CN111807771A

CN111807771A - 一种用于异形柱结构的自密实清水混凝土及其制备方法

Info

Publication number: CN111807771A
Application number: CN202010672637.0A
Authority: CN
Inventors: 刘华东; 吴鑫; 何顺爱; 关素敏; 刘登贤; 敬尧; 胡江; 向鹏; 江晓君; 桂根生; 张荣华; 何东栗; 米阳; 胡洋; 魏天酬; 韩跃伟; 蓝堂伟
Original assignee: Sichuan Huashi Green Homeland Building Materials Co ltd
Current assignee: Sichuan Huashi Green Homeland Building Materials Co ltd
Priority date: 2020-07-14
Filing date: 2020-07-14
Publication date: 2020-10-23

Abstract

本发明公开了一种用于异形柱结构的自密实清水混凝土及其制备方法，所述自密实清水混凝土的配合比为：胶凝材料总量500±50kg/m³，粉煤灰掺量为12±2％，矿粉掺量5±1％，硅灰掺量6±1％，外加剂掺量2±1％，容重为2420±20kg/m³，其中，％表示胶凝材料总量的百分数，水胶比为0.340，砂率为46％，所述外加剂包括引气剂和消泡剂，所述引气剂和消泡剂满足1：1的质量比例关系，引气剂或消泡剂的掺量为外加剂掺量的1－3％。本发明通过精确控制消泡剂和引气剂的用量比、水胶比和砂率等关键参数，获得了自密实性能和表观质量优异、外加剂掺量少、设计和操作简便、混凝土质量稳定可控的自密实清水混凝土，克服了传统自密实清水混凝土所存在的不足。

Description

一种用于异形柱结构的自密实清水混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土材料技术领域，特别涉及一种用于异形柱结构的自密实清水混凝土及其制备方法。

背景技术

成都天府国际机场旅客过夜用房项目位于机场最中心位置，由于设计造型独特有“天府之眼”之称。整个建筑技术难度最大之一为主楼内外V型圈柱，V型圈柱内置型钢、箍筋，钢筋间距狭小，不易振捣，施工非常困难，为满足柱实体成型质量及表观质量要求，要求采用自密实清水混凝土才能达到施工效果。自密实清水混凝土要求兼具自密实和清水的优点，既具有良好的流动性、填充性和抗离析性，能够自由充满模板所有空间，又具有清水饰面效果，无明显色差，无明显气泡。但实际应用中两者又存在着矛盾，即是说，为了满足自密实混凝土的高流动性就要采用引气、大水胶比、大砂率等手段，而这些手段却不利于满足清水混凝土的无明显气泡、颜色不分层、无明显水纹等要求，因此如何合理控制和平衡混凝土的自密实性能和清水效果是解决问题的关键。

中国CN110903056A公开了一种高强度自密实清水混凝土，该混凝土包括水泥、中粗黄沙、级配石子、矿粉、水、膨胀剂、聚羧酸减水剂、引气剂、消泡剂、改性剂、缓凝剂和增稠剂；级配石子、矿粉和水泥的配合可以保证高强度，引气剂和改性剂降低混凝土中各原料的摩擦力，起到润滑作用，提高流动性，配合减水剂达到降低需水量的目的，进而降低沘水率和水化释放的热量，增洲际降低填料的沉降，改良剂配合消泡剂消除有害气泡并促使气泡的破裂，保证高强度和耐老化性，缓凝剂降低坍落度，膨胀剂补偿固化过程中的收缩，防止形成裂缝。然而，该专利技术忽略了消泡剂和引气剂的用量比、水胶比和砂率对混凝土拌合物黏度的影响，而且添加了较多的外加剂，例如改性剂、缓凝剂和增稠剂等，这些组分在设计混凝土配合比时，设计和操作难度大，配比量不易精确掌控，得到的混凝土结构质量不稳定，实际应用效果差。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种自密实清水混凝土及其制备方法，通过精确控制消泡剂和引气剂的用量比、水胶比和砂率等关键参数，获得了自密实性能和表观质量优异、外加剂掺量少、设计和操作简便、混凝土质量稳定可控的自密实清水混凝土，克服了传统自密实清水混凝土所存在的不足。

本发明采用的技术方案如下：一种用于异形柱结构的自密实清水混凝土，其特征在于，所述自密实清水混凝土的配合比为：胶凝材料总量500±50kg/m³，粉煤灰掺量为12±2％，矿粉掺量5±1％，硅灰掺量6±1％，外加剂掺量2±1％，容重为2420±20kg/m³，其中，％表示胶凝材料总量的百分数，水胶比为0.340，砂率为46％，所述外加剂包括引气剂和消泡剂，所述引气剂和消泡剂满足1：1的质量比例关系，引气剂或消泡剂的掺量为外加剂掺量的1－3‰。

在本发明中，以质量百分数计，所述外加剂由以下组分构成：25－30％的减水剂，4－5％的缓凝剂，1－2％的保水剂，1－3‰的消泡剂，1－3‰的引气剂，9－11％的保坍剂，余量为水及杂质。

在本发明中，混凝土所用碎石的规格为5－16mm。

作为优选，所述自密实清水混凝土的配合比为：胶凝材料总量500kg/m³，粉煤灰掺量为12％，矿粉掺量5％，硅灰掺量6％，外加剂掺量2％，容重为2420kg/m³，引气剂或消泡剂的掺量为外加剂掺量的2‰。

作为优选，以重量份计，各原料重量份数为：水170±10份，水泥400±20份，粉煤灰60±10份，矿粉25±5份，硅灰30±5份，5－16mm规格碎石900±50份，砂900±50份，外加剂10±2份，外加剂中，减水剂占比30％，缓凝剂占比5％，保水剂占比1％，引气剂占比2‰，消泡剂占比2‰，保坍剂占比10％，余量为水及杂质。

在本发明中，以重量份计，各原料重量份数为：水177份，水泥400份，粉煤灰62份，矿粉26份，硅灰31份，5－16mm规格碎石925份，砂925份，外加剂10份，外加剂中，减水剂占比30％，缓凝剂占比5％，保水剂占比1‰，引气剂占比2‰，消泡剂占比2％，保坍剂占比10％，余量为水及杂质。

本发明制得的自密实清水混凝土的扩展度为580－630mm，扩展时间T500为3－10s，倒筒时间为2－10s。

在本发明中，水泥、粉煤灰、矿粉和硅灰的颜色要尽量一致，砂石骨料以青色为主，含泥量不大于1％，针片状颗粒不大于8％，砂细度模数2.5－2.8。

本发明的自密实清水混凝土的制备方法，包括以下步骤：将砂和碎石及部分水加入搅拌机中预拌，然后加入水泥、矿粉、粉煤灰、硅灰和外加剂进行拌合，最后加入剩余的水搅拌均匀后出料，采用水性脱模剂涂膜模具表面，成型后拆模即得。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、外加剂、硅灰、碎石是自密实清水混凝土制备的关键原材料，同时保证其他原材料的品质，是保证混凝土在拌合物状态时具有自密实的工作性能，成型后表面具有清水混凝土的饰面效果的条件，其中，外加剂中的引气剂和消泡剂的1：1比例是保证混凝土拌合物黏度，从而保证自密实清水混凝土既具备自密实性能又具有清水混凝土饰面效果的关键；

2、自密实清水混凝土的配合比设计关键在于平衡自密实混凝土与清水混凝土之间的矛盾，配合比设计关键参数为水胶比和砂率，水胶比选择0.34以及砂率选择46％都能有效避免浆体过黏或富余水泌出的问题，能保证混凝土拌合物成型后无明显水纹、气泡等缺陷；

3、本发明得到的自密实清水混凝土，扩展度为580－630mm，扩展时间T500为3－10s，倒筒时间为2－10s，自密实性能和表观质量优异，质量稳定可控，使用效果好。

附图说明

图1是本发明的一种用于V形柱结构的自密实清水混凝土外加剂成型效果对比图；

图2是本发明的自密实清水混凝土应用实例图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种自密实清水混凝土，所述自密实清水混凝土的配合比为：胶凝材料总量500±50kg/m³，粉煤灰掺量为12±2％，矿粉掺量5±1％，硅灰掺量6±1％，外加剂掺量2±1％，容重为2420±20kg/m³，其中，％表示胶凝材料总量的百分数，水胶比为0.340，砂率为46％，所述外加剂包括引气剂和消泡剂，所述引气剂和消泡剂满足1：1的质量比例关系，引气剂或消泡剂的掺量为外加剂掺量的1－3‰，选用常用的引气剂和消泡剂即可，例如引气剂可以是脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，消泡剂可以是DF－2006消泡剂。

在上述配合比中，外加剂中的引气剂和消泡剂的比例及用量是保证混凝土拌合物黏度从而保证自密实清水混凝土既具备自密实性能又具有清水混凝土饰面效果的关键，在一般的外加剂中，其并未注重引气剂和消泡剂的比例问题，导致将其应用于自密实清水混凝土中时，混凝土粘性较大，并且存在明显的粘模问题，导致成型结构存在黑斑、锈迹。为了将本发明的外加剂与普通外加剂的使用效果进行对比说明，主要是对外加剂中引气剂和消泡剂比例重要性进行说明，当采用相同混凝土配合比、钢模具及脱模剂等相同条件下进行对比试验，对比例中消泡剂和引气剂比例为非1：1(普通外加剂)，实施例中消泡剂和引气剂比例为1：1(专用外加剂)，对比试验结果如下表1所示，成型效果请参照附图1。

表1外加剂拌合物及强度对比试验结果

外加剂类型	坍落度/扩展度	T500	倒筒时间	J环扩展度	28d抗压强度
						普通	260mm/650mm	4.94s	5.40s	650mm	67.8MPa
专用	270mm/680mm	2.31s	3.00s	690mm	62.9MPa

由表1得到，普通外加剂与专用外加剂在拌合物自密实性能、强度上差异不大，但专用外加剂的混凝土拌合物比普通外加剂的混凝土拌合物的黏性更小，因此更有利于气泡的排出。

由图1的对比成型效果可以得到，掺加普通外加剂的混凝土在结构上部有明显绵密小气泡聚集，由于黏度较大，有明显的粘模而导致的黑斑、锈迹；而掺加专用外加剂的混凝土成型效果良好，无明显色差、气泡、水纹等，因此根据试验结果，外加剂中引气剂与消泡剂1：1配制的使用效果最优。

进一步，本发明的自密实清水混凝土所用的具体碎石规格为5－16mm，其使用效果最优，更适合作为自密实清水混凝土用粗骨料，碎石比选试验结果如表2所示：

表2碎石比选试验结果

碎石规格	坍落度/扩展度	T500	倒筒时间	J环扩展度	28d抗压强度
						5～20mm	250mm/600mm	5.64s	4.36s	620mm	74.6MPa
5～16mm	265mm/650mm	3.89s	2.79s	660mm	72.0MPa

在本发明的自密实清水混凝土的配合比设计中，关键在于平衡自密实混凝土与清水混凝土之间的矛盾，配合比设计集中在水胶比、砂率两个关键参数上。对于水胶比来说，合适的水胶比是混凝土既有良好的自密实性能，能够充分填充结构内部，成型后又能避免出现分层、水纹、气泡、黑斑等现象的重要影响参数，对于本发明来说，本发明的水胶比固定为0.340，过高或过低则都有可能达不到预期效果，为了更好的说明水胶比的重要性，除水胶比数值不同以外，在采用相同混凝土配合比、钢模具及脱模剂等相同条件下，不同水胶比试验结果如表3所示：

表3不同水胶比试验结果

由表3得到，水胶比过小时浆体过黏，不利于自密实性能与浆体排气，而水胶比过大则出现富余水泌出，表面出现水纹，且大量小气泡排出到上部不易破裂。当水胶比为0.34时，不管是混凝土拌合物的状态，还是混凝土成型后的表观效果，结果均相对较好。

进一步，对于砂率来说，合适的砂率是保证混凝土自密实性能和成型效果的关键因素之一，为了更好的说明砂率的重要性，除砂率值不同以外，在采用相同混凝土配合比、钢模具及脱模剂等相同条件下，不同砂率试验结果如表4所示：

表4不同砂率对比试验结果

通过表4可以得到，当砂率为46％时，混凝土拌合物自密实性能和成型效果均较好，砂率过小或过大均不利于自密实清水混凝土的性能及效果。

为了更好地实施本发明，以C50自密实清水混凝土为例，以重量份计，C50自密实清水混凝土各原料重量份数为：水170±10份，水泥400±20份，粉煤灰60±10份，矿粉25±5份，硅灰30±5份，5－16mm规格碎石900±50份，砂900±50份，外加剂10±2份，外加剂中，减水剂占比30％，缓凝剂占比5％，保水剂占比1％，引气剂占比2‰，消泡剂占比2‰，保坍剂占比10％，余量为水及杂质，具体分数可根据实际需求在可选范围内选择，减水剂、缓凝剂、保水剂等助剂采用业内常用相关助剂即可，并无特殊要求。其制备方法包括以下步骤：将砂和碎石及部分水加入搅拌机中预拌，然后加入水泥、矿粉、粉煤灰、硅灰和外加剂进行拌合，最后加入剩余的水搅拌均匀后出料，采用水性脱模剂涂膜模具表面，成型后拆模。

作为一种优选的实施方式，C50自密实清水混凝土各原料重量份数为：水177份，水泥400份，粉煤灰62份，矿粉26份，硅灰31份，5－16mm规格碎石925份，砂925份，外加剂10份，外加剂中，聚羧酸系列减水剂占比30％，缓凝剂占比5％，保水剂占比1％，引气剂占比2‰，消泡剂占比2‰，保坍剂占比10％，余量为水及杂质。

本发明制得的自密实清水混凝土的扩展度为580－630mm，扩展时间T500为3－10s，倒筒时间为2－10s，成功应用于成都天府国际机场旅客过夜用房工程的V形柱浇注施工中，如图2所示，使用效果得到了各方高度认可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于异形柱结构的自密实清水混凝土，其特征在于，所述自密实清水混凝土的配合比为：胶凝材料总量500±50kg/m³，粉煤灰掺量为12±2％，矿粉掺量5±1％，硅灰掺量6±1％，外加剂掺量2±1％，容重为2420±20kg/m³，其中，％表示胶凝材料总量的百分数，水胶比为0.340，砂率为46％，所述外加剂包括引气剂和消泡剂，所述引气剂和消泡剂满足1：1的质量比例关系，引气剂或消泡剂的掺量为外加剂掺量的1－3‰。

2.如权利要求1所述的用于异形柱结构的自密实清水混凝土，其特征在于，以质量百分数计，所述外加剂由以下组分构成：25－30％的减水剂，4－5％的缓凝剂，1－2％的保水剂，1－3‰的消泡剂，1－3‰的引气剂，9－11％的保坍剂，余量为水及杂质。

3.如权利要求2所述的用于异形柱结构的自密实清水混凝土，其特征在于，胶凝材料中，碎石的规格为5－16mm。

4.如权利要求1或2或3所述的用于异形柱结构的自密实清水混凝土，其特征在于，所述自密实清水混凝土的配合比为：胶凝材料总量500kg/m³，粉煤灰掺量为12％，矿粉掺量5％，硅灰掺量6％，外加剂掺量2％，容重为2420kg/m³，引气剂或消泡剂的掺量为外加剂掺量的2‰。

5.如权利要求1或2或3所述的用于异形柱结构的自密实清水混凝土，其特征在于，以重量份计，各原料重量份数为：水170±10份，水泥400±20份，粉煤灰60±10份，矿粉25±5份，硅灰30±5份，5－16mm规格碎石900±50份，砂900±50份，外加剂10±2份，外加剂中，减水剂占比30％，缓凝剂占比5％，保水剂占比1％，引气剂占比2‰，消泡剂占比2‰，保坍剂占比10％，余量为水及杂质。

6.如权利要求5所述的用于异形柱结构的自密实清水混凝土，其特征在于，以重量份计，各原料重量份数为：水177份，水泥400份，粉煤灰62份，矿粉26份，硅灰31份，5－16mm规格碎石925份，砂925份，外加剂10份，外加剂中，减水剂占比30％，缓凝剂占比5％，保水剂占比1％，引气剂占比2‰，消泡剂占比2‰，保坍剂占比10％，余量为水及杂质。

7.如权利要求5所述的用于异形柱结构的自密实清水混凝土，其特征在于，所述自密实清水混凝土的扩展度为580－630mm，扩展时间T500为3－10s，倒筒时间为2－10s。

8.如权利要求3所述的用于异形柱结构的自密实清水混凝土，其特征在于，砂石骨料以青色为主，含泥量不大于1％，针片状颗粒不大于8％，砂细度模数2.5－2.8。

9.如权利要求1所述的用于异形柱结构的自密实清水混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将砂和碎石及部分水加入搅拌机中预拌，然后加入水泥、矿粉、粉煤灰、硅灰和外加剂进行拌合，最后加入剩余的水搅拌均匀后出料，采用水性脱模剂涂膜模具表面，成型后拆模即得。