CN107417203A - 一种保湿自养护混凝土浇筑料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种保湿自养护混凝土浇筑料，以重量份计，由水120‑180份，水泥233‑514份，粉煤灰0‑103份，砂651‑912份，碎石938‑1318份的积料混配而成，再添加水泥和粉煤灰总重量2‑5%的疏水剂；疏水剂制备包括：按重量份称取63份SiO₂、20份Al₂O₃、8份Na₂O、6份Fe₂O₃、2份CaO、1份TiO₂混合后熔融液化，雾化成微细颗粒，冷却至1000℃碾压成片状，制成无机基材；用100份70%的酒精溶液稀释0.5‑2份硅烷偶联剂后，水解制得偶联剂溶液；将偶联剂溶液和无机基材以10:1的比例混合，搅拌过滤烘干得疏水剂成品。该浇筑料拆模后可免于养护或简化养护。

Description

一种保湿自养护混凝土浇筑料

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其是涉及一种保湿自养护混凝土浇筑料。

背景技术

水泥水化率直接影响混凝土的硬化和强度。浇筑后的混凝土暴露在湿度较低的空气中时，由于水分蒸发过快，已经形成凝胶体的水泥颗粒不能持续充分水化，如果此时混凝土尚未具备足够的强度，水分的快速蒸发就会导致形成混凝土塑性收缩裂缝，严重影响混凝土的强度和外观。为了给混凝土提供适宜的硬化条件，使其强度不断增长，混凝土拆模后需要立即采取蓄水、洒水、覆盖薄膜或喷涂养护剂等使混凝土表面保湿的养护措施。对于甘肃、青藏等地区，由于气候干热，水分蒸发量大，混凝土（特别是输水渠道等薄壁结构的混凝土筑件）的养护难度大，保湿养护成本高。同时，研究结果表明，掺拌混凝土的水灰比通常在0.30以上，而水泥正常水化仅需20%左右水泥质量的水（即水灰比为0.20），多余的水用于拌合物阶段的润滑，硬化后水分即散发出去，得不到充分利用。

发明内容

本发明提供一种保湿自养护混凝土浇筑料，目的在于解决目前的混凝土保湿养护需水量大以及掺拌用水没有充分利用的问题。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的保湿自养护混凝土浇筑料，是由基料水、水泥、粉煤灰、砂、石和外加疏水剂混配而成；

所述基料的重量份配方为：水120-180份，水泥233-514份，粉煤灰0-103份，砂651-912份，碎石938-1318份，所述疏水剂的添加量为水泥和粉煤灰总重量的2-5%；

所述疏水剂的制备步骤为：以重量份计，首先，称取63份SiO₂、20份Al₂O₃、8份Na₂O、6份Fe₂O₃、2份CaO、1份TiO₂，将其混合均匀后在2100℃高温炉中熔融液化，然后通过高温喷嘴雾化形成微细颗粒，冷却至1000℃后碾压成片状，继续冷却至室温，制成无机基材；其次，用100份70%的酒精溶液稀释0.5-2份硅烷偶联剂后，在常温条件下水解10分钟，制得偶联剂溶液；最后，将偶联剂溶液和无机基材以10:1的比例混合，搅拌10-15分钟后，过滤，在105℃条件下烘干，即得疏水剂成品。

为保证成品浇筑料的质量，本发明所用水泥为硅酸盐水泥，所用粉煤灰为F类I级或II级粉煤灰，所用砂为细度模数为2.4~2.8的人工中砂或2.2~3.0的天然中砂，所用石为人工碎石或天然卵石。

在气候干燥的干旱地带，用于渠道衬砌的混凝土浇筑料的基料重量份配方可以为：水145份，水泥322份，砂821份，石1095份；所述疏水剂添加量为16.11份。

用于大面积薄壁结构的蓄水池底板时，由于对混凝土浇筑料的抗渗和抗裂性能要求较高，因此所述基料的重量份配方可以为：水150份，水泥267份，粉煤灰67份，砂758份，石1148份；所述疏水剂的添加量为8.33份。

本发明提供的保湿自养护混凝土浇筑料除改善基料的配方外，还添加了本发明特殊制备的疏水剂，因此混配后的浇注料具有以下优点：

1.具有良好的保水性能，其抗裂性能大为提高，拆模后可免于养护或简化养护。普通混凝土在各原料拌合后随即发生水泥与水的水化反应，如果养护措施不及时到位，一部分拌合水被水化反应消耗，另一部分则形成泌水挥发出去，因此，混凝土由外向内逐渐干燥，直至水分完全散失，同时水化反应停止。而采用本发明混配的保湿自养护混凝土浇筑料，大量薄片状的疏水剂层层包围在早期未参与水化反应的拌合水的细小水分子周围，相当于给这些水分子包裹了许多层不透水膜；上述包裹水随水化反应的进行被逐渐释放并被水泥吸收，因此本发明的混凝土靠拌合用水即可达到长期自养护的目的。此外，由于水分被包裹阻挡，因此自然挥发的散失量减少，混凝土的干缩量相应下降，抗裂性能得到提高。

2.工作性能良好，拌合用水量大幅降低，且强度较高。普通混凝土中，水泥加水拌合后，由于水泥颗粒分子引力的作用，水泥浆易形成絮凝结构，将10%～30%的拌合水包裹在水泥颗粒之中，使其不能自由流动和参与润滑作用，从而影响混凝土拌合物的流动性。本发明中添加的疏水剂可有效改善这一问题，其性能与高性能减水剂不相上下。加水之前，混凝土原材料干拌后，疏水剂与水泥充分混合，赋予了水泥一定的疏水性能；加水后，分布于水泥颗粒中的疏水剂对水起到明显的阻滞作用，使水泥与水分均匀充分接触，减少絮凝现象的发生，大幅提高混凝土的和易性和流动性，改善其粘聚性和保水性。与普通混凝土相比，在和易性基本相同的条件下，本发明可使拌合用水量减少25%以上，且混凝土强度随之提高，干缩量降低。

3. 造价低廉，养护成本低，具有显著的经济效益。本发明的混凝土易于制备，浇筑后可免于养护或简化养护，大大降低混凝土的开裂风险，在炎热、高蒸发或养护困难的条件下，经济优势十分明显。

具体实施方式

本发明所述的保湿自养护混凝土浇筑料，是由基料水、水泥、粉煤灰、砂、石和外加疏水剂混配而成：

上述基料的重量份配方为：水120-180份，水泥233-514份，粉煤灰0-103份，砂651-912份，石938-1318份，疏水剂的添加量为水泥和粉煤灰总重量的2-5%。

其中，为保证浇注料的质量，本发明所用的拌合水应满足《混凝土用水标准》（JGJ63）对混凝土拌合用水的技术要求；水泥为普通硅酸盐42.5级或52.5级水泥，指标满足《通用硅酸盐水泥》（GB175）要求；粉煤灰为F类I级或II级粉煤灰，指标满足《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596）要求；砂为细度模数为2.2~3.0的天然中砂或2.4~2.8的人工中砂，其中，天然中砂不含泥块且含泥量不超过3%，人工中砂不含泥块且石粉含量不超过10%，其他指标满足《建设用砂》（GB/T14684）II级砂技术要求；石为人工碎石或天然卵石，指标满足《建设用碎石、卵石》（GB/T14685）I级技术要求。

本发明疏水剂为特殊制剂，其具体制备步骤为：按重量份称取63份SiO₂、20份Al₂O₃、8份Na₂O、6份Fe₂O₃、2份CaO、1份TiO₂，混合均匀后在2100℃高温炉中熔融液化，然后通过高温喷嘴雾化形成微细颗粒，冷却至1000℃后碾压成片状，继续冷却至室温，制成无机基材；其次，用100份70%的酒精溶液稀释0.5-2份KH-550硅烷偶联剂后，在常温条件下水解10分钟，制得偶联剂溶液；最后，将偶联剂溶液和无机基材以10:1的比例混合，搅拌10-15分钟后，过滤，在105℃条件下烘干，即得疏水剂成品。

下面通过具体实施例对本发明做更加详细的说明。

实施例1：

甘肃环县某水利工程输水渠道衬砌混凝土施工，工程处于干旱地带，气候干燥，蒸发量远远超过降水量，对混凝土的养护和抗裂要求高。所用渠道衬砌混凝土浇筑料的配制方法为：

第一步，准确称量145kg水、322kg水泥、821kg天然中砂、1095kg碎石、16.11kg疏水剂；

第二步，将称取的水泥、砂、碎石、疏水剂一起加入拌合机内，干拌1分钟；

第三步，将第一步称取的拌和水缓慢加入拌合机物料内，搅拌3分钟；

第四步，将第三步得到的拌合物料取出，进行坍落度、和易性试验，满足要求后即可进行浇筑。

实施例2：

甘肃兰州某水利工程蓄水池施工，蓄水池底板为大面积薄壁结构，抗渗和抗裂要求高，所用混凝土浇筑料的配制方法为：

第一步，准确称量150kg水、267kg水泥、67kg粉煤灰、758kg人工中砂、1148kg碎石、8.33kg疏水剂；

第二步，将称取的水泥、粉煤灰、砂、碎石、疏水剂，加入拌合机内，干拌1分钟；

第三步，将第一步称取的拌和水缓慢加入拌合机物料内，搅拌3分钟；

第四步，将第三步得到的拌合物料取出，进行坍落度、和易性试验，满足要求即可浇筑。

本案例水泥和粉煤灰的质量比为4:1，其中的粉煤灰主要用以提高混凝土的抗渗性。

以上两例为参考，混凝土浇筑前应按照国家或行业标准进行试配，所用基料和疏水剂可以在本发明所限定的物料范围内进行合理调整，以确保混凝土和易性和强度等指标满足设计要求，保湿自养护效果满足施工要求。

以下通过对比试验说明本发明保湿自养护混凝土浇筑料的保湿抗裂性能：

（一）混凝土保湿自养护试验

为研究本发明混凝土的保湿自养护性能，分别在标准养护室和干燥条件下进行混凝土抗压强度对比试验。标准养护条件为相对湿度＞95%，温度20±2℃；干养护条件为温度20±2℃，湿度60±5%。

混凝土配合比参数见表1，强度试验结果见表2。其中，JZR为不掺疏水剂的基准组，TZR5.0为疏水剂掺量为5%的混凝土试验组。由于疏水剂具有很高的减水作用，对JZR组适当掺加减水剂（JZR组掺加1.2%的减水剂），使2个配合比的坍落度基本一致。

结果表明，28d龄期时，基准组的标准养护强度为55.6MPa，干养护强度为46.6MPa，两者相差9.0MPa，强度比为84%；TZR5.0组中疏水剂的掺量为5%，该组混凝土的标准养护强度为47.1MPa，干养护强度为45.5MPa，两者相差1.6MPa，强度比为97%。由此可见，本发明的混凝土在干养护条件下强度降低很小，可以达到保湿自养护的要求。

（二）混凝土平板早期抗裂性能试验

混凝土在失水条件下容易发生开裂，混凝土平板早期抗裂试验可以反映混凝土在约束状态下的早期抗裂性能。以下在温度20±2℃，湿度60±5%的恒温恒湿室中，采用800mm×600mm×100mm混凝土平板进行早期抗裂试验，过程中采用电风扇加快水分蒸发。其中，JZ为基准组，TZ3为疏水剂掺量为3%的混凝土试验组，JS为未加疏水剂、仅加入1.1%减水剂的对照组。具体地，各组混凝土配合比参数见表3，试验结果见表4。

试验结果表明，TZ3组和JZ组的坍落度基本相同，两者相比，TZ3的用水量减少了（1-143/220）×100%=35%，减水效果显著；其次，TZ3组的混凝土开裂面积比JS组的混凝土开裂面积减少了（1-671.1/948.2）×100%≈30%，说明本发明所使用的疏水剂对混凝土早期抗裂有明显的改善效果。需要说明的是，由于基准组的水胶比较大，因此在混凝土开裂面积方面，不与其他两组做对比。

Claims (4)

1.一种保湿自养护混凝土浇筑料，其特征在于：是由基料水、水泥、粉煤灰、砂、石和外加疏水剂混配而成；

所述基料的重量份配方为：水120-180份，水泥233-514份，粉煤灰0-103份，砂651-912份，碎石938-1318份，所述疏水剂的添加量为水泥和粉煤灰总重量的2-5%；

所述疏水剂的制备步骤为：以重量份计，首先，称取63份SiO₂、20份Al₂O₃、8份Na₂O、6份Fe₂O₃、2份CaO、1份TiO₂，将其混合均匀后在2100℃高温炉中熔融液化，然后通过高温喷嘴雾化形成微细颗粒，冷却至1000℃后碾压成片状，继续冷却至室温，制成无机基材；其次，用100份70%的酒精溶液稀释0.5-2份硅烷偶联剂后，在常温条件下水解10分钟，制得偶联剂溶液；最后，将偶联剂溶液和无机基材以10:1的比例混合，搅拌10-15分钟后，过滤，在105℃条件下烘干，即得疏水剂成品。

2.根据权利要求1所述的保湿自养护混凝土浇筑料，其特征在于：所述水泥为硅酸盐水泥，所述粉煤灰为F类I级或II级粉煤灰，所述砂为人工中砂或天然中砂，所述石为人工碎石或天然卵石。

3.根据权利要求1所述的保湿自养护混凝土浇筑料，其特征在于：所述基料的重量份配方为：水145份，水泥322份，砂821份，石1095份；所述疏水剂添加量为16.11份。

4.根据权利要求1所述的保湿自养护混凝土浇筑料，其特征在于：所述基料的重量份配方为：水150份，水泥267份，粉煤灰67份，砂758份，石1148份；所述疏水剂的添加量为8.33份。