CN107032718A - 用于超长混凝土结构施工的膨胀混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于超长混凝土结构施工的膨胀混凝土，其技术要点是：以质量份数计，其原料包括以下组分：水泥170‑175份、水165‑170份、细砂215‑225份、机制砂510‑515份、细石220‑230份、中碎石880‑890份、粉煤灰110‑113份、磨细矿渣粉96‑99份、DF‑6缓凝高效减水剂8.4‑9.1份、HCSA膨胀剂40‑41份。其在超长混凝土结构在建筑施工过程中可避免留置后浇带，加快施工进度，缩短工期，无结构裂缝提高结构的整体稳定性，并能保证工程的防水质量。

Description

用于超长混凝土结构施工的膨胀混凝土
技术领域
本发明涉及混凝土领域，更具体的说，它涉及一种用于超长混凝土结构施工的膨胀混凝土。
背景技术
随着我国城市化进程的不断加快，城市人口数量已经开始急剧上涨，高层建筑作为能够容纳相当数量居民的建筑形式已经越来越受到人们的青睐，在建筑行业，超长混凝土作为建筑工程施工过程中主要应用的材料之一，其混凝土构件是建筑结构最主要荷载承载力的组件。
随着我国建筑业的快速发展，超长混凝土结构在建筑工程中得到了广泛的应用，在现代工程建设中，占有重要地位，工业与民用建筑中对超长混凝土结构在建筑施工过程中最容易出现的问题是结构裂缝，这是主要由于大体积混凝土中水泥在水化反应中释放的水化热所产生的温度变化和混凝土收缩的共同作用，会产生较大的温度应力和收缩应力。
超长钢筋混凝土结构，若按照一般方法施工，为了减少混凝土的收缩开裂，需每隔20-40米留置一条后浇带。而根据规范规定，后浇带需待两边的混凝土收缩基本稳定后，大约42天，才能用膨胀混凝土将后浇带回填，这样显然就会延长工期。而且由于后浇带混凝土浇筑的时间差，在新老混凝土连接处常常产生塑性收缩或干性收缩裂缝。设置后浇带的初衷是防止结构产生裂缝，但由于种种原因，常常是人为地在后浇带处造成两条贯穿裂缝，易引起漏水，造成钢筋锈蚀，进而影响结构的安全性，处理不好常常会成为渗漏的隐患；此外，后浇带混凝土与先浇混凝土的结合比较薄弱，会影响结构的整体性和安全性。
鉴于以上原因，我们寻求一种用于超长混凝土结构施工的混凝土，在超长混凝土结构在建筑施工过程中可避免留置后浇带，加快施工进度，缩短工期，无结构裂缝提高结构的整体稳定性，并能保证工程的防水质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于超长混凝土结构施工的膨胀混凝土，在超长混凝土结构在建筑施工过程中可避免留置后浇带，加快施工进度，缩短工期，无结构裂缝提高结构的整体稳定性，并能保证工程的防水质量。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：…
一种用于超长混凝土结构施工的膨胀混凝土，以质量份数计，其原料包括以下组分：水泥170-175份、水165-170份、细砂215-225份、机制砂510-515份、细石220-230份、中碎石880-890份、粉煤灰110-113份、磨细矿渣粉96-99份、DF-6缓凝高效减水剂8.4-9.1份、HCSA膨胀剂40-41份。
通过采用上述技术方案，混凝土的自防水要解决的根本问题就是提高混凝土的密实性、防止混凝土的收缩开裂，而本发明混凝土科学配伍，其微膨胀性能正好能够满足于超长混凝土结构施工中的应用，不会发生由于膨胀率偏小，而导致补偿收缩能力不足无缝施工难以实现的问题，也不会发生由于膨胀率过大，而导致对混凝土强度有明显的影响的问题，使得混凝土在凝固过程中产生水化热和凝固后的干燥收缩，即热胀冷缩所产生的变形压缩到最低，进而不需每隔20-40米留置一条后浇带就可以解决超长混凝土结构产生裂缝的问题。由于在超长混凝土结构在建筑施工过程中不需留置后浇带，所以缩短了工期，加快了施工进度，且避免了人为地在浇带处造成两条贯穿裂缝以及后浇带混凝土与先浇混凝土的结合比较薄弱，而导致漏水、钢筋锈蚀的问题，进而提高超长混凝土结构的安全性。因此，在超长混凝土结构在建筑施工过程中可避免留置后浇带，加快施工进度，缩短工期，无结构裂缝提高结构的整体稳定性，并能保证工程的防水质量。
较优选地，其原料还包括7.0-8.4重量份的磷酸铝和七铝酸十二钙的混合物。
通过采用上述技术方案，掺加磷酸铝和七铝酸十二钙并不会影响本发明混凝土的限制膨胀率，但是可明显减低本发明混凝土的限制干缩率，进一步优化了本发明的配伍，降低结构裂缝的产生。这是由于混凝土时多孔、脆性材料，在干缩、冷缩的作用下产生收缩应力可引起混凝土开裂，而使混凝土失去自防水功能。
较优选地，所述磷酸铝和七铝酸十二钙的重量比为3:1。
通过采用上述技术方案，优化了本发明混凝土掺入磷酸铝、七铝酸十二钙的配比，减低本发明混凝土的限制干缩率，降低用于超长混凝土结构施工的混凝土结构裂缝的产生。
较优选地，所述七铝酸十二钙稳定型的α-七铝酸十二钙和不稳定型的α'-七铝酸十二钙的混合物。
通过采用上述技术方案，稳定型的α-七铝酸十二钙和不稳定型的α'-七铝酸十二钙复合使用可进一步减低本发明混凝土的限制干缩率，降低用于超长混凝土结构施工的混凝土结构裂缝的产生。
较优选地，所述稳定型的α-七铝酸十二钙和不稳定型的α'-七铝酸十二钙的重量比为1:2.5。
通过采用上述技术方案，优化了本发明混凝土掺入稳定型的α-七铝酸十二钙和不稳定型的α'-七铝酸十二钙的配比，减低本发明混凝土的限制干缩率，降低用于超长混凝土结构施工的混凝土结构裂缝的产生。
较优选地，所述水泥为P﹒S32.5级矿渣硅酸盐水泥，属回转窑水泥。
通过采用上述技术方案，水泥较稳定、水化热低。
较优选地，所述细砂的细度模数为9.8；所述机制砂为2区中砂，细度模数为2.7，表观密度为2690Kg/m3,松散堆积密度为1640Kg/m3,孔隙率为39％，碱集料反应-14d膨胀率为0.08％。
较优选地，所述细石为5-8mm连续级配；所述中碎石为5-16mm连续级配，表观密度为2800Kg/m3,松散堆积孔隙率45％，松散堆积密度1540Kg/m3,针片状颗粒含量4％，含泥量为0.5％，泥块含量0.0％。
较优选地，所述粉煤灰为F类I级粉煤灰，45μm方孔筛筛余细度为6.8％，烧失量为1.4％，需水量比为85％。
通过采用上述技术方案：粉煤灰矿物掺和料具有“活性效应”、“界面效应”、“微填效应”和“减水效应”等诸多综合效应。粉煤灰矿物掺和料不仅可以改善流变性能，降低水化热，降低坍落度损失，还可以改善混凝土结构的孔结构和力学性能，提高后期强度和耐久性。
较优选地，所述磨细矿渣粉为S95级，密度为2.90g/cm3，流动度比为102％，含水量0.1％，比表面积为446m2/kg，玻璃体含量为93.8％。
通过采用上述技术方案，磨细矿渣粉具有“活性效应”、“界面效应”、“微填效应”和“减水效应”等诸多综合效应。矿粉等矿物掺和料不仅可以改善流变性能，降低水化热，降低坍落度损失，还可以改善混凝土结构的孔结构和力学性能，提高后期强度和耐久性。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明用于超长混凝土结构施工的混凝土，在超长混凝土结构在建筑施工过程中可避免留置后浇带，加快施工进度，缩短工期，无结构裂缝提高结构的整体稳定性，并能保证工程的防水质量。
2、掺加磷酸铝、稳定型的α-七铝酸十二钙和不稳定型的α'-七铝酸十二钙并不会影响本发明混凝土的限制膨胀率，但是可明显减低本发明混凝土的限制干缩率，进一步优化了本发明的配伍，降低结构裂缝的产生。这是由于混凝土时多孔、脆性材料，在干缩、冷缩的作用下产生收缩应力可引起混凝土开裂，而使混凝土失去自防水功能。
3、磷酸铝、稳定型的α-七铝酸十二钙和不稳定型的α'-七铝酸十二钙的重量比为10.5:1:2.5时，可进一步优化了本发明混凝土掺入磷酸铝、硫酸羟铝的配比，减低本发明混凝土的限制干缩率，降低用于超长混凝土结构施工的混凝土结构裂缝的产生。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。应该理解的是，本发明实施例所述制备方法仅仅是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明的构思前提下对本发明制备方法的简单改进都属于本发明要求保护的范围。
本发明混凝土具有微膨胀性能，其限制膨胀率设计和设定非常重要，膨胀率偏小，则补偿收缩能力不足，无缝施工难以实现，膨胀率过大，对混凝土强度有明显的影响。微膨胀混凝土的设计，主要是在混凝土的配比中掺入适量的外加剂、添加剂，使得混凝土在凝固过程中产生水化热和凝固后的干燥收缩，即热胀冷缩所产生的变形压缩到最低的一种构思，在整个混凝土配比的设计中，发明人在选择水泥品种、添加剂以及配比等方面进行了细致的研究和分析，最终研制出适合用于超长混凝土结构施工的膨胀混凝土。
表1实施例一至九的组成表(单位：Kg)
表2对比例一至三的组成表(单位：Kg)
本发明实施例和对比例中所用原材料来源如表3所示。
表3原材料来源
原料 生产厂家/产地
水泥 天津振兴水泥有限公司
细砂 卢龙
机制砂 卢龙
细石 蓟县
中碎石 蓟县
粉煤灰 天津军粮城电厂
磨细矿渣粉 建安
DF-6缓凝高效减水剂 环河
HCSA膨胀剂 天津豹鸣股份公司
磷酸铝 日照高瓴贸易有限公司
稳定型的α-七铝酸十二钙 日照高瓴贸易有限公司
不稳定型的α'-七铝酸十二钙 日照高瓴贸易有限公司
一、实验方法
混凝土工作性参照GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法》进行。
抗压强度测试参照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法》进行。
限制膨胀率和限制干缩率测试参照GB50119-2013《混凝土外加剂应用技术规范》进行。
二、结果与分析
表4实施例一至八以及对比例一至三混凝土的微膨胀控制情况
根据表4的检测结果可知，掺HCSA膨胀剂混凝土在7天内微膨胀效果发挥较好，后期膨胀性能稳定，在空气中回缩小。这是由于超长混凝土结构在建筑施工过程中最容易出现的问题是结构裂缝，这是主要由于大体积混凝土中水泥在水化反应中释放的水化热所产生的温度变化和混凝土收缩的共同作用，会产生较大的温度应力和收缩应力。HCSA膨胀剂掺入到混凝土组分中后，在混凝土中产生适量膨胀，在钢筋的协同作用下产生的自应力抵消、补偿了混凝土因干缩和冷缩而产生的收缩应力，同时由于产生的微膨胀提高了混凝土的密实度。
而，HCSA膨胀剂复合磷酸铝、稳定型的α-七铝酸十二钙和不稳定型的α'-七铝酸十二钙后，对本发明混凝土的限制膨胀率没有影响，但是能够更好地控制了其在空气中的回缩。
HCSA膨胀剂复合稳定型的α-七铝酸十二钙和不稳定型的α'-七铝酸十二钙时，提高了本发明混凝土的限制膨胀率和限制干缩率。
HCSA膨胀剂复合磷酸铝和稳定型的α-七铝酸十二钙，或者HCSA膨胀剂复合磷酸铝和不稳定型的α'-七铝酸十二钙时，均降低了本发明混凝土的限制膨胀率，提高了本发明混凝土的限制干缩率。且相较于不稳定型的α-七铝酸十二钙，稳定型的α-七铝酸十二钙的掺入对本发明混凝土的限制干缩率和限制膨胀率影响较大。
表5实施例一至八混凝土的性能检测
根据表4的检测结果可知，稳定型的α-七铝酸十二钙和不稳定型的α'-七铝酸十二钙复配时可以提高本发明的强度，三者缺一不可。此外，若不掺入稳定型的α-七铝酸十二钙，本发明混凝土的抗渗性能会受到严重影响。

Claims (10)

1.一种用于超长混凝土结构施工的膨胀混凝土，其特征在于，以质量份数计，其原料包括以下组分：水泥170-175份、水165-170份、细砂215-225份、机制砂510-515份、细石220-230份、中碎石880-890份、粉煤灰110-113份、磨细矿渣粉96-99份、DF-6缓凝高效减水剂8.4-9.1份、HCSA膨胀剂40-41份。
2.根据权利要求1所述的用于超长混凝土结构施工的膨胀混凝土，其特征在于，其原料还包括7.0-8.4重量份的磷酸铝和七铝酸十二钙的混合物。
3.根据权利要求2所述的用于超长混凝土结构施工的膨胀混凝土，其特征在于，所述磷酸铝和七铝酸十二钙的重量比为3:1。
4.根据权利要求2所述的用于超长混凝土结构施工的膨胀混凝土，其特征在于，所述七铝酸十二钙稳定型的α-七铝酸十二钙和不稳定型的α'-七铝酸十二钙的混合物。
5.根据权利要求4所述的用于超长混凝土结构施工的膨胀混凝土，其特征在于，所述稳定型的α-七铝酸十二钙和不稳定型的α'-七铝酸十二钙的重量比为1:2.5。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的用于超长混凝土结构施工的膨胀混凝土，其特征在于，所述水泥为P﹒S32.5级矿渣硅酸盐水泥，属回转窑水泥。
7.根据权利要求1-5中的任一项所述的用于超长混凝土结构施工的膨胀混凝土，其特征在于，所述细砂的细度模数为9.8；所述机制砂为2区中砂，细度模数为2.7，表观密度为2690Kg/m3,松散堆积密度为1640Kg/m3,孔隙率为39％，碱集料反应-14d膨胀率为0.08％。
8.根据权利要求1-5中的任一项所述的用于超长混凝土结构施工的膨胀混凝土，其特征在于，所述细石为5-8mm连续级配；所述中碎石为5-16mm连续级配，表观密度为2800Kg/m3,松散堆积孔隙率45％，松散堆积密度1540Kg/m3,针片状颗粒含量4％，含泥量为0.5％，泥块含量0.0％。
9.根据权利要求1-5中的任一项所述的用于超长混凝土结构施工的膨胀混凝土，其特征在于，所述粉煤灰为F类I级粉煤灰，45μm方孔筛筛余细度为6.8％，烧失量为1.4％，需水量比为85％。
10.根据权利要求1-5中的任一项所述的用于超长混凝土结构施工的膨胀混凝土，其特征在于，所述磨细矿渣粉为S95级，密度为2.90g/cm3，流动度比为102％，含水量0.1％，比表面积为446m2/kg，玻璃体含量为93.8％。
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