CN104987018B

CN104987018B - 一种自密实混凝土

Info

Publication number: CN104987018B
Application number: CN201510429861.6A
Authority: CN
Inventors: 夏艳晴; 王田堂; 肖邦伟; 李保; 宋磊
Original assignee: Jia Hua Special Cement Inc Co
Current assignee: Jia Hua Special Cement Inc Co
Priority date: 2015-07-21
Filing date: 2015-07-21
Publication date: 2017-11-03
Anticipated expiration: 2035-07-21
Also published as: CN104987018A

Abstract

本发明公开了一种自密实混凝土，属于建筑材料技术领域。本发明的自密实混凝土包括以下按重量配制的原料：硫铝酸盐水泥：380kg/m³～500kg/m³；外加剂：5.81kg/m³～10.76kg/m³；水洗中砂：644kg/m³～740kg/m³；石子：966kg/m³～1110kg/m³；水：173kg/m³～2227kg/m³；所述外加剂聚羧酸类减水剂，硅醚类消泡剂和缓凝剂。本发明主要解决现有技术中聚羧酸高效减水剂用于硫铝酸盐水泥中，制备的自密实混凝土在生产精品预制构件时，遇到有蜂窝麻面，强度低和干缩的问题，经本发明的自密实混泥土制备的精品预制构件具有表面光洁，强度高的优点。

Description

一种自密实混凝土

技术领域

本发明涉及一种自密实混凝土，属于建筑材料技术领域。

背景技术

小区园林、铺装、砌筑精品混凝土预制构件（以下简称精品预制件）要求混凝土预制构件优质、经济、美观，要求预制件蜂窝麻面、缺棱掉角、干缩裂缝和飞边。采用普通硅酸盐水泥生产精品预制件，由于水泥凝结硬化时间长，因而生产周期长。目前，为了节约工期，部分厂家生产精品预制件时，采用硫铝酸盐水泥制备混凝土，混凝土搅拌、成型、脱模循环时间为4～6h，生产工期较短，有利于缩短工期，提高工程进度。但是产品存在严重存在蜂窝麻面和干缩裂缝现象，为了解决这些问题，部分厂家通过加大水灰比，增加水泥用量，提高水泥浆体量，以减少蜂窝麻面。此方法制备的精品混凝土预制构件表面虽然光滑，但收缩大，成本高，混凝土强度低。

自密实混凝土（SCC）在浇筑时不需要振捣，仅在自身重力作用下就能充满配筋密集的模板，并且保持良好均匀性以及不离析的特征，其表面无蜂窝麻面。但SCC对原材料和配合比要求很严格，硫铝酸盐水泥配置SCC具有巨大挑战。另外，聚羧酸减水剂广泛用于SCC中，以空间阻次力作用为主对水泥离子起到分散和保持分散的作用，目的在于提高混凝土流动度；但是该种减水剂具有显著的引气效果，聚羧酸减水剂产生的气泡在破灭前，浆体就已经凝结硬化，试件表面孔洞很多。

国家知识产权局于2009年9月29日公开了一件公开号为CN101693615A，名称为“一种硫铝酸盐水泥基同步注浆材料及其制备方法”的发明专利，该专利公开的水泥由基体组分和外掺组分制备而成；基体组分由硫铝酸盐水泥、粉煤灰、矿粉、砂和水组成；外掺组分由聚羧酸高效减水剂、钠基膨润土和三乙醇胺早强剂组成；各组分的配比(kg/m3)为：硫铝酸盐水泥：100～200，粉煤灰：300～400，矿粉：45～155，砂：700～1200，水：350～500，聚羧酸高效减水剂：3.0～4.0，钠基膨润土：40～60，三乙醇胺早期剂：0.05～0.2。该专利所制备的水泥表面易出现出现缺浆和许多小凹坑、麻点，形成粗糙面，不能应用于制备表面要求较高的小区园林、铺装、砌筑精品混凝土预制构件。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中，聚羧酸高效减水剂用于硫铝酸盐水泥制备的自密实混凝土在生产精品预制构件时，遇到有蜂窝麻面，强度低和干缩的问题，提出一种自密实混凝土，通过对硫酸盐水泥、外加剂以及粗细骨料的原料选择以及特定的原料配比设计，达到提高精品预制构件的表面光洁度和强度，扩大自密实混凝土的应用范围的目的。

本发明的技术方案如下：

一种自密实混凝土，其特征在于：包括以下按重量配制的原料：

硫铝酸盐水泥：380kg/m³～500kg/m³；

外加剂：5.81kg/m³～10.76kg/m³；

水洗中砂：644kg/m³～740kg/m³；

石子：966kg/m³～1110kg/m³；

水：173kg/m³～227kg/m³；

所述外加剂包括3.68～7.5 kg/m³的聚羧酸类减水剂，1.25～1.64 kg/m³的硅醚类消泡剂和0.88～1.62 kg/m³的缓凝剂。

所述硫铝酸盐水泥的比表面积大于350m²/kg，80μm方孔筛筛余不超过10%；初凝时间不得早于25min，终凝时间不得晚于45min；3d抗折强度大于6.5MPa，抗压强度大于42.5MPa，28d抗折强度大于7MPa，抗压强度大于45MPa。

外加剂中：聚羧酸类减水剂的减水率≥25%，而普通减水剂如木质素磺酸盐类的减水率≥8%，高效减水剂如萘系、密胺系、氨基磺酸盐系、脂肪族系等的减水率≥14%，掺入聚羧酸类减水剂后，混凝土引气量低于5%。

消泡剂为表面活性剂，本发明中选用硅醚类消泡剂，可降低液相的表面张力，使润湿角减小，当润湿角减小到一定程度时，气泡即脱离固体表面的吸附而逸出或破灭，所以加入硅醚类消泡剂能在一定程度上消除混凝土与模板之间的气泡，提高混凝土的表面密实度，从而有效防止或消除混凝土表面蜂窝、麻面的产生，使混凝土的表面具有较高的平整度和光泽度，大大改善了混凝土的表面质量。

硫铝酸盐水泥配置自密实混凝土，在水灰比较低和环境温度较高时，浆体屈服应力加水后迅速增加，内部气泡不易排出，混凝土表面会出现蜂窝麻面。掺入适量的缓凝剂，可最大限度发挥消泡剂的作用，使得浆体在破泡时间内保持较低屈服应力，保证气泡破灭后，浆体能够填充原来气泡占据的空间。

为了更好地实现本发明，所述的缓凝剂为硼酸、柠檬酸钠和蔗糖中的任何一种。

所述水洗中砂含泥量不超过0.8%，细度模数为2.8～3.0，砂子级配分布范围：4.75mm标准筛筛余占0～7%，2.36mm标准筛筛余占16%～24%，1.18mm标准筛筛余占17%～20%，0.6mm标准筛筛余占18%～21%，0.315mm标准筛筛余占15%～18%，0.15mm标准筛筛余占14%～27%。

所述石子为碎石，其粒径为5mm～20mm，其级配范围：16mm标准筛筛余量占15%～30%，9.5mm标准筛筛余量占20%～55%，4.75标准筛筛余量占30%～50%。

本发明的有益效果：

（1）与现有技术中的普通混凝土相比，本发明为硫铝酸盐水泥配制的自密实混凝土，能够有效缩短浇筑的时间，降低工人劳动强度，减少工人数量；由于无需振捣，不会产生环境噪音，可在夜间进行施工，缩短建筑工程周期，从而大幅度降低成本。本发明中的自密实混凝土添加聚羧酸类减水剂以达到提高分散，提高水泥的流动性以及降低引气量的目的，在保证混凝土具备较高流动性及强度的前提下，可降低水泥浆所需的用水量，水灰比一定的条件下，从而降低水泥的用量，减少原料成本，每立方米混凝土至少可节约水泥100kg，成本减少50元左右；另外改善聚羧酸类减水剂用于硫铝酸盐水泥的适配度，本发明通过添加聚硅醚类消泡剂和缓凝剂以及合理的配比设计，使得浆体在破泡时间内保持较低屈服应力，保证气泡破灭后，浆体能够填充原来气泡占据的空间，提高混凝土的表面密实度，解决浆体快凝和破泡的矛盾，从而有效防止或消除混凝土表面蜂窝、麻面的产生，使精品预制构件的表面具有较高的平整度和光泽度，大大改善了制品质量，扩大自密实混凝土的应用范围。

（2）本发明中，硫铝酸盐水泥的终凝时间不得晚于45min，较国家标准BG933-2003中的3h更短，大大缩短不可自密实混凝土的拆模时间，提高了工作效率。

（3）本发明中，缓凝剂为硼酸、柠檬酸钠和蔗糖中的任何一种。与其他缓凝剂相比，这三种缓凝剂更加适合用于本发明以硫铝酸盐水泥配置自密实混凝土，以及以减水剂为聚羧酸类减水剂的环境中，如木质素磺酸盐类同样具有引气性，如果量控制不好的话，会造成混凝土后期的强度降低，不利于本发明的实施，再如多元醇类缓凝剂，有时会引起混凝土的假凝现象，因此根据适配性、缓凝时间控制以及本发明的目的，选择硼酸、柠檬酸钠和蔗糖中的任何一种做缓凝剂。当硼酸作缓凝剂加入到硫铝酸盐水泥中后，在水泥水化初始，缓凝剂迅速溶解，溶液中的硼酸根离子在水泥颗粒表面附近与 Ca²⁺相遇，形成大量 CaB₄O₇晶体，将水泥颗粒包裹起来，在较长的时间内阻止了膜内熟料矿物的进一步水化。柠檬酸做缓凝剂的作用机理类似，柠檬酸对水泥中的Ca²⁺具有良好的螯合能力，可延缓水泥的凝结，而蔗糖属于糖类缓凝剂，其原料来源广泛，价格低廉，可降低生产成本。硫铝酸盐水泥的凝结主要依靠钙矾石晶体之间的相互搭接来构成空间骨架的，缓凝剂的引入起到了延缓钙矾石生成的作用，从而延缓了硫铝酸盐水泥的凝结，待气泡破灭后，浆体能够填满原来气泡占据的空间。

（4）本水洗中砂和石子为骨料，在混凝土中起骨架作用，本发明中优选的水洗中砂的含泥量不超过0.8%，细度模数为2.8～3.0，砂子级配分布范围：4.75mm标准筛筛余占0～7%，2.36mm标准筛筛余占16%～24%，1.18mm标准筛筛余占17%～20%，0.6mm标准筛筛余占18%～21%，0.315mm标准筛筛余占15%～18%，0.15mm标准筛筛余占14%～27%。石子优选为碎石，其粒径为5mm～20mm，16mm标准筛筛余量占15%～30%，9.5mm标准筛筛余量占20%～55%，4.75标准筛筛余量占30%～50%。该指标范围内的砂、石级配良好，砂率适中，组成的骨架密实，解决自密实混凝土大流动度和稳定性的矛盾，从而提高混凝土的质量。

附图说明

图1为本实施例1的混凝土表面测试照片；

图2为本实施例2的混凝土表面测试照片；

图3为本实施例3的混凝土表面测试照片；

图4为本实施例4的混凝土表面测试照片；

图5为本实施例5的混凝土表面测试照片；

图6为普通自密实混凝土C30表面测试照片。

具体实施方式

实施例1

一种自密实混凝土，每立方米的混凝土中含下列重量的原材料，如下表：

说明：T500用来检测水泥抗离析能力、稳定性以及相对粘度，J环实验用来检测水泥的通过能力，抗阻塞能力。

本实施例中，硫铝酸盐水泥的比表面积358m²/kg，80μm方孔筛筛余8%；初凝时间30min，终凝时间45min；需水量128ml；3d抗折强度7.0MPa，抗压强度42.8MPa，28d抗折强度7.6MPa，抗压强度51MPa。

本实施例中，所述聚羧酸减水剂含固量28%，减水率29%, 掺入聚羧酸高效减水剂后，混凝土含气量4.5%。

本实施例中，水洗中砂的含泥量为0.5 %，细度模量为2.80，水洗中砂级配分布：4.75mm标准筛筛余占0%，2.36mm标准筛筛余占16%，1.18mm标准筛筛余占19%，0.6mm标准筛筛余占21%，0.315mm标准筛筛余占17%，0.15mm标准筛筛余占18%。

本实施例中，石子为碎石，粒径5mm～20mm。石子级配分布：16mm标准筛筛余量为28%，9.5mm标准筛筛余量为40%，4.75标准筛筛余量为32%。

按如上配比制备的自密实混凝土，4h后拆模，进行性能检验，养护方式为标准养护，混凝土测试结果如表1，混凝土表面情况见图1。

表1

实施例2

本实施例中，缓凝剂为柠檬酸钠。

本实施例中，硫铝酸盐水泥比表面积375m²/kg，80μm方孔筛筛余6%；初凝时间28min，终凝时间40min；需水量140ml；3d抗折强度7.8MPa，抗压强度46MPa，28d抗折强度8.2MPa，抗压强度53MPa。

本实施例中，所述聚羧酸减水剂含固量30%，减水率27%, 掺入聚羧酸高效减水剂后，混凝土含气量6.5%。

本实施例中，水洗中砂的含泥量为0.4 %，细度模量为2.97 ，级配分布：4.75mm标准筛筛余占5%，2.36mm标准筛筛余占20%，1.18mm标准筛筛余占18%，0.6mm标准筛筛余占19%，0.315mm标准筛筛余占15%，0.15mm标准筛筛余占23%。

本实施例中，石子为碎石，粒径5mm～20mm。石子级配分布：16mm标准筛筛余量为25%，9.5mm标准筛筛余量为45%，4.75mm标准筛筛余量为30%。

按如上配比制备的自密实混凝土，4h后拆模，进行性能检验，养护方式为标准养护，混凝土测试结果如表2，混凝土表面情况见图2。

表2

实施例3

本实施例中，缓凝剂为蔗糖。

本实施例中，硫铝酸盐水泥比表面积365m²/kg，80μm方孔筛筛余6.5%；初凝时间30min，终凝时间41min；需水量130ml；3d抗折强度7.7MPa，抗压强度44MPa，28d抗折强度8.0MPa，抗压强度53MPa。

本实施例中，所述聚羧酸减水剂含固量30%，减水率27%, 掺入聚羧酸高效减水剂后，混凝土含气量6.0%。

本实施例中，水洗中砂的含泥量为0.3%，细度模量为3.0，级配分布：4.75mm标准筛筛余占6%，2.36mm标准筛筛余占20%，1.18mm标准筛筛余占17%，0.6mm标准筛筛余占20%，0.315mm标准筛筛余占18%，0.15mm标准筛筛余占19%。

本实施例中，石子为碎石，粒径5mm～20mm。石子级配分布：16mm标准筛筛余量为28%，9.5mm标准筛筛余量为38%，4.75mm标准筛筛余量为34%。

按如上配比制备的自密实混凝土，4h后拆模，进行性能检验，养护方式为标准养护，混凝土测试结果如表3，混凝土表面情况见图3。

表3

实施例4

本实施例中，缓凝剂为蔗糖。

本实施例中，硫铝酸盐水泥的比表面积368m²/kg，80μm方孔筛筛余7.8%；初凝时间28min，终凝时间38min；需水量130ml；3d抗折强度6.9MPa，抗压强度43.5MPa，28d抗折强度7.5MPa，抗压强度52.2MPa。

本实施例中，所述聚羧酸减水剂含固量32%，减水率33%, 掺入聚羧酸高效减水剂后，混凝土含气量5.3%。

本实施例中，水洗中砂的含泥量为0.3%，细度模量为2.91，级配分布：4.75mm标准筛筛余占5%， 2.36mm标准筛筛余占20%，1.18mm标准筛筛余占17%，0.6mm标准筛筛余占18%，0.315mm标准筛筛余占15%，0.15mm标准筛筛余占25%。

本实施例中，石子为碎石，粒径5mm～20mm。石子粒度分布：16mm标准筛筛余量为15%，9.5mm标准筛筛余量为55%，4.75mm标准筛筛余量为30%。

按如上配比制备的自密实混凝土，4h后拆模，进行性能检验，养护方式为标准养护，混凝土测试结果如表4，混凝土表面情况见图4。

表4

实施例5

本实施例中，缓凝剂为硼酸。

本实施例中，水洗中砂的含泥量为0.3%，细度模量为2.8，级配分布：4.75mm标准筛筛余0%，2.36mm标准筛筛余占17%，1.18mm标准筛筛余占17%，0.6mm标准筛筛余占21%，0.315mm标准筛筛余占18%，0.15mm标准筛筛余占2,7%。

本实施例中，石子为碎石，粒径5mm～20mm。石子粒度分布：16mm标准筛筛余量为18%，9.5mm标准筛筛余量为40%，4.75mm标准筛筛余量为42%。按如上配比制备的自密实混凝土，4h后拆模，进行性能检验，养护方式为标准养护，混凝土测试结果如表5，混凝土表面情况见图5。

表5

本发明的实施例1～5与普通的自密实混凝土如型号为C30 的自密实混凝土的指标对比如下表6：

表6

对比硫铝酸盐自密实混凝土和普通硅酸盐自密实混凝土相关数据可以发现，在工作性能基本一致时，硫铝酸盐自密实混凝土拆模时间提前21h，拆模强度高出3～8MPa，能够有效缩短自密实混凝土生产周期。另外，通过对比普通水泥制备的混凝土，本发明的自密实混凝土的制得的成品具有表面光洁度好，强度高的优点。

Claims

1.一种自密实混凝土，其特征在于：包括以下按重量配制的原料：

硫铝酸盐水泥：380kg/m³～500kg/m³；

外加剂：5.81kg/m³～10.76kg/m³；

水洗中砂：644kg/m³～740kg/m³；

石子：966kg/m³～1110kg/m³；

水：173kg/m³～227kg/m³；

所述外加剂包括3.68～7.5 kg/m³的聚羧酸类减水剂，1.25～1.64 kg/m³的硅醚类消泡剂和0.88～1.62 kg/m³的缓凝剂；

所述水洗中砂含泥量不超过0.8%，细度模数为2.8～3.0，砂子级配分布范围：4.75mm标准筛筛余占0～7%，2.36mm标准筛筛余占16%～24%，1.18mm标准筛筛余占17%～20%，0.6mm标准筛筛余占18%～21%，0.315mm标准筛筛余占15%～18%，0.15mm标准筛筛余占14%～27%；

2.如权利要求1所述的自密实混凝土，其特征在于：所述硫铝酸盐水泥初凝时间不得早于25min，终凝时间不得晚于45min。

3.如权利要求1所述的自密实混凝土，其特征在于：所述的缓凝剂为硼酸、柠檬酸钠和蔗糖中的一种。