CN111960771A - 一种自密实清水混凝土 - Google Patents

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霍明飞
庞萍
贾德武
关云涛
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    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
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    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength

Abstract

本发明提供了一种自密实清水混凝土。本发明以水泥为胶凝材料，以石子为粗骨料，砂为细骨料，粉煤灰及矿渣为掺合料，通过控制各组分为上述特定配比以及一定的规格，使混凝土能够实现清水效果，且在不离析泌水的前提下，达到自密实效果。具体的，通过调整配方实现大流动性以降低施工过程中的振捣强度，同时墩身混凝土浇筑过程中辅以适度振捣达到“消泡”目的，实现清水效果；同时，在保证不离析泌水的前提下，降低新拌混凝土的黏度，实现自密实效果。

Description

一种自密实清水混凝土
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，特别涉及一种自密实清水混凝土。
背景技术
清水混凝土一次成型、不做任何装饰，直接采用现浇混凝土的自然色作为饰面，是人类日益增强的环境意识和新的建设设计理念相结合的产物。近年来，随着桥梁工程的快速发展，清水混凝土桥梁施工越来越受到人们的重视而被日益推广。
花瓶形桥墩由于造型美观、节约空间而得到广泛应用，但桥梁墩身结构复杂、配筋密集、异形结构较多，由此带来浇筑过程中无法下人作业，在进行桥梁墩身施工时工人多采取“盲振”，振捣效果不佳，影响脱模后外观质量，影响“清水”效果的表达。
清水混凝土采用普通粒径粗骨料，更重视清水效果的表达，如要求表面无明显气泡。自密实混凝土则着重强调混凝土的工作性，具有高流动度、不离析、均匀性和稳定性较清水混凝土更好，可有效降低振捣强度，提高混凝土浇筑的施工效率。若将二者结合形成自密实清水混凝土则有望将两种特殊混凝土性能优势有效结合，弥补两者之间的性能缺陷，从而更适合箍筋设置较密的花瓶形墩身桥梁工程。
但是，“自密实混凝土”和“清水混凝土”两者之间本来就是相互矛盾的，例如“自密实混凝土”因要求大流动性，因为胶凝材料用量大(450～550kg/m3)，同时较高的含气量(2.5％～4.5％)会降低剪切力、增加流动速度；而为了防止离析泌水，又要求浆体粘度大、砂率高(47％～55％)，但上述这些易使气泡富集在混凝土表面难以排出，这与“清水混凝土”要求表面无孔洞相矛盾。而“清水混凝土”应通过振捣使混凝土提高填充性以及排出混凝土中的气泡，降低表面气孔含量，而自密实混凝土采取振捣方式排出气泡会增加其离析泌水的可能，影响混凝土力学性能。由于“自密实混凝土”和“清水混凝土”对性能要求不同而使原料配方要求不同甚至一些组分的规格、用量相反，如何设计材料配方而形成自密实清水混凝土十分困难。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种自密实清水混凝土。本发明提供的混凝土能够兼具清水混凝土及自密实混凝土的特性，既能够实现清水效果表达，又能够在不离析泌水的前提下实现自密实效果。
本发明提供了一种自密实清水混凝土，以各组分在混凝土浆体中的用量体积比计，由包括以下组分的物料形成：
Figure BDA0002649650330000021
所述砂的规格为：细度模数为≥2.5，含泥量≤2％，氯离子含量≤0.06％。
优选的，所述水泥为P.O 42.5水泥。
优选的，所述石子的规格为：粒度5～20mm，堆积密度＞1350kg/m3，压碎值≤18％，吸水率≤2％，含泥量≤0.5％，针状及片状颗粒含量≤8％。
优选的，所述石子包括：
粒度5～10mm的石子 140～150kg/m3；
粒度10～20mm的石子 760～770kg/m3。
优选的，所述矿渣粉的规格为：勃氏比表面积为350～450m2/kg。
优选的，所述外加剂为减水剂。
优选的，所述减水剂为聚羧酸系高效减水剂。
优选的，各组分含量为：
Figure BDA0002649650330000022
Figure BDA0002649650330000031
优选的，所述石子包括：
粒度5～10mm的石子 145kg/m3；
粒度10～20mm的石子 765kg/m3。
优选的，所述粉煤灰的规格为：F类II级粉煤灰。
本发明以水泥为胶凝材料，以石子为粗骨料，砂为细骨料，粉煤灰及矿渣为掺合料，通过控制各组分为上述特定配比以及一定的规格，使混凝土能够实现清水效果，且在不离析泌水的前提下，达到自密实效果。具体的，通过调整配方实现大流动性以降低施工过程中的振捣强度，同时墩身混凝土浇筑过程中辅以适度振捣达到“消泡”目的，实现清水效果；同时，在保证不离析泌水的前提下，降低新拌混凝土的黏度，实现自密实效果。
试验结果表明，本发明提供的混凝土外观质量良好，表面无明显气泡富集，同时，产品在振捣过程中无离析泌水现象，且混凝土试块达到C40自密实等级，且7d和28d强度分别达到37MPa和49MPa以上。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为实施例1所得混凝土试块的外观示意图；
图2为实施例1中混凝土筑件的外观示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种自密实清水混凝土，以各组分在混凝土浆体中的用量体积比计，由包括以下组分的物料形成：
Figure BDA0002649650330000032
Figure BDA0002649650330000041
所述砂的规格为：细度模数为≥2.5，含泥量≤2％，氯离子含量≤0.06％。
本发明以水泥为胶凝材料，以石子为粗骨料，砂为细骨料，粉煤灰及矿渣为掺合料，通过控制各组分为上述特定配比以及一定的规格，使混凝土能够实现清水效果，且在不离析泌水的前提下，达到自密实效果。具体的，通过调整配方实现大流动性以降低施工过程中的振捣强度，同时墩身混凝土浇筑过程中辅以适度振捣达到“消泡”目的，实现清水效果；同时，在保证不离析泌水的前提下，降低新拌混凝土的黏度，实现自密实效果。
本发明中，所述水泥为P.O 42.5水泥。本发明优选采用同一产地、同一品牌、同一颜色的上述425等级水泥，且设有独立的储存罐进行存储，以免不同厂家、不同批次水泥所具有的物理、化学性质有所不同而导致不同品种、不同厂家的水泥所浇铸的混凝土颜色或性能不一致。在本发明的实施例中，优选采用青岛产地、山水水泥厂提供的P.O 42.5水泥。
本发明中，所述水泥的用量为315～325kg/m3；优选为320kg/m3。
本发明中，所述砂的规格为：细度模数为≥2.5，含泥量≤2％，氯离子含量≤0.06％。本发明中，优选的，砂的细度模数为2.8。采用上述特定细度模数的砂才能与其它组分较好的配合，满足外观质量及其它物理力学性能的要求，实现自密实清水效果。
本发明中，所述砂的用量为800～820kg/m3；优选为810kg/m3。
本发明中，所述石子的规格为：粒度5～20mm，堆积密度＞1350kg/m3，压碎值≤18％，吸水率≤2％，含泥量≤0.5％，针状及片状颗粒含量≤8％(即大部分为球形颗粒状)。本发明中，优选的，所述石子包括粒度为5～10mm的石子和粒度为10～20mm的石子，且两种粒度的石子粒度不同时为10mm，即采用不同大小的石子搭配；上述两种粒度的石子之间达到良好的级配，能够较好的与本发明体系其它物料配合，产生优异的物理力学性能。本发明中，所述石子的堆积密度优选为1510kg/m3。
本发明中，所述石子的用量为900～920kg/m3，优选为910kg/m3。本发明中，所述粒度为5～10mm的石子的用量为140～150kg/m3，优选为145kg/m3；所述粒度为10～20mm的石子的用量为760～770kg/m3，优选为765kg/m3。
本发明中，所述矿渣粉的规格为：勃氏比表面积为350～450m2/kg。在本发明的一些实施例中，所述矿渣粉的比表面积为422m2/kg。本发明中，所述矿渣粉的用量为95kg/m3。
本发明中，所述粉煤灰的规格为：F类II级粉煤灰。本发明中，所述粉煤灰的用量为45kg/m3。
本发明中，所述外加剂为减水剂。所述减水剂优选为聚羧酸系高效减水剂。本发明中，所述外加剂的用量为9kg/m3。
本发明中，所述水的用量以水胶比表示，所述水胶比是指每立方米混凝土用水量与所有胶凝材料(即水泥与粉煤灰及矿渣粉)的质量比。本发明中，所述水胶比为0.35～0.39，优选为0.37。
本发明对所述自密实清水混凝土的制备方式没有特殊限制，按照本领域技术人员熟知的常规方式将各组分拌制成混凝土浆料，再浇注即可。具体的，可通过以下方式拌制混凝土浆料：将石子、砂、粉煤灰、矿渣粉、水泥、水和外加剂混合，搅拌，得到混凝土混合料。
现有技术中，花瓶型桥墩由于造型美观，节约空间而得到广泛应用，但桥梁墩身结构复杂、配筋密集、异形结构较多，由此带来浇筑过程中无法下人作业，在进行桥梁墩身施工时工人多采用“盲振”，振捣效果不佳，影响脱模后的外观质量，影响“清水”效果的表达。本发明提供的自密实清水混凝土，通过上述特定的组分规格种类及配比，能够使混凝土能够实现清水效果，且在不离析泌水的前提下，达到自密实效果；能够用于桥梁工程结构复杂(如可用于桥梁花瓶型墩身)、配筋密集、振捣困难等无法采用普通混凝土浇筑的特殊工况。试验结果表明，本发明提供的混凝土外观质量良好，表面无明显气泡富集，同时，产品在振捣过程中无离析泌水现象，所得材料达到C40自密实等级，且7d和28d强度分别达到37MPa和49MPa以上。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
以下实施例中，P.O 42.5水泥由青岛产地、山水水泥厂提供。砂的规格为：细度模数为2.8，含泥量≤2％，氯离子含量≤0.06％。石子的规格为：堆积密度为1510kg/m3，压碎值＝12.8％，吸水率＝0.90％，含泥量≤0.5％，针状及片状颗粒含量≤8％。矿渣粉的规格为：比表面积为422m2/kg。粉煤灰的规格为：F类II级粉煤灰。聚羧酸系减水剂型号为KET-1，由青岛炣尔特提供。
实施例1
1.1原料配方：
Figure BDA0002649650330000061
1.2制备
将石子、砂称量投料，再将粉煤灰、矿粉、水泥称量投料，最后加入水和减水剂，开动搅拌机搅拌120秒，从而得到混凝土混合料。
1.3性能测试
将所得混凝土浆料浇筑成150mm×150mm×150mm标准试块，进行插捣，然后进行养护(在温度20±2℃，相对湿度≥95％的标准养护室内养护)。
振捣过程中试块未发生离析泌水现象，表面无气泡富集，振捣及养护后，检测混凝土试块的各项性能，参见表1。
表1实施例1混凝土的性能
Figure BDA0002649650330000062
由表1测试结果可以看出，混凝土试块具有良好的自密实性及力学性能。其中，工作性能良好是指：混凝土不离析泌水，流动时浆体包裹石子均匀流动，不出现石子堆积现象。气泡排出后留下的孔洞5秒内迅速闭合，初凝后不出现气泡不破碎或孔洞不闭合现象。
所得混凝土试块的外观如图1所示，图1为实施例1所得混凝土试块的外观示意图。将实施例1的混凝土浆料浇筑花瓶型工件，观测其外观质量，结果如图2所示，图2为实施例1中混凝土筑件的外观示意图。由图1-2可以看出，混凝土试块及筑件表面光洁，无蜂窝等缺陷，达到良好的清水表达效果。
实施例2
1.1原料配方：
Figure BDA0002649650330000071
1.2制备
将石子、砂称量投料，再将粉煤灰、矿粉、水泥称量投料，最后加入水和减水剂，开动搅拌机搅拌120秒，从而得到混凝土混合料。
1.3性能测试
将所得混凝土浆料浇筑成150mm×150mm×150mm标准试块，进行插捣，然后进行养护(在温度20±2℃，相对湿度≥95％的标准养护室内养护)。
振捣过程中试块未发生离析泌水现象，表面无气泡富集，振捣及养护后，检测混凝土试块的各项性能，参见表2。
表2实施例2混凝土的性能
Figure BDA0002649650330000072
由表2测试结果可以看出，混凝土试块具有良好的自密实性、力学性能及工作性能。同时，观测试块外观质量，结果显示，试块表面光洁，无蜂窝等缺陷，达到良好的清水表达效果。
实施例3
1.1原料配方：
Figure BDA0002649650330000081
1.2制备
将石子、砂称量投料，再将粉煤灰、矿粉、水泥称量投料，最后加入水和减水剂，开动搅拌机搅拌120秒，从而得到混凝土混合料。
1.3性能测试
将所得混凝土浆料浇筑成150mm×150mm×150mm标准试块，进行插捣，然后进行养护(在温度20±2℃，相对湿度≥95％的标准养护室内养护)。
振捣过程中试块未发生离析泌水现象，表面无气泡富集，振捣及养护后，检测混凝土试块的各项性能，参见表3。
表3实施例3混凝土的性能
Figure BDA0002649650330000082
由表3测试结果可以看出，混凝土试块具有良好的自密实性、力学性能及工作性能。同时，观测试块外观质量，结果显示，试块表面光洁，无蜂窝等缺陷，达到良好的清水表达效果。
对比例1
1.1原料配方：
Figure BDA0002649650330000083
Figure BDA0002649650330000091
1.2制备
将石子、砂称量投料，再将粉煤灰、矿粉、水泥称量投料，最后加入水和减水剂，开动搅拌机搅拌120秒，从而得到混凝土混合料。
1.3性能测试
将所得混凝土浆料浇筑成150mm×150mm×150mm标准试块，进行插捣，然后进行养护(在温度20±2℃，相对湿度≥95％的标准养护室内养护)。
振捣过程中流动性减小，振捣及养护后，检测混凝土试块的各项性能，参见表4。
表4对比例1混凝土的性能
Figure BDA0002649650330000092
由表4测试结果可以看出，混凝土试块的各项性能下降。同时，观测试块外观质量，结果显示，试块表面气泡的直径和数量均有所增加，证明混凝土的清水表达效果欠佳。证明在本发明的配比范围下才能获得良好的自密实性能及清水表达效果。
对比例2
在实施例2的基础上，将小石子全部替换为了大石子，具体如下：
1.1原料配方：
Figure BDA0002649650330000093
Figure BDA0002649650330000101
1.2制备
将石子、砂称量投料，再将粉煤灰、矿粉、水泥称量投料，最后加入水和减水剂，开动搅拌机搅拌120秒，从而得到混凝土混合料。
1.3性能测试
将所得混凝土浆料浇筑成150mm×150mm×150mm标准试块，进行插捣，然后进行养护(在温度20±2℃，相对湿度≥95％的标准养护室内养护)。
振捣过程中流动性较差，不易振捣，振捣及养护后，检测混凝土试块的各项性能，参见表5。
表5对比例2混凝土的性能
Figure BDA0002649650330000102
由表5测试结果可以看出，混凝土试块的各项性能明显下降。同时，观测试块外观质量，结果显示，试块表面气泡面积明显增大，气泡直径和深度也有所增加，证明混凝土的清水表达效果欠佳。证明在本发明的配比范围下及石子的粒径搭配下才能获得良好的自密实性能及清水表达效果。
由实施例1～3及对比例1～2可以看出，与对比例1～2相比，本发明实施例1～3的各项性能明显提升，证明在本发明的特定配比范围下，混凝土才能获得良好的自密实性能及清水表达效果。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种自密实清水混凝土，其特征在于，以各组分在混凝土浆体中的用量体积比计，由包括以下组分的物料形成：
Figure FDA0002649650320000011
所述砂的规格为：细度模数为≥2.5，含泥量≤2％，氯离子含量≤0.06％。
2.根据权利要求1所述的自密实清水混凝土，其特征在于，所述水泥为P.O 42.5水泥。
3.根据权利要求1所述的自密实清水混凝土，其特征在于，所述石子的规格为：粒度5～20mm，堆积密度＞1350kg/m3，压碎值≤18％，吸水率≤2％，含泥量≤0.5％，针状及片状颗粒含量≤8％。
4.根据权利要求1或3所述的自密实清水混凝土，其特征在于，所述石子包括：
粒度5～10mm的石子 140～150kg/m3；
粒度10～20mm的石子 760～770kg/m3。
5.根据权利要求1所述的自密实清水混凝土，其特征在于，所述矿渣粉的规格为：勃氏比表面积为350～450m2/kg。
6.根据权利要求1所述的自密实清水混凝土，其特征在于，所述外加剂为减水剂。
7.根据权利要求6所述的自密实清水混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸系高效减水剂。
8.根据权利要求1所述的自密实清水混凝土，其特征在于，各组分含量为：
Figure FDA0002649650320000012
Figure FDA0002649650320000021
9.根据权利要求1或8所述的自密实清水混凝土，其特征在于，所述石子包括：
粒度5～10mm的石子 145kg/m3；
粒度10～20mm的石子 765kg/m3。
10.根据权利要求1所述的自密实清水混凝土，其特征在于，所述粉煤灰的规格为：F类II级粉煤灰。
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