CN109485352A - 一种自密实混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及混凝土的技术领域，具体涉及一种自密实混凝土，包括如下重量份的原料组分：水泥150‑250份、矿粉80‑120份、粉煤灰80‑120份、混合砂750‑850份、空心玻璃微珠150‑250份、石子1000‑1150份、外加剂8‑15份和水150‑200份，所述混合砂包括占混合砂总重如下重量百分含量的组分：风化砂5‑25%和特细砂75‑95%，所述特细砂的细度模数为1.0‑1.4，所述混合砂的细度模数不小于2.6，所述空心玻璃微珠的粒径为200‑350μm；粗细骨料配合，实现骨料级配的连续性，在同等混凝土强度的情况下，相对降低了胶凝材料用量；本发明还提供了该混凝土的制备方法。

Description

一种自密实混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土的技术领域，具体涉及一种自密实混凝土及其制备方法。

背景技术

自密实混凝土在降低施工成本、改善施工环境等方面具有显著的优越性，体现了绿色节能的建筑理念。自密实混凝土具有优异的工作性能，相比普通混凝土，在提高施工速度、保证工程质量、减少人工、改善施工环境等方面具有明显优势。

特细砂是指细度模数为0.70～1.50的砂，一般具有平均粒径小、颗粒级配差、细度模数小、含泥量大、空隙率高、比表面积大的特点，被广泛应用到自密实混凝土的生产加工中。但是特细砂中大颗粒较少，与粗骨料组成混合骨料时，中间级配缺失，混凝土流变性较差，坍落度大时容易造成浆石分离；并且若中间级配缺失时，坍落度增加将造成胶凝材料的用量增加，混凝土收缩增大，开裂风险增加。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种自密实混凝土，粗细骨料配合，实现骨料级配的连续性，在同等混凝土强度的情况下，相对降低了胶凝材料的用量。

本发明的第一个目的通过以下技术方案来实现：

一种自密实混凝土，包括如下重量份的原料组分：水泥150-250份、矿粉80-120份、粉煤灰80-120份、混合砂750-850份、空心玻璃微珠150-250份、石子1000-1150份、外加剂8-15份和水150-200份，所述混合砂包括占混合砂总重如下重量百分含量的组分：风化砂5-25％和特细砂75-95％，所述特细砂的细度模数为1.0-1.4，所述混合砂的细度模数不小于2.6，所述空心玻璃微珠的粒径为200-450μm。

通过采用上述技术方案，风化砂是岩石在经受长期的风化作用后破碎崩解而产生的一种产物，在我国广泛分布，尤其是在湖北宜昌三峡库区的夷陵区、秭归县、兴山县等地，更是漫山遍野随处可见；利用天然的风化砂代替机制砂，就地取材，克服了机制砂应用受限的缺陷。风化砂有一定的粒径，棱角分明，利用风化砂与细度模数为1.0-1.4(平均粒径在0.15-0.25mm之间)的特细砂混合得到细度模数不小于2.6的混合砂(平均粒径在0.4mm以上)；空心玻璃微珠是微小的球体，球型率大，具有很小的比表面积，它在混凝土骨料混合物中能够具有良好的分散性，很容易被压紧密实，因此它具有很高的填充性能；加入粒径为200-450μm的空心玻璃微珠，填充风化砂和特细砂的中间级配，使粗细骨料配合，实现骨料级配的连续性，使混凝土即使在相对较高的坍落度时也不会造成胶凝材料用量增加的问题出现。

作为优选，包括如下重量份的原料组分：水泥180-230份、矿粉90-110份、粉煤灰90-110份、混合砂780-830份、空心玻璃微珠180-230份、石子1050-1100份、外加剂8-13份和水160-180份，所述混合砂包括占混合砂总重如下重量百分含量的组分：风化砂5-25％和特细砂75-95％。

作为优选，包括如下重量份的原料组分：水泥200份、矿粉90份、粉煤灰90份、混合砂800份、空心玻璃微珠200份、石子1100份、外加剂10份和水170份，所述混合砂包括占混合砂总重如下重量百分含量的组分：风化砂20％和特细砂80％。

通过采用上述技术方案，通过优化各原料组分配比，提高混凝土的综合性能。

作为优选，所述石子为3-15mm连续级配的石子，压碎值为7.6％，含泥量不大于0.8％。

通过采用上述技术方案，石子作为粗骨料，连续级配的选择，配合混合砂和空心玻璃微珠，进一步保证粗细骨料的级配连续，保证混凝土的流变性，即使坍落度大时也不会造成浆石分离；克服因中间级配缺失导致坍落度增加而造成胶凝材料的用量增加、混凝土收缩增大、开裂风险增加的问题。控制石子的含泥量不大于0.8％，可以在同等重量的石子情况下，相对提高石子的硬度和强度，从而相对提高混凝土的结构强度。

作为优选，所述矿粉为S105级矿粉。

通过采用上述技术方案，矿粉分为三个级别：S105，S95，S75，主要是以矿粉活性指数区分的，S105矿粉活性指数28天≥105％，S95矿粉活性指数28天≥95％，S75矿粉活性指数28天≥75％。

作为优选，所述粉煤灰为二级风选粉煤灰。

通过采用上述技术方案，粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。中国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、CaO、TiO₂等。粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害，将粉煤灰作为混凝土的掺合料，即节能又环保。一般情况下，混凝土工程C30以下(含)可采用二级粉煤灰，C30以上可采用一级粉煤灰，三级粉煤灰原则上不使用。

作为优选，所述外加剂为聚羧酸高性能减水剂。

通过采用上述技术方案，聚羧酸高性能减水剂是以聚羧酸盐为主体的多种高分子有机化合物，经接枝共聚生成的，具有极强的减水性能，属当今世界上技术领先的环保型混凝土外加剂。与各种水泥的相容性好，混凝土的坍落度保持性能好，掺量低，减水率高，收缩小，可以大幅度提高混凝土的早期、后期强度。并且其氯离子含量低、碱含量低，有利于混凝土的耐久性。

作为优选，所述水泥为普通硅酸盐水泥。

通过采用上述技术方案，普通硅酸盐水泥，由硅酸盐水泥熟料、5％-20％的混合材料及适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。具有强度高、水化热大，抗冻性好、干缩小，耐磨性较好、抗碳化性较好、耐腐蚀性差、不耐高温的特性。

本发明的第二个目的是提供一种上述自密实混凝土的制备方法。

本发明的第二个目的通过以下技术方案来实现：

一种自密实混凝土的制备方法，包括如下操作步骤：

将水泥、矿粉和粉煤灰混合搅拌，得到混合料A；将混合砂、石子、外加剂和水混合搅拌，得到混合料B；将混合料A加入混合料B中，搅拌均匀后加入空心玻璃微珠，以30-50r/min的速度混合搅拌0.5-1.5min，得到自密实混凝土。

通过采用上述技术方案，控制空心玻璃微珠在混凝土各骨料与外加剂均搅拌混合均匀后再加入，即最后加入，并控制在温和的搅拌速度下搅拌，确保空心玻璃微珠保持结构完整性，从而保证其可以填补骨料的中间级配缺失，配合粗细骨料，起到降低混凝土坍落度的作用。

综上所述，本发明具有如下有益效果：

(1)加入空心玻璃微珠，填充风化砂和特细砂的中间级配，使粗细骨料配合，实现骨料级配的连续性，使混凝土即使在相对较高的坍落度时也不会造成胶凝材料用量增加的问题出现；

(2)本发明的自密实混凝土的水胶比最高达到0.52，在保证混凝土性能达标的同时，降低了水泥、粉煤灰、矿粉的添加量，降低了胶凝材料的成本；

(3)利用本发明的配方与制备方法制得的自密实混凝土，28d的抗压强度最高达到62.3Mpa，并且工作性评价的各项性能相比于现有的自密实混凝土均有进一步的提升，并且均达到优异水平；

(4)在同等填充强度的情况下，空心玻璃微珠的用量要大大小于砂料量，可以相对节约运输成本。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的内容进行进一步的说明。

本发明制备混凝土的原料中：外加剂选用聚羧酸高性能减水剂，选自南通润丰石油化工有限公司，固含量20±2％，密度1.08±0.02g/ml，pH 6-7，氯离子<0.05，水泥净浆流动度，W/C＝0.29≥250mm；水泥为PC32.5普通硅酸盐水泥；石子为3-15mm的连续级配的石子，压碎值为7.6％，含泥量不大于0.8％；矿粉为S105级矿粉；粉煤灰为二级风选粉煤灰。空心玻璃微珠选用粒径为200-450μm大小的，并且在同一实施例中其粒度区间内大小的颗粒均有，保证连续级配；各实施例中均控制风化砂的细度模数，使特细砂与风化砂混合得到的混合砂的细度模数不小于2.6。

实施例1

按照表1中各原料的添加量，将水泥、矿粉和粉煤灰，加入机械搅拌机中混合并干拌2分钟，得到混合料A；将风化砂、细度模数为1.0的特细砂、石子、外加剂和水加入另一个搅拌机中混合搅拌1分钟，得到混合料B；将混合料A从搅拌机中导出并导入另一个搅拌机中与混合料B混合，搅拌2分钟后加入空心玻璃微珠，以30r/min的速度混合搅拌1.5分钟，得到自密实混凝土。

实施例2

按照实施例1中各原料的添加量，将水泥、矿粉和粉煤灰，加入机械搅拌机中混合并干拌2分钟，得到混合料A；将风化砂、细度模数为1.1的特细砂、石子、外加剂和水加入另一个搅拌机中混合搅拌1分钟，得到混合料B；将混合料A从搅拌机中导出并导入另一个搅拌机中与混合料B混合，搅拌2分钟后加入空心玻璃微珠，以40r/min的速度混合搅拌1分钟，得到自密实混凝土。

实施例3

按照实施例1中各原料的添加量，将水泥、矿粉和粉煤灰，加入机械搅拌机中混合并干拌2分钟，得到混合料A；将风化砂、细度模数为1.2的特细砂、石子、外加剂和水加入另一个搅拌机中混合搅拌1分钟，得到混合料B；将混合料A从搅拌机中导出并导入另一个搅拌机中与混合料B混合，搅拌2分钟后加入空心玻璃微珠，以50r/min的速度混合搅拌0.5分钟，得到自密实混凝土。

实施例4-9

实施例4-9的自密实混凝土的制备方法与实施例2完全相同，区别在于各原料组分的添加量不同，具体添加量见表1。其中，实施例4-9的特细砂的细度模数分别为1.3、1.4、1.2、1.2、1.3和1.1。

表1实施例1-9中制备自密实混凝土的各原料组分的添加量

对比例1

对比例1与实施例2的区别在于：对比例1中的原料中无空心玻璃微珠，其余与实施例2的一致。

对比例2

申请公布号为CN 107459308 A的发明专利申请中，实施例1制得的混凝土。

性能检测

按照JGJ/T 283-2012自密实混凝土应用技术规程中的标准及检测方法，对实施例1-9和对比例1和对比例2的自密实混凝土进行性能检测，具体检测结果见表2所示。

表2实施例1-9、对比例1-2的自密实混凝土的性能测试结果

由表2中的检测结果表明，利用本发明的配方与制备方法制得的自密实混凝土，28d的抗压强度最高达到62.3Mpa，与对比例2的专利申请公开的混凝土相比，工作性评价的各项性能均有进一步的提升，并且均达到优异水平，反映出本发明混凝土流动性、粘聚性、保水性好，具体评价指标表参见对比例2中的表1。本发明的自密实混凝土的水胶比最高达到0.52，在保证混凝土性能达标的同时，降低了水泥、粉煤灰、矿粉的添加量，降低了胶凝材料的成本。此外，由对比例1和实施例2对比可知，本发明中空心玻璃微珠的加入，不仅可以增强混凝土的抗压强度，而且对混凝土的坍落度具有影响，去掉空心玻璃微珠后，在同等水胶比的情况下，按照本发明配方制备的混凝土的坍落度过大，混凝土的流变性太大，而使混凝土难以固化凝结，需要增大胶凝材料的用量才能满足施工的要求，因此空心玻璃微珠应用到本发明的配方中，不仅可以相对增强混凝土的抗压强度，而且对混凝土的易和性也起到了正向的促进作用。

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 (9)

1.一种自密实混凝土，其特征在于，包括如下重量份的原料组分：水泥150-250份、矿粉80-120份、粉煤灰80-120份、混合砂750-850份、空心玻璃微珠150-250份、石子1000-1150份、外加剂8-15份和水150-200份，所述混合砂包括占混合砂总重如下重量百分含量的组分：风化砂5-25%和特细砂75-95%，所述特细砂的细度模数为1.0-1.4，所述混合砂的细度模数不小于2.6，所述空心玻璃微珠的粒径为200-450μm。

2.根据权利要求1所述的自密实混凝土，其特征在于，包括如下重量份的原料组分：水泥180-230份、矿粉90-110份、粉煤灰90-110份、混合砂780-830份、空心玻璃微珠180-230份、石子1050-1100份、外加剂8-13份和水160-180份，所述混合砂包括占混合砂总重如下重量百分含量的组分：风化砂5-25%和特细砂75-95%。

3.根据权利要求1所述的自密实混凝土，其特征在于，包括如下重量份的原料组分：水泥200份、矿粉90份、粉煤灰90份、混合砂800份、空心玻璃微珠200份、石子1100份、外加剂10份和水170份，所述混合砂包括占混合砂总重如下重量百分含量的组分：风化砂20%和特细砂80%。

4.根据权利要求1所述的自密实混凝土，其特征在于：所述石子为3-15mm连续级配的石子，压碎值为7.6%，含泥量不大于0.8%。

5.根据权利要求1所述的自密实混凝土，其特征在于：所述矿粉为S105级矿粉。

6.根据权利要求1所述的自密实混凝土，其特征在于：所述粉煤灰为二级风选粉煤灰。

7.根据权利要求1所述的自密实混凝土，其特征在于：所述外加剂为聚羧酸高性能减水剂。

8.根据权利要求1所述的自密实混凝土，其特征在于：所述水泥为普通硅酸盐水泥。

9.一种权利要求1-8任一项所述的自密实混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下操作步骤：

将水泥、矿粉和粉煤灰混合搅拌，得到混合料A；将混合砂、石子、外加剂和水混合搅拌，得到混合料B；将混合料A加入混合料B中，搅拌均匀后加入空心玻璃微珠，以30-50r/min的速度混合搅拌0.5-1.5min，得到自密实混凝土。