CN106396522A - 高性能混凝土 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高性能混凝土，包括以下成分：水泥、矿渣粉、粉煤灰、碎石、天然砂、水、外加剂和机制砂，所述天然砂包括天然特细砂和天然中砂，所述碎石包括粒径为5‑16mm的第一碎石和粒径为5‑25mm的第二碎石，按重量份数计为：水泥390‑420份、矿渣粉26‑34份、粉煤灰32‑38份、第一碎石310‑340份、第二碎石740‑790份、天然特细砂110‑135份、天然中砂270‑285份、水150‑170份、机制砂245‑260份、外加剂9.5‑10.5份；与现有技术相比，本发明矿渣粉使用较少，可降低生产成本；采用三级配砂生产技术，可极大地提高混凝土的密实度，提高混凝土的强度和性能，同时也可提高生产效益。
Description
技术领域
本发明涉及了一种高性能建筑材料制备领域，具体涉及了一种高性能混凝土。
背景技术
高性能混凝土至今已在不少重要工程中被采用，特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程中显示出其独特的优越性，在工程安全使用期、经济合理性、环境条件的适应性等方面产生了明显的效益，因此被各国专家所接受，被认为是今后混凝土技术的发展方向。绿色高性能混凝土研究和应用较多的是粉煤灰混凝土，粉煤灰混凝土与基准混凝土相比，大大提高了新拌混凝土的工作性能，正在攻关混凝土硬化阶段的水化热，提高混凝土强度特别是后期强度，节能降耗，减少环境污染，成为绿色高性能混凝土。
专利号为201517016403.6的中国专利公开了一种大掺量矿粉高性能混凝土，由水泥、矿渣粉、粉煤灰、碎石、河砂、水、激发剂和减水剂制备而成，按重量份数计为:水泥140-170份、矿渣粉170-240份、粉煤灰50-100份、碎石1010-1100份、河砂735-825份、水150-180份、激发剂11-15份、减水剂3. 4-5份。将矿渣粉和粉煤灰复掺入混凝土中作为辅助胶凝材料，通过硫酸钠激发剂的激发作用，制备大掺量矿粉高性能混凝土，可有效提高水泥混凝土的长期强度、耐久性和工作性能；同时本发明的配方大量利用矿粉、粉煤灰等工业废弃物，减少预拌混凝土中水泥用量，降低成本，节能环保。
以上大掺量矿粉高性能混凝土存在以下问题：1、在高性能混凝土掺杂了大量的矿渣粉，其矿渣粉的价格高于混凝土的价格，更增加企业的生产成本，降低收益；2、用粗砂比用细砂所需水泥浆为省，且硬化后水泥石含量少，可提高混凝土的密实性，但砂粒过粗，又使混凝土拌合物容易产生离析、泌水现象，影响混凝土的均匀性，所以，拌制混凝土的砂，不宜过细，也不宜过粗；上述方案只选用一种河沙，很难保证砂粒粒径适中，密实性不高；同时沙粒与沙粒之间的间隙是一定的，这样不利于减少水泥浆用量，且水泥石含量多，混凝土密实度进一步降低，强度和耐久性也将减弱。
发明内容
本发明目的在于提供一种可提高收益，也可增强密实度的高性能混凝土。
本方案中的高性能混凝土，包括以下成分：水泥、矿渣粉、粉煤灰、碎石、天然砂、水、外加剂和机制砂，所述天然砂包括天然特细砂和天然中砂，所述碎石包括粒径为5-16mm的第一碎石和粒径为5-25mm的第二碎石，按重量份数计为：水泥390-420份、矿渣粉26-34份、粉煤灰32-38份、第一碎石310-340份、第二碎石740-790份、天然特细砂110-135份、天然中砂270-285份、水150-170份、机制砂245-260份、外加剂9.5-10.5份。
本方案的技术原理为：水泥是用来制作混凝土的基础原料，使用水泥胶结碎石制成的混凝土，硬化后不但强度较高，而且还能抵抗淡水或含盐水的侵蚀；矿渣粉是一种优质的混凝土掺合料，可有效地降低混凝土的使用量，降低成本；在混凝土中掺加粉煤灰节约了大量的水泥，减少了用水量，改善了混凝土拌和物的和易性，增强混凝土的可泵性，减少了混凝土的徐变，减少水化热、热能膨胀性，提高混凝土抗渗能力，增加混凝土的修饰性；碎石的加入可提高混凝土的密实性及硬化后的强度，使用不同直径的第一碎石和第二碎石加入混凝土中，可对混凝土的配砂级配进行调节，可增强混凝土的密实度；要想减少砂粒间的空隙，就必须有良好的级配，天然砂颗粒圆润，级配良好，而人工砂的质量差，针片状多，颗粒级配差，不能满足生产高性能混凝土的需要，使用机制砂（中粗砂）、天然特细砂（特细砂）和天然中砂（中砂）三种沙粒进行三级配砂，即可节省水泥的使用，也可使中粗砂空隙被细砂所填充，使砂粒的空隙尽可能小，达到减小砂粒之间间隙的目的，从而更能增加混凝土的密实度，提高混凝土的稳定性；水是用来调和各个组分分配均匀，增强混凝土的稳定性和物理性能；外加剂是在搅拌混凝土过程中掺入，能显著改善混凝土性能的化学物质，在混凝土中掺入外加剂，具有投资少、见效快、技术经济效益显著的特点。
本方案的有益效果：1、矿渣粉的含量较少，一方面可减少水泥的使用，另一方面可节约生产成本，增加收益；2、使用三种砂加入混凝土中形成三级配砂生产技术，三种砂的细度模数更易调和适中，三种砂调配也可使的砂粒之间的缝隙更小，后续两种碎石的加入可进一步调节三级配砂的颗粒级配，这样不仅可以减少水泥浆量，即节约水泥，而且水泥石含量少，混凝土密实度提高，进而可使混凝土的坍落度减小，减少混凝土内部的空隙，提高混凝土的强度；3、采用三级配砂生产技术，在混凝土中加入三种砂进行调配，也提高了混凝土的工作性能，使得混凝土不易离析、不易分层、不易粘罐，便于运输；在运输过程中，粉煤灰的加入更能减小混凝土的摩擦系数，在泵送过程中降低泵车阻力，延长泵车和泵管的使用寿命，减少浇筑时间、降低工人劳动强度、提高工作效率；4、通过加入粉煤灰与三种砂配合使用，也使得混凝土在硬化早期具有较低的水化热，硬化后期具有较小的收缩变形，降低水胶比及空隙率，提高了混凝土的稳定性；5、本发明高性能混凝土极大地提高了混凝土的强度，用此混凝土制作的结构更加稳固，可减少其维修费用，延长使用寿命，减少构件尺寸，减轻自重，增加使用空间，提高企业和社会经济效益。
进一步：天然中砂的细度模数为2.6-2.9。选用此细度模数下的天然中砂，可使三级配砂的级配更好，更能增强混凝土的密实度。
进一步：粉煤灰为II级粉煤灰。II级粉煤灰加入混凝土后，可使混凝土的摩擦系数进一步降低，可泵性增强。
进一步：矿渣粉为S95级矿粉。可进一步增强混凝土的抗压强度。
进一步：按重量份数计为：所述水泥406份、矿渣粉30份、粉煤灰35份、天然特细砂126份、天然中砂274份、第一碎石328份、第二碎石764份、水164份、机制砂259份、外加剂10.1份，此配比既兼顾了混凝土的性能，又兼顾了生产成本，此配比更加提高公司的生产效益。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
本发明的高性能混凝土，包括以下成分：水泥、S95级矿渣粉、II级粉煤灰、第一碎石、第二碎石、天然特细砂、天然中砂、水、外加剂和机制砂，按重量份数计为：水泥390-420份、S95级矿渣粉26-34份、II级粉煤灰32-38份、第一碎石310-340份，第二碎石740-790份、天然特细砂110-135份，天然中砂270-285份、水150-170份、机制砂245-260份、外加剂9.5-10.5份；其中水泥选为海螺牌水泥，S95级矿渣粉选为祥众品牌矿粉，II级粉煤灰选为电厂煤粉，第一碎石选为粒度为5-16mm的碎石，第二碎石选为粒度为5-25的碎石，天然特细砂选为天然河沙，天然中砂选为细度模数为2.6-2.9的洞庭湖砂，水选为自来水，机制砂选为细度模数为2.8-3.2的中粗砂，外加剂选为萘系高效减水剂。
先将水泥、S95级矿渣粉、II级粉煤灰、第一碎石、第二碎石、天然特细砂、天然中砂、机制砂放入到搅拌机中进行干拌，干拌时间为35-45min直至均匀；然后向搅拌机中加入水和外加剂搅拌12-17min，通过三级配砂生产技术制得高性能混凝土。
在生产高性能混凝土时，主要是从选材、配比、设备、工艺等方面进行研究攻关。一是对所需材料进行检验和对比分析；二是优化配合比设计；三是试验室进行多次试配、验证、检测；四是改进生产工艺；五是改进和增加生产设备；六是投入自建试生产。
对比实验：国家规定生产时国标保证率要求95%以上，以下实验已达到100%；根据GB/T50107要求标准进行强度评定合格率达到100%；国家标准偏差要求≤4.0，实验偏差要求≤3.0。
（1）通过三级配砂生产技术按照不同配比配置成高性能混凝土的实施例，并与对比实施例相比，见表1；
表1（单位为kg）
对以上实施例进行检验，得到的实验数据见表2；
表2
从表1和表2可以看出，本发明的高性能混凝土与对比实施例相比，三级配砂生产技术得到的高性能混凝土具有更好的密实度，塌落度更小，扩展度更好，强度更高。
（2）单一变量对高性能混凝土的影响，见表3与表4；
表3
表4
从表3和表4可以看出，三种砂粒的加入更能影响高性能混凝土的性能，两种不同粒度的沙石影响相对较小。
利用三级配砂生产技术生产高性能混凝土，不但达到稳定生产的C50以上混凝土具有高耐久性、高工作性、高力学性、高体积稳定性、高经济性等优良特性；而且并可降低生产成本和使用成本，提高社会效益和企业效益。
该研发项目投产后，每年可为企业增收4000万元，增加利润500万元，增加税金200万元；提高劳动生产力，缩短施工时间，每泵送一车混凝土比原节约了3分钟；降低生产成本，每立方混凝土的生产成本比原降低10元，延长泵车和泵管的使用寿命，每立方混凝土维修费用降低0.1元；提高工程质量和社会效益，可提高桥梁和建筑物的使用寿命20年，减少建筑的维修费用，增加财政收入，节能降耗、保护生态环境，促进社会和谐。
Claims (5)
1.高性能混凝土，包括以下成分：水泥、矿渣粉、粉煤灰、碎石、天然砂、水及外加剂，其特征在于，还包括机制砂，所述天然砂包括天然特细砂和天然中砂，所述碎石包括粒径为5-16mm的第一碎石和粒径为5-25mm的第二碎石，按重量份数计为：水泥390-420份、矿渣粉26-34份、粉煤灰32-38份、第一碎石310-340份、第二碎石740-790份、天然特细砂110-135份、天然中砂270-285份、水150-170份、机制砂245-260份、外加剂9.5-10.5份。
2.根据权利要求1所述的高性能混凝土，其特征在于：所述天然中砂的细度模数为2.6-2.9。
3.根据权利要求1或2中所述的高性能混凝土，其特征在于：所述粉煤灰为II级粉煤灰。
4.根据权利要求1或2中所述的高性能混凝土，其特征在于：所述矿渣粉为S95级矿粉。
5.根据权利要求1-4任一项所述的高性能混凝土，其特征在于：按重量份数计为：所述水泥406份、矿渣粉30份、粉煤灰35份、天然特细砂126份、天然中砂274份、第一碎石328份、第二碎石764份、水164份、机制砂259份、外加剂10.1份。
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