原料包含以下质量含量的组分:水泥180~300kg/m3、粉煤灰30~80kg/m3、细河沙220~640kg/m3、机制砂300~600kg/m3、5~25mm石子600~1100kg/m3、聚羧酸减水剂2~15kg/m3、增稠剂0.01~0.03kg/m3、早强剂4~8kg/m3、增强剂2~15kg/m3。本发明提供的C35低胶材自密实增强混凝土胶凝材料用量少,而又具备较好的流动性和早期强度,对推广C35自密实混凝土的应用起到重要的促进作用。

Description

一种C35低胶材自密实增强混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土,具体涉及一种C35低胶材自密实增强混凝土及其制备方法。
背景技术
自密实混凝土(Self Compacting Concrete或Self-ConsolidatingConcrete简称SCC)是指在自身重力作用下,能够流动、密实,即使存在致密钢筋也能完全填充模板,同时获得很好均质性,并且不需要附加振动的混凝土。现有技术中的自密实混凝土胶凝材料用量一般在500kg/m3以上,水泥用量一般在350kg/m3以上,并大量使用了具有水化活性的矿物掺合料(矿粉、粉煤灰)。利用此技术所制备的混凝土,其强度等级往往在C50以上;聂法智等人(专利CN102060481A)研究了一种强度等级C50级别,而胶凝材料用量下降至430kg/m3至500kg/m3。但此时的胶凝材料用量仍然大幅多于普通混凝土,且强度等级仍然偏高。而在实际工程应用中,用量最大、最广泛的却是C35级别的混凝土;但本行业一直无法得到胶凝材料较少而流动性又较高的C35级别的自密实混凝土,这严重制约了自密实混凝土的应用。而且,在现有自密实混凝土中,大掺量水泥、矿粉等胶凝材料容易引起水化热过高,体积稳定性较差等耐久性问题。
所以,降低自密实混凝土的胶凝材料用量,不仅有利于自密实混凝土的应用,而且能节约资源,降低生产成本,提高生产效益。而胶凝材料用量又是提高混凝土流动性的主要手段,如何降低胶凝材料用量而又不减少其流动性;提高早期强度而又使其具有较好的保塌性能一直是一个难以克服的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的上述缺点,提出一种C35低胶材自密实增强混凝土及其制备方法。本发明提供的C35低胶材自密实增强混凝土胶凝材料用量少,而又具备较好的流动性和早期强度,对推广C35自密实混凝土的应用起到重要的促进作用。
本发明的方案是,一种C35低胶材自密实增强混凝土,其原料包含以下质量含量的组分:水泥180~300kg/m3、粉煤灰30~80kg/m3、细河沙220~640kg/m3、机制砂300~600kg/m3、5~25mm石子600~1100kg/m3、聚羧酸减水剂2~15kg/m3、增稠剂0.01~0.03kg/m3、早强剂4~8kg/m3、增强剂2~15kg/m3
所述的水泥是指通用水泥,可选用普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥。其中,细河沙优选细度模数小于2.0的河沙;机制砂优选为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区间中粗砂;5~25mm石子为机制碎石;粉煤灰为Ⅰ或Ⅱ级粉煤灰;增稠剂可用市面上常用的混凝土、砂浆用增稠剂,优选羟丙基甲基纤维素;早强剂优选硫酸钠和碳酸锂。
在上述方案基础上,所述水泥的优选用量为180~198kg/m3
本发明所述粉煤灰的用量优选为30~55kg/m3
另一优选方案,所述细河沙用量为350~460kg/m3、机制砂用量460~510kg/m3、5~25mm石子800~950kg/m3
另一优选方案,所述聚羧酸减水剂用量为4~6kg/m3
另一优选方案,所述增稠剂用量0.02~0.025kg/m3
另一优选方案,所述早强剂用量5~6kg/m3
另一优选方案,所述增强剂为聚乙烯醇、硅溶胶、乳胶粉、苯丙乳液或醋酸乙烯-乙烯共聚乳液中的一种或几种的混合物。
另一优选方案,所述增强剂用量为4~6kg/m3
本发明还提供所述C35低胶材自密实增强混凝土的制备方法,包括以下步骤:
(1)按配合比称取原料:水泥180~300kg/m3、粉煤灰30~80kg/m3、细河沙220~640kg/m3、机制砂300~600kg/m3、5~25mm石子600~1100kg/m3、早强剂4~8kg/m3,并放入搅拌机干混20~60s;
(2)按配合比称取聚羧酸减水剂2~15kg/m3、增稠剂0.01~0.03kg/m3,增强剂2~15kg/m3,并将增稠剂和增强剂加入到减水剂中,搅拌均匀;
(3)将步骤(2)的外加剂和水同时加入到步骤(1)的混合料中,用水量控制在152~195kg/m3,搅拌1min~2min,即得。
作为改进方案,在干混之前,还对搅拌机内壁进行如下润湿预处理:按比例称取水泥180~300kg/m3、粉煤灰30~80kg/m3、细河沙220~640kg/m3、机制砂300~600kg/m3、5~25mm石子600~1100kg/m3、早强剂4~8kg/m3,152~195kg/m3,预拌制混凝土,使搅拌机内壁被一层水泥浆体润湿。
另一优选方案,步骤(1)混合料在搅拌机干混时,干混时间为30s。
本发明良好的粗细骨料级配,能有效改善混凝土的堆积,使混凝土在较大的流动性状态下不易发生离析、分层等现象;经研究发现本发明所采用的增稠剂能在较低胶凝材料用量下,增加混凝土的流动性,改善混凝土粗骨料的包裹性;配合本发明的早强剂能在不改变新拌混凝土工作性能和保塌性能的同时,增加混凝土的早期强度。整体上使自密实混凝土强度等级达到C35级别,取代应用广泛的相同等级的普通混凝土,同时降低了50~150kg/m3的胶凝材料,节约了资源,降低了生产成本。解决了混凝土在自密实应用中难以达到C35级别和胶凝材料用量大的问题。另外,本发明早期强度较高,一天抗压强度达到15MPa以上,可以实现一天拆模,减少模具使用量,提高生产效率。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的说明,本发明的保护范围并不仅限于这些实施例。
实施例1-5
以下实施例所采用的原料如下:
水泥为PO42.5,二级粉煤灰,细度模数为1.9的细河沙,细度模数为3.3的机制砂,以及连续级配的2~25mm碎石;减水剂为聚羧酸高效减水剂;所用增稠剂为羟丙基甲基纤维素;所用早强剂为无水硫酸钠。
试验室在以上原材料基础上,设计强度等级为C35自密实混凝土配合比,其胶凝材料用量不大于350kg/m3,具体见下表。
(1)表1实施例1-5具体配合比    kg/m3
(2)新拌自密实混凝土工作性试验
根据《自密实混凝土应用技术规程》,分别测试了新拌混凝土0min和60min时的坍落扩展度、T50、U型和V型。结果显示,所有配合比的新拌混凝土工作性能均符合标准要求,详见表2。
表2新拌混凝土工作性能
(3)自密实混凝土强度试验
根据相关的国家标准,分别测试了混凝土1天、3天、7天和28天的抗压强度,详见表3.
表3混凝土各龄期抗压强度结果    MPa
编号 1天 3天 7天 28天
实施例1 15.9 17.4 20.4 36.8
实施例2 15.4 17.8 21.1 37.5
实施例3 16.5 17.0 22.6 37.9
实施例4 17.8 20.4 25.5 39.3
实施例5 17.0 19.6 24.7 38.9
可以看出,本发明所得自密实混凝土强度等级在C35,可取代应用广泛的相同等级的普通混凝土,利用自密实混凝土的高流动性、免振捣等性能,在施工中可以大幅改善工人的工作环境,提高工作效率;早期强度较高,一天抗压强度在10MPa以上,可以一天拆模起吊。
实施例6-10
(1)表4实施例6-10具体配合比    kg/m3
(2)新拌自密实混凝土工作性试验
根据《自密实混凝土应用技术规程》,分别测试了新拌混凝土0min和60min时的坍落扩展度、T50、U型和V型。结果显示,所有配合比的新拌混凝土工作性能均符合标准要求,详见表5。
表5新拌混凝土工作性能
(3)自密实混凝土强度试验
根据相关的国家标准,分别测试了混凝土1天、3天、7天和28天的抗压强度,详见表6
表6混凝土各龄期抗压强度结果    MPa
编号 1天 3天 7天 28天
实施例6 12.1 17.4 20.8 36.5
实施例7 15.1 17.8 21.2 37.2
实施例8 15.2 17.0 21.0 37.8
实施例9 14.4 18.4 22.1 37.9
实施例10 15.8 18.2 22.1 38.8
可以看出,本发明所得自密实混凝土强度等级在C35,可取代应用广泛的相同等级的普通混凝土,利用自密实混凝土的高流动性、免振捣等性能,在施工中可以大幅改善工人的工作环境,提高工作效率;早期强度较高,一天抗压强度在10MPa以上,可以一天拆模起吊。同时,做为地板,其强度有明显提高。
上述实施例所采用的制备方法:
先预处理:按比例称取水泥、粉煤灰、细河沙、机制砂、5~25mm石子、早强剂、水,预拌制混凝土,使搅拌机内壁被一层水泥浆体润湿。
然后按配合比称取原料:水泥、粉煤灰、细河沙、机制砂、5~25mm石子、早强剂、增强剂,并放入搅拌机干混30s;
再按配合比称取聚羧酸减水剂、增稠剂、增强剂,并将增稠剂、增强剂加入到减水剂中,搅拌均匀;然后将上述外加剂和水同时加入已经干混的混合料中,用水量控制在152~195kg/m3,搅拌1min~2min,即得。
其中,各实施例中的增稠剂采用羟丙基甲基纤维素,实施例1-5增强剂为聚乙烯醇,实施例6-10增强剂为硅溶胶,实施例1、2、6、7、9的早强剂用的是硫酸钠,实施例3、4、5、8、10早强剂用的是碳酸锂。
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上述实施例的限制,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 (10)

1.一种C35低胶材自密实增强混凝土,其特征是,其原料包含以下质量含量的组分:水泥180~300kg/m3、粉煤灰30~80kg/m3、细河沙220~640kg/m3、机制砂300~600kg/m3、5~25mm石子600~1100kg/m3、聚羧酸减水剂2~15kg/m3、增稠剂0.01~0.03kg/m3、早强剂4~8kg/m3、增强剂2~15kg/m3
2.根据权利要求1所述的C35低胶材自密实增强混凝土,其特征是,所述水泥的用量为180~198kg/m3
3.根据权利要求1所述的C35低胶材自密实增强混凝土,其特征是,所述粉煤灰的用量为30~55kg/m3
4.根据权利要求1所述的C35低胶材自密实增强混凝土,其特征是,所述增强剂为聚乙烯醇、硅溶胶、乳胶粉、苯丙乳液或醋酸乙烯-乙烯共聚乳液中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的C35低胶材自密实增强混凝土,其特征是,所述增强剂用量为4~6kg/m3
6.根据权利要求1至5任意一项权利要求所述的C35低胶材自密实增强混凝土,其特征是,所述细河沙用量为350~460kg/m3、机制砂用量460~510kg/m3、5~25mm石子800~950kg/m3
7.根据权利要求1、2或者3所述的C35低胶材自密实增强混凝土,其特征是,所述聚羧酸减水剂用量为4~6kg/m3;所述增稠剂用量0.02~0.025kg/m3;所述早强剂用量5~6kg/m3
8.权利要求1至7任意一项权利要求所述C35低胶材自密实增强混凝土的制备方法,其特征是,包括以下步骤:
(1)按配合比称取原料:水泥180~300kg/m3、粉煤灰30~80kg/m3、细河沙220~640kg/m3、机制砂300~600kg/m3、5~25mm石子600~1100kg/m3、早强剂4~8kg/m3,并放入搅拌机干混20~60s;
(2)按配合比称取聚羧酸减水剂2~15kg/m3、增稠剂0.01~0.03kg/m3,增强剂2~15kg/m3,并将增稠剂和增强剂加入到减水剂中,搅拌均匀;
(3)将步骤(2)的外加剂和水同时加入到步骤(1)的混合料中,用水量控制在152~195kg/m3,搅拌1min~2min,即得。
9.根据权利要求8所述C35低胶材自密实增强混凝土的制备方法,其特征是,在干混之前,还对搅拌机内壁进行如下润湿预处理:按比例称取水泥180~300kg/m3、粉煤灰30~80kg/m3、细河沙220~640kg/m3、机制砂300~600kg/m3、5~25mm石子600~1100kg/m3、早强剂4~8kg/m3,水152~195kg/m3,预拌制混凝土,使搅拌机内壁被一层水泥浆体润湿。
10.根据权利要求8或9所述C35低胶材自密实增强混凝土的制备方法,其特征是,步骤(1)混合料在搅拌机干混时,干混时间为30s。
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