CN108892453A - 一种应用于停机坪的干硬性混凝土 - Google Patents

一种应用于停机坪的干硬性混凝土 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于停机坪的干硬性混凝土，属于混凝土技术领域，包括水泥375‑429份、砂子857‑985份、碎石1200‑1478份、活化粉煤灰57‑69份、矿粉85‑110份、塑化剂5‑10份、膨胀剂2‑6份、水120‑163份。该干硬性混凝土具有流动性好、密实型高、强度大、耐久性好的优点。

Description

一种应用于停机坪的干硬性混凝土
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，更具体的说，它涉及一种应用于停机坪的干硬性混凝土。
背景技术
混凝土，简称为砼，是由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称，其用水泥作为胶凝材料，砂、石作为集料，可与水、外加剂等按一定比例配合，经搅拌而得，广泛应用于土木工程。
随着科学技术的发展和公路结构形式的多样化，越来越多的建筑材料得到了广泛的应用，各种混凝土层出不穷，品种繁多，其中干硬性混凝土的制品的种类日渐丰富。
混凝土拌合物的坍落度小于10mm、维勃稠度值在10-30s范围内的混凝土称之为干硬性混凝土。干硬性混凝土具有低水灰比，快硬早强等特点，可立即脱模，增加模板周转速率，从而提高产品的生产效率，由于这些自身特点，可立即脱模，特别适合生产线的大批量生产。且干硬性混凝土与塑性混凝土比较，具有用水量小、水灰比小、快硬、高强、密实性好，抗冻性、抗渗性强，收缩性好等特点，广泛应用于机场跑道、停机坪等，对节约水泥、提高质量、降低成本、提高模板周转率，保证工期具有十分重要的意义。
尤其是，停机坪对干硬性混泥土的质量要求较严格，需要具有较高的强度以及耐久性，但是干硬性混凝土的流动性较差，在后期运输或者施工过程中影响混凝土制件的质量，难以密实成型，对工艺的要求较高，不利于加快施工速度，操作复杂，增加体力劳动。
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应用于停机坪的干硬性混凝土，该干硬性混凝土具有流动性好、密实型高、强度大、耐久性好的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种应用于停机坪的干硬性混凝土，以重量份数计，包括水泥375-429份、砂子857-985份、碎石1200-1478份、活化粉煤灰57-69份、矿粉85-110份、塑化剂5-10份、膨胀剂2-6份、水120-163份。
较优选地，所述塑化剂包括以重量份数计的二甲基苯磺酸聚合甲醛钠盐1-5份、十二烷基硫酸钠15-20份、减水剂3-8份、羟甲基纤维素5-10份、凹凸棒土3-5份、丙烯酸甲酯1-3份、水10-15份。
通过采用本发明提供的塑化剂，使得砂粒、水泥、粉煤灰均匀地分散和容合，可较好的分散到混凝土砂浆中，塑化剂中含有十二烷基硫酸钠作为表面活性剂使粉煤灰、水泥、砂子吸附水，进行更充分的水化反应，可在砂粒间形成柔软可塑的气泡层，使得砂浆的可塑变形提高，改善了砂浆的流动性，利于施工处理。
较优选地，所述减水剂采用下述方法制备而得；
(1)由包含4-丁氨基苯甲酸九聚乙二醇单甲醚酯-马来酸酐-木质素磺酸钙高分子接枝共聚物、聚乙二醇和丙烯酸的混合料在水存在、80-95℃的条件下反应5-7小时，干燥，得混合物A；
(2)由包含步骤(1)的混合物A、丙烯酸和水玻璃的混合料在水存在、80-90℃的条件下反应4-6小时，降温至40-50℃，得到混合物B；
(3)向步骤(2)的混合物B中加入消泡剂，并采用pH调节剂调节pH值为7.0-9.0，制得减水剂；以重量份数计，步骤(1)中的4-丁氨基苯甲酸九聚乙二醇单甲醚酯-马来酸酐-木质素磺酸钙高分子接枝共聚物15-20份、聚乙二醇5-10份和丙烯酸2.5-5份，步骤(2)中的丙烯酸2.5-5份和水玻璃15-20份，步骤(3)中的消泡剂1-3份。
较优选地，步骤(3)中所述pH调节剂选自氢氧化钠、碳酸氢钠、碳酸钠。
通过选用本发明的减水剂可减少混凝土所需水的使用量，并能满足规定的稠度要求，提高混凝土的和易性，减少游离氯离子的迁移通道，降低氯离子对混凝土的侵蚀；同时在与水泥、砂搅拌时，吸附在水泥颗粒表面，在与水的配合下把砂浆中各成分微粒表面湿润，使各种有效成分参加反应，提高塑化剂的利用率。
较优选地，所述活化粉煤灰由质量比为1：200-300的活化剂和粉煤灰混合而成。
较优选地，所述活化剂为粉煤灰用HB高效活化剂。
粉煤灰是煤粉经高温燃烧后形成的，在高温过程中大部分固体物质被熔融，经过极冷过程，粉煤灰中含有大量处于介稳状态的玻璃体，因此，粉煤灰具有一定的水硬活性。但是这种水硬活性在一定的碱性环境中才能得到激发，HB高效活化剂是一种新型复合材料，它能激发粉煤灰掺合料的活性，提高粉煤灰掺合料的使用量，从而在混凝土中引入大量铝硅酸盐玻璃微珠，提高拌合料的和易性，降低孔隙率，增加密实度；同时，活化剂可使粉煤灰中的微细颗粒均匀分布在水泥颗粒中，阻止水泥颗粒间的相互粘聚，增大反应界面，加速各物料的水化反应速度，加快生产效率，并可改善混凝土的抗渗、抗侵蚀性能，提高混凝土的耐久性。
较优选地，所述粉煤灰为全球状，其粒径连续分布且粒径≤3μm，需水量比不大于95％。
通过采用全球状且粒径连续分布的粉煤灰，与水泥颗粒在微观上形成级配体系，配合加入的砂作为集料，可以保证混凝土固化后具有较好的密集性，提高混凝土的强度以满足使用需求，同时考虑粉煤灰掺料具有“活性效应”、“界面效应”和“减水效应”，与减水剂的双重偶合作用，也有助于提高混凝土的后期强度。
较优选地，所述砂子包括重量比为5:3的20-40目的砂子和40-70目的砂子，所述砂子为水洗烘干河砂。
较优选地，所述碎石包括质量比为3:7的粒径范围为0-5mm的碎石和粒径范围为6-20mm的碎石，碎石的细数模度为1.5。
通过选用不同粒径范围的水洗烘干河砂和碎石，作为混凝土制备时的混合料，使得防腐阻锈混凝土之间的间隙都能够被填充，制得的防腐阻锈混凝土结构密实，强度较高。
较优选地，所述矿粉为S105级高炉矿渣粉。
通过采用高炉矿渣粉，改善混凝土硬化后的孔结构和强度，又由于矿粉细度较高，会吸附在水泥颗粒表面，使得本来可能形成的水泥絮凝结构无法形成，起到类似减水剂的作用，在用水量相同的情况下能显著提高混凝土拌合物的流动速度，改善其流动性能，且对改善混凝土的早期孔结构有一定的作用，有利于提高混凝土的耐久性。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
第一、本发明提供的塑化剂，使得砂粒、水泥、粉煤灰均匀地分散和容合，可较好的分散到混凝土砂浆中，塑化剂中含有十二烷基硫酸钠作为表面活性剂使粉煤灰、水泥、砂子吸附水，进行更充分的水化反应，可在砂粒间形成柔软可塑的气泡层，使得砂浆的可塑变形提高，改善了砂浆的流动性，利于施工处理。
第二、本发明采用活化粉煤灰作为掺合料，HB高效活化剂能激发粉煤灰掺合料的活性，提高粉煤灰掺合料的使用量，从而在混凝土中引入大量铝硅酸盐玻璃微珠，提高拌合料的和易性，降低孔隙率，增加密实度；同时，活化剂可使粉煤灰中的微细颗粒均匀分布在水泥颗粒中，阻止水泥颗粒间的相互粘聚，增大反应界面，加速各物料的水化反应速度，加快生产效率，并可改善混凝土的抗渗、抗侵蚀性能，提高混凝土的耐久性。
第三、本发明提供了一种减水剂可减少混凝土所需水的使用量，并能满足规定的稠度要求，提高混凝土的和易性，减少游离氯离子的迁移通道，降低氯离子对混凝土的侵蚀；同时在与水泥、砂搅拌时，吸附在水泥颗粒表面，在与水的配合下把砂浆中各成分微粒表面湿润，使各种有效成分参加反应，提高塑化剂的利用率。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。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。
以下实施例中，所选用的材料均来自与市售，其中，水泥选用P.O42.5普通硅酸盐水泥，其表面积为326m2/Kg；S105级高炉矿渣粉，比表面积525cm2/g，流动度比为106％，比活性指数7d为95％，28d为115％；碎石含泥量为0.5％，泥块含量0.2％，针、片状颗粒含量为3％，压碎指标为7％；水洗烘干河砂的含泥量为2％，泥块含量为0.2％，细度模数为2.5；粉煤灰为天津产F类Ⅰ级粉煤灰，细度7.9％，需水量93％，烧失量3.05％；水为饮用水，其中pH值为5-8，氯化物以Cl-计<1800mg/L，硫酸盐以SO4 2-计<2100mg/L；膨胀剂为偶氮二甲酰胺塑性膨胀剂；消泡剂为BYC-0852的混凝土消泡剂。
4-丁氨基苯甲酸九聚乙二醇单甲醚酯-马来酸酐-木质素磺酸钙高分子接枝共聚物的制备：
将4-丁氨基苯甲酸九聚乙二醇单甲醚酯、马来酸酐和去离子水(三者的重量比为1:0.2:0.8)投入反应釜中，升温至65℃，加入质量浓度为35％的双氧水，搅拌，升温至75-80℃，然后滴加过硫酸钾与偶氮二异丁腈引发剂，滴加2小时滴完，保温3小时，降温至40-50℃，制得4-丁氨基苯甲酸九聚乙二醇单甲醚酯-马来酸酐-木质素磺酸钙高分子接枝共聚物。其中，双氧水与4-丁氨基苯甲酸九聚乙二醇单甲醚酯质量比为0.001:1，过硫酸钾、偶氮二异丁腈与4-丁氨基苯甲酸九聚乙二醇单甲醚酯的质量比为0.001:0.003:1。
减水剂的制备例1
(1)由包含4-丁氨基苯甲酸九聚乙二醇单甲醚酯-马来酸酐-木质素磺酸钙高分子接枝共聚物15Kg、聚乙二醇15Kg和丙烯酸2.5Kg的混合料在水存在、80℃的条件下反应5小时，干燥，得混合物A；
(2)由包含步骤(1)的混合物A、丙烯酸2.5Kg和水玻璃15Kg的混合料在水存在、80℃的条件下反应4小时，降温至40℃，得到混合物B；
(3)向步骤(2)的混合物B中加入消泡剂1Kg，并采用氢氧化钠调节pH值为7.0，制得减水剂；减水剂的制备例2
(1)由包含4-丁氨基苯甲酸九聚乙二醇单甲醚酯-马来酸酐-木质素磺酸钙高分子接枝共聚物18Kg、聚乙二醇8Kg和丙烯酸3.5Kg的混合料在水存在、90℃的条件下反应6小时，干燥，得混合物A；
(2)由包含步骤(1)的混合物A、丙烯酸3.5Kg和水玻璃18Kg的混合料在水存在、85℃的条件下反应5小时，降温至45℃，得到混合物B；
(3)向步骤(2)的混合物B中加入消泡剂2Kg，并采用碳酸钠调节pH值为8.0，制得减水剂；减水剂的制备例3
(1)由包含4-丁氨基苯甲酸九聚乙二醇单甲醚酯-马来酸酐-木质素磺酸钙高分子接枝共聚物20Kg、聚乙二醇10Kg和丙烯酸5Kg的混合料在水存在、99℃的条件下反应7小时，干燥，得混合物A；
(2)由包含步骤(1)的混合物A、丙烯酸3.5Kg和水玻璃18Kg的混合料在水存在、90℃的条件下反应6小时，降温至50℃，得到混合物B；
(3)向步骤(2)的混合物B中加入消泡剂3Kg，并采用碳酸氢钠调节pH值为9.0，制得减水剂；塑化剂的制备例1
将二甲基苯磺酸聚合甲醛钠盐1Kg、十二烷基硫酸钠15Kg、减水剂制备例1提供的减水剂3Kg、羟甲基纤维素5Kg、凹凸棒土3Kg、丙烯酸甲酯1Kg、水10Kg混合搅拌均匀制得。
塑化剂的制备例2
将二甲基苯磺酸聚合甲醛钠盐3Kg、十二烷基硫酸钠18Kg、减水剂制备例2提供的减水剂5Kg、羟甲基纤维素8Kg、凹凸棒土4Kg、丙烯酸甲酯2Kg、水12g混合搅拌均匀制得。
塑化剂的制备例3
将二甲基苯磺酸聚合甲醛钠盐5Kg、十二烷基硫酸钠20Kg、减水剂制备例3提供的减水剂8Kg、羟甲基纤维素10Kg、凹凸棒土5Kg、丙烯酸甲酯3Kg、水15Kg混合搅拌均匀制得。
实施例1
将P.O42.5级普通硅酸盐水泥375Kg、20-40目的水洗烘干河砂536Kg、40-70目的水洗烘干河砂321Kg、径范围为0-5mm的碎石360Kg、粒径范围为6-20mm的碎石840Kg、HB高效活化剂0.28Kg、56.72Kg的粉煤灰、S105级高炉矿渣粉85Kg、塑化剂制备例1提供的塑化剂5Kg、偶氮二甲酰胺塑性膨胀剂2Kg和120Kg的水混合搅拌均匀制得。
实施例2
将P.O42.5级普通硅酸盐水泥386Kg、20-40目的水洗烘干河砂553Kg、40-70目的水洗烘干河砂331Kg、径范围为0-5mm的碎石407Kg、粒径范围为6-20mm的碎石951Kg、HB高效活化剂0.24Kg、59.76Kg的粉煤灰、S105级高炉矿渣粉90Kg、塑化剂制备例2提供的塑化剂6.5Kg、偶氮二甲酰胺塑性膨胀剂3Kg和140Kg的水混合搅拌均匀制得。
实施例3
将P.O42.5级普通硅酸盐水泥400Kg、20-40目的水洗烘干河砂616Kg、40-70目的水洗烘干河砂369Kg、径范围为0-5mm的碎石443Kg、粒径范围为6-20mm的碎石1035Kg、HB高效活化剂0.23Kg、68.77Kg的粉煤灰、S105级高炉矿渣粉95Kg、塑化剂制备例3提供的塑化剂8Kg、偶氮二甲酰胺塑性膨胀剂4Kg和158Kg的水混合搅拌均匀制得。
实施例4
将P.O42.5级普通硅酸盐水泥429Kg、20-40目的水洗烘干河砂616Kg、40-70目的水洗烘干河砂369Kg、径范围为0-5mm的碎石360Kg、粒径范围为6-20mm的碎石840Kg、HB高效活化剂0.28Kg、56.72Kg的粉煤灰、S105级高炉矿渣粉110Kg、塑化剂制备例2提供的塑化剂10Kg、偶氮二甲酰胺塑性膨胀剂6Kg和163Kg的水混合搅拌均匀制得。
对比例1
将P.O42.5硫铝酸盐水泥353Kg、砂子798Kg、石子1015Kg、矿渣粉80Kg、粉煤灰80Kg、偶氮二甲酰胺塑性膨胀剂4.78Kg、缓凝剂4.36Kg、聚羧酸型减水剂7.38Kg和153Kg的水混合搅拌均匀制得。
对比例2
将P.O52.5级普通硅酸盐水泥380Kg、S95级矿粉4Kg，粒径为20-30mm的橡胶颗粒280Kg、细度模数2.6-3.0的中砂细骨料650Kg、碎石820Kg、粉煤灰20Kg、HB高效活化剂0.28Kg、聚苯乙烯泡沫颗粒15Kg、水145Kg、磷渣粉20Kg和醚型聚羧酸减水剂9Kg和350Kg的水混合搅拌均匀制得。
对比例3
将P.O42.5级普通硅酸盐水泥429Kg、20-40目的水洗烘干河砂616Kg、40-70目的水洗烘干河砂369Kg、径范围为0-5mm的碎石360Kg、粒径范围为6-20mm的碎石840Kg、56.72Kg的粉煤灰、S105级高炉矿渣粉110Kg、塑化剂10Kg、偶氮二甲酰胺塑性膨胀剂6Kg和163Kg的水混合搅拌均匀制得。
根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)对实施例1-4以及对比例1～3提供的混凝土的流动性、力学性能、膨胀性能等各项性能指标进行测试，检测结果如表1所示：
表1实施例1-4所得混凝土与对比例1-3所得混凝土各项性能指标
根据《普通混凝土长期性能和耐久性能实验方法》(GBJ82-85)对实施例1-4所得混凝土以及对比例1-3所得混凝土进行混凝土冻融循环实验；根据《混凝土结构耐久性设计与施工指南》(CCES01-2004)中NEL法对实施例1-4所得混凝土以及对比例1-3所得混凝土抗氯离子扩散系数进行测试，结果如表2所示。
表2实施例1-4所得混凝土与对比例1-3所得混凝土冻融性与抗氯离子扩散性能
结合表1和表2可以看出，本发明所得的混凝土的各项性能明显由于对比例。本发明提供的塑化剂，使得砂粒、水泥、粉煤灰均匀地分散和容合，可较好的分散到混凝土砂浆中，塑化剂中含有十二烷基硫酸钠作为表面活性剂使粉煤灰、水泥、砂子吸附水，进行更充分的水化反应，可在砂粒间形成柔软可塑的气泡层，使得砂浆的可塑变形提高，改善了砂浆的流动性，利于施工处理。
本发明采用活化粉煤灰作为掺合料，HB高效活化剂能激发粉煤灰掺合料的活性，提高粉煤灰掺合料的使用量，从而在混凝土中引入大量铝硅酸盐玻璃微珠，提高拌合料的和易性，降低孔隙率，增加密实度；同时，活化剂可使粉煤灰中的微细颗粒均匀分布在水泥颗粒中，阻止水泥颗粒间的相互粘聚，增大反应界面，加速各物料的水化反应速度，加快生产效率，并可改善混凝土的抗渗、抗侵蚀性能，提高混凝土的耐久性。
同时水泥中掺入活化剂后，增加了水化环境中的碱性成分，提高了水化反应物的浓度，促进水化反应，使水化产物增多，加快和加剧了水化反应，形成大量的水化硅酸钙、水化铝酸钙、钙钒石等水化产物，且硬化后的混凝土试块内部孔隙逐渐被水化产物填充，界面粘结力建立，孔隙细化，固体颗粒相互粘结紧密，促进了凝聚网状结构的及早形成，其高早期强度，并且后期强度不断增长，混凝土具有较高的抗压强度。

Claims (10)

1.一种应用于停机坪的干硬性混凝土，其特征在于：以重量份数计，包括水泥375-429份、砂子857-985份、碎石1200-1478份、活化粉煤灰57-69份、矿粉85-110份、塑化剂5-10份、膨胀剂2-6份、水120-163份。
2.根据权利要求1所述的一种应用于停机坪的干硬性混凝土，其特征在于，所述塑化剂包括以重量份数计的二甲基苯磺酸聚合甲醛钠盐1-5份、十二烷基硫酸钠15-20份、减水剂3-8份、羟甲基纤维素5-10份、凹凸棒土3-5份、丙烯酸甲酯1-3份、水10-15份。
3.根据权利要求2所述的一种应用于停机坪的干硬性混凝土，其特征在于，所述减水剂采用下述方法制备而得；
(1)由包含4-丁氨基苯甲酸九聚乙二醇单甲醚酯-马来酸酐-木质素磺酸钙高分子接枝共聚物、聚乙二醇和丙烯酸的混合料在水存在、80-95℃的条件下反应5-7小时，干燥，得混合物A；
(2)由包含步骤(1)的混合物A、丙烯酸和水玻璃的混合料在水存在、80-90℃的条件下反应4-6小时，降温至40-50℃，得到混合物B；
(3)向步骤(2)的混合物B中加入消泡剂，并采用pH调节剂调节pH值为7.0-9.0，制得减水剂；
以重量份数计，步骤(1)中的4-丁氨基苯甲酸九聚乙二醇单甲醚酯-马来酸酐-木质素磺酸钙高分子接枝共聚物15-20份、聚乙二醇5-10份和丙烯酸2.5-5份，步骤(2)中的丙烯酸2.5-5份和水玻璃15-20份，步骤(3)中的消泡剂1-3份。
4.根据权利要求3所述的一种应用于停机坪的干硬性混凝土，其特征在于，步骤(3)中所述pH调节剂选自氢氧化钠、碳酸氢钠、碳酸钠。
5.根据权利要求1所述的一种应用于停机坪的干硬性混凝土，其特征在于，所述活化粉煤灰由质量比为1：200-300的活化剂和粉煤灰混合而成。
6.根据权利要求5所述的一种应用于停机坪的干硬性混凝土，其特征在于，所述活化剂为粉煤灰用HB高效活化剂。
7.根据权利要求5所述的一种应用于停机坪的干硬性混凝土，其其特征在于，所述粉煤灰为全球状，其粒径连续分布且粒径≤3µm，需水量比不大于95%。
8.根据权利要求1所述的一种应用于停机坪的干硬性混凝土，其特征在于，所述砂子包括重量比为5:3的20-40目的砂子和40-70目的砂子，所述砂子为水洗烘干河砂。
9.根据权利要求1所述的一种应用于停机坪的干硬性混凝土，其特征在于，所述碎石包括质量比为3:7的粒径范围为0-5mm的碎石和粒径范围为6-20mm的碎石，碎石的细数模度为1.5。
10.根据权利要求1所述的一种应用于停机坪的干硬性混凝土，其特征在于，所述矿粉为S105级高炉矿渣粉。
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