CN110482958A - 高强度混凝土及其制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度混凝土及其制备方法及其应用，高强度混凝土包括以下质量份数的组分：硅酸盐水泥7‑15份；水5‑10份；河砂50‑60份，河沙的粒径为0.075‑4.75mm；粉煤灰10‑15份；硅灰3‑5份；矿粉5‑8份；石英粉2‑5份；钢纤维4‑8份；其制备方法为：S1、在反应容器中加入高强度混凝土的各组分，搅拌均匀，形成混凝土浆液；S2、将S1制备所得的混凝土浆液在室温下静置24‑48h，再养护成型，形成混凝土中间体；S3、将S2制备所得的混凝土中间体置于85℃‑90℃的蒸汽中养护48‑72h，即得高强度混凝土；本发明的高强度混凝土可用于制作桥梁的预制节段构件，具有使得高强度混凝土的强度更容易满足高强度工程建设的施工要求的优点。

Description

高强度混凝土及其制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及混凝土领域，更具体地说，它涉及一种高强度混凝土及其制备方法及其应用。
背景技术
混凝土具有良好的工作性能、力学性能和耐久性，且生产原料广泛、成本低、生产工艺简单，已成为现代建筑工程使用最广泛的建筑材料。
但是，现有的普通混凝土的抗压强度一般只能达到30-40MPa左右，在一些桥梁等强度要求较高的工程建设中难以满足施工的要求，因此，仍有改进的空间。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种高强度混凝土，具有提高高强度混凝土的抗压强度的优点。
本发明的第二个目的在于提供一种高强度混凝土的制备方法，具有提高制备所得的高强度混凝土的抗压强度的优点。
本发明的第三个目的在于提供一种高强度混凝土的应用，具有利用高强度混凝土浇筑形成节段预制构件以使得施工操作简便的优点。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：
一种高强度混凝土，包括以下质量份数的组分：
硅酸盐水泥7-15份；
水5-10份；
河砂50-60份，所述河沙的粒径为0.075-4.75mm；
粉煤灰10-15份；
硅灰3-5份；
矿粉5-8份；
石英粉2-5份；
钢纤维4-8份。
采用上述技术方案，通过控制河砂、粉煤灰、硅灰、矿粉以及石英粉的用量比例，同时，通过控制河砂的粒径，有利于骨料间的紧密堆积，从而使得高强度混凝土中的骨料间更加不容易存在空隙，有利于提高高强度混凝土的密实度，进而有利于提高高强度混凝土的抗压强度以及抗渗性能，使得高强度混凝土的抗折强度、弹性模量以及耐久性能等各项性能均提高；
通过加入一定量的钢纤维与河砂、粉煤灰、硅灰、矿粉以及石英粉互相协同配合，有利于增强高强度混凝土的抗压强度、弹性模量以及抗折强度，使得高强度混凝土的抗压强度更容易满足施工要求，有利于扩大高强度混凝土的适用范围；
通过采用河砂作为高强度混凝土主要的骨料，河砂资源丰富、来源广泛、易于取得，有利于降低高强度混凝土的成本。
本发明进一步设置为：所述河砂的粒径为1.18-4.75mm。
本发明进一步设置为：所述河砂的粒径为2.36-4.75mm。
采用上述技术方案，通过控制河砂的粒径，有利于高强度混凝土中的骨料更紧密地堆积，使得高强度混凝土中的孔隙率更低，从而有利于提高高强度混凝土的密实度，使得高强度混凝土的抗压强度、弹性模量以及抗折强度更高。
本发明进一步设置为：还包括以下质量份数的组分：
1-环丙基-6，7-二氟-1,4-二氢-8-甲氧基-4-氧代-3-喹啉羧酸0.5-1份；
覆盆子提取物1-3份；
葡甘露聚糖2-3份。
采用上述技术方案，通过采用1-环丙基-6，7-二氟-1,4-二氢-8-甲氧基-4-氧代-3-喹啉羧酸、覆盆子提取物以及葡甘露聚糖复配使用，有利于增强高强度混凝土的抗压强度、弹性模量、抗折强度以及耐久性能，使得高强度混凝土的强度更容易满足高强度建设工程的施工要求。
本发明进一步设置为：还包括以下质量份数的组分：
沙棘提取物0.1-0.3份。
采用上述技术方案，通过加入沙棘提取物，有利于增强高强度混凝土的抗压强度、弹性模量、抗折强度以及耐久性能，使得高强度混凝土的强度更容易满足高强度建设工程的施工要求。
本发明进一步设置为：还包括以下质量份数的组分：
核桃壳粉0.3-0.5份。
采用上述技术方案，通过加入核桃壳粉，有利于增强高强度混凝土的抗压强度、弹性模量、抗折强度以及耐久性能，使得高强度混凝土的强度更容易满足高强度建设工程的施工要求；同时，还有利于提高高强度混凝土的抗紫外线性能，使得高强度混凝土更加不容易受到阳光紫外线的影响，有利于延长高强度混凝土的使用寿命。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：
一种高强度混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、在反应容器中加入高强度混凝土的各组分，搅拌均匀，形成混凝土浆液；
S2、将S1制备所得的混凝土浆液在室温下静置24-48h，再养护成型，形成混凝土中间体；
S3、将S2制备所得的混凝土中间体置于85℃-90℃的蒸汽中养护48-72h，即得高强度混凝土。
采用上述技术方案，通过将高强度混凝土的各组分搅拌混合均匀后，先静置并养护成型以形成混凝土中间体，再置于蒸汽中养护48-72h，使得高强度混凝土在成型过程中更加不容易开裂，不容易出现裂纹，从而有利于提高高强度混凝土的抗压强度、弹性模量、抗折强度以及耐久性能，使得高强度混凝土的使用寿命更长。
本发明进一步设置为：所述步骤S1中，先在反应容器中加入硅酸盐水泥以及水混合均匀，再加入剩余组分混合均匀，以形成混凝土浆液。
采用上述技术方案，通过先将硅酸盐水泥以及水混合均匀，再加入其他组分，有利于高强度混凝土中的其他组分更好地与硅酸盐水泥粘结，从而有利于高强度混凝土中的各组分更好地均匀分散于高强度混凝土中，有利于提高高强度混凝土的稳定性，进而有利于提高高强度混凝土的抗压强度、弹性模量、抗折强度以及耐久性能。
本发明进一步设置为：所述步骤S2中，控制养护温度为30℃-35℃，控制养护时间为28-30天。
采用上述技术方案，通过控制养护温度以及养护时间，有利于高强度混凝土更好地成型，使得高强度混凝土在成型过程中更加不容易出现裂纹，从而有利于更好地提高高强度混凝土的抗压强度、弹性模量、抗折强度以及耐久性能。
为实现上述第三个目的，本发明提供了如下技术方案：
一种高强度混凝土的应用，采用上述高强度混凝土浇筑形成桥梁的预制节段构件。
采用上述技术方案，通过采用上述高强度混凝土浇筑形成桥梁的预制节段构件，有利于预制节段构件实现工业化生产，从而使得桥梁的建造施工只需要将预制节段构件拼装连接起来即可，有利于大大提高桥梁的施工效率，节约施工时间；
通过采用上述高强度混凝土浇筑以形成桥梁的预制节段构件，使得构件需要具备同等的强度时，只需要更小的截面面积，从而有利于减少高强度混凝土的用量，使得预制节段构件的生产成本降低；
通过采用上述高强度混凝土浇筑以形成桥梁的预制节段构件，还有利于保证预制节段构件的强度，使得预制节段构件的质量更有保证，从而使得预制节段构件更容易满足桥梁建设工程的施工要求。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.通过控制河砂、粉煤灰、硅灰、矿粉以及石英粉的用量比例，并通过控制河砂的粒径，有利于骨料间的紧密堆积，有利于提高混凝土的密实度，有利于提高高强度混凝土的抗压强度以及抗渗性能，使得混凝土的抗折强度、弹性模量以及耐久性能等各项性能均提高；
2.通过加入一定量的钢纤维与河砂、粉煤灰、硅灰、矿粉以及石英粉互相协同配合，有利于增强高强度混凝土的抗压强度以及抗折强度，使得高强度混凝土的强度更容易满足施工要求，有利于扩大高强度混凝土的适用范围；
3.通过将高强度混凝土的各组分搅拌混合均匀后，先静置并养护成型以形成混凝土中间体，再置于蒸汽中养护48-72h，使得高强度混凝土在成型过程中更加不容易开裂，有利于提高高强度混凝土的抗压强度、弹性模量、抗折强度以及耐久性能，使得高强度混凝土的使用寿命更长；
4.通过采用高强度混凝土浇筑形成桥梁的预制节段构件，有利于预制节段构件实现工业化生产，使得桥梁的建造施工只需要将预制节段构件拼装连接起来即可，有利于大大提高桥梁的施工效率，节约施工时间；
5.通过采用高强度混凝土浇筑以形成桥梁的预制节段构件，使得构件需要具备同等的强度时，只需要更小的截面面积，有利于减少高强度混凝土的用量，使得预制节段构件的生产成本降低；
6.通过采用高强度混凝土浇筑以形成桥梁的预制节段构件，还有利于保证预制节段构件的强度，使得预制节段构件的质量更有保证，使得预制节段构件更容易满足桥梁建设工程的施工要求。
附图说明
图1为本发明中高强度混凝土的制备方法的工艺流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。
以下实施例中，硅酸盐水泥采用武汉阳逻水泥厂生产的娲石P.O42.5硅酸盐水泥。
以下实施例中，河砂采用灵寿县石诺矿产品加工厂的河砂。
以下实施例中，粉煤灰采用灵寿县达业矿产品加工厂的货号为20190412的粉煤灰。
以下实施例中，硅灰采用灵寿县硕隆矿产源头厂家的货号为si-01的粒度为1250目的硅灰。
以下实施例中，矿粉采用灵寿县百丰矿产品加工厂的牌号为5238的矿粉。
以下实施例中，石英粉采用灵寿县嘉泽矿产品加工厂的货号为600粒度为325目的石英粉。
以下实施例中，钢纤维采用登封市元丰磨料耐材厂的货号为024的钢纤维。
以下实施例中，1-环丙基-6，7-二氟-1,4-二氢-8-甲氧基-4-氧代-3-喹啉羧酸采用中山朗特森生物科技有限公司的货期为1的1-环丙基-6，7-二氟-1,4-二氢-8-甲氧基-4-氧代-3-喹啉羧酸。
以下实施例中，覆盆子提取物采用三原天域生物制品有限公司的覆盆子提取物。
以下实施例中，葡甘露聚糖采用江西华豫源生物科技有限公司的葡甘露聚糖。
以下实施例中，沙棘提取物采用山东唐正生物科技有限公司的沙棘提取物。
以下实施例中，核桃壳粉采用汾阳市阳光实业有限公司的核桃壳粉。
实施例1
一种高强度混凝土，包括以下组分：
硅酸盐水泥7kg；水10kg；河砂55kg；粉煤灰10kg；硅灰5kg；矿粉6.5kg；石英粉5kg；钢纤维8kg。
在本实施例中，河砂的粒径为0.075-1.18mm。
高强度混凝土的制备方法如下：
S1、在150L搅拌釜中加入硅酸盐水泥7kg，常温条件下，以260r/min的转速进行搅拌，边搅拌边加入水10kg，搅拌均匀后，再边搅拌边加入河砂55kg、粉煤灰10kg、硅灰5kg、矿粉6.5kg、石英粉5kg以及钢纤维8kg，搅拌均匀，形成混凝土浆液；
S2、将S1制备所得的混凝土浆液在室温下静置24h，然后采用塑料膜将混凝土浆液覆盖，并在塑料膜上淋水养护，控制养护温度为30℃，控制养护时间为30天，形成混凝土中间体；
S3、将S2制备所得的混凝土中间体置于85℃的蒸汽中养护72h，即得高强度混凝土。
实施例2
与实施例1的区别在于：
步骤S2中控制混凝土浆液在室温下的静置时间为36h，控制养护温度为33℃，控制养护时间为29天。
步骤S3中将混凝土中间体置于88℃的蒸汽中养护60h。
实施例3
与实施例1的区别在于：
步骤S2中控制混凝土浆液在室温下的静置时间为48h，控制养护温度为35℃，控制养护时间为28天。
步骤S3中将混凝土中间体置于90℃的蒸汽中养护48h。
实施例4
与实施例1的区别在于：
步骤S2中控制混凝土浆液在室温下的静置时间为40h，控制养护温度为32℃，控制养护时间为28天。
步骤S3中将混凝土中间体置于86℃的蒸汽中养护58h。
实施例5
与实施例4的区别在于：
高强度混凝土包括以下组分：
硅酸盐水泥10.5kg；水5kg；河砂60kg；粉煤灰12.5kg；硅灰3kg；矿粉8kg；石英粉3kg；钢纤维4kg。
实施例6
与实施例4的区别在于：
高强度混凝土包括以下组分：
硅酸盐水泥15kg；水7.5kg；河砂50kg；粉煤灰15kg；硅灰4kg；矿粉5kg；石英粉3.5kg；钢纤维6kg。
实施例7
与实施例4的区别在于：
高强度混凝土包括以下组分：
硅酸盐水泥12.5kg；水8kg；河砂54kg；粉煤灰12kg；硅灰3.5kg；矿粉7kg；石英粉4kg；钢纤维5kg。
实施例8
与实施例7的区别在于：河砂的粒径为1.18-2.36mm。
实施例9
与实施例7的区别在于：河砂的粒径为2.36-4.75mm。
实施例10
与实施例9的区别在于：
混凝土还包括以下质量份数的组分：
1-环丙基-6，7-二氟-1,4-二氢-8-甲氧基-4-氧代-3-喹啉羧酸0.5kg；覆盆子提取物3kg；葡甘露聚糖2kg。
其中，1-环丙基-6，7-二氟-1,4-二氢-8-甲氧基-4-氧代-3-喹啉羧酸、覆盆子提取物以及葡甘露聚糖均在步骤S1中随河砂、粉煤灰、硅灰、矿粉、石英粉以及钢纤维一同加入至搅拌釜中搅拌。
实施例11
与实施例9的区别在于：
高强度混凝土还包括以下质量份数的组分：
1-环丙基-6，7-二氟-1,4-二氢-8-甲氧基-4-氧代-3-喹啉羧酸0.75kg；覆盆子提取物2kg；葡甘露聚糖2.5kg。
其中，1-环丙基-6，7-二氟-1,4-二氢-8-甲氧基-4-氧代-3-喹啉羧酸、覆盆子提取物以及葡甘露聚糖均在步骤S1中随河砂、粉煤灰、硅灰、矿粉、石英粉以及钢纤维一同加入至搅拌釜中搅拌。
实施例12
与实施例9的区别在于：
高强度混凝土还包括以下质量份数的组分：
1-环丙基-6，7-二氟-1,4-二氢-8-甲氧基-4-氧代-3-喹啉羧酸1kg；覆盆子提取物1kg；葡甘露聚糖3kg。
其中，1-环丙基-6，7-二氟-1,4-二氢-8-甲氧基-4-氧代-3-喹啉羧酸、覆盆子提取物以及葡甘露聚糖均在步骤S1中随河砂、粉煤灰、硅灰、矿粉、石英粉以及钢纤维一同加入至搅拌釜中搅拌。
实施例13
与实施例9的区别在于：
高强度混凝土还包括以下质量份数的组分：
1-环丙基-6，7-二氟-1,4-二氢-8-甲氧基-4-氧代-3-喹啉羧酸0.9kg；覆盆子提取物1.5kg；葡甘露聚糖2.8kg。
其中，1-环丙基-6，7-二氟-1,4-二氢-8-甲氧基-4-氧代-3-喹啉羧酸、覆盆子提取物以及葡甘露聚糖均在步骤S1中随河砂、粉煤灰、硅灰、矿粉、石英粉以及钢纤维一同加入至搅拌釜中搅拌。
实施例14
与实施例13的区别在于：高强度混凝土中缺少组分1-环丙基-6，7-二氟-1,4-二氢-8-甲氧基-4-氧代-3-喹啉羧酸。
实施例15
与实施例13的区别在于：高强度混凝土中缺少组分覆盆子提取物。
实施例16
与实施例13的区别在于：高强度混凝土中缺少组分葡甘露聚糖。
实施例17
与实施例13的区别在于：
高强度混凝土还包括以下组分：
沙棘提取物0.1kg；核桃壳粉0.5kg。
其中，沙棘提取物以及核桃壳粉均在步骤S1中随1-环丙基-6，7-二氟-1,4-二氢-8-甲氧基-4-氧代-3-喹啉羧酸、覆盆子提取物以及葡甘露聚糖一同加入至搅拌釜中搅拌。
实施例18
与实施例13的区别在于：
高强度混凝土还包括以下组分：
沙棘提取物0.2kg；核桃壳粉0.3kg。
实施例19
与实施例13的区别在于：
高强度混凝土还包括以下组分：
沙棘提取物0.3kg；核桃壳粉0.4kg。
其中，沙棘提取物以及核桃壳粉均在步骤S1中随1-环丙基-6，7-二氟-1,4-二氢-8-甲氧基-4-氧代-3-喹啉羧酸、覆盆子提取物以及葡甘露聚糖一同加入至搅拌釜中搅拌。
比较例1
与实施例7的区别在于：河砂的粒径为0.06-0.075mm。
比较例2
与实施例7的区别在于：河砂的粒径为4.75-5mm。
实验1
根据GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中的抗压强度试验检测以上实施例以及比较例中制备所得的高强度混凝土的抗压强度(MPa)，并检测普通混凝土的抗压强度作为对照组。
实验2
根据GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中的静力受压弹性模量试验检测以上实施例以及比较例中制备所得的高强度混凝土的弹性模量(MPa)，并检测普通混凝土的弹性模量作为对照组。
实验3
根据GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中的抗折强度试验检测以上实施例以及比较例中制备所得的高强度混凝土的抗折强度(MPa)，并检测普通混凝土的抗折强度作为对照组。
实验4
根据GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的快速氯离子迁移系数法检测以上的实施例以及比较例中制备所得的高强度混凝土的非稳态氯离子迁移系数(m2/s)，并检测普通混凝土的非稳态氯离子迁移系数作为对照组。
实验5
根据GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的碳化试验检测以上实施例以及比较例制备所得的高强度混凝土的平均碳化深度(mm)，并检测普通混凝土的平均碳化深度作为对照组。
以上实验的检测数据见表1。
表1
根据表1中实施例1-4的数据对比可得，通过控制高强度混凝土在养护过程中的温度以及时间，有利于高强度混凝土更好地养护成型，使得高强度混凝土在养护成型的过程中更加不容易出现裂纹，从而有利于增强高强度混凝土的抗压强度、弹性模量以及抗折强度。
根据表1中实施例4-7的数据对比可得，通过控制高强度混凝土中各组分的用量，有利于高强度混凝土中的骨料更好地互相堆积紧密，从而有利于增强高强度混凝土的抗压强度、弹性模量以及抗折强度，使得高强度混凝土更容易满足高强度建设工程的施工需要；同时，还有利于降低高强度混凝土的平均碳化深度，使得高强度混凝土的耐久性能更好。
根据表1中实施例7-9以及比较例1-2的数据对比可得，通过控制河砂的粒径，有利于高强度混凝土中的其他骨料更好地与河砂互相堆积紧密，从而有利于提高高强度混凝土的密实度，使得高强度混凝土的抗压强度、弹性模量以及抗折强度提高，进而使得高强度混凝土更容易满足高强度工程建设的需要；同时，还有利于增强高强度混凝土的抗氯离子以及抗碳化性能，使得高强度混凝土的耐久性能更好。
根据表1中实施例9-12的数据对比可得，通过加入1-环丙基-6，7-二氟-1,4-二氢-8-甲氧基-4-氧代-3-喹啉羧酸、覆盆子提取物以及葡甘露聚糖互相协同配合，有利于增强高强度混凝土的抗压强度、弹性模量以及抗折强度，使得高强度混凝土更容易满足高强度工程建设的施工要求；同时，还有利于降低高强度混凝土的平均碳化深度，使得高强度混凝土的耐久性能更好。
根据表1中实施例10-13的数据对比可得，通过控制1-环丙基-6，7-二氟-1,4-二氢-8-甲氧基-4-氧代-3-喹啉羧酸、覆盆子提取物以及葡甘露聚糖的用量比例，有利于增强高强度混凝土的抗压强度、弹性模量以及抗折强度，使得高强度混凝土更容易满足高强度工程建设的施工要求。
根据表1中实施例13-16的数据对比可得，只有当1-环丙基-6，7-二氟-1,4-二氢-8-甲氧基-4-氧代-3-喹啉羧酸、覆盆子提取物以及葡甘露聚糖互相协同配合时，才能更好地起到提高高强度混凝土的抗压强度、弹性模量、抗折强度以及耐久性能的作用，缺少了任一组分，均容易对高强度混凝土的各项性能产生影响。
根据表1中实施例13与实施例17-19的数据对比可得，通过加入沙棘提取物以及核桃壳粉，有利于增强高强度混凝土的抗压强度、弹性模量、抗折强度以及耐久性能，从而使得高强度混凝土更容易满足高强度工程建设的要求。
根据表1中实施例1-19与比较例3的数据对比可得，通过采用本发明中的骨料与一定粒径的河砂配合，有利于高强度混凝土中的骨料更好地互相堆积紧密，从而有利于提高高强度混凝土的密实度，使得高强度混凝土的抗压强度、弹性模量、抗折强度以耐久性能更强，进而使得高强度混凝土更容易满足高强度工程建设的要求。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种高强度混凝土，其特征是：包括以下质量份数的组分：
硅酸盐水泥7-15份；
水5-10份；
河砂50-60份，所述河沙的粒径为0.075-4.75mm；
粉煤灰10-15份；
硅灰3-5份；
矿粉5-8份；
石英粉2-5份；
钢纤维4-8份。
2.根据权利要求1所述的高强度混凝土，其特征是：所述河砂的粒径为1.18-4.75mm。
3.根据权利要求2所述的高强度混凝土，其特征是：所述河砂的粒径为2.36-4.75mm。
4.根据权利要求1-3任一所述的高强度混凝土，其特征是：还包括以下质量份数的组分：
1-环丙基-6，7-二氟-1,４-二氢-8-甲氧基-4-氧代-3-喹啉羧酸0.5-1份；
覆盆子提取物1-3份；
葡甘露聚糖2-3份。
5.根据权利要求1-3任一所述的高强度混凝土，其特征是：还包括以下质量份数的组分：
沙棘提取物0.1-0.3份。
6.根据权利要求1-3任一所述的高强度混凝土，其特征是：还包括以下质量份数的组分：
核桃壳粉0.3-0.5份。
7.一种如权利要求1-6任一所述的高强度混凝土的制备方法，其特征是：包括以下步骤：
S1、在反应容器中加入高强度混凝土的各组分，搅拌均匀，形成混凝土浆液；
S2、将S1制备所得的混凝土浆液在室温下静置24-48h，再养护成型，形成混凝土中间体；
S3、将S2制备所得的混凝土中间体置于85℃-90℃的蒸汽中养护48-72h，即得高强度混凝土。
8.根据权利要求7所述的高强度混凝土的制备方法，其特征是：所述步骤S1中，先在反应容器中加入硅酸盐水泥以及水混合均匀，再加入剩余组分混合均匀，以形成混凝土浆液。
9.根据权利要求7所述的高强度混凝土的制备方法，其特征是：所述步骤S2中，控制养护温度为30℃-35℃，控制养护时间为28-30天。
10.一种高强度混凝土的应用，其特征是：采用如权利要求1-6任一所述的高强度混凝土浇筑形成桥梁的预制节段构件。
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