CN108298905A - 一种高强度混凝土 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度混凝土，涉及混凝土技术领域，该高强度混凝土包括如下重量份数的组分：水泥：441‑475份；细集料：570‑641份；粗集料：1069‑1177份；减水剂：28‑49份；粉煤灰：97‑150份；水：132‑168份；平衡颗粒：178‑203份；平衡颗粒包括一个中空的壳体，壳体内部放置有降温组合材料；降温组合材料包括反应后吸热的第一组分和第二组分；第一组分和第二组分通过设置在壳体内部的糯米纸分隔，且糯米纸与壳体的截面配合设置；本发明通过加入平衡颗粒进行降温，达到了平衡水化热的效果。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，更具体地说，它涉及一种高强度混凝土。
背景技术
随着城市建设的发展，混凝土的使用也越来越广泛。混凝土是当代最主要的土木工程材料之一；它是由胶凝材料、颗粒状集料、水、以及必要时加入的外加剂和掺合料按一定比例配制、经均匀搅拌、密实成型、养护硬化而成的一种人工石材。随着建筑物对混凝土自身强度的要求越来越高，高强度混凝土也应运而生。
授权公告号为CN101747002B、授权公告日为2012年10月24日的中国专利公开了一种高强度混凝土，它由下述原料组成，按每立方米混凝土所含成分的重量含量计：水泥530-570kg/m3、细骨650-750kg/m3、粗骨料900-1000kg/m3、掺和30-70kg/m3、减水剂10-20kg/m3、水160-170kg/m3；所述的水泥选用P.II52.5R水泥，高强度混凝土的强度等级为C65以上。
现有技术的不足之处在于，高强度混凝土中采用了高强水泥，而高强水泥在水化过程中会产生大量的热量，造成高强度混凝土内部的温度上升，而导致高强度混凝土内部失水收缩，进而产生裂缝。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高强度混凝土，通过加入平衡颗粒进行降温，达到了平衡水化热的效果。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种高强度混凝土，包括如下重量份数的组分：
水泥：441-475份；
细集料：570-641份；
粗集料：1069-1177份；
减水剂：28-49份；
粉煤灰：97-150份；
水：132-168份；
平衡颗粒：178-203份；
平衡颗粒包括一个中空的壳体，所述壳体内部放置有降温组合材料；所述降温组合材料包括反应后吸热的第一组分和第二组分；第一组分和第二组分通过设置在壳体内部的糯米纸分隔，且所述糯米纸与所述壳体的截面配合设置。
通过上述技术方案，水泥水化产生的热量能够使高强度混凝土内部的温度提升到40摄氏度以上，而糯米纸在不小于40摄氏度的温度下便会变形并破裂。当高强度混凝土内部的温度由于水泥水化产生的水化热而上升后，壳体内部的糯米纸便形成能够让第一组分和第二组分混合的通道，当第一组分和第二组分混合后发生反应并吸收高强度混凝土内部的热量，从而降低高强度混凝土内部的温度，能够减少高强度混凝土在凝固过程中失水收缩而导致开裂的情况。
进一步优选为：所述第一组分和第二组分是重量份数比为107:282的氯化铵粉末和八水合氢氧化钡粉末。
采用上述设置，氯化铵和八水合氢氧化钡在常温下就能够进行反应，反应方程式如下：2NH4Cl+Ba(OH)2·8H2O→BaCl2+2NH4·H2O+8H2O，该反应是一个吸热反应，在反应过程中会快速吸收周围的热量并降低周围的温度。将氯化铵和氢氧化钡研磨成粉末状能够加快反应的进行。通过糯米纸将氯化铵粉末和八水合氢氧化钡粉末进行分隔，能够防止氯化铵粉末和八水合氢氧化钡粉末在水泥水化之前进行反应而失去作用的情况。使用时，当高强度混凝土内部的温度由于水泥发生水化而上升后，壳体内部的糯米纸出现供氯化铵粉末和八水合氢氧化钡粉末通过的通道，然后氯化铵粉末和八水合氢氧化钡粉末相互接触并发生吸热反应，从而降低高强度混凝土内部的温度。
进一步优选为：所述糯米纸的厚度选用0.15-0.2mm。
采用上述设置，经试验表明，厚度在0.15-0.2mm范围内的糯米纸能够更好地隔离氯化铵粉末和八水合氢氧化钡粉末。
进一步优选为：所述壳体呈胶囊状设置，且所述壳体选用钢材制作。
采用上述设置，采用钢材制作的胶囊形的壳体的优点有三；其一，金属具有良好的热传递性能，所以钢材能够将高强度混凝土内部的温度快速传递到壳体内部，并使糯米纸变形破裂而促成氯化铵粉末和八水合氢氧化钡粉末的反应；其二，壳体设置呈胶囊形使得外部给予壳体的作用力进行更好地传递与均化，使得壳体能够更好地承受外部的作用力，减少糯米纸破损的情况；其三，呈胶囊形设置的钢材的壳体等同于短钢筋，能够提高高强度混凝土的抗拉强度，降低高强度混凝土产生裂缝的概率。
进一步优选为：所述壳体的长度为50mm，宽度为25mm，厚度为12-15mm。
采用上述设置，经试验表明，选用长度为50mm，宽度为25mm，厚度为12-15mm的壳体时，对高强度混凝土内部的温度平衡效果最好。
进一步优选为：所述糯米纸沿壳体的长度方向布置。
采用上述设置，当糯米纸沿壳体的长度方向布置时，糯米纸的面积相对较大，那么位于糯米纸两侧的氯化铵粉末和八水合氢氧化钡粉末能够更加均匀地分布于糯米纸的表面上，减少糯米纸受过大的集中荷载而损坏的情况，提高有效平衡颗粒的数量的占比。
进一步优选为：所述壳体通过第一单元和第二单元拼接形成，且所述第一单元与所述第二单元的拼接处沿所述壳体的长度方向设置；所述第一单元上朝向第二单元的一侧设有插槽，所述第二单元上设有与所述插槽配合设置的插块。
采用上述设置，将壳体设置成第一单元和第二单元拼接的形式方便了制作，方便在壳体内部放置降温组合材料。在第一单元和第二单元上分别设置插槽和插块，方便在第一单元和第二单元片拼接过程中进行定位，减少第一单元和第二单元在拼接处偏位的情况。再者，插槽和插块的设置能够提高第一单元和第二单元之间的连接强度。
进一步优选为：所述第一单元的内壁上开设有绕所述第一单元周向一圈的槽口，所述槽口靠近所述第一单元和第二单元的拼接处设置。
采用上述设置，使用时，将糯米纸的边缘安装于槽口内，加强了糯米纸与第一单元之间的连接，减少糯米纸与第一单元脱离导致氯化铵粉末和八水合氢氧化钡粉末提前发生反应的情况。
进一步优选为：所述平衡颗粒的制作过程如下：
S1，在第一单元和第二单元内分别放入氯化铵粉末和八水合氢氧化钡粉末；
S2，在第一单元上放置糯米纸并胶粘连接，使得糯米纸覆盖第一单元上用于与第二单元拼接的位置；
S3，将第二单元的插块和第一单元的插槽插接，并在第一单元和第二单元的拼接处采用胶粘固定。
采用上述设置，制作过程方便，将糯米纸胶粘于第一单元上能够加强糯米纸与第一单元的连接强度，减少其与第一单元脱离导致氯化铵粉末和八水合氢氧化钡粉末提前发生反应的情况。
进一步优选为：所述平衡颗粒的制作过程如下：
S1，在第一单元和第二单元内分别放入氯化铵粉末和八水合氢氧化钡粉末；
S2，对糯米纸进行裁剪，使其配合槽口的外缘围成的截面；接着将糯米纸放入第一单元内，使糯米纸的边缘插入槽口内部，并将糯米纸胶粘于第一单元上；
S3，将第二单元的插块和第一单元的插槽插接，并在第一单元和第二单元的拼接处采用胶粘固定。
采用上述设置，将糯米纸的边缘插接在槽口内，使得糯米纸更好地与单元连接，减少糯米纸在壳体内部发生滑移的情况，减少壳体内部的氯化铵粉末和八水合氢氧化钡粉末提前反应的情况。
综上所述，本发明具有以下有益效果：通过加入平衡颗粒，在高强度混凝土中的水泥发生水化导致内部温度上升时，平衡颗粒内部的吸热反应被激发而降低高强度混凝土内部的温度，减少高强度混凝土由于高温失水而产生裂缝的情况。
附图说明
图1是实施例1中壳体的结构示意图；
图2是实施例1中第一单元和第二单元的剖面图。
图中，1、壳体；2、第一单元；21、插槽；22、槽口；3、第二单元；31、插块；4、氯化铵粉末；5、八水合氢氧化钡粉末；6、糯米纸。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：一种高强度混凝土，包括如表1所示的重量份数的组分。
其中，水泥选用P.O52.5水泥；细集料选用Ⅱ区的中砂；粗集料选用最小粒径为5mm、最大粒径为25mm的连续级配的碎石；减水剂选用FDN高效缓凝减水剂；平衡颗粒选用长度为50mm、宽度为25mm、厚度为13mm的胶囊状的钢材作为壳体1。
结合图1和图2，壳体1由第一单元2和第二单元3拼接而成，且第一单元2与第二单元3的拼接处沿壳体1的长度方向设置。第一单元2上朝向第二单元3的一侧设有插槽21，，插槽21绕第一单元2的周向一圈设置；第二单元3上设有与插槽21配合设置的插块31。当第一单元2和第二单元3拼接时，插块31与插槽21插接配合。第一单元2的内壁上开设有一圈槽口22，槽口22所在平面平行于第一单元2和第二单元3的拼接处设置，且槽口22靠近第一单元2和第二单元3的拼接处设置。其中第一单元2和第二单元3可在工厂定制。
如图2所示，平衡颗粒的制作过程如下：
S1，在第一单元2和第二单元3内分别放入5.35g和14.1g的氯化铵粉末4和八水合氢氧化钡粉末5，使得氯化铵粉末4位于槽口22下方；
S2，选用厚度为0.18mm的糯米纸6并进行裁剪，使其配合槽口22外缘围成的图形的截面；接着将糯米纸6放入第一单元2内，并使糯米纸6的边缘插入槽口22内部，并用LP517PP粘接快干胶填充槽口22，将糯米纸固定于第一单元2上；
S3，待糯米纸6与第一单元2固定后，将第一单元2覆盖于第二单元3上，同时插槽21和插块31插接配合，使得第一单元2和第二单元3拼接形成壳体1，并用LP517PP粘接快干胶涂抹第一单元2和第二单元3的接缝。
实施例2-14：一种高强度混凝土，与实施例1唯一的区别部分组分的重量份数不同；组分及重量份数如表1所示。
表1.实施例1-14中组分及其相应的重量份数
实施例15：一种高强度混凝土，与实施例1的唯一区别在于，平衡颗粒分别选用厚度为12mm的胶囊状的钢材作为壳体。
实施例16：一种高强度混凝土，与实施例1的唯一区别在于，平衡颗粒分别选用厚度为15mm的胶囊状的钢材作为壳体。
实施例17：一种高强度混凝土，与实施例1的唯一区别在于，平衡颗粒的制作过程中的S2步骤中选用厚度为0.15mm的糯米纸。
实施例18：一种高强度混凝土，与实施例1的唯一区别在于，平衡颗粒的制作过程中的S2步骤中选用厚度为0.2mm的糯米纸。
实施例19：一种高强度混凝土，与实施例1的唯一区别在于，平衡颗粒的制作过程如下：
S1，结合图1和图2，定制两个拼接形成壳体的单元，分别命名为第一单元和第二单元；第一单元和第二单元的拼接处位于壳体的长度方向；在第一单元和第二单元内分别放入5.35g和14.1g的氯化铵粉末和八水合氢氧化钡粉末，使得氯化铵粉末位于槽口下方；
S2，对糯米纸进行裁剪，使其大于第一单元和第二单元的连接处截面；接着将糯米纸放置于第一单元的开口处，并用LP517PP粘接快干胶填充槽口，将糯米纸固定于第一单元上；
S3，待糯米纸与第一单元固定后，将第一单元覆盖于第二单元上形成壳体，并用LP517PP粘接快干胶涂抹第一单元和第二单元的接缝，待糯米纸固定后，将多余的糯米纸进行裁剪。
对比例1-10：一种高强度混凝土，与实施例1的唯一区别在于部分组分的重量份数不同，组分及其重量份数如表2所示。
表2.对比例1-10中组分及其相应的重量份数
对比例11：一种高强度混凝土，与实施例1的唯一区别在于，平衡颗粒选用长度为45mm、宽度为20mm、厚度为12mm的胶囊状的钢材作为壳体。
对比例12：一种高强度混凝土，与实施例1的唯一区别在于，平衡颗粒选用长度为55mm、宽度为30mm、厚度为18mm的胶囊状的钢材作为壳体。
对比例13：一种高强度混凝土，与实施例1的唯一区别在于，平衡颗粒的制作过程中，使用的氯化铵粉末和八水合氢氧化钡粉末的重量分别为3.1g、11.7g。
对比例14：一种高强度混凝土，与实施例1的唯一区别在于，平衡颗粒的制作过程中，使用的氯化铵粉末和八水合氢氧化钡粉末的重量分别为7.2g和16.9g。
对比例15：一种高强度混凝土，与实施例1的唯一区别在于，平衡颗粒选用塑料作为壳体。
对比例16：一种高强度混凝土，与实施例1的唯一区别在于，平衡颗粒的制作过程中的S2步骤中选用厚度为0.09mm的糯米纸。
对比例17：一种高强度混凝土，与实施例1的唯一区别在于，平衡颗粒的制作过程中的S2步骤中选用厚度为0.25mm的糯米纸。
对比例18：一种高强度混凝土，与实施例1的区别在于，平衡颗粒制作过程的S1步骤中，第一单元和第二单元的拼接处位于壳体的宽度方向。
对比例19：一种高强度混凝土，与实施例1的唯一区别在于不使用平衡颗粒。
对比例20：一种高强度混凝土，与实施例1的唯一区别在于，在平衡颗粒的制作过程不使用糯米纸。试配高强度混凝土内部温度变化试验：
试验样品：选取实施例1-19作为试验样品1-19，选取对比例1-20作为对照样品1-20，并将试验样品1-19和对照样品1-20依次编号为1-39。
试验方法：选取试验样品1-19和对照样品1-20共39组，通过上述方法制备高强度混凝土，制成300mm×300mm×1000mm高强度混凝土试块，每组浇筑1个高强度混凝土试块。浇筑完毕后在每个高强度混凝土试块内插入3个温度感应器，3个温度传感器沿高强度混凝土试块的长度方向布置，并使3个温度感应器的探头均位于高强度混凝土试块正方形截面的中心，并读取初始数值。将高强度混凝土试块放置于室温为25摄氏度的室内进行养护，在浇筑后12h和24h后分别读取3个温度感应器的读数，取每个高强度混凝土试块3个读数的平均值作为其内部温度。
试验结果：第1-39组的样品的内部温度如表3所示。
表3.第1-39组样品的内部温度表(℃)
由实施例1-3和对比例1-2对比可知，细集料、粗集料和粉煤灰的重量份数改变对高强度混凝土内部温度的影响不大。
由实施例1、实施例4-5和对比例3-4进行对比可知，当水的重量份数较少时，水泥的水化程度相对较低，高强度混凝土在12h时的温度相对较低；但是高强度混凝土在24h时的温度相对较高，说明水泥在后期的水化仍在缓慢进行并提升了高强度混凝土内部的温度。当水的重量份数取值上升时，水泥的水化会更加的充分，使得高强度混凝土在12h和24时的内部温度均相应的上升。在对比中可知，当水的重量份数在132-168份时，高强度混凝土内部的温度相对较低。
由实施例1、实施例6-7和对比例5-6对比可知，当减水剂的用量较少时，高强度混凝土在12h时的内部温度相对较低，说明水泥水化程度相对较低；但是高强度混凝土在24h时的温度相对较高，也就是说在较少减水剂作用下，虽然水泥初期的水化热相对较低，但是在后期会继续水化提高高强度混凝土内部的温度。当减水剂的用量较大时，高强度混凝土在12h和24h时的内部温度均较高，说明减水剂促进了水泥的水化作用，从而提高了高强度混凝土内部的温度。同时可以得出，在本试验中，当减水剂的重量份数在28-49份时，高强度混凝土内部的温度相对较低，且当减水剂的重量份数为37时最优。
由实施例1和实施例8-11对比可知，当水泥的用量逐步增加时，高强度混凝土在12h和24h时的内部温度均在逐步上升，说明在本试验范围内，水泥的用量越多，高强度混凝土内部温度也就越高。
由实施例8-11和对比例7-8对比可知，当水泥的重量份数取为446份时，高强度混凝土12h和24h时的内部温度均较低。并且当水泥的重量份数小于446份时，高强度混凝土内部的温度变化不大。
由实施例1、实施例12-14和对比例9-10、对比例19的对比可知，平衡颗粒能够降低高强度混凝土24h时的内部温度。平衡颗粒对高强度混凝土在12h时的温度没有较大影响。当平衡颗粒的用量较少时，高强度混凝土在24h时的温度相对较高，且当平衡颗粒的重量份数为187份及以上时，高强度混凝土24h时的温度趋于稳定。
由实施例1和实施例15-16、对比例11-12对比可知，当平衡颗粒使用的壳体尺寸以及厚度较小时，壳体内部用于放置降温组合材料的空间就会相应变小。而降温组合材料中的氯化铵粉末和八水合氢氧化钡粉末会生成气体，当气体充盈空间时会抑制氯化铵粉末和八水合氢氧化钡粉末继续反应，从而导致平衡颗粒的降温效果降低，导致高强度混凝土24h时的内部温度较高，也就是说平衡颗粒的降温作用相对较弱。当平衡颗粒使用的壳体的尺寸和厚度较大时，壳体内部糯米纸的面积也相对较大，使得糯米纸的受力面积更大也更加容易破损，导致壳体内部的氯化铵粉末和八水合氢氧化钡粉末提前反应，降低了降温效果，使得高强度混凝土24h时的温度相对较高。在本试验中，平衡颗粒的壳体选用长度为50mm、宽度为25mm、厚度为13mm时最优。
由实施例1、实施例17-18和对比例16-17、对比例20对比可知，当不设置糯米纸时，壳体内部的氯化铵粉末和八水合氢氧化钡粉末提前反应，使得高强度混凝土在24h时的温度降低相对不明显。当糯米纸厚度较薄时，在高强度混凝土浇筑过程中的作用力容易导致氯化铵粉末和八水合氢氧化钡粉末撞击并损坏糯米纸，使得氯化铵粉末和八水合氢氧化钡粉末提前发生反应，使得高强度混凝土在24h时的温度降低相对较少，即内部温度相对较高。当糯米纸厚度较厚时，在水泥水化过程中产生的热量无法令糯米纸快速变形，使得壳体内部的氯化铵粉末和八水合氢氧化钡粉末反应相对较慢，即降温效果较为缓慢，使得高强度混凝土24h时的内部温度相对较高。
由实施例1和对比例18对比可知，当糯米纸沿壳体的宽度方向设置时，单位面积的糯米纸上承受的氯化铵粉末或者八水合氢氧化钡粉末将会更大，导致糯米纸更加容易受损，使得氯化铵粉末和八水合氢氧化钡粉末提前反应，导致高强度混凝土24h时的温度下降效果变差。
由实施例1和对比例13-14对比可知，当氯化铵粉末和八水合氢氧化钡粉末的重量份数比为107:282，也就是两者反应时的质量分数比值时，在本试验中的结果最为理想。当氯化铵粉末或者八水合氢氧化钡粉末相对较少时，两者反应对高强度混凝土内部的温度下降效果均降低。
由实施例1和对比例15对比可知，当壳体使用钢材时，高强度混凝土在24h时的温度下降效果更好。
由实施例1和实施例19对比可知，当平衡颗粒制作过程中不在第一单元中设置槽口时，糯米纸与壳体的连接强度较弱，导致糯米纸更容易受损，使得高强度混凝土在24h时的温度下降效果变差。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高强度混凝土，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
水泥：441-475份；
细集料：570-641份；
粗集料：1069-1177份；
减水剂：28-49份；
粉煤灰：97-150份；
水：132-168份；
平衡颗粒包括一个中空的壳体(1)，所述壳体(1)内部放置有降温组合材料；所述降温组合材料包括反应后吸热的第一组分和第二组分；第一组分和第二组分通过设置在壳体(1)内部的糯米纸(6)分隔，且所述糯米纸(6)与所述壳体(1)的截面配合设置。
2.根据权利要求1所述的一种高强度混凝土，其特征在于，所述第一组分和第二组分是重量份数比为107:282的氯化铵粉末(4)和八水合氢氧化钡粉末(5)。
3.根据权利要求2所述的一种高强度混凝土，其特征在于，所述糯米纸(6)的厚度选用0.15-0.2mm。
4.根据权利要求3所述的一种高强度混凝土，其特征在于，所述壳体(1)呈胶囊状设置，且所述壳体(1)选用钢材制作。
5.根据权利要求4所述的一种高强度混凝土，其特征在于，所述壳体(1)的长度为50mm，宽度为25mm，厚度为12-15mm。
6.根据权利要求5所述的一种高强度混凝土，其特征在于，所述糯米纸(6)沿壳体(1)的长度方向布置。
7.根据权利要求2所述的一种高强度混凝土，其特征在于，所述壳体(1)通过第一单元(2)和第二单元(3)拼接形成，且所述第一单元(2)与所述第二单元(3)的拼接处沿所述壳体(1)的长度方向设置；所述第一单元(2)上朝向第二单元(3)的一侧设有插槽(21)，所述第二单元(3)上设有与所述插槽(21)配合设置的插块(31)。
8.根据权利要求7所述的一种高强度混凝土，其特征在于，所述第一单元(2)的内壁上开设有绕所述第一单元(2)周向一圈的槽口(22)，所述槽口(22)靠近所述第一单元(2)和第二单元(3)的拼接处设置。
9.根据权利要求7所述的一种高强度混凝土，其特征在于，所述平衡颗粒的制作过程如下：
S1，在第一单元(2)和第二单元(3)内分别放入氯化铵粉末(3)和八水合氢氧化钡粉末(5)；
S2，在第一单元(2)上放置糯米纸(6)并胶粘连接，使得糯米纸(6)覆盖第一单元(2)上用于与第二单元(3)拼接的位置；
S3，将第二单元(3)的插块(31)和第一单元(2)的插槽(21)插接，并在第一单元(2)和第二单元(3)的拼接处采用胶粘固定。
10.根据权利要求8所述的一种高强度混凝土，其特征在于，所述平衡颗粒的制作过程如下：
S1，在第一单元(2)和第二单元(3)内分别放入氯化铵粉末(3)和八水合氢氧化钡粉末(5)；
S2，对糯米纸(6)进行裁剪，使其配合槽口(22)的外缘围成的截面；接着将糯米纸(6)放入第一单元(2)内，使糯米纸(6)的边缘插入槽口(22)内部，并将糯米纸(6)胶粘于第一单元(2)上；
S3，将第二单元(3)的插块(31)和第一单元(2)的插槽(21)插接，并在第一单元(2)和第二单元(3)的拼接处采用胶粘固定。
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