CN109020341B - 一种超薄半预制混凝土板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的超薄半预制混凝土板的配料包括：45.4%至49.2%的骨料、26.4%至29.1%的石粉、15.6%至17.7%的水泥、0.24%至0.56%的超塑化剂、1.0%至2.98%的纳米二氧化硅液溶胶以及7.41%至8.78%的水；其制造方法是将上述配料按一定顺序搅拌混合得到混凝土浆体，将该混凝土浆体注入超薄工模中，养护、拆模、淋水养护后即得到本发明的超薄半预制混凝土板。本发明的混凝土板早期强度高，可实现12小时脱模，且相同强度下板厚可减少到50mm，相应增加了楼板内的管道布置空间，浇筑时无需安装剪力钢筋，方便运输和安装，不仅能够用于住宅楼面，也可用于走廊和大厅的建造，从而可将应用半预制板的楼面比率提升至100%。

Description

一种超薄半预制混凝土板及其制造方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，涉及水泥混凝土材料，具体涉及一种高早强超薄半预制混凝土板及其制造方法。

背景技术

半预制楼板目前已广泛应用于房屋建筑当中。采用传统混凝土配合比制造的半预制楼板，其厚度须达到70mm才能有效防止因成型收缩而引起的半预制楼板与现浇混凝土之间的分离现象。对于普通住宅160mm厚度的半预制叠合楼板，上层90mm厚度的现浇层中预留给管道布置的空间是非常有限、非常拥挤的。

为了满足管道布置的空间要求，需要设计和生产超薄的预制楼板。超薄预制楼板为避免钢筋外露须减小混凝土保护层厚度，但其应用场景对预制板的荷载能力提出了更高的要求，例如在中垂弯矩的情况下增加有效深度，因此需要在现有技术基础上显著提高混凝土的强度。另一方面，脱模阶段和提升阶段是建造半预制板的关键阶段，为便于使其在搬动和运输过程中尽早脱模并能够承受应力，对混凝土的早期强度也提出了更高的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供具备高早强的超薄半预制混凝土板及其制造方法，在预制板厚度降低至50mm的同时提供足够的强度以承受应力，支持之后的搬动、运输、浇筑等施工过程，从而使楼板在不增加总厚度的前提下预留给管道的布置空间高度从90mm增加到110mm。

本发明的技术方案是：

提供一种超薄半预制混凝土板的制造方法，所述半预制混凝土板由包含以下重量百分比的配料制成：45.4%至49.2%的骨料、26.4%至29.1%的石粉、15.6%至17.7%的水泥、0.24%至0.56%的超塑化剂、1.0%至2.98%的纳米二氧化硅液溶胶以及 7.41%至8.78%的水；

所述制造方法包括如下步骤：

步骤1：将纳米二氧化硅与水混合得到质量百分数为5%至30%的均质、稳定的纳米二氧化硅液溶胶；

步骤2：将骨料、石粉、水泥搅拌混匀，得到第一混合物；

步骤3：将所述第一混合物与水搅拌混合，得到第二混合物，该第二混合物的水灰比为0.456至0.492；

步骤4：将超塑化剂与所述第二混合物搅拌混合，得到第三混合物；

步骤5：将所述纳米二氧化硅液溶胶与所述第三混合物搅拌混合，得到混凝土浆体；

步骤6：将所述混凝土浆体注入预先备好的工模，经养护、拆模后得到混凝土板；

步骤7：对所述混凝土板进行淋水养护，得到超薄半预制混凝土板。

作为本发明的一种优选方案，所述纳米二氧化硅液溶胶中纳米二氧化硅的粒径为10nm至30nm。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤1中，先将纳米二氧化硅分散到水中，机械预搅拌，再利用不低于2500W的功率进行超声分散处理、有效振幅40%以上，有效超声时间10min以上。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤2中的搅拌时间为2至3秒，所述步骤3与步骤4的搅拌时间之和至少60至120秒，所述步骤5中至少搅拌60至120秒。

作为本发明的一种优选方案，所述骨料包括：粒径范围为5mm至20mm的粗骨料以及粒径范围为2.36mm至10mm的细骨料；所述粗骨料在所述配料中的重量百分比为30.7%至33.5%，所述细骨料在所述配料中的重量百分比为13.2%至15.9%。

作为本发明的一种优选方案，所述超塑化剂选自萘系高效减水剂。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤6中所述工模是内模厚度为50±2mm的超薄工模，所述超薄工模内预先扎有钢筋并设置有线路、管道和预埋件，工模内壁涂抹模油；浇筑混凝土浆体时不安装剪力钢筋。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤6中所述养护的条件为25±5℃下自然养护12±2小时，或者在45±10℃下蒸汽养护不超过6小时。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤7中是在自然条件下淋水养护保持混凝土板面湿润直至拆模5天后。

提供一种超薄半预制混凝土板，采用上述制造方法制成。

与现有技术相比，本发明的半预制混凝土板及其制造方法具有以下优点：

1.采用添加纳米二氧化硅的混凝土配方，在混凝土反应中，纳米二氧化硅提供较大的比表面积加速同氢氧化钙之间的火山灰反应，加速水泥水化进程。同时，纳米二氧化硅也可以作为细小的填充料填充并密实混凝土的微结构，可加快混凝土的早期强度发展、促进半预制楼板早期脱模，提高其在脱模阶段和提升阶段的力学稳定性，使半预制楼板在厚度减少的情况下仍能提供足够强度承受应力，支持之后的搬动、运输、浇筑等施工过程。对于普通混凝土，脱模只能在第二天进行，而采用本方法制备的半预制板，脱模可在当天进行，并且可提前进行另一轮浇筑，从而大大缩短施工周期。

2.采用较高的水灰比，增加混凝土浆体的工作性，同时减少药水的用量，节省成本并且不影响混凝土早期及长期的抗压强度性能。

3.提高了石粉的含量、降低了水泥的含量，从而节省了成本。通过改善混凝土配方，混有纳米二氧化硅的半预制板的挠度不超过跨度比250，有效改善了收缩性能。

4.利用本发明制造方法制成的超薄半预制板通过优化掺加纳米二氧化硅的混凝土配合比来改进半预制楼板的力学性能，降低成本及减缓收缩，厚度从传统预制板的70mm减至50mm，使楼板中预留的管道布置空间高度从90mm增加到110mm。同时，本发明的超薄半预制混凝土板不仅能够用于住宅楼面，也可用于走廊和大厅的建造，从而可将应用半预制板的楼面比率提升至100%。

5.由于传统预制板浇筑方法中剪力钢筋需事先嵌入预制楼板内，并伸出预制板外与现浇混凝土连接，为仓储和运输带来不便。本发明中的超薄半预制混凝土板与传统预制板相比，在安装阶段，仅需将带有剪力钢筋的预制钢筋笼直接放置在其顶部，无需在浇筑时包含剪力钢筋，便于搬动、运输和安装。

附图说明

图1为本发明实施例2与对比例1的耐久性测试结果的柱状图；

图2为本发明实施例2与对比例1的干燥收缩测试结果的折线图；

图3为本发明实施例2的挠度测试结果的折线图；

图4为对比例1的挠度测试结果的折线图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

本实施例中使用的材料均可通过商业途径获得。

半预制混凝土板的各项指标的测试方法如下：混凝土抗压强度测试根据标准BSEN 12390-3: 2009《Testing hardened concrete. Compressive strength of testspecimens》中所述方法，混凝土塌落度测试根据标准BS EN 12350-2《Testing freshconcrete. Slump-test》中所述方法，混凝土耐久性测定根据标准ASTM C1202-09《Standard Test Method for Electrical Indication of Concrete's Ability toResist Chloride Ion Penetration》中所述方法，混凝土干缩值测定根据标准BS ISO1920-8: 2009《Testing of concrete -- Part 8: Determination of drying shrinkageof concrete for samples prepared in the field or in the laboratory》中所述方法。

本发明的半预制混凝土板由包含以下重量百分比的配料制成：

45.4%至49.2%的骨料、26.4%至29.1%的石粉、15.6%至17.7%的水泥、0.24%至0.56%的超塑化剂、1.0%至2.98%的纳米二氧化硅液溶胶以及 7.41%至8.78%的水。

其中，所述骨料包括：粒径范围为5mm至20mm的粗骨料以及粒径范围为2.36mm至10mm的细骨料；所述粗骨料在所述配料中的重量百分比为30.7%至33.5%，所述细骨料在所述配料中的重量百分比为13.2%至15.9%。

所述超塑化剂最好选自萘系高效减水剂，此为混凝土生产中常用的添加剂，市面上有很多的品牌型号，如 “江门强力”等。

所述纳米二氧化硅液溶胶中纳米二氧化硅的粒径为10nm至30nm。

本发明半预制混凝土板的制造方法包括如下步骤：

步骤1：将纳米二氧化硅分散到水中，机械预搅拌，搅拌方法包括但不限于浆式搅拌、涡轮式搅拌、锚式搅拌、螺带式搅拌，再利用2500 W探针式超声机超声分散，有效振幅为40%以上，有效超声时间10 min以上，得质量浓度为5%-30%的均质、稳定的纳米液溶胶；

步骤2：将骨料、石粉、水泥在搅拌桶中搅拌2-3秒混匀，得到第一混合物；

步骤3：在搅拌过程中，将所述第一混合物与水混合，得到第二混合物，使该第二混合物最终的水灰比为0.456至0.492；

步骤4：在搅拌过程中，将超塑化剂与所述第二混合物混合，得到第三混合物；步骤3及步骤4的搅拌时间之和至少为60至120秒；

步骤5：在搅拌过程中，将所述纳米二氧化硅液溶胶与所述第三混合物混合，搅拌最少60至120秒，得到混凝土浆体；

步骤6：将所述混凝土浆体注入厚度为50±2mm的超薄工模中，该超薄工模内预先扎有钢筋并设置有线路、管道和预埋件，并在工模内壁预先涂抹模油，在25±5℃下自然养护12±2小时，或者在45±10℃下蒸汽养护不超过6小时(具体养护时间视当天天气情况决定)，拆模后得到混凝土板；

步骤7：将所述拆模后的混凝土板在自然条件下淋水养护，保持面板湿润直至浇筑板五天后，即得到所述超薄半预制混凝土板。

以下是本发明的几个实施例。

实施例1：

（1）配料：选择以下配比的成分（重量比）：水泥17.0%、水7.8%、石粉27.9%、粗骨料32.97%、细骨料13.53%、纳米二氧化硅（粉体，粒径30nm）0.34%和超塑化剂0.43%；

（2）添料及搅拌：将纳米二氧化硅粉体分散于水中制备成质量浓度为6%的纳米二氧化硅液溶胶；于搅拌桶中依次添加粗骨料、细骨料、石粉、水泥，将干粉预先搅拌；倒入称量好的水、超塑化剂搅拌均匀；将均质、稳定的纳米二氧化硅液溶胶倒入上述混凝土浆体，持续搅拌；得到的混凝土浆体塌落度为70mm；

（3）成型：将上述混凝土浆体倒入模具中，室温（25±5℃）自然养护12个小时后脱模即得到强度为15MPa以上的高早强半预制混凝土板。

实施例2：

（1）配料：选择以下配比的成分（重量比）：水泥15.9%、水6.7%、石粉28.7%、粗骨料31.8%、细骨料15.2%、纳米二氧化硅液溶胶（粒径12 nm，纳米二氧化硅的质量浓度为30%）1.06%和超塑化剂0.56%；

（2）添料及搅拌：于搅拌桶中依次添加粗骨料、细骨料、石粉、水泥预先搅拌；倒入称量好的水、超塑化剂搅拌均匀；将纳米二氧化硅液溶胶倒入，持续搅拌得混凝土浆体；得到的混凝土浆体塌落度为120mm；

（3）成型：将上述混凝土浆体倒入模具中，室温（25±5℃）自然养护12个小时后脱模；

（5）养护：将脱模后的高早强超薄混凝土板淋水养护五天后即得到满足应用要求的超薄半预制混凝土板。

实施例3：

（1）配料：选择以下配比的成分（重量比）：水泥16.4%、水5.2%，石粉27.3%、粗骨料32.9%、细骨料15.7%、纳米二氧化硅液溶胶（粒径30 nm，纳米二氧化硅的质量浓度为6%）2.71%和超塑化剂0.26%；

（2）添料及搅拌：于搅拌桶中依次添加粗骨料、细骨料、石粉、水泥，将干粉预先搅拌；倒入称量好的水、超塑化剂搅拌均匀；将均质、稳定的纳米二氧化硅液溶胶倒入上述混凝土浆体，持续搅拌；得到的混凝土浆体塌落度为45mm；

（3）成型：将上述混凝土浆体倒入模具中，室温（25±5℃）自然养护12个小时后脱模即得到强度为15MPa以上的高早强半预制混凝土板；

上述三个实施例的配料中所述的水不包括纳米二氧化硅液溶胶中的水。

对比例1：

（1）配料：选择以下配比的成分（重量比）：水泥17.1%、水7.8%，石粉27.6%、骨料47.5%和超塑化剂0.09%；

（2）添料及搅拌：于搅拌桶中依次添加骨料、石粉、水泥，将干粉预先搅拌；倒入称量好的水、超塑化剂搅拌均匀；得到的混凝土浆体塌落度为60 mm；

（3）成型：将上述混凝土浆体倒入模具中，室温（25±5℃）自然养护12个小时后脱模得到普通半预制混凝土板。

对比例2：

（1）配料：选择以下配比的成分（重量比）：水泥16.0%、水7.1%，石粉28.4%、骨料47.1%、纳米二氧化硅液溶胶（粒径12 nm，纳米二氧化硅的质量浓度为30%）1.1%和超塑化剂0.36%；

（2）添料及搅拌：于搅拌桶中依次添加骨料、石粉、水泥预先搅拌；倒入纳米二氧化硅液溶胶、超塑化剂、水搅拌得混凝土浆体；得到的混凝土浆体的塌落度为50 mm；

（3）成型：将上述混凝土浆体倒入模具中，室温（25±5℃）自然养护12个小时后脱模得到普通半预制混凝土板。

效果分析

本发明的实施例1、2、3以及对比例1、2中制备的半预制混凝土板的各项性能指标及其对比结果如表1。

请参见表1，表1为本发明实施例1、2、3与对比例1、2的抗压强度测试结果对比，可见本发明实施例1、2、3掺加纳米二氧化硅并采用优化配方及严格遵循加料顺序，可以使半预制板在12小时后即达到15MPa强度，能够满足早期拆模的需要。而对比例1、2在12小时后的强度不超过12MPa，无法早期拆模。

请参见图1，图1为本发明实施例2与对比例1的耐久性测试结果的对比图，可见掺加纳米二氧化硅并采用优化配方能够有效降低氯离子渗透，提高混凝土板的耐久性。

请参见图2，图2为本发明实施例2与对比例1的干燥收缩测试结果的对比图，可见掺加纳米二氧化硅并使用优化配方能够有效降低混凝土的干燥收缩，提高了混凝土试件空间尺寸的稳定性。

对比图3和图4的挠度测试数据，可见掺加纳米二氧化硅并使用优化配方的本发明实施例2较传统方法制造的对比例1中的半预制混凝土板能够更有效控制变形量。

虽然本发明已经参照具体实施方式进行了描述，但是本领域的技术人员应该理解在没有脱离本发明的真正的精神和范围的情况下，可以进行的各种改变。此外，可以对本发明的主体、精神和范围进行多种改变以适应特定的情形、材料、材料组合物和方法。所有的这些改变均包括在本发明的权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种超薄半预制混凝土板的制造方法，其特征在于，

所述半预制混凝土板由包含以下重量百分比的配料制成：

45.4%至49.2%的骨料、26.4%至29.1%的石粉、15.6%至17.7%的水泥、0.24%至0.56%的超塑化剂、1.0%至2.98%的纳米二氧化硅液溶胶以及7.41%至8.78%的水；

所述制造方法包括如下步骤：

步骤1：将纳米二氧化硅与水混合得到质量百分数为5%至30%的均质、稳定的纳米二氧化硅液溶胶；

步骤2：将骨料、石粉、水泥搅拌混匀，得到第一混合物；

步骤3：将所述第一混合物与水搅拌混合，得到第二混合物，该第二混合物的水灰比为0.456至0.492；

步骤4：将超塑化剂与所述第二混合物搅拌混合，得到第三混合物；

步骤5：将所述纳米二氧化硅液溶胶与所述第三混合物搅拌混合，得到混凝土浆体；

步骤6：将所述混凝土浆体注入预先备好的工模，经养护、拆模后得到混凝土板；

步骤7：对所述混凝土板进行淋水养护，得到超薄半预制混凝土板。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述纳米二氧化硅液溶胶中纳米二氧化硅的粒径为10nm至30nm。

3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述步骤1中，先将纳米二氧化硅分散到水中，机械预搅拌，再利用不低于2500W的功率进行超声分散处理、有效振幅40%以上，有效超声时间10min以上。

4.根据权利要求1、2或3所述的制造方法，其特征在于，所述步骤2中的搅拌时间为2至3秒，所述步骤3与步骤4的搅拌时间之和至少60至120秒，所述步骤5中至少搅拌60至120秒。

5.根据权利要求1、2或3所述的制造方法，其特征在于，所述骨料包括：粒径范围为5mm至20mm的粗骨料以及粒径范围为2.36mm至10mm的细骨料；所述粗骨料在所述配料中的重量百分比为30.7%至33.5%，所述细骨料在所述配料中的重量百分比为13.2%至15.9%。

6.根据权利要求1、2或3所述的制造方法，其特征在于，所述超塑化剂选自萘系高效减水剂。

7.根据权利要求1、2或3所述的制造方法，其特征在于，所述步骤6中所述工模是内模厚度为50±2mm的超薄工模，所述超薄工模内预先扎有钢筋并设置有线路、管道和预埋件，工模内壁涂抹模油；浇筑混凝土浆体时不安装剪力钢筋。

8.根据权利要求1、2或3中所述的制造方法，其特征在于，所述步骤6中所述养护的条件为25±5℃下自然养护12±2小时，或者在45±10℃下蒸汽养护不超过6小时。

9.根据权利要求1、2或3中所述的制造方法，其特征在于，所述步骤7中是在自然条件下淋水养护保持混凝土板面湿润直至拆模5天后。

10.一种超薄半预制混凝土板，其特征在于，所述超薄半预制混凝土板采用权利要求1至9任一项所述的制造方法制成。

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