CN109650810B - 一种自密实高性能混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种自密实高性能混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自密实高性能混凝土及其制备方法，该混凝土包括以下重量份的组分：水泥100～180份，超细硅灰7～12份，粉煤灰26～48份，矿粉0～30份，砂350～390份，碎石330～400份，粉剂塑化剂0.5～1.5份，聚丙烯酸钠0.015～0.03份，聚醚改性聚硅氧烷0.007～0.015份，六偏磷酸钠0～0.06份，三萜皂甙0～0.3份，葡萄糖酸钠0～0.3份和水65～80份。该混凝土中添加有超细硅灰和具有降粘作用的聚丙烯酸钠等，具有原料易得，掺量少的优点，所生产的混凝土可有效解决现有的自密实混凝土存在的自动填充效果差、容易出现泌水、板结现象等问题。

Description

一种自密实高性能混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及自密实混凝土技术领域，具体涉及一种自密实高性能混凝土及其制备方法。
背景技术
自密实混凝土是一种高性能的混凝土，它通过外加剂、胶结材料、粗细骨料的选择和配合比的设计，从而达到具有高流动度、粘聚性好、不会产生离析与泌水现象的目的，在不用或基本不用振捣成型的条件下，能充分自动流平并通过钢筋及模具的空隙。自密实混凝土具有良好的工作性，仅依靠自重作用而无需振捣便能均匀密实填充成型，为施工操作带来极大方便，同时兼有保证工程的质量、减少施工噪声、加快施工进度、改善施工环境、降低工程造价的优势，自密实混凝土有着广泛的社会性效益、资源效率和技术经济效益。随着现代建筑工程的需要和混凝土施工技术发展的要求，越来越多的工程采用自密实混凝土，目前自密实混凝土在我国已经应用于众多重大工程。但自密实混凝土在推广应用过程中仍有一些问题需要解决。
现有的自密实混凝土在结构物断面狭窄的情况下，其自动填充效果较差，存在填充不彻底的问题，同时现有的自密实混凝土容易出现泌水、板结现象，并且其耐久性、抗压性、抗渗性和抗裂性均较差。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种自密实高性能混凝土及其制备方法，该混凝土可有效解决现有的自密实混凝土存在的自动填充效果差、容易出现泌水、板结现象等问题。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种自密实高性能混凝土，包括以下重量份的组分：水泥100～180份，超细硅灰7～12份，粉煤灰26～48份，矿粉1～30份，砂350～390份，碎石330～400份，粉剂塑化剂0.5～1.5份，聚丙烯酸钠0.015～0.03份，聚醚改性聚硅氧烷0.007～0.015份，六偏磷酸钠0.001～0.06份，三萜皂甙0.001～0.3份，葡萄糖酸钠0.001～0.3份和水65～80份。
进一步地，包括以下重量份的组分：水泥103份，超细硅灰7.86份，粉煤灰43.3份，矿粉25.2份，0～5mm砂375.6份，5～25mm碎石360份，粉剂塑化剂0.882份，聚丙烯酸钠0.0176份，聚醚改性聚硅氧烷0.0088份，六偏磷酸钠0.044份，三萜皂甙0.0109份，葡萄糖酸钠0.109份和水71.8份。
进一步地，包括以下重量份的组分：水泥113份，超细硅灰7.1份，粉煤灰28.6份，矿粉26份，0～5mm砂369份，5～25mm碎石385份，粉剂塑化剂0.71份，聚丙烯酸钠0.0163份，聚醚改性聚硅氧烷0.0071份，六偏磷酸钠0.0355份，三萜皂甙0.0142份，葡萄糖酸钠0.106份和水69.7份。
进一步地，水泥为中热水泥、低热水泥或硅酸盐水泥。
进一步地，砂过0.6mm筛的累计筛余大于70％，或者过0.3mm筛的累计筛余为85％～95％，或者过0.15mm筛的累计筛余大于98％。
进一步地，砂为机制砂或者天然砂，当所述砂为机制砂时，机制砂中的石粉含量在7％以内。
进一步地，碎石分为5～10mm和10～25mm两种尺寸，5～10mm的碎石占总碎石量的30％～40％。
进一步地，超细硅灰的平均粒径在0.1～0.3μm，其中细度小于1μm的占80％以上。
进一步地，粉剂塑化剂为聚羧酸类或者氨基磺酸类塑化剂。
进一步地，水灰比范围在0.47～0.71，水胶比范围在0.36～0.43。
上述自密实高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：(1)将粉剂塑化剂、聚丙烯酸钠、聚醚改性聚硅氧烷、六偏磷酸钠、三萜皂苷和葡萄糖酸钠混合均匀，备用；(2)将水泥、超细硅灰、碎石、砂、粉煤灰和矿粉混合均匀，备用；(3)步骤(1)和步骤(2)制得的混合物混合均匀，并向其中加入水，搅拌均匀，制得。
采取上述方案所产生的有益效果为：
1、本发明中使用机制砂作为原料时，充分考虑了机制砂中石粉对混凝土的力学性能、抗渗性能和抗裂性能的影响，通过控制机制砂的细度和石粉含量，根据石粉含量和细度来调整水胶比，并通过控制碎石的尺寸和外加剂的使用，最终实现生产出的自密实混凝土均有良好的工作性能的目的。
2、本发明中加入有超细硅灰，其中粒径小于1μm的量占总量的80％以上，超细硅灰通过提高水泥浆体与集料之间的粘结强度，可以提高混凝土的强度。
而且加入了超细硅灰后，混凝土在成形过程中因相变的过程受表面张力的作用，形成了非结晶相无定形圆球状颗粒，其表面较为光滑，有些是多个圆球颗粒粘在一起的团聚体，比表面积很大，活性很高，微小的球状体可以起到润滑的作用，能够填充水泥颗粒间的孔隙，同时与水化产物生成凝胶体，与碱性材料氧化镁反应生成凝胶体，从而大大减少混凝土的泌水、板结的现象。
超细硅灰可防止水分在集料下表面凝聚，从而提高界面过渡区的密实度并减小界面过渡区的厚度，掺入适量的超细硅灰后能明显降低水泥浆硬化后的孔隙率以及缩小过渡区的孔隙，并能提高混凝土抗渗性和耐久性；由于超细硅灰中SiO2的含量较高，SiO2可有效阻止酸离子的侵入和腐蚀作用，因此，使得自密实混凝土的抗化学腐蚀性和对钢筋的耐腐蚀性也有增强。
3、本发明中添加有粉煤灰、矿粉和超细硅灰，将这三种物质采用合适的配比后加入后，其内部的微小颗粒可像滚珠一样起到润滑作用，显著提高混凝土的和易性，并且，这三种不同大小和质量的滚珠相互协同作用，提高混凝土的流动性和强度。
4、本发明中添加有5～10mm和10～25mm大小的碎石，不同尺寸的碎石相互作用，可显著提高混凝土的粘聚性和抗堵塞性能，增加混凝土的流动性，使混凝土在工作时不离析，且下沉速度稳定，对于断面狭窄的空间也能充分填充。
5、本发明中还添加有粉剂塑化剂、聚丙烯酸钠、聚醚改性聚硅氧烷、六偏磷酸钠、三萜皂苷和葡萄糖酸钠等外加剂，这些外加剂之间相互作用，最终实现提高自密实混凝土的工作性能的目的。
具体实施方式
实施例1
一种自密实高性能混凝土，包括以下重量份的组分：中热水泥100份，超细硅灰7份，粉煤灰26份，矿粉1份，天然砂350份，碎石330份，聚羧酸类粉剂塑化剂0.5份，聚丙烯酸钠0.015份，聚醚改性聚硅氧烷0.007份，六偏磷酸钠0.001份，三萜皂甙0.001份，葡萄糖酸钠0.001份和水65份。
其中，天然砂过0.6mm筛的累计筛余为72％；5～10mm的碎石含量占总碎石含量的30％；超细硅灰的平均粒径在0.1～0.3μm，其中细度小于1μm的占80％。
上述自密实高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：(1)将粉剂塑化剂、聚丙烯酸钠、聚醚改性聚硅氧烷、六偏磷酸钠、三萜皂苷和葡萄糖酸钠混合均匀，备用；(2)将水泥、超细硅灰、碎石、砂、粉煤灰和矿粉混合均匀，备用；(3)步骤(1)和步骤(2)制得的混合物混合均匀，并向其中加入水，搅拌均匀，制得。
实施例2
一种自密实高性能混凝土，包括以下重量份的组分：低热水泥180份，超细硅灰12份，粉煤灰48份，矿粉30份，机制砂390份，碎石400份，聚羧酸类粉剂塑化剂1.5份，聚丙烯酸钠0.03份，聚醚改性聚硅氧烷0.015份，六偏磷酸钠0.06份，三萜皂甙0.3份，葡萄糖酸钠0.3份和水80份。
其中，机制砂过0.6mm筛的累计筛余为75％；机制砂内的石粉含量为6％；
5～10mm的碎石含量占总碎石含量的35％；超细硅灰的平均粒径在0.1～0.3μm，其中细度小于1μm的占83％。
上述自密实高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：(1)将粉剂塑化剂、聚丙烯酸钠、聚醚改性聚硅氧烷、六偏磷酸钠、三萜皂苷和葡萄糖酸钠混合均匀，备用；(2)将水泥、超细硅灰、碎石、砂、粉煤灰和矿粉混合均匀，备用；(3)步骤(1)和步骤(2)制得的混合物混合均匀，并向其中加入水，搅拌均匀，制得。
实施例3
一种自密实高性能混凝土，包括以下重量份的组分：硅酸盐水泥113份，超细硅灰7.1份，粉煤灰28.6份，矿粉26份，0～5mm砂369份，5～25mm碎石385份，粉剂塑化剂0.71份，聚丙烯酸钠0.0163份，聚醚改性聚硅氧烷0.0071份，六偏磷酸钠0.0355份，三萜皂甙0.0142份，葡萄糖酸钠0.106份和水69.7份。
其中，机制砂过0.6mm筛的累计筛余为77％；机制砂内的石粉含量为6％；
5～10mm的碎石含量占总碎石含量的38％；超细硅灰的平均粒径在0.1～0.3μm，其中细度小于1μm的占85％。
上述自密实高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：(1)将粉剂塑化剂、聚丙烯酸钠、聚醚改性聚硅氧烷、六偏磷酸钠、三萜皂苷和葡萄糖酸钠混合均匀，备用；(2)将水泥、超细硅灰、碎石、砂、粉煤灰和矿粉混合均匀，备用；(3)步骤(1)和步骤(2)制得的混合物混合均匀，并向其中加入水，搅拌均匀，制得。
实施例4
一种自密实高性能混凝土，包括以下重量份的组分：低热水泥103份，超细硅灰7.86份，粉煤灰43.3份，矿粉25.2份，0～5mm砂375.6份，5～25mm碎石360份，粉剂塑化剂0.882份，聚丙烯酸钠0.0176份，聚醚改性聚硅氧烷0.0088份，六偏磷酸钠0.044份，三萜皂甙0.0109份，葡萄糖酸钠0.109份和水71.8份。
其中，机制砂过0.3mm筛的累计筛余为90％；机制砂内的石粉含量为6％；
5～10mm的碎石含量占总碎石含量的40％；超细硅灰的平均粒径在0.1～0.3μm，其中细度小于1μm的占85％。
上述自密实高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：(1)将粉剂塑化剂、聚丙烯酸钠、聚醚改性聚硅氧烷、六偏磷酸钠、三萜皂苷和葡萄糖酸钠混合均匀，备用；(2)将水泥、超细硅灰、碎石、砂、粉煤灰和矿粉混合均匀，备用；(3)步骤(1)和步骤(2)制得的混合物混合均匀，并向其中加入水，搅拌均匀，制得。
对比例1
一种自密实高性能混凝土，包括以下重量份的组分：硅酸盐水泥113份，超细硅灰7.1份，粉煤灰28.6份，矿粉26份，0～5mm砂369份，5～25mm碎石385份，粉剂塑化剂0.71份，聚丙烯酸钠0.0163份，聚醚改性聚硅氧烷0.0071份，六偏磷酸钠0.0355份，三萜皂甙0.0142份，葡萄糖酸钠0.106份和水69.7份。
其中，机制砂过0.6mm筛的累计筛余为65％；机制砂内的石粉含量为8％；
5～10mm的碎石含量占总碎石含量的25％；超细硅灰的平均粒径在0.1～0.3μm，其中细度小于1μm的占85％。
上述自密实高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：(1)将粉剂塑化剂、聚丙烯酸钠、聚醚改性聚硅氧烷、六偏磷酸钠、三萜皂苷和葡萄糖酸钠混合均匀，备用；(2)将水泥、超细硅灰、碎石、砂、粉煤灰和矿粉混合均匀，备用；(3)步骤(1)和步骤(2)制得的混合物混合均匀，并向其中加入水，搅拌均匀，制得。
对比例2
一种自密实高性能混凝土，包括以下重量份的组分：硅酸盐水泥87份，超细硅灰7.1份，粉煤灰28.6份，矿粉26份，0～5mm砂369份，5～25mm碎石385份，粉剂塑化剂0.71份，聚丙烯酸钠0.0163份，聚醚改性聚硅氧烷0.0071份，六偏磷酸钠0.0355份，三萜皂甙0.0142份，葡萄糖酸钠0.106份和水64份。
其中，机制砂过0.6mm筛的累计筛余为77％；机制砂内的石粉含量为6％；
5～10mm的碎石含量占总碎石含量的38％；超细硅灰的平均粒径在0.1～0.3μm，其中细度小于1μm的占73％。
上述自密实高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：(1)将粉剂塑化剂、聚丙烯酸钠、聚醚改性聚硅氧烷、六偏磷酸钠、三萜皂苷和葡萄糖酸钠混合均匀，备用；(2)将水泥、超细硅灰、碎石、砂、粉煤灰和矿粉混合均匀，备用；(3)步骤(1)和步骤(2)制得的混合物混合均匀，并向其中加入水，搅拌均匀，制得。
对比例3
一种自密实高性能混凝土，包括以下重量份的组分：硅酸盐水泥113份，超细硅灰7.1份，粉煤灰28.6份，矿粉26份，0～5mm砂369份，5～25mm碎石385份，粉剂塑化剂0.71份，聚丙烯酸钠0.0163份，聚醚改性聚硅氧烷0.0071份和水69.7份。
其中，机制砂过0.6mm筛的累计筛余为77％；机制砂内的石粉含量为6％；
5～10mm的碎石含量占总碎石含量的38％；超细硅灰的平均粒径在0.1～0.3μm，其中细度小于1μm的占85％。
上述自密实高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：(1)将粉剂塑化剂、聚丙烯酸钠、聚醚改性聚硅氧烷、六偏磷酸钠、三萜皂苷和葡萄糖酸钠混合均匀，备用；(2)将水泥、超细硅灰、碎石、砂、粉煤灰和矿粉混合均匀，备用；(3)步骤(1)和步骤(2)制得的混合物混合均匀，并向其中加入水，搅拌均匀，制得。
对比例4
一种自密实高性能混凝土，包括以下重量份的组分：硅酸盐水泥113份，粉煤灰28.6份，0～5mm砂369份，5～25mm碎石385份，粉剂塑化剂0.71份，聚丙烯酸钠0.0163份，聚醚改性聚硅氧烷0.0071份，六偏磷酸钠0.0355份，三萜皂甙0.0142份，葡萄糖酸钠0.106份和水69.7份。
其中，机制砂过0.6mm筛的累计筛余为77％；机制砂内的石粉含量为6％；
5～10mm的碎石含量占总碎石含量的38％；超细硅灰的平均粒径在0.1～0.3μm，其中细度小于1μm的占85％。
上述自密实高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：(1)将粉剂塑化剂、聚丙烯酸钠、聚醚改性聚硅氧烷、六偏磷酸钠、三萜皂苷和葡萄糖酸钠混合均匀，备用；(2)将水泥、超细硅灰、碎石、砂、粉煤灰和矿粉混合均匀，备用；(3)步骤(1)和步骤(2)制得的混合物混合均匀，并向其中加入水，搅拌均匀，制得。
试验例
分别对实施例1～4和对比例1～4的混凝土进行性能检测，检测依据为JGJ/T283～2012《自密实混凝土应用技术规程》与CECS203:2006《自密实混凝土应用技术规程》进行自密实混凝土性能检测，检测方法如下：
1、坍落扩展度试验
将实施例1～4和对比例1～4的混凝土装入坍落度桶，测试坍落度桶提起后混凝土流动至500mm的时间(T500)和最终扩展度(D)。具体检测结果见表1。
2、J环测试评价方法
在一个直径300mm的圆环上垂直焊接若干根圆钢，圆钢的间距为(48±2)mm或粗骨料最大粒径的3倍。测试时，将J型环套在坍落筒外，用测试坍落扩展度的方法，让自密实混凝土拌合物通过J型环流出。然后测量J环坍落扩展度。具体检测结果见表1。
3、U型箱测试方法
将一定尺寸方形箱体分为两部分，在A、B部分之间设隔板及一定间距的钢筋阻碍物。测试时将A部分装满自密实混凝土拌合物，变形表面抹平后立即抽开隔板.使混凝土拌合物通过钢筋流人B部分。检测两部分混凝土拌合物高差，即自填充性能。具体结果见表1。
4、V型漏斗检测方法
将10L自密实混凝土拌合物装满V型漏斗，将表面抹平。随即打开下面底盖测试从开盖到混凝土拌合物全部流出的时间(s)。检测数据体现自密实混凝土的流动性和抗离析稳定性。具体检测结果见表1。
5、抗压强度检测
将混凝土装入模具内成块，成块后取出混凝土块，将其置于压力机下，通过压力机对混凝土块施加压力，直到混凝土破碎，记录此时的压力大小。具体检测结果见表1。
表1：自密实高性能混凝土性能检测
Figure BDA0001937964820000101
通过表1得知，实施例1～4的自密实混凝土的性能均比对比例1～4好。尤其是实施例3的自密实混凝土，在各方面的性能均为最好的；从表中坍落扩展度及T500s的数值可以看出，实施例1～4的自密实混凝土的坍落扩展度均大于660mm，T500s均在20s以内，说明所配置的混凝土完全达到了自密实混凝土的标准，并且，所配置的混凝土未出现离析、泌水等现象。从间隙通过性数据得知，新拌混凝土坍落扩展度与J环扩展度差值均在25mm以内，说明所配置的混凝土和易性较好，并没有出现堵塞现象。从V型漏斗试验结果看出，所配置的混凝土具有较好的粘稠性和抗离析性，V型漏斗混凝土流出时间均达到自密实混凝土的标准。从抗压强度可以看出，所配置的自密实混凝土也完全能够满足自密实混凝土的标准要求。

Claims (10)

1.一种自密实高性能混凝土，其特征在于，包括以下重量份的组分：水泥100～180份，超细硅灰7～12份，粉煤灰26～48份，矿粉0～30份，砂350～390份，碎石330～400份，粉剂塑化剂0.5～1.5份，聚丙烯酸钠0.015～0.03份，聚醚改性聚硅氧烷0.007～0.015份，六偏磷酸钠0～0.06份，三萜皂甙0～0.3份，葡萄糖酸钠0～0.3份和水65～80份。
2.如权利要求1所述的自密实高性能混凝土，其特征在于，包括以下重量份的组分：水泥103份，超细硅灰7.86份，粉煤灰43.3份，矿粉25.2份，0～5mm砂375.6份，5～25mm碎石360份，粉剂塑化剂0.882份，聚丙烯酸钠0.0176份，聚醚改性聚硅氧烷0.0088份，六偏磷酸钠0.044份，三萜皂甙0.0109份，葡萄糖酸钠0.109份和水71.8份。
3.如权利要求1所述的自密实高性能混凝土，其特征在于，包括以下重量份的组分：水泥113份，超细硅灰7.1份，粉煤灰28.6份，矿粉26份，0～5mm砂369份，5～25mm碎石385份，粉剂塑化剂0.71份，聚丙烯酸钠0.0163份，聚醚改性聚硅氧烷0.0071份，六偏磷酸钠0.0355份，三萜皂甙0.0142份，葡萄糖酸钠0.106份和水69.7份。
4.如权利要求1所述的自密实高性能混凝土，其特征在于，所述水泥为中热水泥、低热水泥或硅酸盐水泥。
5.如权利要求1所述的自密实高性能混凝土，其特征在于，所述砂过0.6mm筛的累计筛余大于70％，或者过0.3mm筛的累计筛余为85％～95％，或者过0.15mm筛的累计筛余大于98％。
6.如权利要求1所述的自密实高性能混凝土，其特征在于，所述砂为机制砂或者天然砂，当所述砂为机制砂时，所述机制砂中的石粉含量在7％以内。
7.如权利要求1或2或3所述的自密实高性能混凝土，其特征在于，所述碎石分为5～10mm和10～25mm两种尺寸，所述5～10mm的碎石占总碎石量的30％～40％。
8.如权利要求1所述的自密实高性能混凝土，其特征在于，所述超细硅灰的平均粒径在0.1～0.3μm，其中细度小于1μm的占80％以上。
9.如权利要求1所述的自密实高性能混凝土，其特征在于，所述粉剂塑化剂为聚羧酸类或者氨基磺酸类塑化剂。
10.权利要求1～9任一项所述的自密实高性能混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将粉剂塑化剂、聚丙烯酸钠、聚醚改性聚硅氧烷、六偏磷酸钠、三萜皂苷和葡萄糖酸钠混合均匀，备用；(2)将水泥、超细硅灰、碎石、砂、粉煤灰和矿粉混合均匀，备用；(3)步骤(1)和步骤(2)制得的混合物混合均匀，并向其中加入水，搅拌均匀，制得。
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