CN105236896A - 一种轻质高性能粉末混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轻质高性能粉末混凝土，包括下述重量份的各原料组分：平均粒径20~60μm的不低于42.5等级普通硅酸盐水泥450~700份；平均粒径0.16~60μm，活性指数7天大于120%活性矿物掺和料150~210份；平均粒径0.10~1.25mm连续级配玻化微珠粉400~500份；减水率大于30%的高效减水剂18~26份；水150~210份；有机纤维0~30份。本发明具有较高的强度，较轻容重，且其耐久性、耐腐性和流动性能优越，具有一定的隔音效果，易于泵送，适合用于对容重有限制但整体强度要求较高的建筑构件或船舶类构件。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，尤其涉及一种轻质高性能粉末混凝土及其制备方法。
背景技术
粉末混凝土是继高强、高性能混凝土之后，出现的一种力学性能、耐久性能都非常优越的新型建筑材料。粉末混凝土具有高承载、高韧性、高耐久性、高抗腐蚀和高耐磨耗等特点，它起源于德国的DSP高致密均匀水泥基材料，根据其组成和热处理方式的不同，这种混凝土的抗压强度可以达到200MPa至800MPa，抗拉强度可以达到20MPa至50MPa，弹性模量为40Gpa至60Gpa，断裂韧性高达40000J/m2，是普通混凝土的250倍，可与金属铝媲美；300次快速冻融循环后，试样未受损。
虽然粉末混凝土的性能十分优越，但是其容重大都在2300~2700kg/m3之间，往往某些构件需要一定厚度的时候，需要减负重量，而传统的粉末混凝土容重过大，很难满足需求，例如桥面自身需要减轻，以便减轻承载基础的载荷；海洋上漂浮的构件，需要较轻的重量，较好的强度和耐冲击抗腐蚀性能；超高层建筑需要高强度低容重的混凝土，传统上的粉末混凝土都不能满足。
申请号为201210131942.4的发明专利公开了一种轻质高强混凝土及配制方法，主要由如下重量百分比的原材料制成：硅酸盐水泥10~15%，矿粉8~12%，粉煤灰6~10%，硅灰2~6%，陶粒20~30%，陶砂25~35%，增粘剂0.05~0.8%，水8~12%，该发明虽然在一定的程度上达到轻质高强的效果，但是使用了陶粒和陶砂，加上各组分之间的配比不是十分合理，使得混凝土容易出现分层离析的现象，导致均匀性质变差，进而影响了混凝土的强度，并且其流动性不好，不利于泵送。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种轻质高性能粉末混凝土。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下方案实现：
一种轻质高性能粉末混凝土，包括下述重量份的各原料组分：
平均粒径20~60μm的不低于42.5等级普通硅酸盐水泥450~700份；
平均粒径0.16~60μm，活性指数7天大于120%的活性矿物掺和料150~210份；
平均粒径0.10~1.25mm连续级配玻化微珠粉400~500份；
减水率大于30%的高效减水剂18~26份；
水150~210份；
有机纤维0~30份。
粉末混凝土具有高强度及耐久性能好等特点主要是通过良好的致密堆积结构及水化产物高度形成的，本发明通过采用引入轻质容重在400~500kg/m3玻化微珠材料代替传统骨料进行结构填充，大幅度降低原粉末混凝土的容重，采用粒径不大于1.25毫米开孔型玻化微珠颗粒进行级配优化，形成致密堆积，减小界面效应，形成轻质高强，通过活性掺和料中的粉煤灰使得玻化微珠结构增加润滑流动度效果，形成宜泵送大流动效果。通过掺和料中的纳米级硅粉的高比表面积增强结构界面粘性，克服玻化微珠的分层上浮现象，确保强度的一致性。该发明保留了原有优越的耐久性能、耐腐蚀性能和抗压性能，降低了容重。
优选地，包括下述重量份的各原料组分：
平均粒径20~60μm的不低于42.5等级普通硅酸盐水泥550~600份；
平均粒径0.16~60μm，活性指数7天大于120%活性矿物掺和料170~190份；
平均粒径0.10~1.25mm连续级配玻化微珠粉430~470份；
减水率大于30%的高效减水剂20~24份；
水170~190份；
有机纤维10~20份。
进一步优选地，包括下述重量份的各原料组分：
平均粒径20~60μm的不低于42.5等级普通硅酸盐水泥580份；
平均粒径0.16~60μm，活性指数7天大于120%活性矿物掺和料180份；
平均粒径0.10~1.25mm连续级配玻化微珠粉450份；
减水率大于30%的高效减水剂22份；
水180份；
有机纤维15份。
所述活性矿物掺和料包括硅粉和粉煤灰，硅粉与粉煤灰的重量份比例为1:0.3~0.5。
所述玻化微珠粉堆积密度为400~500kg/m3。其在保证一定的结构界面强度的同时可以大幅度降低材料容重，可以有效的控制整体体积容重，实现轻质高强手段
一种轻质高性能粉末混凝土的制备方法，包括如下制备步骤：
S1：按配比将硅酸盐水泥、活性矿物掺和料、有机纤维混合分散，搅拌至均匀；
S2：向步骤S1中的混合料按配比加入玻化微珠粉、减水剂和水继续搅拌至均匀；
S3：将步骤S2得到的混合料进行构件浇筑，构件采用中频加热进行养护，养护条件为60℃条件下恒温24h，或在自然环境中养护28天。
步骤S2中，混合料搅拌至均匀后，调整坍落度至150mm以上。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明通过各原料组分的配合，使得制备的粉末混凝土具有较高的强度，较轻容重，耐久性好，耐腐性好，流动性能好，隔音效果好，易于泵送，适合用于对容重有限制但整体强度要求较高建筑结构类或船舶类构件。
具体实施方式
为了让本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面对本发明作进一步阐述。
实施例1
一种轻质高性能粉末混凝土，包括下述重量份的各原料组分：
平均粒径20~60μm的不低于42.5等级普通硅酸盐水泥450份；
平均粒径0.16~60μm，活性指数7天大于120%的活性矿物掺和料150份；
平均粒径0.10~1.25mm连续级配玻化微珠粉400份；
减水率大于30%的高效减水剂18份；
水150份；
所述活性矿物掺和料包括硅粉和粉煤灰，硅粉与粉煤灰的重量份之比为1:0.3；
所述玻化微珠粉堆积密度为400kg/m3。
该轻质高性能粉末混凝土通过如下方法制备，包括如下步骤：
S1：按配比将硅酸盐水泥、活性掺和料、有机纤维混合分散，搅拌至均匀；
S2：向步骤S1中的混合料按配比加入玻化微珠粉、减水剂和水继续搅拌至均匀，调整坍落度至150mm；
S3：将步骤S2得到的混合料进行构件浇筑，构件采用中频加热进行养护，养护条件为60℃下恒温24h。
实施例2
一种轻质高性能粉末混凝土，包括下述重量份的各原料组分：
平均粒径20~60μm的不低于42.5等级普通硅酸盐水泥700份；
平均粒径0.16~60μm，活性指数7天大于120%的活性矿物掺和料210份；
平均粒径0.10~1.25mm连续级配玻化微珠粉500份；
减水率大于30%的高效减水剂26份；
水210份；
有机纤维30份；
所述活性矿物掺和料包括硅粉和粉煤灰，硅粉与粉煤灰的重量份之比为1:0.5；
所述玻化微珠粉堆积密度为500kg/m3。
该轻质高性能粉末混凝土通过如下方法制备，包括如下步骤：
S1：按配比将硅酸盐水泥、活性掺和料、有机纤维混合分散，搅拌至均匀；
S2：向步骤S1中的混合料按配比加入玻化微珠粉、减水剂和水继续搅拌至均匀，调整坍落度至150mm；
S3：将步骤S2得到的混合料进行构件浇筑，构件采用中频加热进行养护，养护条件为60℃下恒温24h。
实施例3
一种轻质高性能粉末混凝土，包括下述重量份的各原料组分：
平均粒径20~60μm的不低于42.5等级普通硅酸盐水泥580份；
平均粒径0.16~60μm，活性指数7天大于120%的活性矿物掺和料180份；
平均粒径0.10~1.25mm连续级配玻化微珠粉450份；
减水率大于30%的高效减水剂22份；
水180份；
有机纤维15份；
所述活性矿物掺和料包括硅粉和粉煤灰，硅粉与粉煤灰的重量份之比为1:0.4；
所述玻化微珠粉堆积密度为450kg/m3。
该轻质高性能粉末混凝土通过如下方法制备，包括如下步骤：
S1：按配比将硅酸盐水泥、活性掺和料、有机纤维混合分散，搅拌至均匀；
S2：向步骤S1中的混合料按配比加入玻化微珠粉、减水剂和水继续搅拌至均匀，调整坍落度至150mm；
S3：将步骤S2得到的混合料进行构件浇筑，构件采用中频加热进行养护，养护条件为60℃下恒温24h。
对比例1
除玻化微珠粉为300份外，其它条件同实施例1。
对比例2
除玻化微珠粉为600份外，其它条件同实施例2。
对比例3
除有机纤维为80份外，其它条件同实施例2。
对比例4
申请号为201210131942.4的发明专利实施例1中混凝土。
对上述实施例和对比例的构件于28天进行性能测试，测试结果如下：
表一：28天后性能测试
| 项目 | 容重kg/m3 | 抗压强度(MPa) | 碳化深度(mm) | 抗渗性能 | 电通量（C） | 冻融循环（次） |
| 实施例1 | 1410 | 53 | 0.2 | P30 | 130 | 500 |
| 实施例2 | 1440 | 70 | 0.4 | P30 | 144 | 500 |
| 实施例3 | 1480 | 63 | 0.3 | P30 | 123 | 500 |
| 对比例1 | 1610 | 56 | 0.2 | P30 | 126 | 500 |
| 对比例2 | 1320 | 38 | 0.35 | P30 | 155 | 500 |
| 对比例3 | 1280 | 16 | 1.2 | P30 | 198 | 500 |
| 对比例4 | 1540 | 46 | 4.6 | P12 | 790 | 380 |
从上述性能测试结果可以看出，本发明的粉末混凝土无论从容重、抗压强度、电通量等技术指标看都优于现有的技术，尤其以实施例3的性能最为优越。玻化微珠粉的改变对性能有着负面的影响。
Claims (7)
1.一种轻质高性能粉末混凝土，其特征在于，包括下述重量份的各原料组分：平均粒径20~60μm的不低于42.5等级普通硅酸盐水泥450~700份；
平均粒径0.16~60μm，活性指数7天大于120%的活性矿物掺和料150~210份；
平均粒径0.10~1.25mm连续级配玻化微珠粉400~500份；
减水率大于30%的高效减水剂18~26份；
水150~210份；
有机纤维0~30份。
2.根据权利要求1所述的轻质高性能粉末混凝土，其特征在于，包括下述重量份的各原料组分：
平均粒径20~60μm的不低于42.5等级普通硅酸盐水泥550~600份；
平均粒径0.16~60μm，活性指数7天大于120%的活性矿物掺和料170~190份；
平均粒径0.10~1.25mm连续级配玻化微珠粉430~470份；
减水率大于30%的高效减水剂20~24份；
水170~190份；
有机纤维10~20份。
3.根据权利要求1所述的轻质高性能粉末混凝土，其特征在于，包括下述重量份的各原料组分：
平均粒径20~60μm的不低于42.5等级普通硅酸盐水泥580份；
平均粒径0.16~60μm，活性指数7天大于120%的活性矿物掺和料180份；
平均粒径0.10~1.25mm连续级配玻化微珠粉450份；
减水率大于30%的高效减水剂22份；
水180份；
有机纤维15份。
4.根据权利要求1所述的轻质高性能粉末混凝土，其特征在于，所述活性矿物掺和料包括硅粉和粉煤灰，硅粉和粉煤灰的重量份比例为1:0.3~0.5。
5.根据权利要求1所述的轻质高性能粉末混凝土，其特征在于，所述玻化微珠粉堆积密度为400~500kg/m3。
6.根据权利要求1所述的轻质高性能粉末混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
S1：按配比将硅酸盐水泥、活性矿物掺和料、有机纤维混合分散，搅拌至均匀；
S2：向步骤S1中的混合料按配比加入玻化微珠粉、减水剂和水继续搅拌至均匀；
S3：将步骤S2得到的混合料进行构件浇筑，构件采用中频加热进行养护，养护条件为60℃下恒温24h，或自然环境养护28天。
7.根据权利要求6所述的轻质高性能粉末混凝土的制备方法，其特征在于，步骤S2中，混合料搅拌至均匀后，调整坍落度至150mm以上。
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