CN107777956A - 抗裂大体积混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗裂大体积混凝土，其特征在于，包括下述以重量份表示的组分：水160‑180份，水泥230‑140份，粉煤灰105‑128份，矿粉80‑90份，碎石980‑1230份，砂子600‑690份，外加剂8.8‑9.3份，纤维抗裂防水剂30‑34份。其改良自身组分配比来提高大体积混凝土抗裂性能。

Description

抗裂大体积混凝土
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，更具体的说，它涉及一种抗裂大体积混凝土。
背景技术
我国《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009里规定：混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土，称之为大体积混凝土。
现代建筑中大型建筑物不断增多，其中高层建筑基础和大型桥墩、承台混凝土结构尺寸较大，大体积混凝土施工越来越普遍。大体积混凝土结构，它具有结构厚、体积大、钢筋密、混凝土浇筑量大、施工技术要求高等特点。由于具有较大的体积，水泥水化热释放比较集中，内部升温比较快，混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，随着混凝土龄期的增长，混凝土表面和内部温差增大，混凝土的强度和弹性模量的增高，对混凝土内部降温收缩的约束也就愈来愈大，以致产生很大的拉应力。当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种拉应力时，便开始出现温度裂缝。拉应力越大，混凝土产生温度裂缝也就越大。
目前，常见的大体积混凝土的体积的配比如授权公告号为CN101486548B的中国专利公开的配比，各原料的重量份为：水泥300份，碎石1100份，砂子620份，水180份，磨细矿渣200份，外加剂SPA7份，解决了混凝土的高强早强的问题，配合其它措施进行大体积混凝土施工，可以使大体积混凝土具有较好的防裂效果。常见的施工措施为预冷骨料、分块浇筑同时配合采用水管冷却降温的方法来实现温度裂缝的控制。
然而，在施工过程中采取防裂措施不但给增加了施工难度，而且一旦施工过程稍有偏差就会对混凝土的防裂效果有所影响。因此，从混凝土本身的配比上来改善混凝土抗裂性能对于现代建筑施工工程是十分必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗裂大体积混凝土，其改良自身组分配比来提高大体积混凝土抗裂性能。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种抗裂大体积混凝土，包括下述以重量份表示的组分：
通过加入粉煤灰而改善和易性，从而提高自密实性，矿粉有利于混凝土抵抗外界硫酸盐的侵蚀，并且由于提高了密实性而有利于控制混凝土裂缝的产生和后期长度的增长，且采用双掺法降低水泥用量，从而有效降低水化热，利用这的叠加效应，改善混凝土体积稳定性，节约成本；加入相应比例的碎石和砂子作为粗、细骨料，使骨料在混凝土起到润滑的效果，避免分层离析，使混凝土在施工空间内填充的更加充分，从而使大体积混凝土内部密度更加均匀，内部强度更加均匀，提高抗裂性能；加入外加剂改善混凝土的综合性能，提供降低用水量、改善和易性等性能；纤维抗裂防水剂起混凝土防水和收缩补偿的作用，在混凝土龄期增长过程中，由于其水化速度较快，在早期能产生较高的膨胀，以补偿混凝土早期产生的更大的收缩，维持混凝土早期的体积稳定，且可以补偿混凝土中期产生的较大的收缩，维持混凝土中期的体积稳定，同时其内部含有的纤维在混凝土内形成网状结构，增加了抗裂性能。
作为优选，所述纤维抗裂防水剂包括硫铝酸盐、聚丙烯纤维、羟丙基甲基纤维素、无机相变材料。
其中，硫铝酸盐和聚丙烯纤维作为较为常见的抗裂防水剂，补偿混凝土早期产生的更大的收缩，维持混凝土早期的体积稳定，且可以补偿混凝土中期产生的较大的收缩，维持混凝土中期的体积稳定；羟丙基甲基纤维素具有良好的保水性可以起到缓凝的作用，使混凝土不会因硬化太快而开裂，增加硬化后的强度，且在骨料的表面起到润滑的作用，避免骨料周围堆积过多的硫铝酸盐和聚丙烯纤维，同时由于良好的相容性而有利于硫铝酸盐和聚丙烯纤维均匀的分撒在混凝土中，从而使混凝土各部分的抗裂性均匀，保证混凝土整体具有良好的抗裂性；无机相变材料在水泥水化热释放过程中吸收热量，控制混凝土内部温度较为缓慢的上升，减缓混凝土内外温差多大而产生温度裂缝的情况，且无机相变材料受热后有固态变为液态可以增加混凝土中期的流动性、减缓硬化时间，使混凝土不会因硬化太快而开裂，同时在混凝土中期起到补偿作用，且该时期的相对较软，有利于纤维深入混凝土内，形成牢固的网状结构，进一步提高抗裂性能。
作为优选，所述纤维抗裂防水剂还包括玉米芯粉和硅溶胶。
其中，玉米芯粉由玉米芯粉碎加工而成，呈粉末状，作为农业生产废料，成本低，具有良好的吸水性，可以起到缓凝的作用，遇水呈浆糊状，起到补偿混凝土收缩的作用，可以吸附在骨料的表面，使骨料与胶材贴合更加牢固，且在混凝土发生收缩时由于富含纤维素、半纤维素和木质素，而在骨料与胶材、胶材与胶材之间起到一定的类似皮筋拉住的作用，可以提供良好的韧性从而提高混凝土抗裂性；硅溶胶为二氧化硅胶体微粒在水中均匀扩散形成的胶体溶液，有利于玉米芯粉均匀分散在混凝土中，且与玉米芯粉相互配合形成的胶体对于混凝土的收缩具有优秀的补偿作用，增加混凝土的韧性，二氧化硅的键结构的特点使其表面具有大量的可用电子，从而使气表面具有很高的表面张力，能够吸附大量的水分子和低价小半径的阳离子，因此提高保水性而起到缓凝效果，同时使水化更加完全而避免后期开裂，同时使结构更加密实，提高后期强度。
作为优选，所述纤维抗裂防水剂还包括有糠醇泥。
糠醇泥为糠醇生产中产生废弃物，资源循环利用，成本低，其中无机物成分占30-40％，主要为铜、铬盐及部分二氧化硅和钙盐，有机物成分占60-70％为糠醇、糠酸、聚合物及其他副产物，二氧化硅的键结构的特点使其表面具有大量的可用电子，从而使气表面具有很高的表面张力，能够吸附大量的水分子和低价小半径的阳离子，因此提高保水性而起到缓凝效果，同时使水化更加完全而避免后期开裂，同时使机构更加密实，提高后期强度，钙盐在水化初期会在混凝土颗粒骨架间隙中生成凝胶状的氢氧化钙，产生先期的膨胀，而在混凝土硬化后的氢氧化钙发生重新结晶，开始后期膨胀，且其早期膨胀不是很大，对于混凝土后期呈延迟性膨胀，因此对于补偿混凝土的降温收缩十分有利；糠醇和糠酸对于混凝土各组分的均匀混合和耐碱性的提高都十分有利。
作为优选，所述硫铝酸盐、聚丙烯纤维、羟丙基甲基纤维素、无机相变材料、玉米芯粉、硅溶胶、糠醇泥的质量比为1∶0.8-1.2∶1.8-2.1∶2.2-2.5∶0.7-1∶0.3-0.7∶2-2.5。
玉米芯粉、硅溶胶、聚丙烯纤维、羟丙基甲基纤维素以相应的比例混合，在混凝土内部形成具有韧性的网状结构，进一步提高混凝土的抗裂性能。
作为优选，所述无机相变材料为结晶水合盐，所述结晶水合盐包括碱土金属的卤化物、硫酸盐、碳酸盐。
例如，Na2SO4·10H2O、CaCl2·6H2O、Na2CO3·12H2O，这些结晶水合盐作为无机相变材料受热而从固相转化为液相，结晶水转化为液态水，从而释放出水分被玉米芯粉和硅溶胶，从而形成胶体，控制混凝土内部温度较为缓慢的上升，同时利用胶体的韧性为混凝土的收缩提供补偿作用，且增加了保水性，起到缓凝作用，减缓硬化时间，使混凝土不会因硬化太快而开裂。
作为优选，所述外加剂包括聚羧酸高性能减水剂、三萜皂甙、膨润土。所述聚羧酸高性能减水剂、三萜皂甙、膨润土的质量比为1∶0.5-0.8∶2-2.5。
其中，括聚羧酸高性能减水剂作为常见的外加剂提供缓凝性能、保水性能等；三萜皂甙作为引气剂向混凝土中引入适量、稳定而封闭的微小的气泡，引入的气泡在混凝土中起类似滚珠的作用，使混凝土的流动性大为改善，混凝土的密实性，避免分层离析，使混凝土在施工空间内填充的更加充分，从而使大体积混凝土内部密度更加均匀，内部强度更加均匀，提高抗裂性能，提高抗裂性；优选300目以下的膨润土，使膨润土均分在在封闭的气泡周围，起到膨胀剂的作用，避免气泡因混凝土收缩而受到较大的应力而破裂，从而提高抗裂性。
作为优选，所述抗裂大体积混凝土包括下述以重量份表示的组分：水165份，水泥240份，粉煤灰120份，矿粉86份，碎石1081份，砂子662份，外加剂8.92份，纤维抗裂防水剂34份。
本发明的优点是：
1、减缓硬化时间，使混凝土不会因硬化太快而开裂；
2、控制混凝土内部温度较为缓慢的上升，减缓混凝土内外温差多大而产生温度裂缝的情况；
3、在混凝土内部形成具有韧性的网状结构，进一步提高混凝土的抗裂性能；
4、混凝土的流动性大为改善，避免分层离析，使混凝土在施工空间内填充的更加充分，从而使大体积混凝土内部密度更加均匀，内部强度更加均匀，提高抗裂性能。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明。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。
本发明实施例中所涉及的所有物质均为市售。
实施例中涉及的具体原材料如表1。
表1各原材料的规格及生产厂家
实施例：
各实施例中各组分的质量如表2所示。
表2
实施例2与实施例1的区别为加入了玉米芯粉和硅溶胶；实施例3-6与实施例2的区别为加入了糠醇泥。按照《大体积混凝土施工规范》(GB50496-2009)对实施例1-6的抗裂大体积混凝土的性能测试结果如表3所示。
表3
综合上述测试结果，实施例6具有较佳的性能，因此实施例6为较为优选的方案。实施例6中抗裂大体积混凝土包括下述以重量份表示的组分：水165份，水泥240份，粉煤灰120份，矿粉86份，碎石1081份，砂子662份，外加剂8.92份，纤维抗裂防水剂34份。
对比例：
各对比例中各组分的质量如表4所示。
表4
按照《大体积混凝土施工规范》(GB50496-2009)对对比例1-3和实施例1、6的抗裂大体积混凝土的性能测试结果如表5所示。
表5

Claims (10)

1.一种抗裂大体积混凝土，其特征在于，包括下述以重量份表示的组分：
2.根据权利要求1所述的抗裂大体积混凝土，其特征在于：所述纤维抗裂防水剂包括硫铝酸盐、聚丙烯纤维、羟丙基甲基纤维素、无机相变材料。
3.根据权利要求2所述的抗裂大体积混凝土，其特征在于：所述纤维抗裂防水剂还包括玉米芯粉和硅溶胶。
4.根据权利要求3所述的抗裂大体积混凝土，其特征在于：所述纤维抗裂防水剂还包括有糠醇泥。
5.根据权利要求4所述的抗裂大体积混凝土，其特征在于：所述硫铝酸盐、聚丙烯纤维、羟丙基甲基纤维素、无机相变材料、玉米芯粉、硅溶胶、糠醇泥的质量比为1∶0.8-1.2∶1.8-2.1∶2.2-2.5∶0.7-1∶0.3-0.7∶2-2.5。
6.根据权利要求5所述的抗裂大体积混凝土，其特征在于：所述无机相变材料为结晶水合盐。
7.根据权利要求6所述的抗裂大体积混凝土，其特征在于：所述结晶水合盐包括碱土金属的卤化物、硫酸盐、碳酸盐。
8.根据权利要求1所述的抗裂大体积混凝土，其特征在于：所述外加剂包括聚羧酸高性能减水剂、三萜皂甙、膨润土。
9.根据权利要求8所述的抗裂大体积混凝土，其特征在于：所述聚羧酸高性能减水剂、三萜皂甙、膨润土的质量比为1∶0.5-0.8∶2-2.5。
10.根根据权利要求1-9任意一项所述的抗裂大体积混凝土，其特征在于：所述抗裂大体积混凝土包括下述以重量份表示的组分：水165份，水泥240份，粉煤灰120份，矿粉86份，碎石1081份，砂子662份，外加剂8.92份，纤维抗裂防水剂34份。
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