CN110885202B

CN110885202B - 一种预裹浆骨料嵌锁型混凝土的制备工艺

Info

Publication number: CN110885202B
Application number: CN201911139860.2A
Authority: CN
Inventors: 沈卫国; 武苗苗; 许鸽龙; 张笛; 杜雪剑; 李乐飞; 李纪瑶
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2019-11-20
Filing date: 2019-11-20
Publication date: 2022-04-15
Anticipated expiration: 2039-11-20
Also published as: CN110885202A

Abstract

本发明公开了一种预裹浆骨料嵌锁型混凝土的制备工艺，包括以下步骤：1）制备低水灰比高流动性净浆或砂浆；2）将拋填骨料浸入步骤1）所得的高流动净浆或砂浆中，然后取出，得到预裹浆拋填骨料；3）将新拌基准混凝土与步骤2）所得预裹浆拋填骨料分层浇筑中并振捣密实，得到预裹浆骨料嵌锁型混凝土。该预裹浆骨料嵌锁型混凝土，进一步强化粗骨料嵌锁对混凝土性能的提升作用，减少额外引入的界面过渡区对混凝土性能的影响，改善拋填骨料与新拌混凝土的界面过渡区，使混凝土具备更好的性能。

Description

一种预裹浆骨料嵌锁型混凝土的制备工艺

技术领域

本发明属于混凝土制备领域，具体涉及一种预裹浆骨料嵌锁型混凝土的制备工艺。

背景技术

常规混凝土在生产过程中会存在一定的浆体富余，过多的浆体会使混凝土表层产生浮浆和泌水等混凝土病害，专利ZL02147740.X提出的拋填骨料工艺使混凝土中骨料形成嵌锁结构，为这些病害提供了有效的解决方法，并且显著提高了混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量、抗渗性以及体积稳定性。然而，在混凝土制备过程中，由于浆体的微泌水效应，骨料与浆体的界面处会不可避免地形成一层水灰比较大的区域，尤其是骨料下部。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种预裹浆骨料嵌锁型混凝土，进一步强化粗骨料嵌锁对混凝土性能的提升作用，减少额外引入的界面过渡区对混凝土性能的影响，改善拋填骨料与新拌混凝土的界面过渡区，使混凝土具备更好的性能。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种预裹浆骨料嵌锁型混凝土的制备工艺，包括以下步骤：

1)制备低水灰比高流动性净浆或砂浆；

2)将拋填骨料浸入步骤1)步骤1)所得的高流动净浆或砂浆中，然后取出并去除表面多余流浆，得到预裹浆拋填骨料；

3)拋填骨料混凝土浇筑过程是将新拌基准混凝土与拋填骨料分层加入模具中并振捣密实，具体步骤为：在模具底部预先摊铺一层新拌混凝土，然后放置一层裹浆拋填骨料，之后按此顺序将新拌混凝土和裹浆拋填骨料交替加入模具中，最后以新拌混凝土层结束。

按上述方案，步骤1)中，净浆或砂浆浆体水胶比为0.2～0.3，通过控制胶凝材料、高性能减水剂或微细化集料之间的比例，将浆体的Mini-坍落度筒扩展度控制在250～300mm之间，而且无泌水现象。

按上述方案，步骤1)中，低水灰比高流动性净浆或砂浆中，胶凝材料、水和减水剂的质量比为：1:0.2～0.30:0.015～0.020。

按上述方案，步骤1)中，低水灰比高流动性净浆或砂浆中，胶凝材料、水、减水剂和微细化集料的质量比为：1:0.2～0.30:0.015～0.020:0.5～1。其中，所述微细化集料为粒径0.01～1mm的尾矿砂。

按上述方案，步骤2)中，拋填骨料为基准混凝土所用骨料较大一级骨料，如基准混凝土骨料为5～20mm，拋填骨料则为20～31.5mm；预裹浆拋填骨料包裹层厚度为0.5～1.0mm之间。

按上述方案，步骤2)中，预裹浆骨料嵌锁型混凝土的目标总粗骨料含量为50～55％之间，拋填骨料用量由基准混凝土粗骨料含量计算而得。常规混凝土的粗骨料含量为40％左右，粗骨料的紧密堆积密实度一般为60％左右，但由于细颗粒的作用，混凝土中的粗骨料不能够达到紧密堆积状态，在此以混凝土中50～55％粗骨料体积分数为界限设计拋填骨料用量。

按上述方案，步骤2)更具体的操作方法为：将拋填骨料放入步骤1)所得的高流动净浆或砂浆中，并用捣棒搅拌使浆体快速包裹骨料，搅拌20～30s后取出并摊铺于筛孔为5mm的筛上，待大部分浆体流出筛孔后，晃动筛去除不易从骨料表面脱落的多余浆体并使浆体在骨料表面形成均匀的包裹层，最终得到裹浆拋填骨料。

按上述方案，步骤3)中，新拌混凝土层摊铺厚度应大于裹浆抛填骨料最大粒径，模具高度较小时，考虑到附壁效应的影响，应尽量增加新拌混凝土层数以便于密实，模具厚度较大时，可放宽新拌混凝土层的厚度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过对骨料进行预裹浆处理，消除骨料与浆体间所存在的界面过渡区，增强骨料与浆体之间的粘结作用，除增强骨料骨架作用、减少水泥用量和抑制混凝土浮浆、泌水和离析病害之外，减弱了界面过渡区对混凝土力学性能及耐久性的影响。界面的改善使骨料的嵌锁作用更加充分发挥，所制备的裹浆拋填骨料混凝土比普通拋填骨料混凝土具有更高的强度和抗渗性，使拋填骨料混凝土在低碳混凝土的基础上进一步实现高性能化。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。

以下四个实施例中试样成型及测试过程一致，在此统一说明，模具尺寸为100mm×100mm×100mm，成型过程中裹浆拋填骨料分三次加入，新拌混凝土层则分为四层；每加一层裹浆拋填骨料，使用捣棒将骨料摊铺均匀，然后再加入新拌混凝土；新拌混凝土和裹浆拋填骨料全部放入后，在振动台上振实20～30s，然后用抹刀插捣模具边壁，最后振实10s左右完成混凝土成型。使用保鲜膜密封养护24h后，拆模并把混凝土试样放入标准养护室养护至28d后进行抗压强度试验。

实施例1

一种预裹浆骨料嵌锁型混凝土的制备工艺，包括以下步骤：

1)制备低水灰比高流动性水泥浆体：水泥浆体配合比为水灰比为0.24，水泥:水:减水剂＝1:0.24:0.025，搅拌2min后，得到裹浆浆体，其Mini-坍落度筒流动度为280mm；

2)将20～31.5mm作为拋填骨料放入步骤1)所得高流动浆体中，并用捣棒搅拌使浆体快速包裹骨料，搅拌20～30s后取出并摊铺于筛孔为5mm的筛上，待大部分浆体流出筛孔后，晃动筛去除不易从骨料表面脱落的多余浆体并使浆体在骨料表面形成0.5～1.0mm的均匀包裹层，最终得到裹浆拋填骨料；

3)基准混凝土配合比：所设计的基准混凝土为C40强度等级，胶凝材料为PO42.5水泥和II级粉煤灰，两者比例为7:3，胶材总量为429kg/m³，水灰比为0.37；河砂用作细集料，其用量为716kg/m³；将石灰石质碎石按粒径10～20mm:5～10mm＝7:3进行配合用作粗骨料，用量为1120kg/m³，粗骨料体积分数为41％；聚羧酸高性能减水剂掺量为胶凝材料质量的1％。先将粗骨料、细骨料和胶凝材料预先搅拌30s，然后加水和减水剂搅拌3min，得到新拌混凝土，其坍落度为245mm。

4)将新拌基准混凝土与20％体积分数的裹浆拋填骨料分层加入模具中并振捣密实，具体步骤为：在模具底部预先摊铺一层新拌混凝土，厚度约为模具的1/4，然后放置一层裹浆拋填骨料，之后按此顺序将新拌混凝土和裹浆拋填骨料交替加入模具中，以新拌混凝土层结束，得到预裹浆骨料嵌锁型混凝土，其中新拌混凝土层则分为四层，裹浆拋填骨料为三层。

实施例1所得预裹浆骨料嵌锁型混凝土的抗压强度试验结果如表1，与基准混凝土相比，实施例1所得裹浆拋填骨料混凝土的抗压强度比普通拋填骨料混凝土高出5.0％。表1中，基准混凝土作为对比例1；以拋填骨料混凝土作为对比例2，其与本实施例的不同之处在于：所用拋填骨料直接采用20～31.5mm普通粗骨料，而不进行裹浆处理。

表1裹净浆拋填骨料对C40混凝土抗压强度的影响

实施例2

实施例2中基准混凝土的配合比和拋填骨料用量与实施例1中相同，只改变了裹浆浆体的配合比，即：水泥:微细化砂:水:减水剂＝1:0.1:0.24:0.02，其中微细化砂最大粒径为0.15mm。

实施例2所得预裹浆骨料嵌锁型混凝土的抗压强度试验结果如表2，比普通拋填骨料混凝土的抗压强度高出9.2％。

表2裹微细化砂浆拋填骨料对C40混凝土抗压强度的影响

实施例3

一种预裹浆骨料嵌锁型混凝土的制备工艺，包括以下步骤：

1)制备低水灰比高流动性水泥浆体；水灰比为0.24，聚羧酸减水剂掺量为水泥的1.8～2.5％，搅拌2min后，得到裹浆浆体，其Mini-坍落度筒流动度为280mm；

3)基准混凝土配合比：所设计的基准混凝土为C50强度等级的自密实混凝土，胶凝材料为PO42.5水泥和II级粉煤灰，两者比例为8:2，胶材总量为560kg/m³，水灰比为0.32，河砂用作细集料，其用量为724kg/m³，将石灰石质碎石按粒径10～20mm:5～10mm＝7:3进行配合用作粗骨料，用量为945kg/m³，粗骨料体积分数为35％，聚羧酸高性能减水剂掺量为胶凝材料质量的1.2％，混凝土坍落度270mm。先将粗骨料、细骨料和胶凝材料预先搅拌30s，然后加水和减水剂搅拌3min，得到新拌混凝土，其坍落度为270mm。

4)将新拌基准混凝土与20％体积分数的裹浆拋填骨料分层加入模具中并振捣密实，具体步骤为：在模具底部预先摊铺一层新拌混凝土，然后放置一层裹浆拋填骨料，之后按此顺序将新拌混凝土和裹浆拋填骨料交替加入模具中，以新拌混凝土层结束，得到预裹浆骨料嵌锁型混凝土，其中新拌混凝土层则分为四层，裹浆拋填骨料为三层。

实施例3所得预裹浆骨料嵌锁型混凝土的抗压强度试验结果如表3，与基准混凝土相比，实施例3所得预裹浆骨料嵌锁型混凝土的抗压强度比普通拋填骨料混凝土高出6.3％。表3中，基准混凝土作为对比例3；以拋填骨料混凝土作为对比例4，其与本实施例3的不同之处在于：所用拋填骨料直接采用20～31.5mm普通粗骨料，而不进行裹浆处理。

表3裹净浆拋填骨料对C50混凝土抗压强度的影响

实施例4

实施例4中基准混凝土的配合比和拋填骨料用量与实施例2中相同，只改变了裹浆材料的配合比，即：水泥:微细化砂:水:减水剂＝1:0.1:0.24:0.02，其中微细化砂最大粒径为0.15mm。

抗压强度试验结果如表4，与基准混凝土相比，裹浆拋填骨料混凝土比普通拋填骨料混凝土的抗压强度高出8.2％。

表4裹微细化砂浆拋填骨料对C50混凝土抗压强度的影响

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种预裹浆骨料嵌锁型混凝土的制备工艺，其特征在于包括以下步骤：

1)制备低水灰比高流动性净浆或砂浆，水胶比为0.2～0.3，Mini-坍落度筒扩展度控制在250～300mm之间，而且无泌水现象；

2)将拋填骨料放入步骤1)所得的高流动净浆或砂浆中，并用捣棒搅拌使浆体快速包裹骨料，搅拌20～30s后取出并摊铺于筛孔为4～6mm的筛上，待多余浆体流出筛孔后，并晃动筛去除不易从骨料表面脱落的多余浆体，使浆体在骨料表面形成均匀的包裹层，得到裹浆拋填骨料；

其中，拋填骨料的粒径比基准混凝土所用骨料较的粒径大5～15mm；预裹浆拋填骨料包裹层厚度为0.5～1.0mm之间；

3)将新拌基准混凝土与步骤2)所得预裹浆拋填骨料分层浇筑中并振捣密实，得到预裹浆骨料嵌锁型混凝土；其中，新拌混凝土层摊铺厚度应大于裹浆抛填骨料最大粒径；

预裹浆骨料嵌锁型混凝土的目标总粗骨料含量为50～55％之间。

2.根据权利要求1所述的一种预裹浆骨料嵌锁型混凝土的制备工艺，其特征在于步骤1)中，低水灰比高流动性净浆或砂浆中胶凝材料、水和减水剂的质量比为：1:0.2～0.30:0.015～0.020。

3.根据权利要求1所述的一种预裹浆骨料嵌锁型混凝土的制备工艺，其特征在于步骤1)中，低水灰比高流动性净浆或砂浆中胶凝材料、水、减水剂和微细化集料的质量比为：1:0.2～0.30:0.015～0.020:0.5～1。

4.根据权利要求3所述的一种预裹浆骨料嵌锁型混凝土的制备工艺，其特征在于所述微细化集料为粒径0.01～1mm的尾矿砂。

5.根据权利要求1所述的一种预裹浆骨料嵌锁型混凝土的制备工艺，其特征在于步骤3)的具体方法为：在模具底部预先摊铺一层新拌混凝土，然后放置一层裹浆拋填骨料，之后按此顺序将新拌混凝土和裹浆拋填骨料交替加入模具中，最后以新拌混凝土层结束，得到预裹浆骨料嵌锁型混凝土。