CN110028292A - 一种抑制高强混凝土水化热的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于混凝土制备技术领域，具体涉及一种抑制高强混凝土水化热的制备方法，其特征在于，其组分比例按重量百分比为：水泥，粉煤灰，硅灰，水，冰、石子，砂子，外加剂。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1）明显减少了传统工艺中大体积混凝土的温差裂缝产生机率，并体现高强混凝土的诸多优点。2）在初期水化热时吸收富裕热量，降低混凝土内外温差，进而达到控制温差裂缝的产生。3）减少了用水量，由加入聚羧酸外加剂来减少拌合水用量，减少混凝土水化热发生量，并提高混凝土整体性能。4）合理利用高效减水剂，采用优质骨料、优质水泥，利用优质掺合料和高效减水剂，以降低水灰比以获得高强及高流动性混凝土，达到更好的实用性能。

Description

一种抑制高强混凝土水化热的制备方法

技术领域

本发明属于混凝土制备技术领域，具体涉及一种抑制高强混凝土水化热的制备方法。

背景技术

混凝土是指由胶凝材料将骨料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作骨料；与水（可含外加剂和掺合料）按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，它广泛应用于土木工程。高强混凝土是用水泥、砂、石原材料外加减水剂或同时外加粉煤灰、F矿粉、矿渣、硅粉等混合料，经常规工艺生产而获得高强的混凝土。高强混凝土作为一种新的建筑材料，以其抗压强度高、抗变形能力强、密度大、孔隙率低的优越性，在高层建筑结构、大跨度桥梁结构以及某些特种结构中得到广泛的应用。高强混凝土最大的特点是抗压强度高，一般为普通强度混疑土的4～6倍。故可减小构件的截面，因此最适宜用于高层建筑。试验表明，在一定的轴压比和合适的配箍率情况下，高强混凝土框架柱具有较好的抗震性能。而且柱截面尺寸减小，减轻自重，避免短柱，对结构抗震也有利，而且提高了经济效益。

我国《大体积混凝土施工规范》GB50496~2009里规定：混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土，称之为大体积混凝土。现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。它主要的特点就是体积大，一般实体最小尺寸大于或等于1m.它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部升温比较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。所以必须从根本上分析它，来保证施工的质量。美国混凝土学会(ACI)规定：“任何就地浇筑的大体积混凝土，其尺寸之大，必须要求解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度减少开裂”。

国内专利号为201710680890.9的发明专利公开了一种混凝土，包括以下组份：水泥270~290kg，水178~205kg，细骨料528~560kg，粗骨料1200~1350kg，泵送剂3.5~5.6 kg，膨胀剂27~32kg以及粉煤灰101~116kg。该发明还公开了一种采用本发明的混凝土防开裂的浇筑方法，步骤1：加入冰块对混凝土进行搅拌，冰块的加入量为35~51Kg/m3；步骤2：将搅拌均匀的混凝土持续不断的泵送至模腔内，并振捣均匀，直到浇捣完整个模腔。本发明的混凝土能够适用于大体积混凝土浇筑，降低水化热，提高混凝土的保温性能，避免混凝土内部因温差引起的开裂。

发明内容

本发明的目的是提供一种抑制高强混凝土水化热的制备方法，克服现有技术的不足，在高强混凝土制备过程中，通过填加冰以及其他胶凝材料、外加剂的调整，减少传统工艺中大体积高强混凝土的温差裂缝的产生机率，并提升高强混凝土的其他诸多性能。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种抑制高强混凝土水化热的制备方法，其组分比例按重量百分比为：水泥20%~22%，粉煤灰2%~3.2%，硅灰0.9%~1.6%，水4.4%~4.8%，冰1.5%~2.0%，石子38%~44%，砂子24%~29%，外加剂2%~3%；

所述水泥为425普通硅酸盐水泥或525普通硅酸盐水泥；

所述粉煤灰的粒径范围为0.5~300μm，孔隙率为50%~80%；

所述硅灰的细度小于1μm的占80%以上，平均粒径在0.1~0.3μm；

所述石子的平均粒径1~10 mm；

所述砂子的平均粒径0.3~3 mm；

所述冰的粒度为10~15mm；

所述外加剂为聚羧酸系减水剂；

其制备方法包括以下步骤：

1）将上述除冰以外的全部组份加入搅拌机中，搅拌均匀，再加入全部配方量的冰，继续搅拌均匀，直到冰块肉眼不可见；

2）将搅拌均匀的混凝土持续不断地泵送至模腔中，并振捣均匀，直到浇捣完整个模腔；

3）浇捣完成后的混凝土上表面覆盖有复合结构保温材料，自然养护28天。

所述模腔最小截面宽度不少于500mm。

所述各组份加入搅拌机前的温度不高于25℃。

所述泵送时的混凝土温度不高于5℃。

所述所述复合结构保温材料包括表层的绝热纤维棉和底层的防水透气膜组成，所述防水透气膜为TPU薄膜或EPTFE薄膜。

所述绝热纤维棉为气凝胶毡、玻璃棉、岩棉或矿渣棉中的任一种。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1）明显减少了传统工艺中大体积混凝土的温差裂缝产生机率，并体现高强混凝土的诸多优点。2）在初期水化热时吸收富裕热量，降低混凝土内外温差，进而达到控制温差裂缝的产生。3）减少了用水量，由加入聚羧酸外加剂来减少拌合水用量，减少混凝土水化热发生量，并提高混凝土整体性能。4）合理利用高效减水剂，采用优质骨料、优质水泥，利用优质掺合料和高效减水剂，以降低水灰比以获得高强及高流动性混凝土，达到更好的实用性能。

附图说明

图1为本发明实施例1和对比例中混凝土标准试样中心处28天温度变化曲线对比图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的制备方法作进一步说明：

以下实施例执行标准：JGJ55~2011、GB/T50080~2002、GBJ146~90、GB50146~2011；

主要仪器设备：混凝土搅拌机、混凝土塌落度筒及测定仪、温度测量仪；

混凝土样块尺寸1m×1m×1m；试验温湿度20℃±2℃，50 %。

塌落度180mm±20mm。

实施例1

C60混凝土样块的制备

其组分比例按重量百分比为：其组分比例按重量百分比为：525普通硅酸盐水泥520kg（占比21.2%），水110kg（占比4.48%），冰45kg（占比1.83%），粉煤灰56kg（占比2.28%），硅灰24kg（占比0.97%），砂590kg（占比24%），石子1055kg（占比43%），外加剂50 kg（占比2.0%），总重量2450kg。

制备方法包括以下步骤：

1）各组份温度20℃，将上述除冰以外的全部组份加入搅拌机中，搅拌均匀，再加入全部配方量的冰，继续搅拌均匀，直到冰块肉眼不可见，测量混合物温度15℃；

2）在模腔居中位置设置温度测量仪探头，将搅拌均匀的混凝土送至模腔中，并振捣均匀，直到浇捣完整个模腔，混凝土成型后状态和易性较好、没有出现离析、泌水现象、流动度较好、不坍底、不是很粘稠；

3）浇捣完成后的混凝土上表面覆盖有复合结构保温材料，自然养护28天，养护条件：标准养护温湿度20℃±2℃，90%。

在自然养护过程中，实时监测模腔居中位置的温度，对混凝土连续测温11天，其中前7天每2小时测温一次，7天后每4小时测温一次，每天24小时连续测温，记录并描制温度时间曲线（见图1）。

实施例1样块3d、7d、28d强度分别为33.6Mpa（56%）、51.0Mpa（85%）、71.4Mpa（119%）。

实施例1对比例

C60混凝土对比样块的制备，其组分比例按重量百分比为：其组分比例按重量百分比为：525普通硅酸盐水泥520kg，水155kg，粉煤灰57kg，硅灰24kg，砂590kg，石子1055kg，外加剂50 kg。

制备方法包括以下步骤：

1）各组份温度20℃，将上述全部组份加入搅拌机中，搅拌均匀；

2）在模腔居中位置设置温度测量仪探头，将搅拌均匀的混凝土送至模腔中，并振捣均匀，直到浇捣完整个模腔；

3）浇捣完成后的混凝土上表面覆盖薄膜，自然养护28天，养护条件：标准养护温湿度20℃±2，90%。

在自然养护过程中，实时监测模腔居中位置的温度，对混凝土连续测温11天，其中前7天每2小时测温一次，7天后每4小时测温一次，每天24小时连续测温，记录并描制温度时间曲线（见图1）。

实施例1对比样块3d、7d、28d强度分别为28.8 Mpa （48%） 、45.0 Mpa （75%）、75.6Mpa （126%）。

实施例2

C70混凝土样块的制备，其组分比例按重量百分比为：其组分比例按重量百分比为：525普通硅酸盐水泥540kg（占比22%），水117kg（占比4.76%），冰45kg（占比1.83%），粉煤灰55kg（占比2.24%），硅灰23kg（占比0.93%），砂665kg（占比27%），石子955kg（占比38.9%），外加剂55kg（占比2.24%），总重量2455kg。

制备方法包括以下步骤：

1）各组份温度20℃，将上述除冰以外的全部组份加入搅拌机中，搅拌均匀，再加入全部配方量的冰，继续搅拌均匀，直到冰块肉眼不可见，测量混合物温度5℃；

2）在模腔居中位置设置温度测量仪探头，将搅拌均匀的混凝土送至模腔中，并振捣均匀，直到浇捣完整个模腔，混凝土成型后状态和易性较好、没有出现离析、泌水现象、流动度较好、不坍底、不是很粘稠；

3）浇捣完成后的混凝土上表面覆盖有复合结构保温材料，自然养护28天，养护条件：标准养护温湿度20℃±2，90%。

在自然养护过程中，实时监测模腔居中位置的温度，对混凝土连续测温11天，其中前7天每2小时测温一次，7天后每4小时测温一次，每天24小时连续测温，记录并描制温度时间曲线，曲线与实施例1相同。

实施例2样块3d、7d、28d强度分别为35 Mpa （50%） 、56 Mpa （80%）、85.4Mpa（122%）。

实施例2对比例

C70混凝土对比样块的制备，其组分比例按重量百分比为：其组分比例按重量百分比为：525普通硅酸盐，水泥540kg，水162kg，粉煤灰55kg，硅灰23kg，砂665kg，石子955kg，外加剂55kg。

制备方法包括以下步骤：

1）各组份温度20℃，将上述除冰以外的全部组份加入搅拌机中，搅拌均匀，再加入全部配方量的冰，继续搅拌均匀，直到冰块肉眼不可见，测量混合物温度5℃；

2）在模腔居中位置设置温度测量仪探头，将搅拌均匀的混凝土送至模腔中，并振捣均匀，直到浇捣完整个模腔，混凝土成型后状态和易性较好、没有出现离析、泌水现象、流动度较好、不坍底、不是很粘稠；

3）浇捣完成后的混凝土上表面覆盖有复合结构保温材料，自然养护28天，养护条件：标准养护温湿度20℃±2，90%。

在自然养护过程中，实时监测模腔居中位置的温度，对混凝土连续测温11天，其中前7天每2小时测温一次，7天后每4小时测温一次，每天24小时连续测温，记录并描制温度时间曲线，曲线与实施例1相同。

实施例2对比样块3d、7d、28d强度分别为33.6 Mpa （48%） 、54.6 Mpa （78%）、82.6Mpa （118%）。

本发明的工作原理是：传统大体积混凝土施工中由于水泥与水产生的水化热大量释放，致使混凝土内部蕴含大量热量无处释放，只能在混凝土成型时拆模后与空气进行热量交换，产生内外温差从而性成温差裂缝。本发明采用减少水泥用量，加入其他胶凝材料替代水泥作用，从而降低水化热，减小混凝土内外温差达到控制温差裂缝的效果，实践证明，发生温差裂缝的比例由原来的75%降到15%以下。

上述实施例中：粉煤灰的粒径范围为0.5~300μm，孔隙率为50%~80%；硅灰的细度小于1μm的占80%以上，平均粒径在0.1~0.3μm；石子的平均粒径1~10 mm；砂子的平均粒径0.3~3 mm；冰的粒度为10~15mm。复合结构保温材料包括表层的绝热纤维棉和底层的防水透气膜组成，防水透气膜为TPU薄膜或EPTFE薄膜。绝热纤维棉为气凝胶毡、玻璃棉、岩棉或矿渣棉中的任一种。

以上所述实施例仅是为详细说明本发明的目的、技术方案和有益效果而选取的具体实例，但不应该限制本发明的保护范围，凡在不违背本发明的精神和原则的前提下，所作的种种修改、等同替换以及改进，均应落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种抑制高强混凝土水化热的制备方法，其特征在于，其组分比例按重量百分比为：水泥20%~22%，粉煤灰2%~3.2%，硅灰0.9%~1.6%，水4.4%~4.8%，冰1.5%~2.0%，石子38%~44%，砂子24%~29%，外加剂2%~3%；

所述水泥为425普通硅酸盐水泥或525普通硅酸盐水泥；

所述粉煤灰的粒径范围为0.5~300μm，孔隙率为50%~80%；

所述硅灰的细度小于1μm的占80%以上，平均粒径在0.1~0.3μm；

所述石子的平均粒径1~10 mm；

所述砂子的平均粒径0.3~3 mm；

所述冰的粒度为10~15mm；

所述外加剂为聚羧酸系减水剂；

其制备方法包括以下步骤：

1）将上述除冰以外的全部组份加入搅拌机中，搅拌均匀，再加入全部配方量的冰，继续搅拌均匀，直到冰块肉眼不可见；

2）将搅拌均匀的混凝土持续不断地泵送至模腔中，并振捣均匀，直到浇捣完整个模腔；

3）浇捣完成后的混凝土上表面覆盖有复合结构保温材料，自然养护28天。

2.根据权利要求1所述的一种抑制高强混凝土水化热的制备方法，其特征在于，所述模腔最小截面宽度不少于500mm。

3.根据权利要求1所述的一种抑制高强混凝土水化热的制备方法，其特征在于，所述各组份加入搅拌机前的温度不高于25℃。

4.根据权利要求1所述的一种抑制高强混凝土水化热的制备方法，其特征在于，所述泵送时的混凝土温度不高于5℃。

5.根据权利要求1所述的一种抑制高强混凝土水化热的制备方法，其特征在于，所述所述复合结构保温材料包括表层的绝热纤维棉和底层的防水透气膜组成，所述防水透气膜为TPU薄膜或EPTFE薄膜。

6.根据权利要求5所述的一种抑制高强混凝土水化热的制备方法，其特征在于，所述绝热纤维棉为气凝胶毡、玻璃棉、岩棉或矿渣棉中的任一种。