CN110467403B - 一种大扩展自密实清水混凝土材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大扩展自密实清水混凝土材料及其制备方法，属于混凝土材料技术领域。其包括：按重量份计，普通硅酸盐水泥100份、矿粉24～27份、粉煤灰43～53份、骨料350～494份、水40～55份和减水剂3.2～3.6份；其中，所述骨料包括：碎石、级配Ⅱ区的中砂和石粉，所述碎石、级配Ⅱ区的中砂和石粉的质量比为10：(8.5‑9)：(1‑1.5)。本发明所述混凝土材料兼备自密实混凝土和清水混凝土材料的特点，具备非常好的流动度，浇筑过程中无需振捣，并且成型后表观质量较好，颜色均匀，具有较好的发展和应用前景。

Description

一种大扩展自密实清水混凝土材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土材料技术领域，具体涉及一种大扩展自密实清水混凝土材料及其制备方法。
背景技术
清水混凝土表面光滑、颜色均匀，应用于实际工程时消除了抹灰工程易空鼓、脱落和裂缝的质量通病，减少了施工扬尘和建筑垃圾产生，同时节约了大批人力和设备费用，降低了工程成本，具有良好的经济效益，广泛应用于各种工程建筑中。而在实际工程中，由于部分工程结构复杂，对外观要求又相对较高，因此施工过程中的振捣存在较大的困难。自密实混凝土即指混凝土拌合物仅依靠自身的重量，不需要使用其他辅助手段就可以达到密实效果的一种高性能混凝土，可以减少传统混凝土在施工过程由于需要振捣而产生的噪声污染及混凝土质量缺陷，从提高施工速度、改善工程质量、降低工程造价、减少环境污染。
自密实清水混凝土要求兼具自密实混凝土和清水混凝土的优点，但二者在实际应用中存在一些矛盾和问题。制备自密实混凝土时，由于拌合物应具备较大的流动性，因此需要提高胶凝材料的用量(450kg/m3～550kg/m3)，同时，较高的含气量可以降低剪切力，增加流动速度，因此自密实混凝土通常具备较高的含气量(2.5％～4.5％)；自密实混凝土砂率较高(47％～55％)，同时为了防止拌合物离析泌水，要求浆体具备较大的粘度，但上述因素易使气泡富集在混凝土表面难以排出，从而形成混凝土表面缺陷，这与清水混凝土要求表面无孔洞形成矛盾。清水混凝土则希望设计坍落度不宜过大，应将控制在180mm～230mm之间，砂率较低，宜控制在35％～42％，控制浆体含量0.32～0.35和含气量2％～3％或小于2％，有利于提高清水混凝土的表观质量；清水混凝土还应通过振捣使混凝土提高填充性和排除混凝土中的气泡，降低表面气孔含量，而自密实混凝土采取振捣方式排除气泡将增加其离析泌水的可能。
研制兼具自密实性能和清水性能的混凝土，不仅能够解决各种复杂结构工程混凝土流动性问题，而且可以改善混凝土表面质量，对提高施工效率、解决劳动力不足和工程质量起到积极贡献。自密实清水混凝土在制备时自密实和清水具有矛盾性，要制备出高性能的自密实混凝土具有较大的难度，因此研究高性能自密实清水混凝土的制备技术与性能对于工程应用显得极为重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种大扩展自密实清水混凝土材料及其制备方法，以解决现有自密实清水混凝土因自密实和清水性能上矛盾性而导致混凝土性能低的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种大扩展自密实清水混凝土材料，包括：按重量份计，普通硅酸盐水泥100份、矿粉24～27份、粉煤灰43～53份、骨料350～494份、水40～55份和减水剂3.2～3.6份；其中，所述骨料包括：碎石、级配Ⅱ区的中砂和石粉，所述碎石、级配Ⅱ区的中砂和石粉的质量比为10：(8.5-9)：(1-1.5)。
本发明通过在骨料中用石粉代替部分中砂，降低了水泥用量，可以控制混凝土水化热对混凝土裂缝和耐久性造成的不利影响，制备出工作性良好、强度高的自密实混凝土。加入的石粉作为微小粒子具有很好的微集料填充作用，可增加混凝土的密实度，提高混凝土抗压强度，同时石粉发挥晶核效应，提高结晶产物含量从而进一步提高混凝土强度。此外，本发明通过石粉取代部分中砂，提高了混凝土中总粉量，同时由于石粉比表面积大，从而改善了低胶材状况下混凝土自由水偏多、浆体粘度偏低的问题，从而提高混凝土扩展度。
本发明采用碎石、级配Ⅱ区的中砂和石粉进行复配作为混凝土骨料，通过调节三种骨料之间的配比，使得混凝土浆料具有良好的流动性，且具有较高的堆积密度，骨料截面孔隙率低，界面结合好。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述碎石采用连续级配，最大粒径≤16mm，含泥量≤1％、泥块含量≤0.5％；所述级配Ⅱ区的中砂含泥量≤1.5％，泥块含量≤0.5％。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述碎石包括2mm～6mm、6mm～10mm和10mm～16mm连续级配的碎石，掺配重量比为1：(2～3)：(4～6)。
本发明的石粉优选采用石材加工生产而产生的废石粉，有利于资源回收利用，绿色环保。
本发明通过对碎石、中砂以及石粉粒径以及性质的进一步限定，进一步优化骨料级配，获得流动性好、堆积密度高的骨料，从而提高混凝土的强度以及良好的表面性能。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述减水剂包括液体聚羧酸高效减水剂、纤维素醚和引气剂，其质量比10：(0.01～0.02)：(1～2)。
本发明的减水剂为复方减水剂，以聚羧酸高效减水剂为主，并添加纤维素醚和引气剂，纤维素醚与聚羧酸高效减水剂复配具有抗离析的作用，使聚羧酸高效减水剂的减水作用得以充分发挥，从而降低单方内混凝土用水量和胶凝材料用量，减少质量波动。此外，通过添加引气剂，增加混凝土和易性。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述减水剂包括脂肪族减水剂、萘粉、木钙、葡萄糖酸钠、麦芽糊精、纤维素醚、引气剂和水，其质量比为10：(0.6～0.8)：(1.4～1.6)：(0.1～0.15)：(0.1～0.15)：(0.2～0.3)：(1.5～2)：(4～6)。
本发明的另一配方减水剂，以脂肪族减水剂为主并配以其他添加剂。与上述聚羧酸高效减水剂相比，其对石粉和中砂的敏感性较低。本发明在脂肪族减水剂的基础上添加萘粉、木钙和葡萄糖酸钠等减水剂，以提高复合减水剂的综合性能，更适应于自密实清水混凝土，同时加入引气剂、纤维素醚和麦芽糊精，提高混凝土的保坍性和和易性，提高混凝土的整体性能。
大扩展自密实清水混凝土材料的制备方法，将普通硅酸盐水泥与矿粉、粉煤灰、骨料搅拌均匀后，添加1/2的水搅拌均匀后再加入剩下1/2的水和减水剂搅拌均匀，制得大扩展自密实清水混凝土材料。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述混凝土材料兼备自密实混凝土和清水混凝土材料的特点，具备一定的流动度，浇筑过程中无需振捣，并且成型后表观质量较好，颜色均匀。具有较好的发展和应用前景。与其他混凝土材料相比，该材料具有如下技术特点：1)材料密实度较高，粘聚性好，能够有效阻止钢筋锈蚀发生所需氧气和水的进入；2)具备一定的流动度，浇筑过程中无需振捣；3)材料的整体性较好，成型后外观整齐美观，细部精致，无需进行装饰工程。4)混凝土制备和浇筑过程绿色，清洁，环保。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明实施例采用的原料：
碎石采用连续级配，最大粒径≤16mm，含泥量≤1％、泥块含量≤0.5％。
级配Ⅱ区的中砂含泥量≤1.5％，泥块含量≤0.5％。
石粉为来源于石材厂的废石粉。也可以是机制砂时产生的石粉。
粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。
实施例1：
本实施例的大扩展自密实清水混凝土材料，包括：按重量份计，普通硅酸盐水泥100份、矿粉24份、粉煤灰43份、骨料350份、水40份和减水剂3.2份。
其中，骨料包括：碎石、级配Ⅱ区的中砂和石粉，所述碎石、级配Ⅱ区的中砂和石粉的质量比为10：8.5：1.5。其中，碎石包括2mm～6mm、6mm～10mm和10mm～16mm连续级配的碎石，掺配重量比为1：2：4。
其中，减水剂包括液体聚羧酸高效减水剂、纤维素醚和引气剂，其质量比10：0.01：1。
实施例2：
本实施例的大扩展自密实清水混凝土材料，包括：按重量份计，普通硅酸盐水泥100份、矿粉27份、粉煤灰53份、骨料494份、水55份和减水剂3.6份。
其中，骨料包括：碎石、级配Ⅱ区的中砂和石粉，所述碎石、级配Ⅱ区的中砂和石粉的质量比为10：9：1。其中，碎石包括2mm～6mm、6mm～10mm和10mm～16mm连续级配的碎石，掺配重量比为1：3：6。
其中，减水剂包括液体聚羧酸高效减水剂、纤维素醚和引气剂，其质量比10：0.02：2。
实施例3：
本实施例的大扩展自密实清水混凝土材料，包括：按重量份计，普通硅酸盐水泥100份、矿粉25份、粉煤灰45份、骨料400份、水50份和减水剂3.5份。
其中，骨料包括：碎石、级配Ⅱ区的中砂和石粉，所述碎石、级配Ⅱ区的中砂和石粉的质量比为10：8.8：1.2。其中，碎石包括2mm～6mm、6mm～10mm和10mm～16mm连续级配的碎石，掺配重量比为1：2.5：5。
其中，减水剂包括液体聚羧酸高效减水剂、纤维素醚和引气剂，其质量比10：0.015：1.5。
实施例5：
本实施例的大扩展自密实清水混凝土材料与实施例1基本相同，区别在于减水剂不同。
本实施例的减水剂包括脂肪族减水剂、萘粉、木钙、葡萄糖酸钠、麦芽糊精、纤维素醚、引气剂和水，其质量比为10：0.6：1.4：0.1：0.1：0.2：1.5：4。
实施例6：
本实施例的大扩展自密实清水混凝土材料与实施例2基本相同，区别在于减水剂不同。
本实施例的减水剂包括脂肪族减水剂、萘粉、木钙、葡萄糖酸钠、麦芽糊精、纤维素醚、引气剂和水，其质量比为10：0.8：1.6：0.15：0.15：0.3：2：6。
实施例7：
本实施例的大扩展自密实清水混凝土材料与实施例3基本相同，区别在于减水剂不同。
本实施例的减水剂包括脂肪族减水剂、萘粉、木钙、葡萄糖酸钠、麦芽糊精、纤维素醚、引气剂和水，其质量比为10：0.7：1.5：0.12：0.12：0.25：1.8：5。
上述本实施例的大扩展自密实清水混凝土材料的制备方法，包括：按照上述实施例的配比关系，将普通硅酸盐水泥与矿粉、粉煤灰、骨料搅拌均匀后，添加1/2的水搅拌均匀后再加入剩下1/2的水和减水剂搅拌均匀，制得大扩展自密实清水混凝土材料。
试验例
将上述实施例制得混凝土试样进行性能测试，检测结果见表1。其中，对比文了基准混凝土。
表1
Figure BDA0002204240090000071
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种大扩展自密实清水混凝土材料，其特征在于，包括：按重量份计，普通硅酸盐水泥100份、矿粉24～27份、粉煤灰43～53份、骨料350～494份、水40～55份和减水剂3.2～3.6份；其中，所述骨料包括：碎石、级配Ⅱ区的中砂和石粉，所述碎石、级配Ⅱ区的中砂和石粉的质量比为10：(8.5-9)：(1-1.5)；所述碎石采用连续级配，最大粒径≤16mm，含泥量≤1％、泥块含量≤0.5％；所述级配Ⅱ区的中砂含泥量≤1.5％，泥块含量≤0.5％；所述碎石包括2mm～6mm、6mm～10mm和10mm～16mm连续级配的碎石，掺配重量比为1：(2～3)：(4～6)。
2.根据权利要求1所述的大扩展自密实清水混凝土材料，其特征在于，所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。
3.根据权利要求1或2所述的大扩展自密实清水混凝土材料，其特征在于，所述减水剂包括液体聚羧酸高效减水剂、纤维素醚和引气剂，其质量比10：(0.01～0.02)：(1～2)。
4.根据权利要求1或2所述的大扩展自密实清水混凝土材料，其特征在于，所述减水剂包括脂肪族减水剂、萘粉、木钙、葡萄糖酸钠、麦芽糊精、纤维素醚、引气剂和水，其质量比为10：(0.6～0.8)：(1.4～1.6)：(0.1～0.15)：(0.1～0.15)：(0.2～0.3)：(1.5～2)：(4～6)。
5.权利要求1-4任一项所述的大扩展自密实清水混凝土材料的制备方法，其特征在于，将普通硅酸盐水泥与矿粉、粉煤灰、骨料搅拌均匀后，添加1/2的水搅拌均匀后再加入剩下1/2的水和减水剂搅拌均匀，制得大扩展自密实清水混凝土材料。
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