CN106587817B - 一种高适应性混凝土的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高适应性混凝土的制备方法，将224‑300kg水泥与100‑135kg水混合，湿磨加143‑298kg复合型超细掺合料和600‑700k细骨料，拌合得水泥砂浆；由螺旋压榨脱水机的进浆口进入，浆料受到径向和轴向的机械挤压作用逐渐脱水浓缩，投放1000‑1100kg粗骨料，搅拌再投放10‑20kg泵送剂、5‑10kg自养护微膨胀剂和3‑6kg高相容保塑剂，搅拌成高适应性混凝土。所得混凝土具备高保塑、低收缩、低水化热、低成本、自密实和自养护性能；各性能指标均符合《高强混凝土应用技术规程》JGJ/T 281‑2012要求，主要用于超高层建筑、大型海洋工程、大跨径桥梁、隧道和铁路、核电工程。

Description

一种高适应性混凝土的制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料的技术领域，具体涉及一种高适应性混凝土的制备方法。
背景技术
目前，伴随国民经济的发展，超高层建筑的大量涌现、大型海洋工程的日益增多、建筑业绿色发展呼声的逐渐提高都对作为建筑业重要组成部分的混凝土提出新要求。
CN103524093B公开了一种超高强混凝土，是将普通硅酸盐水泥360-480kg/m3、粉煤灰50-100kg/m3,磷渣粉40-100kg/m3、硅灰30-60kg/m3、粗骨料1000-1100kg/m3、细骨料600-700kg/m3、水130-140kg/m3,萘系与聚羧酸复合减水剂9-12kg/m3制备而成。
CN101323515B公开了具有超高泵送性能的超高强混凝土及其制备方法，各组分及其质量百分比为:水泥11.9-16.2％，复合工业废渣4.2-12.2％，高效减水剂0.25-0.58％，保水增稠引气组分掺量0.16-0.25％，水4.8-5.7％，砂26.7-29.4％，石41.6-44.3％。
CN103613348B公开了低粘度、易泵送的平均强度120MPa超高强混凝土，该混凝土成分及配比如下：成分[单方用量配比(kg/m3)]：水泥400-440、硅灰40-60,矿渣微粉60-80、微珠100-120、细度模数为2.8-3.2的天然砂700-750、石了980-1000，外加剂19.5-22.75、拌合水130-135。
然而一系列的工程发现，仅是超高强和超高泵送性能己经无法满足设计和施工需求。高强、超高强混凝土的收缩率高、体积稳定性差、早期水化反应剧烈、凝结速度快、黏度大等特性与超高泵送施工存在诸多矛盾。
CN103265243B公开了一种自密实、自养护、低热、低收缩、保塑耐久混凝土的制法，是将天然沸石超细粉与微珠均匀配合得粉状自密实混凝土用増稠剂；再与高效减水剂复合物相混合，搅拌均匀，凉干，粉碎得保塑剂，天然沸石超细粉与硫铝酸盐膨脹剂混合，将水泥、粉煤灰、微珠、硅粉、自养护减缩剂、増稠剂、水、砂和碎石相混合，得到多功能混凝土；加入保塑剂(LKPA)搅拌，得到自密实、自养护、低热、低收缩、保塑耐久混凝土。虽然天然沸石具有多孔的结构，然而天然沸石超细粉是平均直径小于10um的细粉，孔结构严重破坏，不再具有吸水和保水的功能，而且粉煤灰活性低，硅粉价格昂贵，掺量都很低。
妥善解决工程项目中超高强混凝土批量稳定的超高泵送的同时，控制混凝土实现高保塑、低收缩、低水化热、低成本、自密实和自养护是保证施工质量、结构安全、工期节点的关键因素。
发明内容
本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种具备高保塑、低收缩、低水化热、低成本、自密实和自养护等性能，适应性广的高适应性混凝土的制备方法。
本发明目的的实现方式为，一种高适应性混凝土的制备方法，具体步骤为：
1)将224-300kg水泥与100-135kg水混合，湿磨40-60s后加入143-298kg复合型超细掺合料和600-700k细骨料，拌合得水泥砂浆；
所述复合型超细掺合料为水淬矿粉、湿排粉煤灰和石灰石粉按质量比1：3-3.5：0.25-0.5通过湿磨混合均匀而成；
所述细骨料采用细度模数大于2.8普通中砂；
2)将步骤1)所得水泥砂浆由螺旋压榨脱水机的进浆口进入，利用螺旋轴转动使浆料在滤鼓内轴向推进，于螺旋槽容积逐渐变小，使浆料受到径向和轴向的机械挤压作用而逐渐脱水、浓缩，至水胶比为0.22-0.25；
3)向步骤2)所得料中投放1000-1100kg粗骨料，搅拌30s一90s，再投放10-20kg泵送剂、5-10kg自养护微膨胀剂和3-6kg高相容保塑剂，搅拌成高适应性混凝土。
所述泵送剂以烷基醇醚型表面活性剂、聚羧酸减水剂与微珠按1:(0.2-0.5):(0.15-0.2)的质量比均匀混合；
所述粗骨料为10-20mm连续级配的，无针片状颗粒石灰石碎石；
所述自养护微膨胀剂以硅藻土与粉状硫铝酸盐膨胀剂按1:0.2-0.5复合；
所述保塑剂以聚乙二醇(PEG400)、改性粉煤灰与硬脂酸钙按1：1：1的质量比复合。
本发明的有益效果是：
1、本发明选择矿粉、粉煤灰和石灰石粉作为复合型超细掺合料，利用湿磨研磨效率高，能耗低，而且湿排固废可以直接用于研磨，实现掺合料的超细粉化，掺合料活性得到提高；
2、采用湿磨闪磨水泥，优化了水泥粒子的粒径分布，研磨时间太短，不能提高水泥粒子水化活性；研磨时间太长，水泥水化过快，水化热大。同时添加掺合料，大大减少了水泥用量，延缓铝酸三钙的水化反应，降低了水化热；
3、硅藻土掺入混凝土中，混凝土拌合时，吸收水分，混凝土凝结硬化时，排放水分，供混凝土中水泥水化用水，达到混凝土自养护的目的，抑制高强混凝土的自收缩。同时硫铝酸盐膨胀剂在混凝土凝结硬化初期，还产生“微膨胀减缩效应”，补偿混凝土早期收缩；
4、聚乙二醇较容易地吸附于颗粒表面形成一层高分子保护膜，同时硬脂酸钙能维持水泥颗粒表面对减水剂的吸附量，使得水泥粒子处在分散状态；改性粉煤灰属于微纳米材料，扫面电镜中显示微球状玻璃体基本破碎，添加使混凝土拌合物的黏性提高，产生“增稠效应”，对粗骨料产生“托裹效应”，混凝土料浆分散性及坍落度不变，易于泵送，且泵送后的混凝土在稳定性和均匀性上都不发生变化；
5、现有的一次搅拌工艺使砂石表面形成了一层自由水膜，削弱了水泥浆与集料的粘结，使水泥浆体的作用远未发挥出来。本发明先在砂子表面牢固地附着一层净浆，然后通过加压挤出降低水灰比，显著地改善界面结构，强化了界面粘结，节省水泥的同时混凝土28d强度可提高20-36％。
本发明通过添加复合型超细掺合料、泵送剂、自养护微膨胀剂和高相容保塑剂，妥善解决工程项目中超高强混凝土批量稳定的超高泵送的同时，控制混凝土实现高保塑、低收缩、低水化热、低成本、自密实和自养护等性能，主要用于超高层建筑、大型海洋工程、大跨径桥梁、隧道和铁路、核电工程、防护工程等大型土木工程。
具体实施方式
本发明将224-300kg水泥与100-135kg水混合，湿磨40-60s后加143-298kg复合型超细掺合料和600-700k细骨料，拌合得水泥砂浆；由螺旋压榨脱水机的进浆口进入，浆料受到径向和轴向的机械挤压作用逐渐脱水浓缩，投放1000-1100kg粗骨料，搅拌再投放10-20kg泵送剂、5-10kg自养护微膨胀剂和3-6kg高相容保塑剂，搅拌成高适应性混凝土。
所述复合型超细掺合料为水淬矿粉、湿排粉煤灰和石灰石粉按质量比1：3-3.5：0.25-0.5通过湿磨混合均匀而成。所述复合型超细掺合料含水率33％。
所述细骨料采用细度模数大于2.8普通中砂，含泥量不大于1.5％，泥块含量不大于0.5％，级配合理。
所述湿磨后的矿粉比表面积为1200-3000m2/kg，湿磨后的粉煤灰比表面积为600-6000m2/kg，湿磨后的石灰石比表面积为6000-12000m2/kg。
所述水泥为Ⅱ型硅酸盐水泥。
所述泵送剂以烷基醇醚型表面活性剂、聚羧酸减水剂与微珠按1:(0.2-0.5):(0.15-0.2)的质量比均匀混合。所述烷基醇醚型表面活性剂密度为1.05g/ml，碱含量低于1％，pH为7-8；聚羧酸减水剂为液态，固含量为(30±3)％，减水率大于25％；微珠是从粉煤灰中分离出来的超细微粒，比表面积6000m2/kg，表面为玻璃体，呈球状。
所述粗骨料为10-20mm连续级配的，无针片状颗粒石灰石碎石。
所述自养护微膨胀剂以硅藻土与粉状硫铝酸盐膨胀剂按1:0.2-0.5复合。优选的是，所述自养护微膨胀剂以硅藻土与粉状硫铝酸盐膨胀剂按1:0.4的质量比复合。
所述保塑剂以聚乙二醇(PEG400)、改性粉煤灰与硬脂酸钙按1：1：1的质量比复合。所述改性粉煤灰是电厂原粉煤灰经过超细湿法细胞磨研磨至比表面积10000m2/kg，然后在蜂巢磨中旋转闪干蒸干解聚粉煤灰。
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1、
1)将224kg水泥与100kg水混合，湿磨60s后加入298kg复合型超细掺合料和700k细骨料，拌合得水泥砂浆；
所述复合型超细掺合料为水淬矿粉、湿排粉煤灰和石灰石粉按质量比1：3.5：0.5通过湿磨混合均匀而成；
2)将步骤1)所得水泥砂浆由螺旋压榨脱水机的进浆口进入，利用螺旋轴转动使浆料在滤鼓内轴向推进，于螺旋槽容积逐渐变小，使浆料受到径向和轴向的机械挤压作用而逐渐脱水、浓缩，至水胶比为0.25；
3)向步骤2)所得料中投放1100kg粗骨料，搅拌90s，再投放20kg泵送剂、10kg自养护微膨胀剂和6kg高相容保塑剂，搅拌成高适应性混凝土。
所述泵送剂以烷基醇醚型表面活性剂、聚羧酸减水剂与微珠按1:0.5:0.2的质量比均匀混合；
所述自养护微膨胀剂以硅藻土与粉状硫铝酸盐膨胀剂按1:0.2复合。
实施例2、
1)将300kg水泥与135kg水混合，湿磨60s后加入143kg复合型超细掺合料和600k细骨料，拌合得水泥砂浆；
所述复合型超细掺合料为水淬矿粉、湿排粉煤灰和石灰石粉按质量比1：3.5：0.5通过湿磨混合均匀而成；
2)将步骤1)所得水泥砂浆由螺旋压榨脱水机的进浆口进入，利用螺旋轴转动使浆料在滤鼓内轴向推进，于螺旋槽容积逐渐变小，使浆料受到径向和轴向的机械挤压作用而逐渐脱水、浓缩，至水胶比为0.22；
3)向步骤2)所得料中投放1000kg粗骨料，搅拌30s，再投放10kg泵送剂、5kg自养护微膨胀剂和3kg高相容保塑剂，搅拌成高适应性混凝土。
所述泵送剂以烷基醇醚型表面活性剂、聚羧酸减水剂与微珠按1:0.2:0.15的质量比均匀混合；
所述自养护微膨胀剂以硅藻土与粉状硫铝酸盐膨胀剂按1:0.4复合。
实施例3、
1)将250kg水泥与113kg水混合，湿磨40s后加入200kg复合型超细掺合料和650k细骨料，拌合得水泥砂浆；
所述复合型超细掺合料为水淬矿粉、湿排粉煤灰和石灰石粉按质量比1：3.3：0.35通过湿磨混合均匀而成；
2)将步骤1)所得水泥砂浆由螺旋压榨脱水机的进浆口进入，利用螺旋轴转动使浆料在滤鼓内轴向推进，于螺旋槽容积逐渐变小，使浆料受到径向和轴向的机械挤压作用而逐渐脱水、浓缩，至水胶比为0.23；
3)向步骤2)所得料中投放1050kg粗骨料，搅拌50s，再投放15kg泵送剂、8kg自养护微膨胀剂和4kg高相容保塑剂，搅拌成高适应性混凝土。
所述泵送剂以烷基醇醚型表面活性剂、聚羧酸减水剂与微珠按1:0.35:0.18的质量比均匀混合；
所述自养护微膨胀剂以硅藻土与粉状硫铝酸盐膨胀剂按1:0.5复合。
实施例4、
1)将280kg水泥与126kg水混合，湿磨50s后加入258kg复合型超细掺合料和610k细骨料，拌合得水泥砂浆；
所述复合型超细掺合料为水淬矿粉、湿排粉煤灰和石灰石粉按质量比1：3.0：0.25通过湿磨混合均匀而成；
2)将步骤1)所得水泥砂浆由螺旋压榨脱水机的进浆口进入，利用螺旋轴转动使浆料在滤鼓内轴向推进，于螺旋槽容积逐渐变小，使浆料受到径向和轴向的机械挤压作用而逐渐脱水、浓缩，至水胶比为0.24；
3)向步骤2)所得料中投放1060kg粗骨料，搅拌60s，再投放18kg泵送剂、9kg自养护微膨胀剂和5kg高相容保塑剂，搅拌成高适应性混凝土。
所述泵送剂以烷基醇醚型表面活性剂、聚羧酸减水剂与微珠按1:0.3:0.16的质量比均匀混合；
所述自养护微膨胀剂以硅藻土与粉状硫铝酸盐膨胀剂按1:0.3复合。
实施例5、
1)将250kg水泥与113kg水混合，湿磨50s后加入200kg复合型超细掺合料和610k细骨料，拌合得水泥砂浆；
所述复合型超细掺合料为水淬矿粉、湿排粉煤灰和石灰石粉按质量比1：3.3：0.4通过湿磨混合均匀而成；
2)将步骤1)所得水泥砂浆由螺旋压榨脱水机的进浆口进入，利用螺旋轴转动使浆料在滤鼓内轴向推进，于螺旋槽容积逐渐变小，使浆料受到径向和轴向的机械挤压作用而逐渐脱水、浓缩，至水胶比为0.24；
3)向步骤2)所得料中投放1060kg粗骨料，搅拌60s，再投放20kg泵送剂、10kg自养护微膨胀剂和6kg高相容保塑剂，搅拌成高适应性混凝土。
所述泵送剂以烷基醇醚型表面活性剂、聚羧酸减水剂与微珠按1:0.2:0.2的质量比均匀混合；
所述自养护微膨胀剂以硅藻土与粉状硫铝酸盐膨胀剂按1:0.3复合。
各实施例的性能值见下表：
从表中可见：本发明通过添加复合型超细掺合料、泵送剂、自养护微膨胀剂和高相容保塑剂，妥善解决工程项目中超高强混凝土批量稳定的超高泵送的同时，控制混凝土实现高保塑、低收缩、低水化热、低成本、自密实和自养护等性能，各性能指标均符合《高强混凝土应用技术规程》JGJ/T 281-2012要求，主要用于超高层建筑、大型海洋工程、大跨径桥梁、隧道和铁路、核电工程。

Claims (6)

1.一种高适应性混凝土的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：
1)将224-300kg水泥与100-135kg水混合，湿磨40-60s后，加入143-298kg复合型超细掺合料和600-700kg 细骨料，拌合得水泥砂浆；
所述复合型超细掺合料为水淬矿粉、湿排粉煤灰和石灰石粉按质量比1：3-3.5：0.25-0.5通过湿磨混合均匀而成；
所述细骨料采用细度模数大于2.8普通中砂；
2)将步骤1)所得水泥砂浆由螺旋压榨脱水机的进浆口进入，利用螺旋轴转动使浆料在滤鼓内轴向推进，于螺旋槽容积逐渐变小，使浆料受到径向和轴向的机械挤压作用而逐渐脱水、浓缩，至水胶比为0.22-0.25；
3)向步骤2)所得料中投放1000-1100kg粗骨料，搅拌30s一90s，再投放10-20kg泵送剂、5-10kg自养护微膨胀剂和3-6kg高相容保塑剂，搅拌成高适应性混凝土；
所述泵送剂以烷基醇醚型表面活性剂、聚羧酸减水剂与微珠按1:(0.2-0.5):(0.15-0.2)的质量比均匀混合；
所述粗骨料为10-20mm连续级配的，无针片状颗粒石灰石碎石；
所述自养护微膨胀剂以硅藻土与粉状硫铝酸盐膨胀剂按1:0.2-0.5的质量比复合；
所述保塑剂以聚乙二醇、改性粉煤灰与硬脂酸钙按1：1：1的质量比复合；
配保塑剂的改性粉煤灰是电厂原粉煤灰经过超细湿法细胞磨研磨至比表面积10000m2/kg，然后在蜂巢磨中旋转闪干蒸干解聚所得粉煤灰。
2.根据权利要求1所述的一种高适应性混凝土的制备方法，其特征在于：步骤1)中的复合型超细掺合料含水率33％；细骨料中含泥量不大于1.5％，泥块含量不大于0.5％，级配合理。
3.根据权利要求1所述的一种高适应性混凝土的制备方法，其特征在于：所述湿磨后的矿粉比表面积为1200-3000m2/kg，湿磨后的粉煤灰比表面积为600-6000m2/kg，湿磨后的石灰石比表面积为6000-12000m2/kg。
4.根据权利要求1所述的一种高适应性混凝土的制备方法，其特征在于：所述烷基醇醚型表面活性剂密度为1.05g/ml，碱含量低于1％，pH为7-8；聚羧酸减水剂为液态，固含量为(30±3)％，减水率大于25％；微珠是从粉煤灰中分离出来的超细微粒，比表面积6000m2/kg，表面为玻璃体，呈球状。
5.根据权利要求1所述的一种高适应性混凝土的制备方法，其特征在于：所述自养护微膨胀剂以硅藻土与粉状硫铝酸盐膨胀剂按1:0.4的质量比复合。
6.根据权利要求1所述的一种高适应性混凝土的制备方法，其特征在于：步骤1)所用水泥为Ⅱ型硅酸盐水泥。
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