CN111285652B - 一种高性能混凝土 - Google Patents

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Abstract

一种高性能混凝土，由以下重量份的组分组成：水泥20‑25份、骨料45‑60份、减水剂0.1‑0.15份、缓凝剂0.16‑0.2份、改性外加剂0.45‑0.8份和水，其中水灰比为0.5‑0.6。所述改性外加剂为氯化钙、钠基膨润土、聚丙烯酰胺、耐碱玻璃纤维按重量比1.2‑1.5:0.4‑0.5:1‑1.2:0.4‑0.6的复合物，其中耐碱玻璃纤维的长度为0.8‑1cm。该高性能混凝土具有早期强度高、凝结时间可调、抗冻性能好等优点。

Description

一种高性能混凝土
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种高性能混凝土。
背景技术
我国地质条件复杂，如西北、东北等地区包括广袤的高寒大温差地区，在此环境下常常存在冻融破坏及温缩开裂等病害严重、使用寿命短的问题，且高寒山区施工工期难以有效保证。
《陶粒混凝土抗冻性能研究及机理分析》(黄勇等，“公路交通科技”，2010年第5期)采用陶粒代替碎石作为粗骨料，制备陶粒混凝土，相比普通混凝土而言，其抗冻性能显著提高。但是其强度较低，且未有效控制其凝结时间，在高寒大温差条件下施工性差。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种高性能混凝土，其具有早期强度高、凝结时间可调、抗冻性能好等优点。
一种高性能混凝土，由以下重量份的组分组成：水泥20-25份、骨料45-60份、减水剂0.1-0.15份、缓凝剂0.16-0.2份、改性外加剂0.45-0.8份和水，其中水灰比为0.5-0.6。
优选的，水泥为#42.5普通硅酸盐水泥和#42.5硫铝酸盐水泥，二者重量比为4:6-6:4。
优选的，骨料由陶粒和石英砂组成。其中，陶粒为粉煤灰陶粒，筒压强度6.5-7MPa。其中，骨料满足如下级配：
Figure GDA0002480988070000011
优选的，减水剂为聚羧酸减水剂。
优选的，缓凝剂为葡萄糖酸钠和硼砂的复合物，二者重量比为1:1-1.5。
优选的，改性外加剂为氯化钙、钠基膨润土、聚丙烯酰胺、耐碱玻璃纤维按重量比1.2-1.5:0.4-0.5:1-1.2:0.4-0.6的复合物，其中耐碱玻璃纤维的长度为0.8-1cm。
普通硅酸盐水泥凝结时间较长，但是早期强度较低，而硫铝酸盐水泥早期强度高，但其凝结快。将二者复配使用，兼顾强度和凝结时间，能够制得高性能混凝土。粉煤灰陶粒是以粉煤灰为主要原料，辅以粘结剂、外加剂等原料，经高温烧结而成。其具有多孔、形态均一、强度较高等特点，与水泥等凝胶材料结合性强。同时具有优良的保温、抗冻性能，因而使用粉煤灰陶粒作为骨料之一，在提供所需强度的同时还能提高抗冻性能。由陶粒和石英砂组成的骨料，采用上述粒度和质量级配，有利于提高混凝土强度等性能。葡萄糖酸钠、硼砂均是本领域常用的缓凝剂，其中葡萄糖酸钠缓凝性强，能增加混凝土的坍落度，具有一定的减水率，能够降低减水剂用量，但其会抑制早期水泥水化，过量过大会降低早期强度，因而与硼砂复配，具有良好协同作用，提高缓凝效果。同时采用氯化钙、钠基膨润土、聚丙烯酰胺、耐碱玻璃纤维构成的改性外加剂，其中氯化钙作为早强剂，能够明显提高早期强度，并能够和缓凝剂共同调节凝结时间。钠基膨润土和聚丙烯酰胺均具有增稠作用，同时钠基膨润土能够赋予体系触变性，聚丙烯酰胺可提高体系稳定性。耐碱玻璃纤维的加入，能够阻止水泥砂浆裂缝的扩展以及新裂缝的产生，从而增加韧性，提高抗冲击性和抗拉强度，同时还能增强冻融作用的抵抗能力，从而提高抗冻性。
本发明通过控制组分的种类及用量，能够制备高性能混凝土，其3d抗压强度21-25MPa，3d抗折强度4.5-6MPa，28d抗压强度47-53MPa，28d抗折强度8-9.5MPa，50次冻融条件下质量损失小于2％，初凝时间190-220min，终凝时间280-330min。其早期强度高、凝结时间可调、抗冻性能好。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不局限于说明书上的内容。
实施例1
一种高性能混凝土，由以下重量份组分组成：由以下重量份的组分组成：水泥20份、骨料50份、减水剂0.1份、缓凝剂0.16份、改性外加剂0.45份和水，其中水灰比为0.55。水泥为#42.5普通硅酸盐水泥和#42.5硫铝酸盐水泥，二者重量比为6:4。骨料由陶粒和石英砂组成。陶粒为粉煤灰陶粒，筒压强度6.5MPa。并且骨料满足如下级配：
Figure GDA0002480988070000021
减水剂为聚羧酸减水剂。缓凝剂为葡萄糖酸钠和硼砂的复合物，二者重量比为1:1。改性外加剂为氯化钙、钠基膨润土、聚丙烯酰胺、耐碱玻璃纤维按重量比1.2:0.45:1:0.4的复合物，其中耐碱玻璃纤维的长度为0.8cm。
经检测，其3d抗压强度21.2MPa，3d抗折强度4.7MPa，28d抗压强度47.3MPa，28d抗折强度8.1MPa，50次冻融条件下质量损失1.7％，初凝时间208min，终凝时间311min。
实施例2
一种高性能混凝土，由以下重量份组分组成：由以下重量份的组分组成：水泥22份、骨料48份、减水剂0.14份、缓凝剂0.18份、改性外加剂0.55份和水，其中水灰比为0.5。水泥为#42.5普通硅酸盐水泥和#42.5硫铝酸盐水泥，二者重量比为6:4。骨料由陶粒和石英砂组成。陶粒为粉煤灰陶粒，筒压强度6.5MPa。并且骨料满足如下级配：
Figure GDA0002480988070000022
减水剂为聚羧酸减水剂。缓凝剂为葡萄糖酸钠和硼砂的复合物，二者重量比为1:1.2。改性外加剂为氯化钙、钠基膨润土、聚丙烯酰胺、耐碱玻璃纤维按重量比1.3:0.45:1.1:0.45的复合物，其中耐碱玻璃纤维的长度为1cm。
经检测，其3d抗压强度22.1MPa，3d抗折强度4.9MPa，28d抗压强度48.7MPa，28d抗折强度8.5MPa，50次冻融条件下质量损失1.6％，初凝时间217min，终凝时间325min。
实施例3
一种高性能混凝土，由以下重量份组分组成：由以下重量份的组分组成：水泥23份、骨料57份、减水剂0.12份、缓凝剂0.18份、改性外加剂0.65份和水，其中水灰比为0.52。水泥为#42.5普通硅酸盐水泥和#42.5硫铝酸盐水泥，二者重量比为5:5。骨料由陶粒和石英砂组成。陶粒为粉煤灰陶粒，筒压强度7MPa。并且骨料满足如下级配：
Figure GDA0002480988070000023
减水剂为聚羧酸减水剂。缓凝剂为葡萄糖酸钠和硼砂的复合物，二者重量比为1:1.3。改性外加剂为氯化钙、钠基膨润土、聚丙烯酰胺、耐碱玻璃纤维按重量比1.35:0.45:1.1:0.5的复合物，其中耐碱玻璃纤维的长度为0.9cm。
经检测，其3d抗压强度23.4MPa，3d抗折强度5.3MPa，28d抗压强度50.4MPa，28d抗折强度9MPa，50次冻融条件下质量损失1.6％，初凝时间193min，终凝时间298min。
实施例4
一种高性能混凝土，由以下重量份组分组成：由以下重量份的组分组成：水泥25份、骨料52份、减水剂0.11份、缓凝剂0.2份、改性外加剂0.7份和水，其中水灰比为0.52。水泥为#42.5普通硅酸盐水泥和#42.5硫铝酸盐水泥，二者重量比为6:4。骨料由陶粒和石英砂组成。陶粒为粉煤灰陶粒，筒压强度7MPa。并且骨料满足如下级配：
Figure GDA0002480988070000031
减水剂为聚羧酸减水剂。缓凝剂为葡萄糖酸钠和硼砂的复合物，二者重量比为1:1.4。改性外加剂为氯化钙、钠基膨润土、聚丙烯酰胺、耐碱玻璃纤维按重量比1.4:0.45:1.2:0.55的复合物，其中耐碱玻璃纤维的长度为0.9cm。
经检测，其3d抗压强度24.5MPa，3d抗折强度5.8MPa，28d抗压强度52.7MPa，28d抗折强度9.4MPa，50次冻融条件下质量损失1.5％，初凝时间201min，终凝时间303min。
对比例1
不添加改性外加剂，其余与实施例1相同。经检测，其3d抗压强度16.5MPa，3d抗折强度3MPa，28d抗压强度40.1MPa，28d抗折强度4.4MPa，50次冻融条件下质量损失2.6％，初凝时间236min，终凝时间353min。可见不添加改性外加剂，各期抗压强度和抗折强度均会降低，抗冻性变差，同时凝结时间变长。
对比例2
骨料满足如下级配：
Figure GDA0002480988070000032
其余与实施例1相同。经检测，其3d抗压强度19.7MPa，3d抗折强度4.3MPa，28d抗压强度44.5MPa，28d抗折强度7.2MPa，50次冻融条件下质量损失2.1％，初凝时间210min，终凝时间315min。可见虽然使用本发明的改性外加剂，但是骨料级配不同，各期抗压强度和抗折强度仍有所降低，抗冻性变差，但凝结时间变化不大。
对比例3
缓凝剂仅为葡萄糖酸钠，其余与实施例1相同。经检测，其3d抗压强度17.6MPa，3d抗折强度4.2MPa，28d抗压强度43.9MPa，28d抗折强度6.9MPa，50次冻融条件下质量损失1.9％，初凝时间182min，终凝时间276min。可见仅使用葡萄糖酸钠时，由于葡萄糖酸钠会抑制早期水泥水化，从而导致其早期抗压强度降低，同时相较于复合缓凝剂，其缓凝效果变差。
对比例4
改性外加剂为氯化钙、钠基膨润土、聚丙烯酰胺、耐碱玻璃纤维按重量比1:0.45:0.9:0.4的复合物，或者改性外加剂为氯化钙、钠基膨润土、聚丙烯酰胺、耐碱玻璃纤维按重量比1.6:0.45:1.4:0.4的复合物，其余与实施例1相同。经检测，其3d抗压强度20.3MPa、20.8MPa，3d抗折强度4.5MPa、4.6MPa，28d抗压强度46.5MPa、46.1MPa，28d抗折强度7.8MPa、7.9MPa，50次冻融条件下质量损失1.8％、1.8％，初凝时间221min、197min，终凝时间322min、289min。可见减少氯化钙和聚丙烯酰胺的用量，其早期强度降低，同时凝结时间延长。而进一步增加氯化钙和聚丙烯酰胺的用量，其早期强度并未增加，反而有所降低，同时由于早强剂的促凝作用，导致凝结时间缩短。因而改性外加剂各组分用量存在最优化选择范围。
显然，本发明的上述实施方式仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (1)

1.一种高性能混凝土，其特征在于，由以下重量份的组分组成：水泥20-25份、骨料45-60份、减水剂0.1-0.15份、缓凝剂0.16-0.2份、改性外加剂0.45-0.8份和水，其中水灰比为0.5-0.6；水泥为#42.5普通硅酸盐水泥和#42.5硫铝酸盐水泥，二者重量比为4:6-6:4；骨料由陶粒和石英砂组成；其中，陶粒为粉煤灰陶粒，筒压强度6.5-7MPa；
骨料满足如下级配：
通过不同筛孔的质量百分率为31.5mm，100wt%，26.5mm，92-96wt%，19mm，68-86wt%，9.5mm，38-58wt%，4.75mm，22-32wt%，2.36mm，16-28wt%，0.6mm，8-15wt%，0.075mm，0-3wt%；所述减水剂为聚羧酸减水剂；所述缓凝剂为葡萄糖酸钠和硼砂的复合物，二者重量比为1:1-1.5；所述改性外加剂为氯化钙、钠基膨润土、聚丙烯酰胺、耐碱玻璃纤维按重量比1.2-1.5:0.4-0.5:1-1.2:0.4-0.6的复合物，其中耐碱玻璃纤维的长度为0.8-1cm。
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