CN109053097A - 一种高强泵送混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强泵送混凝土及其制备方法，包括硅酸盐I型水泥300‑600kg，粉煤灰100‑230kg，硅灰15‑45kg，水125‑180kg，河砂800‑1800kg，细骨料680‑800kg，粗骨料900‑1000kg，外加剂600‑17000ml。凝土组分中的原料均来源于泰国本地，材料价格可控，配比设计合理。混凝土在泰国本地试配效果理想，混凝土工作性令人满意，制备出的砼试块符合泰国当地检验标准，有效避免了我国建筑单位承接国外项目时出现的混凝土强度评定争议的问题。填补了泰国的现有建筑中从未使用过800ksc等级混凝土的技术空白。并且实际工程中可以泵送至100米以上，泵送过程很好的攻克了高强混凝土粘性增大对泵送管道密封性、泵送设备提出的难题。可以满足亚热带季风气候的要求，在高温炎热多雨的情况下保证建筑的使用寿命。

Description

一种高强泵送混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土材料制备技术领域，特别是一种高强泵送混凝土及其制备方法。
背景技术
近年来，为满足各地高速高质量发展需求，城市新兴CBD正在不断由中心城区向周边扩张，极具代表性的高端超高层建筑作为地标式建筑拔地而起，因而对高强泵送混凝土需求强烈，目前国内C90以上高强泵送混凝土制备多处于实验室制备成功、完成泵送试验阶段，在实际超高层工程中还未广泛应用。
泰国为发展中国家，与非洲一些国家不同，其工程建设行业有相应的规范标准和惯例做法，主要是以美标为主，当地项目施工时应依照执行，但泰国建筑市场与中国等国家相比，在建筑科研、成果、技术水平和实践经验上仍存在差距，特别是在超高层建筑方面的经验，远不如中国。当我国建筑单位承接泰国项目时，需要按照当地施工规范来完成。
在泰国，由于当地建筑技术发展水平有限，当地目前高度排名全国前三的最新竣工的313米某纯钢筋混凝土公寓建筑，所用混凝土最大强度仅为C70(600ksc)。由于实验室或泵送模拟性能测试与实际施工条件具有较大差异，同时考虑到混凝土水泥、砂石等原材料的地域特点，以及各国别适用技术规范差异，因此对于泰国混凝土建材市场，就地取材制备一种可供当地大量生产，并在实际工程中泵送至100米以上的高强混凝土，具有强烈市场需求，大力推动中国技术“走出去”，同时推动当地混凝土领域技术进步。
发明内容
本发明的目的是提供一种高强泵送混凝土及其制备方法，要解决年平均气温在28℃左右，雨季持续时间长，雨量大，对混凝土拌合物的稳定性要求高以及超高层建筑施工时对混凝土泵送距离要求高等技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的一个方面提供一种高强泵送混凝土，包括硅酸盐I型水泥300-600kg，粉煤灰100-230kg，硅灰15-45kg，水125-180kg，河砂800-1800kg，细骨料680-800kg，粗骨料900-1000kg，外加剂600-17000ml。
进一步，混凝土各组分温度为27℃-34℃。
进一步，所述粗骨料粒径为1/2英寸-3/4英寸。(粗骨料采用泰国当地产的击碎石，质量符合美标ASTM C33标准要求，根据ASTM C136规范进行骨料筛分，级配连续良好。)
进一步，所述河砂细度模数为3.16；粒径在4.75-12.5mm的级配碎石。(细骨料采用符合美标ASTM C33标准的泰国当地天然河砂)
进一步，水的重量与硅酸盐I型水泥、粉煤灰和硅灰的重量之和的比为0.2:1。
进一步，混凝土的强度为94.7Mpa-108Mpa。
进一步，外加剂为Type G高效减水缓凝剂、Type F高效减水剂和Type D缓凝减水剂中的一种或者几种。
进一步，Type G高效减水缓凝剂采用德国巴斯夫化工产品公司生产的Glenium3008；
Type F高效减水剂采用德国巴斯夫化工产品公司生产的Glenium 3008或者Glenium ASTP 4509高效减水剂或者Master Ease 3029型号高效减水剂；
Type D缓凝减水剂采用德国巴斯夫化工产品公司生产的Daratard P62。
进一步，硅酸盐I型水泥符合美标ASTM C150标准；硅酸盐I型水泥采用泰国暹罗水泥集团生产的产品。
进一步，硅灰采用挪威埃肯(Elkem)公司生产的Microsilica Grade 920产品。
进一步，粉煤灰由泰国当地褐煤Mae Moh露天矿场出产。
进一步，包括硅酸盐I型水泥550kg，粉煤灰120kg，硅灰20kg，水135kg，河砂1127kg，细骨料700kg，粗骨料980kg，外加剂15570ml。
本发明另一方面提供一种上述的高强泵送混凝土的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，准备原料；其中，硅酸盐I型水泥300-600kg，粉煤灰100-230kg，硅灰15-45kg，水125-180kg，河砂3000-11000kg，细骨料680-800kg，粗骨料900-1000kg，外加剂600-17000ml；
步骤二，在27℃-34℃下，将粗骨料、细骨料和水进行预拌制；
步骤三，把准备好的水泥和粉煤灰倒在步骤二预拌制的原料上，搅拌均匀；
步骤四，加入外加剂和剩余水；
步骤五，检测混凝土拌合物流动性。
本发明的有益效果体现在：
1,本发明提供的一种高强泵送混凝土及其制备方法，混凝土组分中的原料均来源于泰国本地，材料价格可控，配比设计合理，原材料质量高。原材料各组分均使用当地供应商，试配效果理想，混凝土工作性令人满意，制备出的砼试块符合泰国当地检验标准，有效避免了我国建筑单位承接国外项目时出现的混凝土强度评定争议的问题。填补了泰国的现有建筑中从未使用过800ksc等级混凝土的技术空白。注：以美标28天圆柱体抗压强度检验评定为800ksc等级。
2,本发明提供的一种高强泵送混凝土及其制备方法，混凝土强度在800ksc以上，并且实际工程中可以泵送至100米以上，泵送过程很好的攻克了高强混凝土粘性增大对泵送管道密封性、泵送设备提出的难题。核心筒墙和大体积框架柱均具有良好浇筑应用效果且全部达到泰国当地规范要求的质量标准，实现泰国工程行业在该领域“0”的突破。
3,本发明提供的混凝土具有强烈市场需求，大力推动中国技术“走出去”，同时推动泰国当地混凝土领域技术进步。更为重要的是：本发明提供的混凝土可以满足当地亚热带季风气候的要求，在高温炎热多雨的情况下保证建筑的使用寿命。
4,本发明提供的一种高强泵送混凝土及其制备方法，展现了我国混凝土配制技术的水平。配制过程克服了泰国当地没有长期稳定的优质原料来源、原料存储场地、专用搅拌站、成熟完备的混凝土实验室及装备等客观问题，混凝土配制结果令人满意。为我国建筑企业承接更多泰国项目做好技术准备。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的主要目的和其它优点可通过在说明书、权利要求书中所特别指出的方案来实现和获得。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1是粉煤灰电镜图。
图2是实施例3的V型漏斗试验。
图3是实施例3的初凝和硬化时间图。
图4是预拌混凝土重量图。
图5是实施例3的干缩曲线图。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为对本发明技术方案的限制。
本发明提供的混凝土配方以低水泥用量、低水胶比、低水化热为原则，配制出高强度和超高泵送性能的混凝土，填补了泰国的现有建筑中从未使用过800ksc等级混凝土的技术空白。混凝土可以满足当地亚热带季风气候的要求，配制时温度为27℃-34℃。一种高强泵送混凝土，包括：
硅酸盐I型水泥300-600kg，
粉煤灰100-230kg(采用泰国最大褐煤Mae Moh露天矿场的当地粉煤灰，从显微镜下可见微珠粒形完整，表面光滑，质地致密均匀，含量比例高，约为95％。参考图1)，
硅灰15-45kg(采用挪威埃肯Elkem公司生产的Microsilica Grade 920产品)，
水125-180kg，
河砂800-1800kg(细度模数为3.16；粒径在4.75-12.5mm的级配碎石)，
细骨料680-800kg，粒径为1/2英寸-3/4英寸的粗骨料900-1000kg，
外加剂600-17000ml；其中，外加剂可以为Type G高效减水缓凝剂、Type F高效减水剂和Type D缓凝减水剂中的一种或者几种。Type G高效减水缓凝剂采用德国巴斯夫化工产品公司生产的Glenium 3008；Type F高效减水剂可以采用德国巴斯夫化工产品公司生产的Glenium 3008或者Glenium ASTP 4509高效减水剂或者Master Ease 3029型号高效减水剂；Type D缓凝减水剂可以采用德国巴斯夫化工产品公司生产的Daratard P62。
其中，水的重量与硅酸盐I型水泥、粉煤灰和硅灰的重量之和的比为0.2:1。
本发明的混凝土的强度为94.7Mpa-108Mpa。
优选，包括硅酸盐I型水泥550kg，粉煤灰120kg，硅灰20kg，水135kg，河砂1127kg，细骨料700kg，粗骨料980kg，外加剂15570ml。
上述的高强泵送混凝土的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，准备原料；其中，硅酸盐I型水泥300-600kg，粉煤灰100-230kg，硅灰15-45kg，水125-180kg，河砂3000-11000kg，细骨料680-800kg，粗骨料900-1000kg，外加剂600-17000ml；
步骤二，在27℃-34℃下，将粗骨料、细骨料和水进行预拌制；
步骤三，把准备好的水泥和粉煤灰倒在步骤二预拌制的原料上，搅拌均匀；
步骤四，加入外加剂和剩余水；
步骤五，检测混凝土拌合物流动性。
表1发明人根据实验并计算得出的配方
为了保证混凝土拌合物具有令人满意的工作性能，制备出的砼试块符合泰国当地检验标准，同时避免了我国建筑单位承接国外项目时出现的混凝土强度评定争议的问题。我们对混凝土各个组分的来源做了精挑细选并且严格把关。
表1中原始材料选择细述：
第一，使用的水泥是在泰国建筑市场调研后选取的由泰国scg公司的硅酸盐I型水泥。
第二，粉煤灰采用泰国最大褐煤Mae Moh露天矿场出产的粉煤灰，电镜下表面形态参见图1所示。
第三，按照美标ASTM C1240预拌混凝土用硅灰标准规范有关规定使用硅灰，经过多次试验，硅灰采用泰国当地最大搅拌站长期合作的全球最大硅灰供应商挪威埃肯(Elkem)公司生产的Microsilica Grade 920产品。在高强混凝土配制时掺入SiO2含量为92％-94％的优质硅灰，在经济方面，可以代替部分水泥以节约成本；在技术性能方面，可以降低水泥用量从而减少水化放热，利于应对曼谷高温环境，可以显著提高800ksc混凝土强度并通过减少泌水来改善超高层129米混凝土泵送性能。
第四，粗骨料粒径为1/2英寸-3/4英寸。采用立式冲击破碎器对骨料进行破碎筛选。
第五，细骨料采用河沙，当地河砂来源丰富，供应量充足，细骨料质量符合美标ASTM C33标准。在同等原料品质下，属地化采购比国外进口节省成本，供应稳定，方便快捷，具有显著经济性。
第六，外加剂品质和功效对高强混凝土的工作性能具有核心作用。外加剂可以为Type G高效减水缓凝剂、Type F高效减水剂和Type D缓凝减水剂中的一种或者几种。TypeG高效减水缓凝剂采用德国巴斯夫化工产品公司生产的Glenium 3008；Type F高效减水剂采用德国巴斯夫化工产品公司生产的Glenium 3008或者Glenium ASTP4509高效减水剂或者Master Ease 3029型号高效减水剂；Type D缓凝减水剂采用德国巴斯夫化工产品公司生产的Daratard P62。优选德国巴斯夫(BASF)化工产品公司生产的“MasterEase 3029”高效减水剂，该产品符合ASTMC494标准。
由于在泰国施工，本发明提供混凝土配方与国标要求采用立方体抗压强度不同，需要按照美标要求使用圆柱体抗压强度进行评定。我们严格遵守项目结构规范要求按照美标实施，即根据ASTM C31现场混凝土试件的成型与养护规范对抗压试块进行标准养护；根据ASTM C39混凝土圆柱体试件抗压强度标准试验得出试块抗压强度试验结果；根据ACI318-14中第26.5.3.2条和第26.12.1.1条”，ACI 301-16混凝土结构规范，和ACI311.6-09预拌混凝土测试服务规范”要求，要求使用至少三个4×8英寸(100×200毫米)圆柱体或至少两个6×12英寸(150×300毫米)圆柱体试块为一组，取其平均值作为该组试件的强度值，用于混凝土强度检验评定。
根据美标ACI 211.4R-08规范，在试验室配制混凝土时，为充分考虑从试验室到实际施工现场条件变化引起的混凝土强度降低，配制强度(试块平均抗压强度)要求符合公式：f'cr＝1.10*fc'+700psi，即等于“1.1倍的圆柱体抗压强度标准值与4.8Mpa(700psi)”之和。
与此相对，国标JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》中对于强度等级≧C60的混凝土，其配制强度要求符合公式：fcu,0≧1.15*fcu,k，即混凝土配制强度至少为1.15倍的立方体抗压强度标准值(这里取混凝土强度等级值)。这个公式早已经在《公路桥涵施工技术规范》JTJ041中体现，并在公路桥涵和建筑工程等实际工程中得到检验。
采用美标计算的配制强度是92.83Mpa，国标是92Mpa，由此可知即使公式形式不同、混凝土强度检验评定所用试块形状不同，但两公式得出的计算结果极为接近，最终将实验室配制强度定为93Mpa。
本发明制备的实施例具体的强度结果如下表2所示。
表2实施例1-4的混凝土拌合物流动性测试以及试块强度
由表2可知，实施例1-4提供的混凝土配方均满足要求。
对实施例1-4提供的配方进行了表征试验，具体参见图2-图5所示，从以上柱状图可以看出，30分钟时的抗离析V型漏试验是12.33秒，具有良好的黏稠性和抗离析性(图2)；初凝时间是13.55小时，干硬时间是14.50小时，可以解决曼谷交通运输时间长的问题；预拌混凝土重量为2417千克/立方米，在合理范围内；干缩随着龄期增长，前期发展较快，而后期发展缓慢，整体变形曲线延伸较为平缓，图5中预拌混凝土干缩应变曲线的纵坐标为干缩微应变，最终测值发生在第90天，为272x10-6。
根据上述实施例1-4所提供的混凝土，具有大流动性，坍落度不小于24cm，我们在泰国当地做了泵送实验。混凝土强度在800ksc以上，实际工程中可以将其泵送至100米以上，泵送过程很好的攻克了高强混凝土粘性增大对泵送管道密封性、泵送设备提出的难题。并且能很好适应泰国高温环境要求。核心筒墙和大体积框架柱均具有良好浇筑应用效果且全部达到泰国当地规范要求的质量标准，即表面光滑无裂缝，无抗渗、无引气要求、无抗氯离子、抗硫酸盐侵蚀、预防碱骨料反应。实现泰国工程行业在该领域“0”的突破。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内所想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高强泵送混凝土，其特征在于：包括硅酸盐I型水泥300-600kg，
粉煤灰100-230kg，
硅灰15-45kg，
水125-180kg，
河砂800-1800kg，
细骨料680-800kg，
粗骨料900-1000kg，
外加剂600-17000ml。
2.如权利要求1所述的高强泵送混凝土，其特征在于，混凝土各组分温度为27℃-34℃。
3.如权利要求1所述的高强泵送混凝土，其特征在于，所述粗骨料粒径为1/2英寸-3/4英寸。
4.如权利要求1所述的高强泵送混凝土，其特征在于，所述河砂细度模数为3.16；粒径在4.75-12.5mm的级配碎石。
5.如权利要求1所述的高强泵送混凝土，其特征在于，水的重量与硅酸盐I型水泥、粉煤灰和硅灰的重量之和的比为0.2:1。
6.如权利要求1所述的高强泵送混凝土，其特征在于，混凝土的强度为94.7Mpa-108Mpa。
7.如权利要求1所述的高强泵送混凝土，其特征在于，外加剂为Type G高效减水缓凝剂、Type F高效减水剂和Type D缓凝减水剂中的一种或者几种。
8.如权利要求7所述的高强泵送混凝土，其特征在于，Type G高效减水缓凝剂采用德国巴斯夫化工产品公司生产的Glenium3008；
Type F高效减水剂采用德国巴斯夫化工产品公司生产的Glenium 3008或者GleniumASTP 4509高效减水剂或者Master Ease 3029型号高效减水剂；
Type D缓凝减水剂采用德国巴斯夫化工产品公司生产的Daratard P62。
9.如权利要求1所述的高强泵送混凝土，其特征在于，硅酸盐I型水泥符合美标ASTMC150标准；硅酸盐I型水泥采用泰国暹罗水泥集团生产的产品。
10.如权利要求1-9中任意一项所述的高强泵送混凝土的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一，准备原料；其中，硅酸盐I型水泥300-600kg，粉煤灰100-230kg，硅灰15-45kg，水125-180kg，河砂800-1800kg，细骨料680-800kg，粗骨料900-1000kg，外加剂600-17000ml；
步骤二，在27℃-34℃下，将粗骨料、细骨料和水进行预拌制；
步骤三，把准备好的水泥和粉煤灰倒在步骤二预拌制的原料上，搅拌均匀；
步骤四，加入外加剂和剩余水；
步骤五，检测混凝土拌合物流动性。
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