CN107827416A - 一种高强度防辐射可泵送混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于混凝土技术领域，涉及一种高强度防辐射可泵送混凝土及其制备方法。其中制备所述的混凝土的原料按重量配比包含：水泥250‑500份，粉煤灰80‑200份，矿粉50‑150份，硅灰15‑50份，重晶砂和钢砂750‑1500份，钢锻1500‑3000份，水80‑250份，减水剂2‑5份。本发明能够对于高强度防辐射混凝土，实现良好的可泵送性。

Description

一种高强度防辐射可泵送混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于混凝土技术领域，涉及一种高强度防辐射可泵送混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土是建筑行业的必用材料。随着混凝土技术的发展与应用需求的扩展，出现了各种新型混凝土，包括高强度混凝土、防辐射混凝土、可泵送混凝土等。
高强度混凝土是指强度等级为C60及其以上的混凝土。它是用水泥、砂、石原材料外加减水剂或同时外加粉煤灰、矿渣粉、硅粉等混合料制成的。高强度混凝土作为一种新的建筑材料，以其抗压强度高、抗变形能力强、密度大、孔隙率低的优越性，在高层建筑结构、大跨度桥梁结构以及某些特种结构中得到广泛的应用。高强度混凝土最大的特点是抗压强度高，一般为普通强度混疑土的4-6倍，故可减小构件的截面，因此最适宜用于高层建筑。试验表明，在一定的轴压比和合适的配箍率情况下，高强度混凝土框架柱具有较好的抗震性能；而且柱截面尺寸减小，减轻自重，避免短柱，对结构抗震也有利，而且提高了经济效益。
防辐射混凝土又称屏蔽混凝土、防射线混凝土，其容重较大，对γ射线、X射线或中子辐射具有屏蔽能力，不易被放射线穿透，因此常用作铅、钢等昂贵防射线材料的代用品，用于原子能反应堆、粒子加速器，以及工业、农业和科研部门的放射性同位素设备的防护。防辐射混凝土中：(1)胶凝材料一般采用水化热较低的硅酸盐水泥，或高铝水泥、钡水泥、镁氧水泥等特种水泥；(2)用重晶石、磁铁矿、褐铁矿、废铁块等作骨料；(3)可加入含有硼、镉、锂等的物质减弱中子流的穿透强度。
可泵送混凝土是坍落度不低于100mm，可用混凝土泵通过管道输送拌和物的混凝土。由于可泵送混凝土流动性好，因此具有施工速度快、质量好、节省人工施工方便等特点，被广泛应用于一般房建结构混凝土、道路混凝土、大体积混凝土、高层建筑等工程。可泵送混凝土制备常用的原料包括水泥、骨料、水、外加剂、粉煤灰。
虽然现有技术中有大量关于高强度混凝土、防辐射混凝土、可泵送混凝土的报道，但对于高强度防辐射混凝土，要实现良好的可泵送性存在很大困难。
发明内容
本发明的首要目的是提供一种高强度防辐射可泵送混凝土，以能够对于高强度防辐射混凝土，实现良好的可泵送性。
为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种高强度防辐射可泵送混凝土，其中制备所述的混凝土的原料按重量配比包含：水泥250-500份，粉煤灰80-200份，矿粉50-150份，硅灰15-50份，重晶砂和钢砂750-1500份，钢锻1500-3000份，水80-250份，减水剂2-5份。
本发明的高强度防辐射可泵送混凝土中各成分的作用、性能和/或型号需求，和/或需达到/优选的标准规格等如下。
本发明的混凝土中的水泥为混凝土基础材料。水泥为粉状水硬性无机胶凝材料，加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石、钢锻/铁屑等材料牢固地胶结在一起。本发明中所需的水泥优选普通硅酸盐水泥，并更优选42.5级普通硅酸盐水泥。
本发明的混凝土中的粉煤灰用于提高混凝土强度和耐久性，优选普通二级灰以上级别的粉煤灰，并优选电厂风选出粉煤灰，优选不使用球磨机磨出粉煤灰(球磨机磨出粉煤灰破坏粉煤灰中空心微珠的表面结构，直接导致混凝土需水量增加，影响混凝土防辐射指标)。
本发明的混凝土中的矿粉用于减少配制混凝土时水泥用量，增加混凝土后期强度，延长混凝土凝结时间，改善混凝土内部结构。本发明的混凝土中的矿粉优选S95级矿粉，可立磨生产出矿物掺合料粉体。
本发明的混凝土中的硅灰外观为灰色或灰白色，用于降低泵送阻力，要求耐火度>1600℃，容重1600-1700千克/立方米，比表面积
150000-250000m2/kg，可选普通硅粉。
本发明的混凝土中的重晶砂是以硫酸钡(BaSO4)为主要成分的非金属矿产品，莫氏硬度3-3.5，比重4.2，用于防辐射。
本发明的混凝土中的钢锻和钢砂用于抗裂，增加混凝土强度。钢锻根据生产加工工艺为铸造钢锻，密度为7.3千克/立方米，直径为5-20厘米；钢砂密度为6.8-7.0吨/立方米，堆积密度为4.8-5.2吨/立方米。
本发明的混凝土中的减水剂能减少混凝土拌合用水量、提高混凝土强度及和易性，优选聚羧酸减水剂(优选添加量为1.5wt％，减水率可达25％以上)。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种高强度防辐射可泵送混凝土，其中所述的重晶砂和钢砂的细度模数为2.3-3.0，重量配比为2:8-8:2；
所述的钢锻为5-20mm的连续级配。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种高强度防辐射可泵送混凝土，其中制备所述的混凝土的原料按重量配比包含：水泥300-400份，粉煤灰100-150份，矿粉80-120份，硅灰20-40份，重晶砂和钢砂900-1200份，钢锻2000-2500份，水120-200份，减水剂3-4份。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种高强度防辐射可泵送混凝土，其中所述的混凝土由如下重量配比的原料制成：水泥250-500份，粉煤灰80-200份，矿粉50-150份，硅灰15-50份，重晶砂和钢砂750-1500份，钢锻1500-3000份，水80-250份，减水剂2-5份。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种高强度防辐射可泵送混凝土，其中所述的混凝土由如下重量配比的原料制成：水泥300-400份，粉煤灰100-150份，矿粉80-120份，硅灰20-40份，重晶砂和钢砂900-1200份，钢锻2000-2500份，水120-200份，减水剂3-4份。
本发明的第二个目的是提供前述高强度防辐射可泵送混凝土的制备方法，以能够在简化制备原料、制备流程的基础上，制备出具有良好的可泵送性的高强度防辐射可泵送混凝土。
为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供前述高强度防辐射可泵送混凝土的制备方法，包括如下步骤：
(1)在搅拌下，向搅拌机中加入水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰、重晶砂、钢锻和钢砂，直至搅拌均匀；
(2)加入全部所需量40-60％的水、减水剂，搅拌均匀；
(3)加入剩余量的水、减水剂，搅拌均匀。
本发明的有益效果在于，本发明能够对于高强度防辐射混凝土，实现良好的可泵送性。
本发明的有益效果具体体现在：
(1)重晶石为超细重晶石粉，即重晶砂，减少了配制所得混凝土的微观空隙，并利用重晶砂的滚珠效应提高了配制所得混凝土的可泵送性。
(2)采用不同形态的钢锻和钢砂，提高了配制所得混凝土的密度。
(3)采用优质硅灰，提高了配制所得混凝土的强度。
(4)采用减水率高的聚羧酸系列外加剂，减少了配制所得混凝土的收缩裂缝。
(5)骨料采取多级配原则进行配制，保证最紧密堆积原则。
(6)级配合理，和易性良好，配制所得混凝土高比重下不分散，骨料不下沉，具备优秀的可泵送性。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。
实施例1：不同配方混凝土的制备
按如下表1的原料组成及用量制备不同配方的混凝土。所使用的原料中：水泥为Po42.5级，粉煤灰为一级，矿粉为S95级，硅灰为92级，重晶石1为细度模数2.3-3.0的重晶砂，重晶石2为平均粒度5-20mm的重晶石，钢锻为5-20mm连续级配的钢锻，钢砂为细度模数2.3-3.0的钢砂，减水剂为聚羧酸减水剂。
各配方的混凝土的制备方法如下：
(1)在搅拌下，向搅拌机中加入水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰、重晶石、钢锻、钢砂，搅拌30秒，直至粗细骨料搅拌均匀；
(2)加入全部所需量50％的水、减水剂，继续搅拌1分钟至均匀，停止30秒；
(3)加入剩余量的水、减水剂，搅拌至均匀。
表1不同配方的混凝土的制备原料及用量
实施例2：制备所得各配方混凝土的性能检测
将实施例1制备所得各配方的混凝土进行混凝土强度(方法及等级划分参见GB/T50081-2002、GB50010-2010)、扩展度与坍落度(方法参见GBT 14902-2012)测试，所得结果如下表2所示。
表2实施例1制备所得各配方混凝土的性能检测结果
配方编号 混凝土强度(MPa) 扩展度(mm) 坍落度(mm)
1 85.4 550 220
2 81.7 370 140
3 84.2 570 225
4 87.5 670 260
5 82.6 330 125
6 86.3 680 265
7 88.8 660 265
8 83.6 340 120
9 88.2 670 265
10 84.9 560 220
11 80.6 380 140
12 83.8 560 220

Claims (6)

1.一种高强度防辐射可泵送混凝土，其特征在于，制备所述的混凝土的原料按重量配比包含：水泥250-500份，粉煤灰80-200份，矿粉50-150份，硅灰15-50份，重晶砂和钢砂750-1500份，钢锻1500-3000份，水80-250份，减水剂2-5份。
2.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于：
所述的重晶砂和钢砂的细度模数为2.3-3.0，重量配比为2:8-8:2；
所述的钢锻为5-20mm的连续级配。
3.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于，制备所述的混凝土的原料按重量配比包含：水泥300-400份，粉煤灰100-150份，矿粉80-120份，硅灰20-40份，重晶砂和钢砂900-1200份，钢锻2000-2500份，水120-200份，减水剂3-4份。
4.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述的混凝土由如下重量配比的原料制成：水泥250-500份，粉煤灰80-200份，矿粉50-150份，硅灰15-50份，重晶砂和钢砂750-1500份，钢锻1500-3000份，水80-250份，减水剂2-5份。
5.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述的混凝土由如下重量配比的原料制成：水泥300-400份，粉煤灰100-150份，矿粉80-120份，硅灰20-40份，重晶砂和钢砂900-1200份，钢锻2000-2500份，水120-200份，减水剂3-4份。
6.一种根据权利要求1-5中任意一项所述的混凝土的制备方法，包括如下步骤：
(1)在搅拌下，向搅拌机中加入水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰、重晶砂、钢锻和钢砂，直至搅拌均匀；
(2)加入全部所需量40-60％的水、减水剂，搅拌均匀；
(3)加入剩余量的水、减水剂，搅拌均匀。
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