CN110105022A - 一种高强超抗冻干硬性混凝土材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高强超抗冻干硬性混凝土材料及其制备方法。其中一种高强超抗冻干硬性混凝土材料，包括水、水泥、硅灰、粉煤灰、矿粉、砂、碎石、引气剂以及减水剂，矿物掺合料的质量为水泥质量的20％，硅灰、粉煤灰、矿粉的质量比为2:4:1。本发明还提供了一种高强超抗冻干硬性混凝土材料的制备方法，制得3d抗压强度可达60MPa以上，快硬早强，适合工厂预制，生产效率高，28d抗压强度可达80MPa以上，冻融循环次数可达400次以上，明显增强干硬性混凝土的强度及抗冻耐久性能，有利于干硬性混凝土材料的应用及推广。

Description

一种高强超抗冻干硬性混凝土材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种混凝土材料技术领域，特别涉及一种高强超抗冻干硬性混凝 土材料及其制备方法。

背景技术

干硬性混凝土，又称为零坍落度混凝土，一般定义为坍落度在0-25mm之间。 干硬性混凝土由于水泥用量少，可降低水泥生产的碳排放，利于环境保护，且早 期强度高，可快速脱模，适合工厂预制，生产效率高，经济效益显著。现在，干 硬性混凝土技术被用来生产各种各样的混凝土产品，如碾压混凝土、混凝土砌块、 路面砖、混凝土水管等。

随着建筑业的迅速发展和建筑质量的要求，高强度干硬性混凝土作为一种新 型材料优点突出，未来应用前景广阔。近几年，干硬性混凝土的耐久性和强度问 题也日益突出，尤其在我国东北季冻性气候地区，这表现的更加明显。处于东北 地区的混凝土建筑设施，在经过夏天的高温与冬天的低温作用下，极易发生耐久 性破坏。且每年冬季低温时期较长，雪水较多，日夜温差较大，导致混凝土构件 所经受的冻融破坏更加剧烈，也造成了我国东北地区基础设施使用寿命较短，维 修更换费用较高。因此，干硬性混凝土的强度和抗冻耐久性是工程建设质量控制 中的重点，而密实度是影响混凝土强度和耐久性的主要因素。

由于干硬性混凝土拌合物流动性小，密实度相比普通混凝土更难控制，高强 超抗冻性干硬性混凝土需要特殊的配合比和生产制备工艺。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高强超抗冻干硬性混凝土材料及其制备方法。

本发明采用的技术方案为：

一种高强超抗冻干硬性混凝土材料由水、胶凝材料、砂、碎石、引气剂以及 减水剂制成，其中所述的胶凝材料由水泥和矿物掺合料组成，矿物掺合料包括硅 灰、粉煤灰、矿粉。矿物掺合料的质量为水泥质量的20％，硅灰、粉煤灰、矿粉 的质量比为2:4:1。

按照1m³混凝土材料计算，各组分质量为：水100～120kg、水泥320～340kg、 硅灰15～25kg、粉煤灰30～50kg、矿粉5～20kg、砂740～800kg、粒径为5-10mm 碎石350～400kg、粒径为5-20mm碎石700～800kg、引气剂1.5～2.5kg、减水剂 10～15kg。

优选的，按照1m³混凝土材料计算，各组分质量为：水100～115kg、水泥 320～330kg、硅灰15～20kg、粉煤灰30～40kg、矿粉5～15kg、砂750～780kg、 粒径为5-10mm碎石370～390kg、粒径为5-20mm碎石740～780kg、引气剂2～ 2.5kg、减水剂10～13kg。

优选的，所述水泥为P.O 42.5级普通硅酸盐水泥。

优选的，所述硅灰为二氧化硅含量95％以上，比表面积为20000-25000m²/kg。

优选的，所述粉煤灰为F类I级粉煤灰。

优选的，所述矿粉为S95磨细矿渣微粉。

优选的，所述砂为细度模数为3.0-2.3的天然砂或机制砂。

优选的，所述碎石为粒径为5-10mm与5-20mm两种粒径级配碎石质量比为 1:2，含泥量小于0.5％，压碎指标小于10％。

优选的，所述引起剂为SB-G型混凝土引气剂，具体为丙烯酸环氧脂。

优选的，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，减水率20％-40％。

本发明还提供了一种高强超抗冻干硬性混凝土材料的制备方法，包括

S101.将碎石、砂、水泥、硅灰、粉煤灰、矿粉计量后混合搅拌均匀，搅拌 时间为1min，再加入计量后的引气剂、减水剂及水，搅拌时间为4min；

S102.将上一步骤得到的混凝土拌合物注入模具中，在模具上施加 400-600KPa压强，边加压边机械振动30-50s，再静止施加0.1-0.3MPa恒压，加 压时间为2min，成型；

S103.成型后拆模，将混凝土块放置于标准养护室，在温度为20±2℃、相 对湿度大于95％进行养护。

本发明高强超抗冻干硬性混凝土是指C60F400级干硬性混凝土，其3d强度 可达60MPa以上，冻融循环次数可达400次以上，明显增强干硬性混凝土的强 度及耐久性能，有利于干硬性混凝土材料的应用及推广。

本发明考虑了性能、经济、节能三方面的需求，利用多元矿物掺合料的微集 料效应和火山灰效应，有效改善了干硬性混凝土的工作性能和密实度，确定加入 矿物掺合料掺入总质量占水泥质量的20％，硅灰、粉煤灰、矿粉的质量比为2:4:1 为水泥-硅灰-粉煤灰-矿粉四元凝胶体系最优组合。采用该配合比和振动压制成型 工艺成功制配出3d强度可达60MPa以上，早期强度更高，28d强度可达80MPa， 冻融循环次数可达400次以上的高强超抗冻干硬性混凝土，明显提高干硬性混凝 土的强度及耐久性能，有利于干硬性混凝土材料的应用及推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的 附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造 性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图(1)质量损失率与冻融循环次数的变化关系；

图(2)相对动弹性模量与冻融次数的变化关系。

具体实施例

下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及 说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

本发明具体公开了一种高强超抗冻干硬性混凝土材料及其制备方法。

本发明采用的技术方案为：

一种高强超抗冻干硬性混凝土材料由水、胶凝材料、砂、碎石、引气剂以及 减水剂制成，其中所述的胶凝材料由水泥和矿物掺合料组成，矿物掺合料包括硅 灰、粉煤灰、矿粉。矿物掺合料的质量为水泥质量的20％，硅灰、粉煤灰、矿粉 的质量比为2:4:1。

按照1m³混凝土材料计算，各组分质量为：水100～120kg、水泥320～340kg、 硅灰15～25kg、粉煤灰30～50kg、矿粉5～20kg、砂740～800kg、粒径为5-10mm 碎石350～400kg、粒径为5-20mm碎石700～800kg、引气剂1.5～2.5kg、减水剂 10～15kg。

优选的，按照1m³混凝土材料计算，各组分质量为：水100～115kg、水泥 320～330kg、硅灰15～20kg、粉煤灰30～40kg、矿粉5～15kg、砂750～780kg、 粒径为5-10mm碎石370～390kg、粒径为5-20mm碎石740～780kg、引气剂2～2.5kg、减水剂10～13kg。

优选的，所述水泥为P.O 42.5级普通硅酸盐水泥。

优选的，所述硅灰为二氧化硅含量95％以上，比表面积为20000-25000m²/kg。

优选的，所述粉煤灰为F类I级粉煤灰。

优选的，所述矿粉为S95磨细矿渣微粉。

优选的，所述砂为细度模数为3.0-2.3的天然砂或机制砂。

优选的，所述碎石为粒径为5-10mm与5-20mm两种粒径级配碎石质量比为 1:2，含泥量小于0.5％，压碎指标小于10％。

优选的，所述引起剂为SB-G型混凝土引气剂，具体为丙烯酸环氧脂。

优选的，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，减水率20％-40％。

本发明还提供了一种高强超抗冻干硬性混凝土材料的制备方法，包括

S101.将碎石、砂、水泥、硅灰、粉煤灰、矿粉计量后混合搅拌均匀，搅拌 时间为1min，再加入计量后的引气剂、减水剂及水，搅拌时间为4min；

S102.将上一步骤得到的混凝土拌合物注入模具中，在模具上施加 400-600KPa压强，边加压边机械振动30-50s，再静止施加0.1-0.3MPa恒压，加 压时间为2min，成型；

S103.成型后拆模，将混凝土块放置于标准养护室，在温度为20±2℃、相 对湿度大于95％条件下进行养护。

下面通过具体实施实例对本实用新型作进一步详细说明。

实例1

按照1m³混凝土材料，取粒径为5-10mm碎石380kg、粒径为5-20mm碎石 760kg、砂760kg、水泥328kg、硅灰20kg、粉煤灰40kg、矿粉10kg，混合搅拌 均匀，再加入减水剂11.23kg、水111kg、引气剂2.08kg，再次搅拌均匀。将混凝 土拌合物注入模具中，在模具上施加500KPa压强，边加压边机械振动50s，再 静止施加0.3MPa恒压，加压时间为2min，成型后拆模，将试件放置于标准养护 室，在温度为20±2℃、相对湿度大于95％进行养护。

实例2

按照1m³混凝土材料，取粒径为5-10mm碎石390kg、粒径为5-20mm碎石 780kg、砂750kg、水泥330kg、硅灰19kg、粉煤灰38kg、矿粉9.5kg，混合搅 拌均匀，再加入减水剂11.22kg、水108kg、引气剂2.09kg，再次搅拌均匀。将混 凝土拌合物注入模具中，在模具上施加500KPa压强，边加压边机械振动50s， 再静止施加0.3MPa恒压，加压时间为2min，成型后拆模，将试件放置于标准养 护室，在温度为20±2℃、相对湿度大于95％进行养护。

上述实例进行强度和抗冻性测试，试验方法：强度试验根据GB50081-2002 《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行150mm×150mm×150mm的立方体 抗压强度试验。抗冻性试验根据GBT50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性 能试验方法标准》的快冻法，制作400mm×100mm×100mm的棱柱体试块，经 过0～400次冻融循环，每隔25次测相对动弹性模量和质量损失率。当相对动弹 性模量小于60％或质量损失率大于5％，强度损失率超过25％，则混凝土破坏。

表1强度测试结果

编号	3d抗压强度(MPa)	7d抗压强度(MPa)	28d抗压强度(MPa)
				实例1	62	72	83
实例2	61	74	80

参照图(1)和图(2)抗冻性测试结果；

经测试，本发明实施实例提供的高强超抗冻干硬性混凝土材料及其制备方 法，冻融循环400次质量损失率不到2％，相对动弹性模量大于60％，相比于一 般干硬性混凝土材料具有更加良好的强度和抗冻性。另外该混凝土材料快硬早 强，可快速拆模，提高生产效率。

以上对本发明实施例所公开的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体 实施例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适 用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本 发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说 明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种高强超抗冻干硬性混凝土材料，其特征在于高强超抗冻干硬性混凝土材料由水、胶凝材料、砂、碎石、引气剂以及减水剂制成，其中所述的胶凝材料由水泥和矿物掺合料组成，矿物掺合料包括硅灰、粉煤灰、矿粉。矿物掺合料的质量为水泥质量的20％，硅灰、粉煤灰、矿粉的质量比为2:4:1。

按照1m³混凝土材料计算，各组分质量为：水100～120kg、水泥320～340kg、硅灰15～25kg、粉煤灰30～50kg、矿粉5～20kg、砂740～800kg、粒径为5-10mm碎石350～400kg、粒径为5-20mm碎石700～800kg、引气剂1.5～2.5kg、减水剂10～15kg。

2.根据权利要求1所述的高强超抗冻干硬性混凝土材料，其特征在于，按照1m³混凝土材料计算，各组分质量为：水100～115kg、水泥320～330kg、硅灰15～20kg、粉煤灰30～40kg、矿粉5～15kg、砂750～780kg、粒径为5-10mm碎石370～390kg、粒径为5-20mm碎石740～780kg、引气剂2～2.5kg、减水剂10～13kg。

3.根据权利要求1所述的高强超抗冻干硬性混凝土材料，其特征在于，所述胶凝材料为矿物掺合料质量占水泥质量20％，硅灰、粉煤灰、矿粉的质量比为2:4:1的水泥-硅灰-粉煤灰-矿粉四元凝胶体系。

4.根据权利要求1所述的高强超抗冻干硬性混凝土材料，其特征在于，所述水泥为P.O42.5级普通硅酸盐水泥。

5.根据权利要求1所述的高强超抗冻干硬性混凝土材料，其特征在于，所述硅灰为二氧化硅含量95％以上，比表面积为20000-25000m²/kg。

6.根据权利要求1所述的高强超抗冻干硬性混凝土材料，其特征在于，所述粉煤灰为F类I级粉煤灰。

7.根据权利要求1所述的高强超抗冻干硬性混凝土材料，其特征在于，所述矿粉为S95磨细矿渣微粉。

8.根据权利要求1所述的高强超抗冻干硬性混凝土材料，其特征在于，所述砂为细度模数为3.0-2.3的天然砂或机制砂。。

9.根据权利要求1所述的高强超抗冻干硬性混凝土材料，其特征在于，所述碎石为粒径为5-10mm和5-20mm两种粒径级配碎石质量比为1:2，含泥量小于0.5％，压碎指标小于10％；

所述引起剂为SB-G型混凝土引气剂，具体为丙烯酸环氧脂；

所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，减水率20％-40％。

10.一种高强超抗冻干硬性混凝土材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101.将碎石、砂、水泥、硅灰、粉煤灰、矿粉计量后混合搅拌均匀，搅拌时间为1min，再加入计量后的引气剂、减水剂及水，搅拌时间为4min；

S102.将上一步骤得到的混凝土拌合物注入模具中，在模具上施加400-600KPa压强，边加压边机械振动30-50s，再静止施加0.1-0.3MPa恒压，加压时间为2min，成型；

S103.成型后拆模，将混凝土块放置于标准养护室，在温度为20±2℃、相对湿度大于95％进行养护。