CN108529986A - 一种低温早强免蒸养混凝土预制构件及其生产方法 - Google Patents

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竹乃杰
吉文娟
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Abstract

本发明公开了一种低温早强免蒸养混凝土预制构件及其生产方法，按重量份数，包括：硅酸盐水泥400～550份，硅灰粉30～70份，矿渣粉50～150份，石子800～1100份，中砂600～750份，水160～180份，早强减水剂3.6～6.0份，复合早强剂20～50份；通过在‑5℃～10℃低温下掺入复合早强剂、早强减水剂、硅酸盐水泥、硅灰粉和矿渣粉制备低温下免蒸养的混凝土预制构件，工艺简单，用于制备双面叠合混凝土剪力墙、预制墙板、预制楼板和预制梁等建筑材料，节约能源、减少污染，缩短生产周期，提高生产效率，符合国家对建筑工业化可持续发展需要。

Description

一种低温早强免蒸养混凝土预制构件及其生产方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种低温早强免蒸养混凝土预制构件及其生产方法。
背景技术
装配式预制构件是建筑工业化的核心与基础，现有的混凝土预制构件生产过程中，一般采用常温下蒸汽养护方式加速混凝土的水化反应，使预制构件快速达到起吊强度，用此方式来加快模具周转、提高构件生产效率。在低温环境下，采用蒸汽养护方式需耗费大量能源，且对预制构件混凝土后期性能有影响，产生强度倒缩、产生裂缝等问题。当温度低于5℃时通常使用防冻型早强剂制作混凝土预制构件，并在养护过程中增加保温措施来促进混凝土的强度提升。但低温防冻早强剂使用后会延长混凝土预制构件的凝结时间，延长生产周期，且构件养护后期呈现强度倒缩现象，影响混凝土预制构件的耐久性。目前对于早强剂应用于低温环境下(尤其是低于5℃)对混凝土性能和作用机理还不明确，有待进一步研究。
发明内容
为克服现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种低温早强免蒸养混凝土预制构件及其生产方法。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
一种低温早强免蒸养混凝土预制构件，按照重量份数，包括以下原料：硅酸盐水泥400～550份，硅灰粉30～70份，矿渣粉50～150份，石子800～1100份，中砂600～750份，水160～180份，早强减水剂3.6～6.0份，复合早强剂20～50份。
优选地，所述低温早强免蒸养混凝土预制构件，按照重量份数，包括以下原料：硅酸盐水泥410～500份，硅灰粉40～60份，矿渣粉80～120份，石子900～1000份，中砂650～700份，水165～175份，早强减水剂3.8～5.9份，复合早强剂30～40份。
更优选地，所述低温早强免蒸养混凝土预制构件，按照重量份数，包括以下原料：硅酸盐水泥450份，硅灰粉50份，矿渣粉100份，石子987份，中砂691份，水170份，早强减水剂4.0份，复合早强剂35份。
在一些优选的实施方式中，所述硅酸盐水泥为52.5硅酸盐水泥；所述硅灰粉的粒径为1250目；所述矿渣粉为S105矿渣粉和/或S95矿渣粉；所述早强减水剂为早强聚羧酸减水剂和/或早强萘系减水剂。
优选地，所述复合早强剂为无机盐、有机早强剂、纳米粒子按照如下质量份数复配而成：无机盐5～16份，有机早强剂5～15份，纳米粒子10～19份；其中，
所述无机盐为氯盐、硫酸盐或硝酸盐中的一种或两种以上组合；
所述有机早强剂为醇氨和/或甲酸；
所述的纳米粒子为纳米SiO2。
本发明的第二方面，上述低温早强免蒸养混凝土预制构件的制备方法，具体地，包含以下步骤：
(1)在-5℃～10℃条件下，先按照配比将所述硅酸盐水泥、硅灰粉、矿渣粉、石子和中砂搅拌混合均匀，得混凝土；
(2)将模具清理干净并喷涂脱模剂；
(3)向步骤(1)所得混凝土中边搅拌边分批次倒入所述早强减水剂和自来水的混合物，搅拌混合均匀，再加入所述复合早强剂继续搅拌60s，得新拌混凝土；然后将上述新拌混凝土输送至布料机中，传输至步骤(2)中所述模具进行布料、振实和收光表面；
(4)表面覆膜，并在低温条件下养护，得预制构件。
本发明的第三方面，通过上述制备方法得到的预制构件包括双面叠合混凝土剪力墙、预制墙板、预制楼板和预制梁。
其中，脱模剂为本领域技术人员公知且市售可得的产品。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
一、本发明在原料配比中掺入硅灰粉和矿渣粉作为硅酸盐水泥的活性剂，可提高预制构件混凝土的早期强度，并保持预制构件后期强度的持续性增长；复合早强剂可提高混凝土预制构件在低温环境下的防冻性，与早强减水剂、硅灰粉和矿渣粉混合，各组分之间的作用相互补充，可激发混凝土低温下的水化反应，显著提高预制构件混凝土24h内的早期强度，增加产品的和易性，达到在-5℃～10℃的低温环境下不采用蒸汽养护的方式，既可使预制构件强度在24h内达到所需的起吊强度(22.5MPa以上)，且随着养护时间的增加，后期强度保持持续增长，可实现在冬季较低温环境下正常室温养护。
二、本发明通过在-5℃～10℃低温下掺入复合早强剂、早强减水剂、硅酸盐水泥、硅灰粉和矿渣粉等材料制备低温下免蒸养的混凝土预制构件，工艺简单，可用于制备双面叠合混凝土剪力墙、预制墙板、预制楼板和预制梁等建筑材料，节约能源、减少污染，缩短生产周期，提高生产效率，符合国家对建筑工业化可持续发展的需要。
具体实施方式
下面详细说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于下述的实施例，以下实施例中的实验方法如无特殊说明均为常规方法，试剂与材料无特殊说明均市售可得。
实施例1～5
先按表1中的配比称取原料，然后按以下步骤制备低温早强免蒸养混凝土预制构件：1)在-5℃～10℃条件下，先将52.5硅酸盐水泥、1250目的硅灰粉、S105矿渣粉、石子和中砂搅拌混合均匀，得混凝土；2)将模具清理干净并喷涂脱模剂；3)向步骤1)所得混凝土中边搅拌边分批次倒入早强减水剂和自来水的混合物，搅拌混合均匀，再加入复合早强剂继续搅拌60s，得新拌混凝土；然后将上述新拌混凝土输送至布料机中，传输至步骤2)中模具进行布料、振实和收光表面；4)表面覆膜，并在低温条件下养护，得低温早强免蒸养混凝土预制构件。
其中，实施例1～3中早强减水剂均为早强聚羧酸减水剂，复合早强剂分别为氯盐、硫酸盐、硝酸盐三种无机盐与三乙醇胺、纳米SiO2按照质量比为5:4:6的混合物；实施例4中早强减水剂为早强萘系减水剂，复合早强剂为氯化钠、甲酸钙、纳米SiO2和按照质量比为8:12:15的混合物；实施例5中早强减水剂为早强聚羧酸减水剂和早强萘系减水剂的混合物，复合早强剂为氯化钠、醇氨甲酸混合物和纳米SiO2按照质量比为7:3:6的混合物。
对比例
原料和组分与实施例5的不同之处仅在于没有添加复合早强剂，制备方法相同，得预制构件。
将上述实施例1-5和对比例中的预制构件在低温条件下养护，并分别在养护22h、2d、3d、7d和28d时测试材料的强度，结果如表2所示。
表1：原料配比数据
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例
硅酸盐水泥 410 450 500 550 450 450
硅灰粉 70 50 40 30 50 50
矿渣粉 150 120 80 50 100 100
石子 987 987 987 987 987 987
中砂 691 691 691 691 691 691
水 180 175 170 165 170 170
早强减水剂 3.84 6.00 5.94 5.80 4.00 4.00
复合早强剂 48 40 22 35 20 /
表2：预制构件的性能测试数据(单位：MPa)
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例
22h 20.8 23.3 25.6 29.2 29.5 15.5
2d 45.2 50.5 52.2 53.4 54.2 20.0
3d 52.1 60.2 58.1 63.5 63.9 32.2
7d 60.3 68.6 66.5 70.6 70.8 39.5
28d 65.4 74.4 76.2 79.1 79.5 40.5
由表2可知，本发明的低温早强免蒸养混凝土预制构件在成型22h时就能达到预制构件所要求的22.5MPa起吊强度，且随着养护时间的增加，后期强度保持持续增长，可实现在冬季较低温环境下正常室温养护，降低能耗，节约成本，提高生产效率。通过与对比例中没有掺入复合早强剂制备的预制构件强度比较，进一步证明复合早强剂可提高混凝土预制构件在低温环境下的防冻性，与早强减水剂、硅灰粉和矿渣粉混合，各组分之间的作用相互补充，可激发混凝土低温下的水化反应，显著提高预制构件混凝土24h内的早期强度，增加产品的和易性。
综上所述，本发明通过在-5℃～10℃低温下掺入复合早强剂、早强减水剂、硅酸盐水泥、硅灰粉、矿渣粉等材料制备低温下免蒸养的混凝土预制构件，工艺简单，可用于制备双面叠合混凝土剪力墙、预制墙板、预制楼板和预制梁等建筑材料，节约能源、减少污染，缩短生产周期，提高生产效率，符合国家对建筑工业化可持续发展的需要。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种低温早强免蒸养混凝土预制构件，其特征在于，按照重量份数，包括以下原料：硅酸盐水泥400～550份，硅灰粉30～70份，矿渣粉50～150份，石子800～1100份，中砂600～750份，水160～180份，早强减水剂3.6～6.0份，复合早强剂20～50份。
2.如权利要求1所述的低温早强免蒸养混凝土预制构件，其特征在于，按照重量份数，包括以下原料：硅酸盐水泥410～500份，硅灰粉40～60份，矿渣粉80～120份，石子900～1000份，中砂650～700份，水165～175份，早强减水剂3.8～5.9份，复合早强剂30～40份。
3.如权利要求1或2所述的低温早强免蒸养混凝土预制构件，其特征在于，按照重量份数，包括以下原料：硅酸盐水泥450份，硅灰粉50份，矿渣粉100份，石子987份，中砂691份，水170份，早强减水剂4.0份，复合早强剂35份。
4.如权利要求1所述的低温早强免蒸养混凝土预制构件，其特征在于，
所述硅酸盐水泥为52.5硅酸盐水泥；
所述硅灰粉的粒径为1250目；
所述矿渣粉为S105矿渣粉和/或S95矿渣粉；
所述早强减水剂为早强聚羧酸减水剂和/或早强萘系减水剂。
5.如权利要求1所述的低温早强免蒸养混凝土预制构件，其特征在于，所述复合早强剂为无机盐、有机早强剂和纳米粒子按如下质量份数复配而成：无机盐5～16份、有机早强剂5～15份、纳米粒子10～19份；其中，
所述无机盐为氯盐、硫酸盐或硝酸盐中的一种或两种以上组合；
所述有机早强剂为醇氨和/或甲酸；
所述的纳米粒子为纳米SiO2。
6.如权利要求1～5任一项所述低温早强免蒸养混凝土预制构件的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)在-5℃～10℃条件下，先按照配比将所述硅酸盐水泥、硅灰粉、矿渣粉、石子和中砂搅拌混合均匀，得混凝土；
(2)将模具清理干净并喷涂脱模剂；
(3)向步骤(1)所得混凝土中边搅拌边分批次倒入所述早强减水剂和自来水的混合物，搅拌混合均匀，再加入所述复合早强剂继续搅拌60s，得新拌混凝土；然后将上述新拌混凝土输送至布料机中，传输至步骤(2)中所述模具进行布料、振实和收光表面；
(4)表面覆膜，并在低温条件下养护，得预制构件。
7.通过权利要求6所述低温早强免蒸养混凝土预制构件的制备方法制得的预制构件，其特征在于，所述预制构件包括双面叠合混凝土剪力墙、预制墙板、预制楼板和预制梁。
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