CN106830849A - 一种常温养护早强混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种早强混凝土，包括以下重量份的组分：硅酸盐水泥100份，粉煤灰10~30份、硅灰3~5份、偏高岭土5~10份、天然砂180~250份、碎石280~350份、聚羧酸减水剂0.6~1.0份、拌和水37~48份。同时，本发明还公开了制备这种早强混凝土的方法。本发明的早强混凝土采用了粉煤灰、硅灰和偏高岭土复合胶凝材料体系，该胶凝材料组成相互作用促使早期强度快速增长，配合上适宜的骨料成分，经过10h常温养护抗压强度即可高于20MPa，可以称得上超早强混凝土的级别。
Description
技术领域
本发明属于土木建设工程领域，涉及一种早强混凝土，特别涉及一种常温养护的(超)早强混凝土，可以被广泛的应用于各种桥梁隧道工程。
背景技术
现有技术中，为解决混凝土早期强度低的问题时，在预制混凝土构件时，多采用蒸汽养护的方式加速混凝土水化，使混凝土成型后10h抗压强度即可达到15MPa以上，超过脱模强度，以此方式加速模具的周转，节省投资，提高生产效益；不能采用蒸汽养护时，人们常将普通硅酸盐水泥用硫铝酸盐水泥替代，由于硫铝酸盐水泥具有快硬的特性从而提高混凝土构件的早期强度。
以上两种超早强手段均有较大的弊端。蒸养工艺虽可快速提高强度，但研究表明蒸养不仅能耗高，对混凝土后期强度、耐久性及裂缝的控制均不利，而硫铝酸盐水泥价格远超普通硅酸盐水泥，制造成本太高。
发明内容
本发明针对现有的蒸汽养护早强混凝土能耗高、后期性能不佳；同时，硫铝酸盐水泥早强混凝土的使用成本太高的缺陷。为了更好的解决混凝土早期强度偏低的问题，提供一种能够常温养护的早强混凝土或称超早强混凝土，以满足工程对早强混凝土的需求，克服传统技术手段成本高，后期强度和耐久性不良的缺点。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种早强混凝土，包括以下重量份的组分：硅酸盐水泥100份，粉煤灰10～30份、硅灰3～5份、偏高岭土5～10份、天然砂180～250份、碎石280～350份、聚羧酸减水剂0.6～1.0份、拌和水37～48份。
本发明的早强混凝土配方中采用了粉煤灰、硅灰和偏高岭土组成复合胶凝材料体系，胶凝材料组成配合比例均衡，能够实现良好的相互促进作用，实现混凝土早期强度快速增长，经过10h常温养护抗压强度即可高于20MPa。同时，本发明的早强混凝土的成分配合均衡性能好，在固化成型的后具有良好的抗压性能，能保证混凝土后期强度和耐久性优良，避免现有技术中早强混凝土因为固化速度过快，后期终凝强度不足的缺陷。
进一步，优选所述早强混凝土，包括以下重量份的组分：硅酸盐水泥100份，粉煤灰12～28份、硅灰3～5份、偏高岭土6～10份、天然砂190～240份、碎石290～340份、聚羧酸减水剂0.6～1.0份、拌和水38～48份。优选本发明的早强混凝土的配方比例，使其中应用的胶凝材料和骨料的配合比例更优，进而在早强混凝土的固化成型过程中表现出更佳的初期强度，以及终凝强度和高耐久性能。
更进一步，优选所述早强混凝土，包括以下重量份的组分：硅酸盐水泥100份，粉煤灰15～28份、硅灰3～5份、偏高岭土7～10份、天然砂200～240份、碎石295～340份、聚羧酸减水剂0.6～1.0份、拌和水38～47份。更优选混凝土的材料用量比例范围，使得早强混凝土在拌合应用中更容易调整控制，并最终表现出更好的预期性能。
进一步，所述的早强混凝土是能够常温养护的早强混凝土。本发明提供的早强混凝土是一种能够进行常温养护的早强混凝土，无需采用现有技术中的蒸汽养护处理，避免蒸汽养护对于混凝土的性能的干扰破坏作用，使得混凝土能够具有更好的终凝强度。同时，大大的节约了蒸汽养护的能源消耗，降低了混凝土工程中的施工成本。
进一步，所述常温养护的特性是指混凝土能够在5～35℃的温度范围内进行养护处理。当温度低于5℃的时候，混凝土的水化速度极慢，需要考虑在养护过程中增加保温措施，帮助混凝土维持在适宜的温度范围内，促进混凝土的凝固成型。
进一步，优选所述的天然砂是细度模数在2.3～3.0之间，含泥量≤3.0％，泥块含量≤1.0％，氯化物含量≤0.02％的河砂或湖砂。
进一步，所述的碎石是5-25mm粒径的碎石。碎石料按粒径大小可分为粗碎石、中碎石、细碎石和石血等。本发明优选碎石的针片状含量应≤10％，含泥量应≤1％。
本发明的另一个目的是提供一种上述的早强混凝土的制备方法。
一种制备上述早强混凝土的方法，包含以下步骤：
1)按配方取原料组分；
2)在15℃～35℃条件下，将硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰和偏高领土混合，搅拌均匀；
3)将天然砂和碎石加入到步骤2得到的拌合物中，搅拌8-120秒，优选8-40秒，更优选为8-15秒，最好是10秒。
4)将聚羧酸减水剂和自来水混合后加入步骤3所述拌合物搅拌90-180秒，优选为90-150秒，停止，既得早强混凝土。
本发明提供的制备方法根据本发明所选用的胶凝材料的特性进行了适当的优化配制，先经过预配置反应使得胶凝材料混合均匀，然后再依次的加入骨料和水进行水合反应，实现早强混凝土的材料充分混合以及胶凝材料和骨料之间的分散均匀，并最终使得混凝土的性质表现达到一个最优化的极佳状态，能够更好的实现早强的性质以及常温养护的基础条件要求。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明的早强混凝土采用了粉煤灰、硅灰和偏高岭土复合胶凝材料体系，该胶凝材料组成相互作用促使早期强度快速增长，配合上适宜的骨料成分，经过10h常温养护抗压强度即可高于20MPa，可以称得上超早强混凝土的级别。
2、本发明的混凝土能够保证混凝土后期强度和耐久性优良，使得其在长期的应用中表现出更好的性能，避免了现有的早强混凝土因为实现早强特性而不得不牺牲终凝强度的缺陷。
3、本发明的早强混凝土材料成本低廉，而且其中大量的使用了工业废料，节能环保。
4、本发明的早强混凝土具有良好的流动性和输送凝固过程中各项性能均可以称得上优秀，施工方便，对于施工品质的保障以及施工效率的促进作用非常显著。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。本发明中未特别说明的百分比一般是指重量百分比。
实施例1
按照以下重量份数比例取混凝土原料：硅酸盐水泥100份，粉煤灰20份、硅灰4份、偏高岭土8份、天然砂220份、碎石310份、聚羧酸减水剂0.7份、拌和水41份。将这些原料按照适当的混合方式进行混合，搅拌均匀后得到早强混凝土。将该早强混凝土进行制方，常温养护，检测10h抗压强度达到16.5MPa，检测显示其28d抗压强度达到65.1MPa。
实施例2-6
按照与实施例1相同的方法制备早强混凝土，制备过程中使用的混凝土原料的重量份数比例如下表1所示。将制备得到的混凝土样品制方，常温养护，检测10h、28d抗压强度。
表1早强混凝土配方比例之一(单位：重量份)
*抗压强度的单位为MPa。
由表1可见，混凝土的整体品质表现较佳，基本上能够在10h的时候达到15Mpa的脱模强度要求，对于要求混凝土早强以及超早强的性质的环境具有重要的应用意义。
实施例7-11
按照表2记录的原料比例称取原料，在15℃～35℃条件下，将硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰和偏高领土混合，搅拌均匀。然后，将天然砂和碎石加入到胶凝材料的拌合物中，搅拌8-120秒。最后，将聚羧酸减水剂和自来水混合后加入混入砂石的拌合物中，搅拌90-180秒，优选为90-150秒，停止，既得早强混凝土。将此早强混凝土制方，常温养护，检测其10h、28d抗压强度。
表2早强混凝土配方比例之二(重量份)
| 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 | 实施例10 | 实施例11 | |
| 硅酸盐水泥 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 粉煤灰 | 29 | 15 | 22 | 23 | 19 |
| 硅灰 | 4 | 4 | 3 | 4 | 5 |
| 偏高岭土 | 7 | 9 | 8 | 9 | 8 |
| 天然砂 | 200 | 240 | 220 | 215 | 210 |
| 碎石 | 310 | 295 | 305 | 305 | 310 |
| 聚羧酸减水剂 | 0.9 | 0.7 | 0.8 | 0.9 | 0.8 |
| 拌合水 | 39 | 47 | 45 | 42 | 44 |
| 10h抗压强度* | 17.5 | 13.2 | 15.1 | 18.6 | 17.8 |
| 28d抗压强度* | 66.5 | 60.5 | 61.2 | 68.1 | 67.2 |
*抗压强度的单位为MPa。
由表2可见，本发明的早强混凝土在适宜的制备方法下，制备得带的早强混凝土的性质得到一定提升，无论是10小时的抗压强度还是28天的终凝强度都表现出较好的水平，适合应用于各种需要使用早强混凝土的施工情况。
对比例1-3
按照与实施例7-11类似的方法制备早强混凝土，只是其中部分原料的选用与本发明的技术方案不同，具体使用的原料如表3所示。制备得到的混凝土制成方块料，常温养护，检测其10h、28d抗压强度，结果见表3。
表3早强混凝土配方比例之二(重量份)
| 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 | 实施例10 | 实施例11 | |
| 硅酸盐水泥 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 粉煤灰 | 29 | - | 22 | 23 | 20 |
| 硅灰 | 4 | 4 | - | - | - |
| 偏高岭土 | - | - | 8 | - | - |
| 天然砂 | 205 | 220 | 200 | 210 | 220 |
| 碎石 | 300 | 295 | 305 | 305 | 310 |
| 聚羧酸减水剂 | 1.0 | 0.7 | 0.8 | 0.8 | 1.0 |
| 拌合水 | 40 | 48 | 44 | 45 | 42 |
| 10h抗压强度* | 11.1 | 8.9 | 13.1 | 7.2 | 8.0 |
| 28d抗压强度* | 60.5 | 54.1 | 56.1 | 53.1 | 56.1 |
*抗压强度的单位为MPa。
从对比例1-3的结果可见，当早强混凝土的配方发生变化时，尤其是早强混凝土中的胶凝材料的选用与本发明出现较大的出入时，硅灰、偏高岭土用量不足及用水量偏大的混凝土的早期抗压强度出现了较大的波动，如果仅仅采用和本发明同样的常温养护方案，那么混凝土的早期抗压强度难以达到本发明的预期的级别，不能满足某些具有特殊要求的混凝土使用情况。
综合对比本发明的实施例和对比例的数据，可见本发明的早强混凝土的早期强度提升幅度约为30％-80％，显著的提高了早强混凝土的应用潜力范围，能够满足各种的不同的混凝土应用环境的要求。
Claims (10)
1.一种早强混凝土，包括以下重量份的组分：硅酸盐水泥100份，粉煤灰10~30份、硅灰3~5份、偏高岭土5~10份、天然砂180~250份、碎石280~350份、聚羧酸减水剂0.6~1.0份、拌和水37~48份。
2.如权利要求1所述早强混凝土，其特征在于，所述早强混凝土包括以下重量份的组分：硅酸盐水泥100份，粉煤灰12~28份、硅灰3~5份、偏高岭土6~10份、天然砂190~240份、碎石290~340份、聚羧酸减水剂0.6~1.0份、拌和水38~48份。
3.如权利要求1所述早强混凝土，其特征在于，所述早强混凝土包括以下重量份的组分：硅酸盐水泥100份，粉煤灰15~28份、硅灰3~5份、偏高岭土7~10份、天然砂200~240份、碎石295~340份、聚羧酸减水剂0.6~1.0份、拌和水38~47份。
4.如权利要求1所述早强混凝土，其特征在于，所述的早强混凝土是能够常温养护的早强混凝土。
5.如权利要求4所述早强混凝土，其特征在于，所述常温养护的特性是指混凝土能够在5～35℃的温度范围内进行养护处理。
6.如权利要求1所述早强混凝土，其特征在于，所述的天然砂是细度模数在2.3~3.0之间，含泥量≤3.0%，泥块含量≤1.0%，氯化物含量≤0.02%的河砂或湖砂。
7.如权利要求1所述早强混凝土，其特征在于，所述的碎石是5-25mm粒径的碎石。
8.如权利要求1所述早强混凝土，其特征在于，碎石的针片状含量应≤10%，含泥量应≤1%。
9.一种制备上述早强混凝土的方法，包含以下步骤：
1）按配方取原料组分；
2）在15℃~35℃条件下，将硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰和偏高领土混合，搅拌均匀；
3）将天然砂和碎石加入到步骤2得到的拌合物中，搅拌8-120秒；
4）将聚羧酸减水剂和自来水混合后加入步骤3所述拌合物搅拌90-180秒，停止，既得早强混凝土。
10.如权利要求9所述的制备上述早强混凝土的方法，其特征在于，步骤（3）中搅拌的时间为8-40秒。
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