CN106977155B - C60超高泵送混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种C60超高泵送混凝土，按重量份数计，其原料包括P·O42.5级水泥350～370份，S95矿粉66～74份，F(I)粉煤灰48～52份，高性能掺和料75～85份，砂725～765份，5‑20mm粒径碎石930～970份，外加剂8.0～9.0份，水151～163份。该种混凝土不仅具有良好的流动性能而且满足C60混凝土的强度要求，浇筑成型的混凝土内部导热效率较高，在其硬化过程中混凝土表面的裂缝几乎不存在，减少了安全隐患。

Description

C60超高泵送混凝土
技术领域
本发明涉及超高泵送混凝土领域，更具体的说，它涉及一种C60超高泵送混凝土。
背景技术
超高泵送混凝土技术是指泵送高度超过200m的现代混凝土泵送技术。对于超高层建筑而言，构成超高层建筑的混凝土需要具备较高的强度，因此高强超高层泵送的混凝土水泥用量较大，同时强度等级高。
由于浇筑所需混凝土用量较多，混凝土在硬化过程中水泥水化会产生大量的水化热，并且强度等级越高水化热越大，混凝土内部的温度急剧上升。由于混凝土是热的不良导体，混凝土内部的温度很难传递至混凝土表面，而混凝土表面散热较快，混凝土结构层内外的温差较大，较大的温差造成混凝土内部与外部的收缩率不同，使混凝土表面产生裂缝，出现安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种C60超高泵送混凝土，该混凝土流动性能好，强度达到C60混凝土强度标准，同时浇筑形成的混凝土导热性能较好，无裂缝产生。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种C60超高泵送混凝土，按重量份数计，其原料包括P·O42.5级水泥350～370份，S95矿粉66～74份，F(I)粉煤灰48～52份，高性能掺和料75～85份，砂725～765份，5-20mm粒径碎石930～970份，外加剂8.0～9.0份，水151～163份。
优选的，按重量份数计，其原料包括P·O42.5级水泥360份，S95矿粉70份，F(I)粉煤灰50份，高性能掺和料80份，砂745份，5-20mm粒径碎石950份，外加剂8.5份，水157份。
通过采用上述技术方案，制备得到的超高泵送混凝土的水胶比为0.28，强度达到C60混凝土强度标准；根据水泥等胶凝材料的用量将细骨料与粗骨料的含量严格控制在0.78-0.79的范围内，细骨料与粗骨料与水泥、矿粉、粉煤灰、高性能矿物掺和料配合使用，在保证超高强度的同时，保证了混凝土的工作性，实现了高强混凝土的远距离泵送能力。
优选的，所述高性能掺和料为硅灰，氧化铍陶瓷微珠，沥青基碳纤维。
优选的，所述硅灰，氧化铍陶瓷微珠，沥青基碳纤维的质量比为5∶2∶1。
通过采用上述技术方案，氧化铍陶瓷微珠是以氧化铍为主要成分的陶瓷微珠，其主要靠声子振动导热，其导热能力较强，同时，混凝土中加入沥青基碳纤维，沥青基碳纤维在混凝土内部形成空间网状结构，其沥青基碳纤维本身具有一定的导热性，可以将混凝土内部的热量传到至混凝土表面。氧化铍陶瓷微珠吸附于沥青基碳纤维表面或者填充于沥青基碳纤维之间，沥青基碳纤维在形成空间导热网络的同时沥青基碳纤维空间之间嫁接增强导热的粒子，增加混凝土的导热性能。
同时，利用外加剂对沥青基碳纤维表面进行改性，在沥青基碳纤维表面引入或者嫁接具有极性的基团，增强表面活性。同时，将硅灰掺入水泥中，代替了部分水泥的使用，水泥的使用量降低，减少了水泥的水化热，降低混凝土绝热温升，使浇筑形成的混凝土内外温差减小。
优选的，所述氧化铍陶瓷微珠为空心陶瓷微珠，所述空心陶瓷微珠的粒径为5～15微米。
通过采用上述技术方案，氧化铍陶瓷微珠为空心陶瓷微珠，氧化铍陶瓷微珠的质量比实心微珠质量相对减轻，比表面积增加，同时氧化铍陶瓷微珠的粒径较小，氧化铍陶瓷微珠的比表面积增加，与沥青基碳纤维的吸附能力增强。
优选的，所述沥青基碳纤维的长度为2～6毫米。
通过采用上述技术方案，碳纤维的长度处于2～6毫米范围内时，碳纤维可以在混凝土泥浆中搭接形成导热网络，不会因碳纤维长度过长影响混凝土的流动性，同时不会因碳纤维长度过短无法形成导热网络。
优选的，所述外加剂为JY-PS-1型聚羧酸高性能减水剂，分散剂，表面活性剂。
优选的，所述JY-PS-1型聚羧酸高性能减水剂，分散剂，表面活性剂的质量比为3∶1∶1。
优选的，所述表面活性剂为聚乙烯醇和聚缩水甘油醚的混合物。
优选的，所述分散剂为十二烷基磺酸钠和十二烷基硫酸钠的混合物。
通过采用上述技术方案，碳纤维表面主要含有羰基，羧基，羟基三种含氧活性官能团，表面活性剂既可以保护碳纤维表面不被破坏，同时增大了碳纤维的比表面积，增加了碳纤维表面的化学以及物理活性，表面活性剂的使用不仅增强了碳纤维与水泥之间的结合力，同时，表面活性剂使氧化铍陶瓷微珠与碳纤维之间的结合力增强，使氧化铍陶瓷微珠吸附于沥青基碳纤维表面，而不至于分散于水泥泥浆中。
同时，十二烷基磺酸钠和十二烷基硫酸钠均为阴离子型表面活性剂，分散剂在水溶液中吸附或包裹在碳纤维的表面，在碳纤维表面产生非共价键的修饰。分散剂通过疏水端吸附在碳纤维表面，通过亲水端与水相互作用而钻入水中，实现了碳纤维在水性体系中的分散。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、利用沥青基碳纤维在混凝土中搭建网状导热网络，同时，在导热网络上嫁接具有高导热性的氧化铍陶瓷微珠，混凝土内部由水泥水化产生的水化热通过导热网络从混凝土内部传递至混凝土外部，减少混凝土的内外温差，避免混凝土中裂缝产生，此外，沥青基碳纤维在混凝土内部的搭建提高了混凝土的强度。
2、表面活性剂的使用不仅对沥青基碳纤维表面进行了改性，在沥青基碳纤维的表面嫁接了带有极性的基团，有效提高了混凝土的导热性能，避免产生因混凝土内外温差较大引起的裂缝，有效提高了混凝土的抗裂、抗侵蚀以及抗冻性能。
具体实施方式
本发明实施例中所涉及的所有物质均为市售。
各实施例中所用到样品的规格如表1所示。
表1以下各实施例中所用到样品的规格
组分 规格 厂家/产地
水泥 P·042.5 天津振兴水泥有限公司
矿粉 S95 唐山典实建材有限公司
粉煤灰 F类I级 天津北疆环保建材有限公司
硅灰 SF-93 北京江汉科技有限公司
砂 II区中砂 卢龙
碎石 5-20mm连续粒级 玉田
氧化铍陶瓷微珠 粒径5-15μm 雷鸣矿产品加工厂
沥青基碳纤维 长度2-6mm 力硕复合材料科技有限公司
十二烷基磺酸钠 工业级 兴发化工产品有限公司
十二烷基硫酸钠 工业级 兴发化工产品有限公司
聚羧酸高性能减水剂 JY-PS-1 北京金隅水泥节能科技有限公司
聚乙烯醇 工业级 凯杜实业发展有限公司
聚缩水甘油醚 工业级 海安石油化工厂
各实施例中所用的原料配比如表2所示。
表2各实施例中的组分含量
Figure BDA0001269307290000031
Figure BDA0001269307290000041
以上各实施例中的C60超高泵送混凝土的制备方法如下：
S1：按规定重量称取砂、5-20mm碎石加入搅拌机中进行搅拌，搅拌时间为10s，得到混合物；
S2：按规定重量称取P·O42.5级水泥、S95矿粉、F(I)粉煤灰、硅灰加入S1中得到的混合物中，搅拌时间为10s，得到混合物；
S3：按规定重量称取JY-PS-1型聚羧酸高性能减水剂，4/5的水，两者相互混合后，加入S2得到的混合物中，搅拌时间为60s，得到混合物；
S4：按规定重量称取1/5的水，分散剂，氧化铍陶瓷微珠超声搅拌2min，得到混合物；
S5：按规定重量称取沥青基碳纤维、表面活性剂，1/5的水超声搅拌3min，之后加入S4得到的混合物，继续超声搅拌2min，得到混合物，最后加入S3中，搅拌30s，得到混凝土拌合物。
以上各实施例制备的C60超高泵送混凝土所采用的评价指标及检测方法如下：
坍落度和T500：按照GB/T 50080《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》中的规范测量各实施例中制备得到的C60超高泵送混凝土出机时的坍落度以及坍落扩展度至500mm所需的时间；
抗氯离子渗透性能：按照GB/T 50082《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中快速氯离子迁移系数法测试各实施例中制备得到的C60超高泵送混凝土标准试块的氯离子渗透深度。
抗水渗透性能：按照GB/T 50082《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的逐级加压法测试各实施例中制备得到的C60超高泵送混凝土标准试块的渗水深度。
抗冻融性能：按照GB/T 50082《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的快冻法测试各实施例中制备得到的C60超高泵送混凝土标准试块的质量损失率。
表观性能：利用扫描电子显微镜对各实施例中制备得到的C60超高泵送混凝土进行微观检测。
抗压强度：按照GB/T 50010《混凝土结构设计规范》中的规范检测混凝土标准试块在第7天、第14天、第28天、第56天时测得的具有100％保证率的抗压强度。
温度：按照GB/T 50108《地下工程防水技术规程》对浇筑后的C60超高泵送混凝土在7天内不间断检测，测试混凝土内外的最大温差以及混凝土内部的最高温度。
以上各实施例的性能指标如表3所示。
表3各实施例制备的C60超高泵送混凝土的性能测试结果
Figure BDA0001269307290000051
从上述表中可以看出，本发明满足了C60超高泵送混凝土的和易性、力学性能和耐久性能的指标，并且经过抗氯离子渗透性能测试、抗水渗透性能测试以及抗冻融性能测试，混凝土标准试块的抗渗透能力较强，混凝土表面几乎无裂缝产生，同时，浇筑后的混凝土内外温差满足混凝土施工规范要求。
各对比例中所用的原料配比如表4所示。
表4各对比例中的组分含量
组分(kg) 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5 对比例6 对比例7
P·O42.5级水泥 360 360 360 360 360 360 360
S95矿粉 70 70 70 70 70 70 70
F(I)粉煤灰 50 50 50 50 50 50 50
硅灰 50 50 50 50 50 50 50
砂 745 745 745 745 745 745 745
5-20mm粒径碎石 950 950 950 950 950 950 950
氧化铍陶瓷微珠 0 0 0 20 20 20 20
氧化铝陶瓷微珠 20 0 0 0 0 0 0
钢珠 0 20 0 0 0 0 0
玻璃微珠 0 0 20 0 0 0 0
沥青基碳纤维 10 10 10 10 10 10 10
十二烷基磺酸钠 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 1.7 0
十二烷基硫酸钠 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0 1.7
聚羧酸高性能减水剂 5.1 5.1 5.1 5.1 5.1 5.1 5.1
聚乙烯醇 0.8 0.8 0.8 0 1.7 0.8 0.8
聚缩水甘油醚 0.9 0.9 0.9 1.7 0 0.9 0.9
水 157 157 157 157 157 157 157
其中，对比例1至对比3中氧化铝陶瓷微珠、钢珠、玻璃微珠的粒径与氧化铍微珠的粒径一致。
各对比例的制备方法与实施例1一致。
以上各对比例的性能指标如表5所示。
表5各对比例制备的混凝土的性能测试结果
性能测试结果 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5 对比例6 对比例7
坍落扩展度/mm 685 675 680 650 645 640 670
T<sub>500</sub>/s 9.3 9.5 10.2 11.6 11.3 13.2 10.3
出机性能 良好 良好 良好 良好 良好 一般 良好
氯离子渗透深度/mm 3.1 3.6 4.2 3.0 3.3 3.0 4.0
渗水深度/mm 8 9 11 7 7 8 10
质量损失率/％ 2.8 3.2 3.5 2.5 2.6 2.6 3.3
表观性能 有裂缝 有裂缝 有裂缝 无裂缝 无裂缝 无裂缝 无裂缝
第56天抗压强度/MPa 58.0 57.2 56.2 58.0 57.8 55.3 55.2
最大温差/℃ 26.9 27.7 30.6 25.9 26.1 25.9 29.6
最高温度/℃ 41.8 42.9 43.3 38.5 38.0 38.3 42.3
从上表中可以看出，对比例1中添加氧化铝陶瓷微珠，和实施例1相比，氧化铝陶瓷微珠的导热性能远远小于氧化铍陶瓷微珠的导热性能；对比例2中添加的钢珠，虽然其本身的导热性能较好，但是钢珠的质量较重并且钢珠表面较为光滑，与碳纤维表面结合力较弱，无法吸附于碳纤维表面；对比例3中添加的玻璃微珠，其本身并不具有导热性，相对应的混凝土中的导热性能并没有增加。因此，对比例1至对比例3中制备得到的混凝土的导热性能低于实施例1中制备得到的混凝土，混凝土内部热量无法传递至混凝土表面，导致硬化后的混凝土裂缝较多。
对比例4与对比例5中分别加入了单一组分的表面活性剂，单纯使用聚乙烯醇以及聚缩水甘油醚的效果低于二者的协同效果，导致混凝土表面裂缝较二者同时使用时较多。对比例6与对比例7中单独使用十二烷基磺酸钠以及十二烷基硫酸钠，分散剂对碳纤维表面的非共价键修饰作用减弱，单独使用十二烷基磺酸钠以及十二烷基硫酸钠的效果低于二者的协同效果，导致混凝土表面裂缝较二者同时使用时较多。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (4)

1.一种C60超高泵送混凝上，其特征是，按重量份数计，其原料包括：
Figure FDA0002118953200000011
所述高性能掺和料为硅灰、氧化铍陶瓷微珠、沥青基碳纤维，且硅灰、氧化铍陶瓷微珠、沥青基碳纤维的质量比为5:2:1。
2.根据权利要求1所述的C60超高泵送混凝上，其特征是，按重量份数计，其原料包括：
Figure FDA0002118953200000012
3.根据权利要求1所述的C60超高泵送混凝上，其特征是，所述氧化铍陶瓷微珠为空心陶瓷微珠，所述空心陶瓷微珠的粒径为5～15微米。
4.根据权利要求1所述的C60超高泵送混凝上，其特征是，所述沥青基碳纤维的长度为2～6毫米。
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