CN110330259A - 一种混凝土的复合早强剂及制备超早强混凝土方法 - Google Patents

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曹建生
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Abstract

本发明涉及一种混凝土的复合早强剂及制备超早强混凝土方法，复合早强剂由硅藻土、可再分散乳胶粉VAE和聚丙烯氰纤维组成，每立方混凝土中加入的硅藻土35－40kg、可再分散乳胶粉VAE 15.6－21.6kg、聚丙烯氰纤维为3－6kg；制备超早强混凝土方法为：在每立方混凝土的常规材料加入加入的硅藻土、可再分散乳胶粉VAE和聚丙烯氰纤维，混合均匀后得到超早强混凝土；其中每立方混凝土常规材料中各物质及用量：420kg水泥、60kg矿粉、60kg微珠、40kg硅灰、950kg碎石、830kg机制砂、14.4kg聚羧酸酯、127kg水。本发明的复合早强剂具有强度增长快、早期强度高、后期强度持续增长、凝结时间可调节、耐久性好、温度影响可控等特点。

Description

一种混凝土的复合早强剂及制备超早强混凝土方法
技术领域
本发明涉及一种混凝土的复合早强剂及制备超早强混凝土方法，属于胶凝材料领域，应用于水泥混凝土。
背景技术
混凝土作为桥梁建设和维修加固中使用最普遍的建筑材料，在现有通车桥梁的维修加固中必须具备强度增长快、早期强度高、后期强度持续增长、凝结时间可调节、耐久性好、温度影响可控等特点。目前，桥梁维修加固的施工工艺方法不断革新，发展很快，但针对混凝土结构的维修，主要还是采用传统的普通混凝土。在施工中，必须面对普通混凝土凝结时间长、强度增长慢、强度增长受养护条件影响大、工序转换受限于强度等问题，给工程工期带来了巨大的压力。此时，急需一种强度增长快、早期强度高、后期强度稳定的新型混凝土替代普通混凝土用于桥梁维修加固施工。
无论是在国际还是国内，对于超高强混凝土，总体上都尚处于试验研究阶段，这是因为配制技术相对困难，并且对这种材料的力学性能的研究也极少，资料有限且零碎。目前，仅在挪威和德国的设计标准上，包含有超高强混凝土范畴内的低级别强度等级的混凝土，挪威标准(NS3473)的最高强度等级为C105，德国混凝土协会1995年颁布的《高强混凝土指南》最高的强度等级为C115。我国公路部门早期对破损的水泥混凝土路面进行修补时，传统方法之一是采用沥青质材料，即在水泥混凝土路面的裂缝处灌注沥青，以达到封闭裂缝的目的，或在己损坏的混凝土表面上加铺一层沥青混凝土。这只是一种应急方法，不能从根本上解决水泥混凝土路面修复的问题。主要表现为：(1) 路面材料强度的不均匀，导致传荷不一致；(2)使用寿命短；(3)路面平整度差，影响行车的舒适和安全并降低表面使用功能；(4)混凝土的颜色不一致，影响美观。若采用改性沥青材料进行修补，其修补后效果好，但单价高。传统方法之二是采用与原混凝土强度等级相当或稍高的普通混凝土来进行修补，但也存在一些问题，主要表现为:(1)普通混凝土收缩大，易使混凝土开裂；(2)新老混凝土间的粘结性能差，易使混凝土开裂；(3)普通混凝土本身的粘度差，与老混凝土的粘结效果差；(4)养生的时间长，14天及以上，影响交通。为此国家加大了对水泥混凝土路面快速修补技术及修补材料的研究力度，各大专院校和科研院所针对不同的水泥混凝土路面破坏特点，研制了一些典型的新型快速修补材料或修补剂。长安大学研制的水泥混凝土路面修补材料主要由硫铝酸盐、硅酸盐、铝酸盐和高效活性剂按一定的比例组成，分HW1、 HW2、HW3三种，6h后可开放交通。建议的配合比中采用525号硅酸盐水泥为475kg/m3，HWl型修补剂为77kg/m3。配制的快速修补混凝土6h龄期的混凝土抗折强度3.57MPa，抗压强度23.1MPa。该系列修补材料的单价为2489～3087元/吨。杭州市城市建设科学研究所以525号硅酸盐水泥为胶结料、掺入不同比例的特快硬化剂、调凝剂和减水剂配制的特快硬混凝土6h抗压强度和抗折强度分别达到 17.6MPa和4.19MPa，符合开放交通的要求。
如上所述，国内有不少机构通过大幅降低混凝土水胶比、使用早强外加剂、掺加纤维等方法，在一定程度上提高了混凝土的早期和后期强度，但这种提高幅度有限，没有从根本上解决混凝土凝结时间长、强度增长慢的问题，而且由于大幅降低水胶比，混凝土的工作性受到极大影响，在稍大的结构施工中较为困难。另一种研究是通过使用水胶比极低的水泥砂浆来替代普通混凝土，这种砂浆可以达到较高的强度，也在一定程度上缩短了凝结时间，但其水泥用量非常大，甚至占到砂浆总质量的50％，水泥水化后产生巨大的水化热，引起砂浆体积膨胀，产生温度裂缝，不利于结构的耐久性。
发明内容
本发明的目的提供一种混凝土的复合早强剂及制备超早强混凝土方法，拟在传统早强、高强混凝土的基础上，开发新型超早强、高强混凝土材料，进一步提高混凝土的强度，尤其是早期强度，进一步缩短混凝土强度形成时间，同时混凝土各项耐久性指标不受损失，满足工程部位的受力及其它要求。超早强、高强混凝土的使用一方面可以在施工前期或者工程竣工前，完成对混凝土耐久性的增强优化，最大限度地减少后期的检修、维保等费用；另一方面，在桥梁维修加固过程中，该材料可以在最短的时间内获得最高的强度性能，大幅减少桥梁维修加固所需的时间和经济成本。
本发明的技术方案为：
一种混凝土的复合早强剂，由硅藻土、可再分散乳胶粉VAE和聚丙烯氰纤维组成，其特征在于：每立方混凝土中加入的硅藻土35－40 kg、可再分散乳胶粉VAE 15.6－21.6kg、聚丙烯氰纤维3－6kg。
利用所述混凝土的复合早强剂制备超早强混凝土方法，其特征在于按以步骤进行：在每立方混凝土的常规材料加入加入的硅藻土35－40kg、可再分散乳胶粉VAE 15.6－21.6kg、聚丙烯氰纤维3－6kg，混合均匀后得到超早强混凝土；其中每立方混凝土常规材料中各物质及用量：420kg水泥、60kg矿粉、60kg微珠、40kg硅灰、950kg碎石、830kg机制砂、14.4kg聚羧酸酯、127kg水。
本发明的优势有：
(1)多种技术手段综合运用，在混凝土中引入可再分散乳胶粉 VAE有机物成膜和聚丙烯氰纤维增强增韧技术，极大减少了有害介质入侵通道的存在，如连通孔、薄弱界面过渡区等，提高了混凝土在各阶段的整体强度。
(2)合理调节混凝土常规材料中胶凝材料粉体颗粒级配，从物理改性角度出发，利用胶空比的调整实现混凝土的超早强，避免使用化学早强剂，消除了因早强剂导致的后期耐久性隐患。
具体实施方式
下面结合较佳实施例对本发明作进一步的详细说明，应当理解，较佳实施例是为了更好的理解本发明，不作为本发明的限定。
实施例1
本实施例包括以下步骤：
1)超早强高强混凝土制备：
原料及配合比见表1
按表1中加入各原料及用量混合均匀后得到超早强高强混凝土；经测试得到的力学性能如表2所示，1天抗压强度为53.7MPa，抗折强度为3.8MPa，劈裂抗拉强度为2.4MPa。28天抗压强度为128.0MPa，抗折强度为11.6MPa，劈裂抗拉强度为9.3MPa。
实施例2
本实施例包括以下步骤：
1)超早强高强混凝土制备：
原料及配合比见表3
按表3中加入各原料及用量混合均匀后得到超早强高强混凝土；经测试得到的力学性能如表4所示，混凝土1天抗压强度为53.1MPa，抗折强度为4.1MPa，劈裂抗拉强度为2.9MPa。28天抗压强度为127.0 MPa，抗折强度为11.9MPa，劈裂抗拉强度为9.7MPa。
实施例3
本实施例包括以下步骤：
1)超早强高强混凝土制备：
原料及配合比见表5
按表5中加入各原料及用量混合均匀后得到超早强高强混凝土；经测试得到的力学性能如表6所示，混凝土1天抗压强度为52.7MPa，抗折强度为4.3MPa，劈裂抗拉强度为2.9MPa。28天抗压强度为127.0 MPa，抗折强度为12.0MPa，劈裂抗拉强度为9.7MPa以上所述，仅为本发明的较佳实施例以及具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明的技术范围内，想到的局部调整，都应涵盖本发明的保护范围内，所以本发明的保护范围以权利要求为准，切不限于上述较佳实施例，在其范围内的各个方案都应受本发明约束。
附表说明
表1 1号混凝土配合比
表2 1号混凝土主要力学性能
指标 1d 3d 7d 28d 60d 90d
抗压强度(MPa) 53.7 86.2 110.5 128.0 135.4 138.8
抗折强度(MPa) 3.8 6.5 9.1 11.6 12.0 12.3
劈裂抗拉强度(MPa) 2.4 3.9 6.2 9.3 9.7 10.2
表4 2号混凝土主要力学性能
表6 3号混凝土主要力学性能
指标 1d 3d 7d 28d 60d 90d
抗压强度(MPa) 52.7 85.7 110.0 127.0 134.4 136.8
抗折强度(MPa) 4.3 6.9 9.7 12.0 12.7 12.7
劈裂抗拉强度(MPa) 2.9 4.4 6.8 9.7 10.3 10.3

Claims (2)

1.一种混凝土的复合早强剂，由硅藻土、可再分散乳胶粉VAE和聚丙烯氰纤维组成，其特征在于：每立方混凝土中加入的硅藻土35－40kg、可再分散乳胶粉VAE 15.6－21.6kg、聚丙烯氰纤维3－6kg。
2.利用权利要求1所述混凝土的复合早强剂制备超早强混凝土方法，其特征在于按以步骤进行：在每立方混凝土的常规材料加入加入的硅藻土35－40kg、可再分散乳胶粉VAE15.6－21.6kg、聚丙烯氰纤维3－6kg，混合均匀后得到超早强混凝土；其中每立方混凝土常规材料中各物质及用量：420kg水泥、60kg矿粉、60kg微珠、40kg硅灰、950kg碎石、830kg机制砂、14.4kg聚羧酸酯、127kg水。
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