CN107673693A - 抑制骨料上浮的轻质混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抑制骨料上浮的轻质混凝土，其原料包括：以质量百分比计，水泥20％～40％、水10～30％、砂25％～50％、粉煤灰0％～15％、硅粉0％～5％、缓凝剂0.1％～0.2％、外加剂0.2％～1％、轻质高强陶粒15％～30％和矿物增稠剂1％～3％。同时还可以掺加一定体积的聚乙烯醇纤维和钢纤维。本发明通过轻质高强陶粒调节其强度和容重，通过矿物增稠剂和纤维抑制骨料上浮，改善施工性能，通过复掺纤维增强韧性，通过外加剂提高耐久性，可制备强度等级LC30～LC70、密度1700～2150kg/m3的系列轻质混凝土。

Description

抑制骨料上浮的轻质混凝土
技术领域
本发明属于工程材料技术领域，具体涉及一种抑制骨料上浮的轻质混凝土。
背景技术
混凝土材料作为桥梁工程中最普遍的材料之一，传统混凝土密度大，直接导致结构自重较大，限制了混凝土桥梁跨径的发展。混凝土的轻质化能有效降低桥梁自重比例，提高桥梁有效荷载比率，目前轻质混凝土在国内外桥梁工程中已经开展了应用，如天津永定新河大桥、美国加州贝尼西业一马丁内斯特大桥、挪威Boknsundet桥等，尤其是挪威Boknsundet桥，该桥为97.5m+190m+97.5m的连续梁桥，在主跨中的146m范围内均采用LC60轻质混凝土。
但是，在使用过程中也发现，传统轻质混凝土在保证流动性的同时，轻骨料上浮严重，其自身匀质性难以保证，严重影响了工程质量。究其原因主要是，轻质混凝土使用的轻骨料容重小，在混凝土中易上浮。如何有效控制轻质混凝土中轻骨料的上浮是保证其工程使用性能的重要前提。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种抑制骨料上浮的轻质混凝土，解决了传统轻质混凝土匀质性的工程难题，能够有效降低混凝土结构自重大、保证工程质量。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种抑制骨料上浮的轻质混凝土，其原料包括：以质量百分比计，水泥20％～40％、水10～30％、砂25％～50％、粉煤灰0％～15％、硅粉0％～5％、缓凝剂0.1％～0.2％、外加剂0.2％～1％、轻质高强陶粒15％～30％和矿物增稠剂1％～3％。
优选地，所述轻质混凝土还包括聚乙烯醇纤维和/或钢纤维。
优选地，水泥采用强度等级为52.5的普通硅酸盐水泥。优选地，水采用普通自来水。
优选地，砂采用普通石英砂或中砂。
优选地，粉煤灰采用一级粉煤灰。
优选地，硅粉采用SiO2质量分数≥95％，比表面积≥15m2/g，45μm筛选余量≤2.0％的高纯度建筑用硅粉。
优选地，缓凝剂采用工业纯的一水合柠檬酸。
优选地，外加剂采用聚羧酸减水剂。
优选地，轻质高强陶粒采用筒压强度≥10MPa，堆积密度600～1000kg/m3，最大粒径10mm的粉煤灰陶粒或页岩陶粒。
优选地，矿物增稠剂采用白度≥75％、细度≤45μm、通过率≥98％的沸石粉。
优选地，聚乙烯醇纤维采用高弹高模聚乙烯醇纤维。
优选地，所述高弹高模聚乙烯醇纤维的直径d1为0.04～0.05mm，长度l1为10～15mm，抗拉强度R1≥1500MPa，弹性模量E1≥20GPa。
优选地，掺量v1为混凝土总体积V的1.00％～2.50％。
优选地，钢纤维采用镀铜钢纤维。
优选地，所述镀铜钢纤维的直径d2为0.18～0.25mm，长度l2为10～15mm，抗拉强度R2≥2200MPa，弹性模量E2≥210GP。
优选地，钢纤维掺量v2为混凝土总体积V的0.2％～0.8％。
(三)有益效果
本发明相对于现有技术的主要优点为：
1、本发明提供的抑制骨料上浮的轻质混凝土，利用轻质高强陶粒作为骨料，可降低混凝土容重，这样可减少结构自重比例，提高结构有效荷载比率；
2、本发明提供的抑制骨料上浮的轻质混凝土，通过矿物增稠剂和纤维，能够有效抑制骨料上浮，保证混凝土匀质性，改善施工性能，提高混凝土韧性，并通过外加剂提高耐久性，可制备强度等级LC30～LC70、密度1700～2150kg/m3的系列轻质混凝土。
附图说明
图1为本发明实施例和对比例中混凝土的外观；
图2为本发明实施例和对比例中混凝土的断面轻骨料分布；
图3为本发明实施例和对比例中混凝土的抗折应力-竖向挠度曲线；
以上图中(a)为实施例1，(b)为对比例1，(c)为对比例2，(d)为对比例3。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
一种抑制骨料上浮的轻质混凝土，该混凝土基于轻质高强高韧性配比原理优化材料选型，其原料包括：以质量百分比计，水泥20％～40％、水10～30％、砂25％～50％、粉煤灰0％～15％、硅粉0％～5％、缓凝剂0.1％～0.2％、外加剂0.2％～1％。为控制混凝土自重，掺加轻质高强陶粒15％～30％。为良好抑制轻骨料上浮，掺加矿物增稠剂1％～3％。
作为优选，还可以同时掺加一定体积的聚乙烯醇纤维和/或钢纤维，同时发挥增韧和抑制骨料上浮的双重作用。
其中：水泥采用强度等级为52.5的普通硅酸盐水泥；
水采用普通自来水；
砂采用普通石英砂或中砂；
粉煤灰采用一级粉煤灰；
硅粉采用SiO2质量分数≥95％，比表面积≥15m2/g，45μm筛选余量≤2.0％的高纯度建筑用硅粉。
缓凝剂采用工业纯的一水合柠檬酸；
外加剂采用聚羧酸减水剂；
轻质高强陶粒采用筒压强度≥10MPa，堆积密度600～1000kg/m3，最大粒径10mm的粉煤灰陶粒或页岩陶粒；
矿物增稠剂采用白度≥75％、细度≤45μm、通过率≥98％的沸石粉；
聚乙烯醇纤维采用高弹高模聚乙烯醇纤维，直径d1为0.04～0.05mm，长度l1为10～15mm，抗拉强度R1≥1500MPa，弹性模量E1≥20GPa，掺量v1为混凝土总体积V的1.00％～2.50％；
钢纤维采用镀铜钢纤维，直径d2为0.18～0.25mm，长度l2为10～15mm，抗拉强度R2≥2200MPa，弹性模量E2≥210GPa，掺量v2为V的0.2％～0.8％。
通过轻质高强陶粒调节其强度和容重，通过矿物增稠剂和纤维抑制骨料上浮，改善施工性能，通过复掺纤维增强韧性，可制备强度等级LC30～LC70、密度1700～2150kg/m3的系列轻质高韧性混凝土。
具体实施例：
优选1种抑制骨料上浮的轻质混凝土作为实施例，同时选择了3个对比例，3个对比例相对实施例，差别分别为：没有添加矿物增稠剂、没有添加纤维、没有添加矿物增稠剂和纤维。配合比见表1。
表1实施例和对比例配合比(质量分数％)
注：1.对比例为在实施例的基础上，直接去除相应的组分；
2.表中聚合物纤维和钢纤维对应的体积掺量分别为1.2％和0.5％.
实施例和对比例密度、抗压强度和抗折强度如表2所示，抑制骨料上浮效果如图1和图2所示，由图表结果可知，抑制骨料效果为：实施例1＞对比例1＞对比例2＞＞对比例3，即：掺加纤维和矿物增稠剂＞只掺加纤维＞只掺加矿物增稠剂＞不掺加纤维和矿物增稠剂。
表2实施例和对比例的密度、抗压强度和抗折强度
编号 坍落度(cm) 密度(kg/m3) 抗压强度(MPa)
实施例1 20 1908 41.8
对比例1 21 1905 40.0
对比例2 22 1892 41.4
对比例3 22 1881 39.4
图3的抗折应力-竖向挠度曲线也表明，实施例1中的混凝土优于对比例。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抑制骨料上浮的轻质混凝土，其原料包括：以质量百分比计，水泥20％～40％、水10～30％、砂25％～50％、粉煤灰0％～15％、硅粉0％～5％、缓凝剂0.1％～0.2％、外加剂0.2％～1％、轻质高强陶粒15％～30％和矿物增稠剂1％～3％。
2.如权利要求1所述的轻质混凝土，其特征在于：还包括聚乙烯醇纤维和/或钢纤维。
3.如权利要求1所述的轻质混凝土，其特征在于：所述水泥采用强度等级为52.5的普通硅酸盐水泥；水采用普通自来水；砂采用普通石英砂或中砂；粉煤灰采用一级粉煤灰；硅粉采用SiO2质量分数≥95％，比表面积≥15m2/g，45μm筛选余量≤2.0％的高纯度建筑用硅粉；缓凝剂采用工业纯的一水合柠檬酸；外加剂采用聚羧酸减水剂。
4.如权利要求1所述的轻质混凝土，其特征在于：所述轻质高强陶粒采用筒压强度≥10MPa，堆积密度600～1000kg/m3，最大粒径10mm的粉煤灰陶粒或页岩陶粒。
5.如权利要求1所述的轻质混凝土，其特征在于：所述矿物增稠剂采用白度≥75％、细度≤45μm、通过率≥98％的沸石粉。
6.如权利要求2所述的轻质混凝土，其特征在于：所述聚乙烯醇纤维采用高弹高模聚乙烯醇纤维。
7.如权利要求6所述的轻质混凝土，其特征在于：所述高弹高模聚乙烯醇纤维的直径d1为0.04～0.05mm，长度l1为10～15mm，抗拉强度R1≥1500MPa，弹性模量E1≥20GPa。
8.如权利要求6或7所述的轻质混凝土，其特征在于：所述聚乙烯醇纤维的掺量v1为混凝土总体积V的1.00％～2.50％。
9.如权利要求2所述的轻质混凝土，其特征在于：所述钢纤维采用镀铜钢纤维，所述镀铜钢纤维的直径d2为0.18～0.25mm，长度l2为10～15mm，抗拉强度R2≥2200MPa，弹性模量E2≥210GPa。
10.如权利要求2或9所述的轻质混凝土，其特征在于：所述钢纤维掺量v2为混凝土总体积V的0.2％～0.8％。
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