CN109456007A - 铺轨c40自密实混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铺轨C40自密实混凝土，属于混凝土技术领域，其技术方案要点是包括按重量份计的如下组分，硅酸盐水泥300‑370份、Ⅱ级粉煤灰100‑150份、矿粉50‑70份、复合掺和料30‑50份、中砂800‑960份、碎石700‑860份、减水剂10‑17份、水150‑210份。本发明的铺轨C40自密实混凝土具有抗离析性好、抗压强度高的优势。本发明相应公开了一种上述铺轨C40自密实混凝土的制备方法。

Description

铺轨C40自密实混凝土及其制备方法

技术领域

本发明属于混凝土技术领域，更具体地说，它涉及一种铺轨C40自密实混凝土及其制备方法。

背景技术

自密实混凝土(Self Compacting Concrete 或Self-Consolidating Concrete,简称SCC)是指在自身重力作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能完全填充模板，同时获得很好均质性，并且不需要附加振动的混凝土。自密实混凝土对工作性和耐久性的要求较高，对原材料和配合比要求也很苛刻，自密实混凝土的配合比设计，需要充分考虑自密实混凝土流动性、抗离析性、自填充性、浆体用量和体积稳定性之间的相互关系及其矛盾。

现有技术中授权公告号为CN101823858B的中国专利公开了一种自密实混凝土，其包括水泥100份；粉煤灰60-100份；木屑20-50份、聚羧酸减水剂1-5份、增粘剂0.001-0.08份、消泡剂0.001-0.1份、硅灰20-30份、石英粉27-42份、石英砂100-120份、超塑化剂0.4-1份、卵石130-150份和碎石130-150份。该种混凝土可以避免振捣对模板产生的磨损，减少混凝土对搅拌机的磨损，从提高施工速度和减少噪音。

另一发明，随着基础建设的发展，用于轨道铺设的混凝土的需求量日增。将自密实混凝土用于轨道铺设施工，可以极大缩短施工周期，降低施工噪音，具有广泛的应用前景。

但是，基于轨道铺设混凝土施工的特殊性，对混凝土的强度、耐候性能等有着更严格的要求。上述自密实混凝土配方中同时含有低密度的木屑和高密度的骨料（卵石、石英砂、碎石），在进行混凝土施工尤其是大量浇注施工时，由于低密度填料和高密度骨料的密度差异，使得混凝土在浇注、固化过程中易出现离析，出现上层浇注混凝土中木屑含量高、骨料含量低，下层浇注混凝土中木屑含量低、骨料含量高，从而使得最终的混凝土浇筑构件的表层和底层在性能上出现明显差异，且该种差异随着混凝土浇筑厚度的增加而越发显著。因而，施工完成后在承受较大压力时或因环境温度急剧变化时出现开裂，影响其使用耐久性。

针对上述问题，本发明旨在提供一种不易离析、适于轨道铺设施工的C40自密实混凝土及其制备方法。

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铺轨C40自密实混凝土，其具有施工过程中不易离析、固化后抗压强度高的优势。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种铺轨C40自密实混凝土，包括按重量份计的如下组分，

硅酸盐水泥 300-370份

Ⅱ级粉煤灰 100-150份

矿粉 50-70份

复合掺和料 30-50份

中砂 800-960份

碎石 700-860份

减水剂 10-17份

水 150-210份。

通过采用上述技术方案，上述配比的混凝土配方配比合理，拌制后具有良好的流动性，铺轨施工时混凝土能够自行填充满模板所围区域，以Ⅱ级粉煤灰、矿粉和复合掺和料（或综合掺和料）配合硅盐酸水泥使用，补充了混凝土中的水泥活化组分，使得固化后的混凝土回缩小、强度高。按照上述配比配制的自密实混凝土，坍落度≥260mm、扩展度为650mm，适用于铺轨施工，且施工过程中不易出现离析现象，施工后的混凝土表层和底层的强度相对均匀。本发明所用复合掺和料均为市售可用于混凝土的复合掺和料，如：TX-M-1复合掺和料（武汉华轩高新技术有限公司）、GTGD复合矿物掺和料（山东盈润智能新材料有限公司）、DZ－RSI型混凝土增强型复合掺合料（成都嘉新科技集团）、CGM-320C型复合早强掺合料（卡玛贝拉（北京）科技有限公司）等，具体可根据实际施工要求进行选择。

进一步地，所述矿粉为S95级矿粉。

通过采用上述技术方案，S95级矿粉的主要成分为碳酸钙，比表面积为400~450m2/kg；活性指数为7d、75%~85%; 28d、95%~105% 。具有良好的活性，可以部分代替水泥，起到降低成本、提高混凝土的强度、减少水化热热、减少离析泌水、减少因温差造成的裂缝的作用。

进一步地，所述硅酸盐水泥为P.O42.5硅酸盐水泥。

进一步地，所述减水剂为聚羧酸减水剂。

通过采用上述技术方案，聚羧酸减水剂为高效减水剂，能有效防止混凝土坍落度损失而不引起明显缓凝，在低掺量下能发挥较高的塑化效果，对混凝土增强效果显著，能降低混凝土收缩，赋予了混凝土出色的施工和易性、良好的强度发展、优良的耐久性。

进一步地，所述碎石为二级配的碎石，其中粒径≥5且〈16mm的碎石占比为70-80wt%、粒径≥16且≤25mm的碎石占比为20-30wt%。

通过采用上述技术方案，采用二级配的碎石更容易配制流动性好的自密实混凝土，且施工过程中不易出现离析泌水现象。

进一步地，所述矿粉经由如下工艺处理，

S1、将改性剂加入到水中搅拌均匀配制成浓度为1wt%的改性剂水溶液；所述改性剂由烷基磺酸钠和烷基羧酸按摩尔比1:1的比例混配而成；

S2、往矿粉中均匀喷洒S1步骤配制的改性剂水溶液，改性剂水溶液的喷洒量占矿粉质量的1.5%；

S3、于50-70℃条件下对经过S2步骤处理的矿粉进行烘干，研磨，得经过改性剂处理的矿粉备用。

通过采用上述技术方案，以烷基磺酸钠和烷基羧酸配制改性剂，经由上述工艺处理的矿粉，分散性能大幅提升，在提高混凝土流动性的同时，矿粉颗粒能够均匀稳定分散，而不易出现聚集成团或离析分层。

进一步地，所述烷基磺酸钠为C6~C12烷基磺酸钠中的任一种，所述烷基羧酸为C6~C10烷基羧酸中的任一种。

通过采用上述技术方案，烷基磺酸钠和烷基羧酸中均含有疏水基团（烷基）和亲水基团（磺酸基或羧酸基），采用烷基磺酸钠和烷基羧酸的混合物作为改性剂对矿粉进行改性，亲水基团能够吸附于矿粉颗粒表面，疏水基团在矿粉颗粒外形成“隔离层”，使得矿粉颗粒之间不易聚集成团，同时使得矿粉颗粒能够在混凝土体系内自由流动、均匀填充，提升了自密实混凝土的施工和易性。所用烷基磺酸钠以C6~C12为宜，碳原子数小于6的烷基磺酸钠改性效果不显著，碳原子数大于12的烷基磺酸钠则容易增加改性剂溶液的粘度，且改性后的矿粉掺入混凝土内后过长的烷基链出现折叠，对于提高矿粉的分散稳定性和均匀性的作用不佳；同样的，烷基羧酸优选C6~C10烷基羧酸，碳原子数少于5的烷基羧酸水溶性过强，效果不够显著；碳原子数大于10的烷基羧酸不溶于水，则容易出现改性剂在矿粉表面附着不牢，改性效果同样不够理想。此外，申请人意外地发现，烷基磺酸钠和烷基羧酸混用时，较单独使用烷基磺酸钠或烷基羧酸对与促进矿粉的分散稳定性和分散均匀性的效果更佳。

进一步地，所述碎石和中砂均经由如下工艺处理，

P1、按重量份称取中砂和碎石搅拌混合均匀；

P2、于搅拌状态下，往中砂和碎石中喷淋浓度为1wt%的有机硅乳液；有机硅乳液的喷淋量为中砂和碎石总质量的2.5%；

P3、以800~1200rpm的转速搅拌15-30min后，加热升温至60-80℃烘干，得经过处理的中砂和碎石混合物备用。

通过采用上述技术方案，经由上述工艺改性的中砂和碎石表层具有一定的疏水性，使得施工后，水分不易渗入中砂和碎石表面的微裂缝内，不易出现因环境温度变化、反复冻融造成微裂缝进一步开裂。极大提升了混凝土的抗渗性能和耐久性。

进一步地，包括按重量份计的如下组分，

P.O42.5硅酸盐水泥 335份

Ⅱ级粉煤灰 126份

S95级矿粉 60份

复合掺和料 45份

中砂 880份

碎石 780份

聚羧酸减水剂 13.5份

水 182份；

所述碎石为二级配的碎石，其中粒径≥5且〈16mm的碎石占比为70-80wt%、粒径≥16且≤25mm的碎石占比为20-30wt%。

通过采用上述技术方案，上述配比的混凝土流动性极佳，便于施工，固化后的混净土具有强度高、耐久性好的优势。

本发明的目的在于提供一种铺轨C40自密实混凝土的制备方法，具有施工过程中不易离析、固化后抗压强度高的优势。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种铺轨C40自密实混凝土的制备方法，包括如下步骤，

称料：按照配比称取包含硅酸盐水泥、Ⅱ级粉煤灰、矿粉、复合掺和料、中砂、碎石、减水剂和水的原料；

干料预混：将硅酸盐水泥、Ⅱ级粉煤灰、矿粉、复合掺和料、中砂和碎石加入搅拌设备，得搅拌混合均匀的干混料；

湿料预混：将称取的减水剂加入到水中搅拌混合均匀，得湿混料；

拌料：干混料加入到湿混料，充分搅拌得铺轨C40自密实混凝土。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

本发明具体物质配比的混凝土配方配比合理，拌制后具有良好的流动性，建筑施工时混凝土能够自行填充慢模板所围区域，以Ⅱ级粉煤灰、矿粉和复合掺和料（或复合掺和料）配合硅盐酸水泥使用，使得固化后的混凝土回缩小、强度高。按照上述配比配制的自密实混凝土，坍落度≥260mm、扩展度为650mm，适用于铺轨施工，且施工过程中不易出现离析现象，施工后的混凝土表层和底层的强度相对均匀。优选方案中，采用C6~C12烷基磺酸钠和C6~C10烷基羧酸混配作为改性剂，对矿粉进行改性，极大提高了矿粉的分散稳定性和均匀性，使得对于混凝土的强度的提高效果更佳显著；优选方案中，还采用有机硅乳液对中砂和碎石进行改性，使得自密实混凝土中的骨料不易因雨水渗入、反复冻融而出现开裂，提升了混凝土的耐久性。此外，本发明还相应公开了一种铺轨C40自密实混凝土的制备方法，采用方法制得的混凝土具有施工过程中不易离析、固化后抗压强度高的优势。

附图说明

图1为实施例中铺轨C40自密实混凝土的制备方法的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1-5：

实施例1-5均涉及一种铺轨C40自密实混凝土，各实施例的原料组成如表1所示，

表1.

其中，碎石为二级配的碎石，实施1-5所用碎石的级配具体如表2所示，

表2.

制备方法

实施例1-5的制备方法的工艺流程图如图1所示，具体包括如下步骤，

称料：按照表1配比称取P.O42.5硅酸盐水泥、Ⅱ级粉煤灰、S95级矿粉、GTGD复合矿物掺和料、中砂、碎石、聚羧酸减水剂和水；

干料预混：将P.O42.5硅酸盐水泥硅酸盐水泥、Ⅱ级粉煤灰、S95级矿粉、复合掺和料、中砂和碎石加入搅拌设备，得搅拌混合均匀的干混料；

湿料预混：将称取的聚羧酸减水剂加入到水中搅拌混合均匀，得湿混料；

拌料：干混料加入到湿混料，充分搅拌得铺轨C40自密实混凝土。

实施例6-10：

实施例6-10均涉及一种铺轨C40自密实混凝土，均以实施例3为基础，与实施例3的区别在于：所用S95级矿粉经由如下工艺改性，

往水中加入改性剂配制成浓度为1wt%的改性剂水溶液；边搅拌边往矿粉中S95级矿粉中喷洒浓度为1wt%的的改性剂水溶液，控制改性剂水溶液的喷洒量为S95级矿粉质量的1.5%；充分搅拌均匀后，用烘干设备将S95级矿粉烘干，用研磨设备研磨，得到经过改性处理的S95级矿粉备用。

所述改性剂由烷基磺酸钠和烷基羧酸按摩尔比1:1的比例混配而成；烷基磺酸钠为C6~C12烷基磺酸钠中的任一种，烷基羧酸为C6~C10烷基羧酸中的任一种。具体实施例6-10所用的改性剂及烘干温度表3所示，

表3.

实施例11-13

实施例11-13均涉及一种铺轨C40自密实混凝土，均以实施例8为基础，与实施例8的区别在于：所用中砂和碎石均经过如下工艺处理，

将按配比称取中砂和碎石搅拌混合均匀；于搅拌状态下，往中砂和碎石中喷淋浓度为1wt%的有机硅乳液，控制有机硅乳液的喷淋量为中砂和碎石总质量的2.5%；以800~1200rpm的转速搅拌15-30min后，加热升温至60-80℃烘干，得经过处理的中砂和碎石混合物备用。

其中，实施例11以800rpm的转速搅拌30min，于60℃条件下烘干；实施例12以1000rpm的转速搅拌20min，于70℃条件下烘干；实施例13以1200rpm的转速搅拌15min，于80℃条件下烘干。

对照例1

一种自密实混凝土，其与实施例8的区别仅在于：所用改性剂中只含有辛基磺酸钠不含有辛酸。

对照例2

一种自密实混凝土，其与实施例8的区别仅在于：所用改性剂中只含有辛酸，不含有辛基磺酸钠。

性能测试

1、参照GB/T50081-2002依次测定实施例1-13和对照例1-2的抗压强度；

2、参照GB/T50080-2016和JGJ/T283-2012依次测定实施例1-13和对照例1-2的坍落度、坍落扩展度和抗离析性。

记录试验结果如表4所示，

表4.

由表4的数据可知：本发明各实施例的铺轨C40自密实混凝土的坍落度≥260mm、流动扩展度≥650mm、T50≤1.9s、28d抗压强度≥52.3MPa、离析率≤17.0%，具备优异的施工性、抗离析性和足够的强度，能够满足铺轨施工要求。

同时，对比实施例1-5和实施例1-6的试验数据可知，掺入经过改性处理的矿粉后，对于对混凝土性能的提升效果显著，其中以28d抗压强度的提升和离析率的下降最为显著。对比实施例8和对照例1-2 的实验数据可知，采用烷基磺酸钠和烷基磺酸钠混配作为改性剂，较单独使用烷基磺酸钠或烷基磺酸效果更佳。

对比实施例8和实施例11-13的数据可知，中砂和碎石经过有机硅乳液改性后对混凝土的强度的提高具有进一步促进作用，同时对中砂和碎石改性后，混凝土的抗离析性也相应得到增强。

上述具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种铺轨C40自密实混凝土，其特征在于：包括按重量份计的如下组分，

硅酸盐水泥 300-370份

Ⅱ级粉煤灰 100-150份

矿粉 50-70份

复合掺和料 30-50份

中砂 800-960份

碎石 700-860份

减水剂 10-17份

水 150-210份。

2.根据权利要求1所述的铺轨C40自密实混凝土，其特征在于：所述矿粉为S95级矿粉。

3.根据权利要求1所述的铺轨C40自密实混凝土，其特征在于：所述硅酸盐水泥为P.O42.5硅酸盐水泥。

4.根据权利要求1所述的铺轨C40自密实混凝土，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸减水剂。

5.根据权利要求1所述的铺轨C40自密实混凝土，其特征在于：所述碎石为二级配的碎石，其中粒径≥5且〈16mm的碎石占比为70-80wt%、粒径≥16且≤25mm的碎石占比为20-30wt%。

6.根据权利要求1-5任一项所述的铺轨C40自密实混凝土，其特征在于：所述矿粉经由如下工艺处理，

S1、将改性剂加入到水中搅拌均匀配制成浓度为1wt%的改性剂水溶液；所述改性剂由烷基磺酸钠和烷基羧酸按摩尔比1:1的比例混配而成；

S2、往矿粉中均匀喷洒S1步骤配制的改性剂水溶液，改性剂水溶液的喷洒量占矿粉质量的1.5%；

S3、于50-70℃条件下对经过S2步骤处理的矿粉进行烘干，研磨，得经过改性剂处理的矿粉备用。

7.根据权利要求6所述的铺轨C40自密实混凝土，其特征在于：所述烷基磺酸钠为C6~C12烷基磺酸钠中的任一种，所述烷基羧酸为C6~C10烷基羧酸中的任一种。

8.根据权利要求1-5任一项所述的铺轨C40自密实混凝土，其特征在于：所述碎石和中砂均经由如下工艺处理，

P1、按重量份称取中砂和碎石搅拌混合均匀；

P2、于搅拌状态下，往中砂和碎石中喷淋浓度为1wt%的有机硅乳液；有机硅乳液的喷淋量为中砂和碎石总质量的2.5%；

P3、以800~1200rpm的转速搅拌15-30min后，加热升温至60-80℃烘干，得经过处理的中砂和碎石混合物备用。

9. 根据权利要求1-5任一项所述的铺轨C40自密实混凝土，其特征在于：包括按重量份计的如下组分，

P.O42.5硅酸盐水泥 335份

Ⅱ级粉煤灰 126份

S95级矿粉 60份

复合掺和料 45份

中砂 880份

碎石 780份

聚羧酸减水剂 13.5份

水 182份；

所述碎石为二级配的碎石，其中其中粒径≥5且〈16mm的碎石占比为70-80wt%、粒径≥16且≤25mm的碎石占比为20-30wt%。

10.一种铺轨C40自密实混凝土的制备方法，其特征在于：包括如下步骤，

称料：按照配比称取包含硅酸盐水泥、Ⅱ级粉煤灰、矿粉、复合掺和料、中砂、碎石、减水剂和水的原料；

干料预混：将硅酸盐水泥、Ⅱ级粉煤灰、矿粉、复合掺和料、中砂和碎石加入搅拌设备，得搅拌混合均匀的干混料；

湿料预混：将称取的减水剂加入到水中搅拌混合均匀，得湿混料；

拌料：干混料加入到湿混料，充分搅拌得铺轨C40自密实混凝土。