CN105314938B - 一种低干缩抗裂混凝土 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低干缩抗裂混凝土，按照重量份计，由水泥320‑380份、稻壳灰50‑100份、金刚砂粉30‑60份、机制砂620‑720份，金刚砂60‑100份，碎石1000‑1090份，减缩剂8‑12份，减水剂5‑7份和水120‑200份混合组成；所述的低干缩抗裂混凝土强度等级为C50‑C60，7d干缩值为70‑100×10‑6，28d干缩值为180‑250×10‑6，90d干缩值为240‑300×10‑6，并趋于稳定，早期抗裂性能的等级为L‑V。本发明所采用的混凝土中稻壳灰、减缩剂、金刚砂粉和金刚砂等组分都有利于降低干缩，改善其抗裂性能，且混合使用可实现超叠加效应，极大地降低了混凝土干缩和开裂敏感性，通过控制混凝土组分彼此之间的质量比例，可有效调整混凝土干缩变化，提高其抗裂性能。
Description
技术领域：
本发明属于建筑材料领域，具体是涉及一种低干缩抗裂混凝土。
背景技术：
混凝土干缩是指混凝土硬化后，随着表层水分地逐步蒸发，内部相对湿度逐步降低，以此引起的混凝土体积减小现象。在实际工程中，混凝土因收缩而引起的裂缝最为常见，在众多的混凝土收缩种类中，干缩是引起混凝土开裂的最主要原因之一。混凝土表层水分损失较快，内部水分损失较慢，因此产生了混凝土表面收缩大，而内部收缩小的不均匀收缩，混凝土表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受一定拉力，当其拉力超过混凝土抗拉强度时，便产生了裂缝。一般而言，在实际工程中，混凝土高干缩值对应着更大的开裂风险，因此为解决混凝土开裂的技术难题，研制低干缩抗裂混凝土一直是行业的热点和难点问题。
随着混凝土技术水平地不断发展，实际工程所使用的混凝土强度不再仅限于中低强度等级，很多大型工程混凝土强度较高，主要集中在C50-C60，这对降低混凝土干缩和开裂敏感性提出了更高的要求。随着混凝土用量地不断增长，优质混凝土原材料越来越紧张，特别是天然河砂资源，因此不同的混凝土结构都已在成规模地使用机制砂混凝土。而机制砂由于其中含有一定量的石粉，在一定程度上会影响混凝土体积稳定性，因此降低机制砂混凝土干缩和开裂敏感性成为推广使用机制砂混凝土的技术瓶颈。常用的双掺机制砂和河砂制备混凝土技术，由于机制砂和河砂的硬度和弹性模量较低，其降低混凝土干缩效果有限，有必要探寻一种硬度高的细骨料取代部分机制砂，以改善混凝土开裂敏感性。当前制备强度等级较高的混凝土，常采用掺加了各种不知组分和掺量的混合材料的非P·I类水泥，其中的有些混合材料不利于降低混凝土干缩和开裂敏感性，同时再掺加一定量的矿物掺合料，使得混凝土组分种类和用量处于未知状态，无法科学有效地确定有利于降低干缩和开裂敏感性的混凝土配合比。此外，由于混凝土强度等级较高，其水胶比相对较低，致使部分胶凝材料始终未能水化，
发明内容：
本发明的目的是提供一种能显著降低混凝土干缩和开裂敏感性的低干缩抗裂混凝土。
本发明为实现上述目的采取的技术方案为：
一种低干缩抗裂混凝土，按照重量分计，由水泥320-380份、稻壳灰50-100份、金刚砂粉30-60份、机制砂620-720份，金刚砂60-100份，碎石1000-1090份，减缩剂8-12份，减水剂5-7份和水120-200份混合组成；所述的低干缩抗裂混凝土强度等级为C50-C60，7d干缩值为70-100×10-6，28d干缩值为180-250×10-6，90d干缩值为240-300×10-6，并趋于稳定，早期抗裂性能的等级为L-V。
本发明的原理如下：
本发明针对实际工程中所使用的C50-C60的混凝土结构，提供的一种低干缩抗裂混凝土，采用P·I52.5水泥以掌握混凝土组分种类和用量，从而科学地确定混凝土配合比；采用减缩剂和稻壳灰延缓混凝土内部相对湿度地降低，稻壳灰的微集料效应和活性效应可有效改善混凝土内部结构；采用硬度和弹性模量很高的金刚砂粉取代部分胶凝材料，采用硬度和弹性模量很高的金刚砂取代部分机制砂，提高混凝土抵抗干缩变形的能力，以得到一种低干缩抗裂混凝土。
在以下优选方案的条件下，可以获得更好的抵抗干缩变形及改善开裂的性能：
所述的水泥为P·I52.5水泥。
所述的稻壳灰无定形SiO2质量百分比含量≥90％，比表面积≥62000m2/kg，平均粒径≤5.7μm。
所述的金刚砂粉显微硬度≥3000kg/mm2，比表面积≥500m2/kg。
所述的机制砂细度模数为2.4～2.9，级配为Ⅱ区中砂要求，MB＜1.4，石粉质量百分比含量≤5％。
所述的金刚砂显微硬度≥3000kg/mm2，目数为6-10目。
所述的碎石粒径5～20mm的连续级配，其针片状含量小于碎石总质量的3％，含泥量小于0.3％。
所述的减缩剂28d抗压强度比≥105％，28d减缩率≥40％。
所述的减水剂为聚羧酸减水剂，其固含量≥26％。
本发明与现有技术相比，其有益效果如下：
(1)采用不加混合材料的P·I52.5水泥，可以掌握混凝土组分的种类和用量，有利于科学有效地开展混凝土配合比设计，为后续科学选用矿物掺合料的品种和掺量，提供技术依据。
(2)减缩剂可以降低混凝土中毛细孔溶液的表面张力，增强混凝土保水性；稻壳灰含有大量微米尺度的孔隙，并具有巨大的比表面积，因此在混凝土中具有一定的吸水性，可有效延缓混凝土内部相对湿度地降低，这一特性是其它矿物掺合料如粉煤灰、矿粉、硅灰和偏高岭土等完全不具有的技术优势，其微集料效应和活性效应可有效改善混凝土内部结构；混合使用减缩剂和稻壳灰，可实现超叠加效应，从而显著降低混凝土干缩和开裂敏感性。
(3)由于混凝土强度等级较高，其水胶比较低，胶凝材料不能完全水化，而金刚砂硬度在无机材料中排行第四，具有极强的抵抗变形的能力，因此采用将金刚砂研磨成粉，得到的金刚砂粉取代部分未能水化的胶凝材料，金刚砂取代部分机制砂制备混凝土，从而有效提高了混凝土抵抗干缩变形的能力。
(4)经试验证明：本发明合理选择不加混合材料的P·I52.5水泥，同时混合使用稻壳灰、减缩剂、金刚砂粉和金刚砂等组分，可实现超叠加效应，调整各混凝土组分彼此之间的质量比例，可有效调整混凝土干缩变化，提高其抗裂性能，经检测：本发明的低干缩抗裂混凝土强度等级为C50-C60，7d干缩值为70-100×10-6，28d干缩值为180-250×10-6，90d干缩值为240-300×10-6，并趋于稳定，早期抗裂性能的等级为L-V。
以下结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式：
本发明提供的一种低干缩抗裂混凝土：按照重量分计，由水泥320-380份、稻壳灰50-100份、金刚砂粉30-60份、机制砂620-720份，金刚砂60-100份，碎石1000-1090份，减缩剂8-12份，减水剂5-7份和水120-200份混合组成；其中：水泥为P·I52.5水泥；稻壳灰无定形SiO2质量百分比含量≥90％，比表面积≥62000m2/kg，平均粒径≤5.7μm；金刚砂粉显微硬度≥3000kg/mm2，比表面积≥500m2/kg；机制砂细度模数为2.4～2.9，级配为Ⅱ区中砂要求，MB＜1.4，石粉质量百分比含量≤5％；金刚砂显微硬度≥3000kg/mm2，目数为6-10目；碎石粒径5～20mm的连续级配，其针片状含量小于碎石总质量的3％，含泥量小于0.3％；减缩剂28d抗压强度比≥105％，28d减缩率≥40％；减水剂为聚羧酸减水剂，其固含量≥26％。
上述制备的低干缩抗裂混凝土强度等级为C50-C60，7d干缩值为70-100×10-6，28d干缩值为180-250×10-6，90d干缩值为240-300×10-6，并趋于稳定，早期抗裂性能的等级为L-V。
基于上述配方，调整不同组分的用量得到实施例1-3，并分别检测其对于不同龄期干缩值、抗压强度、抗裂等级的影响。
以下实施例中所用的聚羧酸减水剂为上海三瑞聚羧酸减水剂，减缩剂为江苏博特新材料有限公司生产的JM-SRA减缩剂。
实施例1：
按重量组分计算，包括水泥340份，稻壳灰80份，金刚砂粉40份，机制砂680份，金刚砂70份，碎石1050份，减缩剂8.8份，减水剂6.5份和水138份。
性能检测：28d混凝土抗压强度为62.5MPa，其抗裂等级为L-V，不同龄期干缩值见表1。
实施例2：
按重量组分计算，包括水泥350份，稻壳灰70份，金刚砂粉50份，机制砂670份，金刚砂60份，碎石1035份，减缩剂10份，减水剂6份和水165份。
性能检测：28d混凝土抗压强度为56.9MPa，其抗裂等级为L-V，不同龄期干缩值见表1。
实施例3：
按重量组分计算，包括水泥370份，稻壳灰60份，金刚砂粉30份，机制砂645份，金刚砂65份，碎石1045份，减缩剂9份，减水剂5.5份和水184份。
性能检测：28d混凝土抗压强度为53.3MPa，其抗裂等级为L-V，不同龄期干缩值见表1。
将实施例1-3制备的低干缩抗裂混凝土，进行不同龄期干缩值检测，结果如表1所示：
表1、混凝土不同龄期干缩值(×10-6)
Claims (4)
1.一种低干缩抗裂混凝土，其特征在于：按照重量份计，由水泥320-380份、稻壳灰50-100份、金刚砂粉30-60份、机制砂620-720份，金刚砂60-100份，碎石1000-1090份，减缩剂8-12份，减水剂5-7份和水120-200份混合组成；所述的低干缩抗裂混凝土强度等级为C50-C60，7d干缩值为70-100×10-6，28d干缩值为180-250×10-6，90d干缩值为240-300×10-6，并趋于稳定，早期抗裂性能的等级为L-V；所述的金刚砂显微硬度≥3000kg/mm2，目数为6-10目；
所述的水泥为P•I52.5水泥；
所述的稻壳灰无定形SiO2质量百分比含量≥90%，比表面积≥62000 m2/kg，平均粒径≤5.7μm；
所述的金刚砂粉显微硬度≥3000kg/mm2，比表面积≥500 m2/kg；
所述的机制砂细度模数为2.4~2.9，级配为Ⅱ区中砂要求，MB＜1.4，石粉质量百分比含量≤5%。
2.如权利要求1所述的低干缩抗裂混凝土，其特征在于：所述的碎石粒径5~20mm的连续级配，其针片状含量小于碎石总质量的3%，含泥量小于0.3%。
3.如权利要求1所述的低干缩抗裂混凝土，其特征在于：所述的减缩剂28d抗压强度比≥105%，28d减缩率≥40%。
4.如权利要求1所述的低干缩抗裂混凝土，其特征在于：所述的减水剂为聚羧酸减水剂，其固含量≥26%。
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