CN108911656A - 免蒸养混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种免蒸养混凝土及其制备方法，其中，按质量份计，每立方米所述免蒸养混凝土含有：硫铝酸盐水泥，120‑400份；砂，700‑800份；石，810‑1000份；水，160‑175份；及减水剂，0.1‑5.4份。本发明的技术方案能够提高混凝土的早期强度，以满足免蒸养快速脱模的要求。

Description

免蒸养混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土技术领域，特别涉及一种免蒸养混凝土及其制备方法。

背景技术

近年来，随着装配式建筑的发展，预制混凝土构件在装配式混凝土结构建筑中得到了越来越广泛的应用。但由于当前预制混凝土早期强度不够高，脱模困难，造成模具周转效率普遍偏低，大大减缓了生产效率，增加了生产成本，影响了预制构件的发展和应用。

目前，预制构件厂家的常用对策是采用蒸汽养护法，以提高混凝土预制构件的早期强度。蒸汽养护是将浇筑完毕的混凝土构件进行3小时以内的预养护后，在90％以上的相对湿度、40-60℃的饱和水蒸汽中养护，时间不宜太长，通常为5-8h。一般地，混凝土通过蒸汽养护后，早期强度提升很快，混凝土强度在一昼夜后便能超过设计强度的70％以上，但往往影响后期强度的发展。

除了这个问题，蒸汽养护还有很多其他不足之处。首先是经济问题，蒸汽养护需要特定设备，以及大量的燃料燃烧，这都会带来很多额外的支出。其次是环境问题，蒸养燃烧燃料会增加温室气体与有害气体排放，造成环境污染。另外，蒸汽养护会导致预制混凝土构件产生裂缝。

为了实现预制混凝土构件免蒸汽，目前的技术方案有：

(1)采用早强型聚羧酸高性能减水剂，现有提升混凝土早强强度，实现预制混凝土构件免蒸养，但是一般会提升混凝土的强度等级(C50及以上)，实现早期强度达到脱模要求，造成了不必要的资源浪费，实际上脱模时间仍然高于常规蒸汽养护的脱模时间。

(2)采用高早强的超细水泥配制超早强混凝土，即混凝土1d强度达到设计强度等级的50％左右，3d强度达到混凝土设计强度等级的90％～100％，这种方式可使混凝土强度的成熟期从28d缩短到3d，虽可成倍提高工程进度，模板投入量大大减少，但混凝土的后期强度很难继续增长，甚至倒缩；另外混凝土材料的开裂敏感性增大。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种免蒸养混凝土，旨在提高混凝土的早期强度，以满足免蒸养快速脱模的要求。

为实现上述目的，本发明提出的免蒸养混凝土，包括按质量份计，每立方米所述免蒸养混凝土含有：

硫铝酸盐水泥，120-400份；

砂，700-800份；

石，810-1000份；

水，160-175份；及

减水剂，0.1-5.4份。

可选地，所述硫铝酸盐水泥为快硬硫铝酸盐水泥；和/或，所述减水剂为萘系高效减水剂；和/或，所述砂为天然河砂或机制砂，细度模数为2.3-2.8；和/或，所述石为连续级配碎石，粒径为5mm-20mm。

可选地，按质量份计，每立方米所述免蒸养混凝土还含有1-240份硅酸盐水泥；和/或，按质量份计，每立方米所述免蒸养混凝土还含有1-120份活性掺合料。

可选地，当所述免蒸养混凝土含有活性掺合料时，所述活性掺合料为粒化高炉矿渣粉与粉煤灰组成的复合矿物掺合料。

可选地，按质量份计，每立方米所述免蒸养混凝土还含有0.01-0.3份早强剂。

可选地，所述早强剂为三乙醇胺。

可选地，按质量份计，每立方米所述免蒸养混凝土还含有0.1-1.2份缓凝剂。

可选地，所述缓凝剂为硼酸。

本发明还提出了一种免蒸养混凝土的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

按质量份计，提供120-400份硫铝酸盐水泥、700-800份砂、810-1000份石、160-175份水、及0.1-5.4份减水剂；

混合所述硫铝酸盐水泥、所述砂、所述石、及所述水，得到混合基料；

混合所述减水剂和所述水，得到外加溶液；

于所述混合基料中加入所述外加溶液，搅拌混合，得到所述混凝土。

可选地，所述制备得到混合基料的步骤中，还加入了1-240份硅酸盐水泥和1-120份活性掺合料；且/或，所述制备得到外加溶液的步骤中，还加入了0.01-0.3份早强剂和1-1.2份缓凝剂。

相较于现有技术，本发明的技术方案具有以下技术效果：免蒸养混凝土含有硫铝酸盐水泥、砂、石、水、及减水剂，并通过合理调节其成分配比，使得制备得到的混凝土的早期强度较高，从而满足免蒸养快速脱模的要求。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种免蒸养混凝土，按质量份计，每立方米免蒸养混凝土含有：硫铝酸盐水泥，120-400份；砂，700-800份；石，810-1000份；水，160-175份；及减水剂，0.1-5.4份。

水泥、砂、石、及水作为混凝土的基础成分，其中水泥为胶凝材料。为了保证混凝土较好的施工性，需要加入减水剂。减水剂对其中的水泥颗粒会产生强烈的分散作用，减水剂在水泥颗粒界面的吸附和形成的双电层，会使得水泥颗粒间产生静电斥应力，拆散其絮凝结构，从而使得混凝土开始流动的屈服剪切应力降低，获得高流动性能，同时能够有效地控制混凝土的用量，以保证力学与耐久性的要求。

本发明免蒸养混凝土中，水泥采用硫铝酸盐，其主要成分为无水硫铝酸钙和硅酸二钙，是一种水硬性胶凝材料，加入后，能够使得免蒸养混凝土的早期强度较高，以满足免蒸养快速脱模的要求。需要说明的是，硫铝酸盐水泥类通常有快硬硫铝酸盐水泥、高强硫铝酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥、应力硫铝酸盐水泥、低碱度硫铝酸盐水泥等品种。

本发明免蒸养混凝土的各原料的用量要适宜，以保证制备得到的免蒸养混凝土各性能最佳，特别是早期强度较高。按质量份计，每立方米免蒸养混凝土含有：硫铝酸盐水泥120-400份，比如采用120份、200份、300份、或400份；砂700-800份，比如采用700份、750份、或者800份；石810-1000份，比如采用810份、900份、或1000份；水160-175份，比如采用160份、170份、或者175份；及减水剂0.1-5.4份，比如采用0.1份、3.0份、或者5.4份。其中，如若硫铝酸盐水泥的用量少于120份，则不能保证制备的混凝土早期强度较高；如若硫铝酸盐水泥的用量多于400份，会使得部分不能发挥作用，造成资源浪费。

因此，相较于现有技术，本发明的技术方案具有以下技术效果：免蒸养混凝土含有硫铝酸盐水泥、砂、石、水、及减水剂，并通过合理调节其成分配比，使得制备得到的混凝土的早期强度较高，从而满足免蒸养快速脱模的要求。

优选地，硫铝酸盐水泥为快硬硫铝酸盐水泥。快硬硫铝酸盐水泥加入后，能够更有效地提高免蒸养混凝土的早期强度，以满足免蒸养快速脱模的要求。

优选地，减水剂为萘系高效减水剂。萘系高效减水剂对于有早强和高强要求的混凝土有很好的使用效果，对混凝土中的水泥适应性较好，且对于水泥粒子有很强的分散作用，使得制得的混凝土均匀性较好；同时还能改善混凝土的和易性。

优选地，砂为天然河砂，细度模数为2.3-2.8。天然河砂作为砂的一种，是一种粒状松散材料，用于混凝土时起到骨架或填充的作用。选用的天然河砂的细度模数为2.3-2.8，效果较佳，且制备的混凝土均匀性较好。例如采用砂的细度模数为2.3、或者2.5，或者2.8。

优选地，石为连续级配碎石，粒径为5mm-20mm。采用连续级配碎石，可以提高混凝土的强度和和易性，减少浆体体积，提高体积稳定性。连续级配碎石的粒径优选为5mm-20mm，比如粒径为5mm，或者10mm，或者15mm，或者20mm。若粒径小于5mm，则提升混凝土强度效果不明显；若粒径大于20mm，则不能有效减少浆体体积，且混凝土的均匀性不明显。

进一步地，按质量份计，每立方米免蒸养混凝土还含有1-240份硅酸盐水泥。硅酸盐水泥也是一种胶凝材料，加入后能进一步提高混凝土的早期强度。并且硅酸盐水泥的用量要适宜，比如，每立方米免蒸养混凝土中采用1份硅酸盐水泥，或者采用120份硅酸盐水泥，或者采用240份硅酸盐水泥；如若硅酸盐水泥的用量多于240份，则会有部分不能发挥其作用，造成资源浪费。优选地的，硅酸盐水泥采用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，可更有效地提高混凝土的早期强度。

进一步地，按质量份计，每立方米免蒸养混凝土还含有1-120份活性掺合料。

活性掺合料作为胶凝材料，加入后，能够改善混凝土性能，节约用水，调节混凝土强度等级。活性掺合料本身不硬化或其硬化速度很缓慢，但能与水泥水化生成氧化钙起反应，生成具有胶凝能力的水化产物。并且，在减水剂存在的情况下，能够增加混凝土的流动性、粘聚性、及保水性；改善混凝土的可泵性；同时提高硬化混凝土的强度和耐久性。当然地，活性掺合料的用量要适宜，本发明选用每立方米混凝土加入1-120份活性掺合料，比如加入1份活性掺合料，或者加入50份活性掺合料，或者加入100份活性掺合料，或者加入120份活性掺合料。若加入的活性掺合料含量多于120份，则会有部分的活性掺合料不能充分发挥其作用，造成资源浪费。

需要说明的是，常用的活性掺合料有粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、沸石粉、及硅灰。

优选地，活性掺合料为粒化高炉矿渣粉与粉煤灰组成的复合矿物掺合料。粒化高炉矿渣粉又称矿粉，与粉煤灰组成的复合矿物掺合料加入后，能够更有效地改善混凝土性能，节约用水，调节混凝土强度等级。

进一步地，按质量份计，每立方米免蒸养混凝土还含有0.01-0.3份早强剂。

早强剂加入后，能够加速水泥水化速度，进一步提高混凝土的早期强度，同时也具有一定减水增强功能。早强剂的用量也要适宜，每立方米免蒸养混凝土中，早强剂的含量为0.01-0.3份，比如，早强剂的用量为0.01份，或0.15份，或者0.3份。若早期剂的用量多于0.3份，则会有部分早期剂不能发挥作用，造成资源浪费。

需要说明的是，早强剂主要有强电解质无机盐类、水溶性有机物物类、有机类和无机物复合的复合早强剂三类。

优选地，早强剂为三乙醇胺。三乙醇胺是一种最常用的有机类早强剂，三乙醇胺是一种表面活性剂，加入混凝土后，在水泥水化过程中起到催化剂的作用，能够加速水化产物钙矾石的生产速率，使得混凝土的早期强度较高。

进一步地，按质量份计，每立方米免蒸养混凝土还含有0.1-1.2份缓凝剂。

缓凝剂加入混凝土后，能够降低水泥的水化速度和水化热，延长凝结时间，从而使得混凝土具有较好的施工性；同时缓凝剂的加入也可改善水泥快硬引起的坍落度经时损失大的问题。缓凝剂的用量也要适宜，每立方米免蒸养混凝土中，缓凝剂的含量为0.1-1.2份，比如，缓凝剂的用量为0.1份，或1.0份，或者1.2份。若缓凝剂的用量多于1.2份，则会有部分早强剂无法发挥其作用，造成资源浪费。

优选地，缓凝剂为硼酸。硼酸是一种高性能的缓凝剂，加入后能够更有效地降低水泥的水化速度和水化热，延长凝结时间，从而使得混凝土的施工性较佳。

本发明采用“硫铝酸盐水泥-硅酸盐水泥-活性掺合料”多元胶凝体系，制备的混凝土早期强度较高，并加入早强剂进一步提高混凝土的早期强度。为改善水泥快硬引起的坍落度经时损失大的问题，引入高性能缓凝剂，以保证混凝土于浇筑过程中的工作性能，从而提升浇筑成型后预制构件的外观质量。

本发明还提出了一种免蒸养混凝土的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

按质量份计，提供120-400份硫铝酸盐水泥、700-800份砂、810-1000份石、160-175份水、及3.6-5.4份减水剂；

混合硫铝酸盐水泥、砂、及石，得到混合基料；

混合减水剂和水，得到外加溶液；

于混合基料中加入外加溶液，搅拌混合，得到混凝土。

具体地，首先，按质量份计，称取120-400份硫铝酸盐水泥、700-800份砂、810-1000份石、160-175份水、及0.1-5.4份减水剂；接着，将硫铝酸盐水泥、砂、及石加入依次加入至搅拌机中，于室温下搅拌2-4min，得到混合均匀的混合基料。接着将减水剂和水加入至另一搅拌机中，搅拌混合得到均匀的外加溶液。最后，将配置好的外加溶液缓慢地加入至混合基料中，继续搅拌至得到混合均匀的混凝土。本发明中，减水剂以溶液的形式加入，能够更好地分散至混合基料中，使得减水剂的性能得到充分的发挥，从而使得最终制备的混凝土流动性能较佳。

需要说明的是，在制备过程中，制备混合基料的步骤和制备外加溶液的步骤可以调换顺序。

进一步地，制备得到混合基料的步骤中，还加入了1-240份硅酸盐水泥和1-120份活性掺合料。硅酸盐水泥的加入，能进一步提高制备的混凝土的早期强度。活性掺合料的加入能够改善混凝土性能，节约用水，调节混凝土强度等级。

进一步地，制备得到外加溶液的步骤中，还加入了0.01-0.3份早强剂和1-1.2份缓凝剂。早强剂的加入，可进一步提高混凝土的早期强度。缓凝剂的加入，能够很好地提升混凝土的施工性。本发明中，早强剂和缓凝剂均以溶液的形式加入，能够更好地分散至混合基料中，使得早强剂和缓凝剂的性能均可得到充分的发挥，从而使得最终制备的混凝土早期强度较高和施工性较佳。

以下通过具体实施例对本发明免蒸养混凝土及其制备方法进行说明。

实施例一

按质量份计，每立方米混凝土含有：硫铝酸盐水泥250份，硅酸盐水泥100份，活性掺合料90份，砂750份，石1100份，水165份，减水剂3.52份，缓凝剂0.2份，及早强剂0.18份；其中，90份活性掺合料含有粒化高炉矿渣粉40份和粉煤灰50份。

本实施例混凝土的制备方法包括以下步骤：

将硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥、活性掺合料、砂、及石依次加入至搅拌机中，于常温下，搅拌2min，得到混合基料；

将减水剂、缓凝剂、早强剂缓、及水依次加入至搅拌机中，搅拌均匀，制备得到外加溶液；

将制备好的外加溶液缓慢地加入至盛有混合基料的搅拌机中，搅拌均匀即可得到混凝土。

将搅拌好的混凝土浇筑至模具中，并于其浇筑成型过程中对混凝土进行性能测试，性能测试结果见表1。

实施例二

按质量份计，每立方米混凝土含有：硫铝酸盐水泥350份，活性掺合料100份，砂871份，石1002份，水150份，减水剂4.5份，缓凝剂0.3份，及早强剂0.225份；其中，100份活性掺合料含有粒化高炉矿渣粉60份和粉煤灰40份。

本实施例混凝土的制备方法参照实施例一所述的制备方法，在此不再一一赘述。

并将本实施例搅拌好的混凝土浇筑至模具中，并于其浇筑成型过程中对混凝土进行性能测试，性能测试结果见表1。

表1各实施例浇筑成型过程中混凝土的性能测试结果表

由表1可以看出，实施例一和实施例二最终制备得到的混凝土，坍落流动度稳定性较好，也即其工作性能较好，易于振捣密实，而且混凝土的早期强度较高，满足免蒸养快速脱模的要求，同时后期强度的发展较快，且后期强度呈稳定增长，确保了混凝土的服役性能。此外，各实施例制备得到的混凝等级为C30-C40，且8h常温自然养护后，即可满足脱模要求，提升了模具的周转效率，且脱模后构件外观质量优异。本发明免蒸养混凝土，可有效减少生产过程的热能消耗。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种免蒸养混凝土，其特征在于，按质量份计，每立方米所述免蒸养混凝土含有：

硫铝酸盐水泥，120-400份；

砂，700-800份；

石，810-1000份；

水，160-175份；及

减水剂，0.1-5.4份。

2.如权利要求1所述的免蒸养混凝土，其特征在于，所述硫铝酸盐水泥为快硬硫铝酸盐水泥；和/或，

所述减水剂为萘系高效减水剂；和/或，

所述砂为天然河砂或机制砂，细度模数为2.3-2.8；和/或，

所述石为连续级配碎石，粒径为5mm-20mm。

3.如权利要求1所述的免蒸养混凝土，其特征在于，按质量份计，每立方米所述免蒸养混凝土还含有1-240份硅酸盐水泥；和/或，

按质量份计，每立方米所述免蒸养混凝土还含有1-120份活性掺合料。

4.如权利要求3所述的免蒸养混凝土，其特征在于，当所述免蒸养混凝土含有活性掺合料时，所述活性掺合料为粒化高炉矿渣粉与粉煤灰组成的复合矿物掺合料。

5.如权利要求1至4中任一项所述的免蒸养混凝土，其特征在于，按质量份计，每立方米所述免蒸养混凝土还含有0.01-0.3份早强剂。

6.如权利要求5所述的免蒸养混凝土，其特征在于，所述早强剂为三乙醇胺。

7.如权利要求1至4中任一项所述的免蒸养混凝土，其特征在于，按质量份计，每立方米所述免蒸养混凝土还含有0.1-1.2份缓凝剂。

8.如权利要求7所述的免蒸养混凝土，其特征在于，所述缓凝剂为硼酸。

9.一种免蒸养混凝土的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：

按质量份计，提供120-400份硫铝酸盐水泥、700-800份砂、810-1000份石、160-175份水、及0.1-5.4份减水剂；

混合所述硫铝酸盐水泥、所述砂、所述石、及所述水，得到混合基料；

混合所述减水剂和所述水，得到外加溶液；

于所述混合基料中加入所述外加溶液，搅拌混合，得到所述混凝土。

10.如权利要求9所述的免蒸养混凝土的制备方法，其特征在于，所述制备得到混合基料的步骤中，还加入了1-240份硅酸盐水泥和1-120份活性掺合料；且/或，

所述制备得到外加溶液的步骤中，还加入了0.01-0.3份早强剂和1-1.2份缓凝剂。