CN112341100A - 一种用于结构加固的特种混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于混凝土技术领域，公开了一种用于结构加固的特种混凝土及其制备方法，所述特种混凝土的组分包括水泥、矿粉、粉煤灰、硅灰、细骨料、粗骨料、减水剂、补偿收缩掺合料、抗裂纤维和粘结剂，特种加固混凝土具有自密实、不离析、早期强度发展快、后期强度可控制、低收缩等特点，填补了加固混凝土的市场空白，根据使用工况进行了分类，避免用一种产品应对所有工况，根据达到设计强度的龄期不同分为普通型和早强型，普通型适用于改造加固中的新增构件，以及新建工程中的梁柱节点钢筋密集区、后浇带、构造柱等混凝土振捣困难的情况，早强型适用于改造加固增大截面以及工期较紧的局部新增构件和混凝土置换。

Description

一种用于结构加固的特种混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于混凝土技术领域，具体涉及一种用于结构加固的特种混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土，简称为“砼”：是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料；与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，它广泛应用于土木工程。
随着人民生活水平的提高，人们对建筑物结构的安全性、抗震等级的要求越来越高，而既有建筑物原来的安全性和抗震等级一般都无法满足现行结构规范和抗震规范的要求，现有的结构加固材料一般采用灌浆料或自密实混凝土。
与灌浆料相比，存在如下缺陷：
1、因灌浆料不含粗骨料，其弹性模量、力学性能与混凝土不同不匹配等原因易出现协同性能差等现象；
2、水泥含量高，易开裂；
3、灌浆料未做粗骨料包裹性设计，和易性较差，易出现离析情况；
4、添加细石骨料后强度、流动性、和易性不确定。
与自密实相比，存在如下缺陷：
1、新增混凝土收缩，原构件混凝土收缩已完毕，共同受力效果不好，协同性能差。
2、拆模后混凝土表观质量差，有表面蜂窝、中间部位空洞、不密实、缺棱掉角，麻面等现象。
3、混凝土静态匀质性、动态匀质性、料浆托裹能力差等原因，导致浆料包裹骨料小空间内穿过密集钢筋能力差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于结构加固的特种混凝土及其制备方法，以解决现有的灌浆料在改造加固工况中强度、弹性模量等力学性能不匹配，泛沙开裂等浇捣效果不好的问题、搅拌站自密实混凝土用于改造加固因收缩导致的共同受力不匹配问题、因运输距离长、施工时间长而导致的强度问题，因材料自身性能而导致的离析、泛沙、空鼓等浇捣效果问题、现有结构工程的加固方法中使用传统混凝土造成施工困难、强度发展慢、系统不配套的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于结构加固的特种混凝土及其制备方法，所述特种混凝土的组分包括水泥、矿粉、粉煤灰、硅灰、细骨料、粗骨料、减水剂、补偿收缩掺合料、抗裂纤维和粘结剂，各原材料的重量比为：水泥10-38份；矿粉0-6；粉煤灰0-6；硅灰0-3；细骨料20-48份；粗骨料12-43份；减水剂0.04-0.7；补偿收缩掺合料0-4.5；抗裂纤维0-0.12；粘结剂0-2。
作为本发明中，优选地，所述水泥为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥中的一种，其强度等级为42.5级或52.5级中的一种。
作为本发明中，优选地，所述粗骨料采用片状颗粒更少，颗粒圆滑均匀，吸水率、含泥量和泥块含量更低的玄武岩圆石，玄武岩碎石颗粒的粒径选择5-16mm，级配情况为连续级配，针片状含量为≤1％，含泥量为≤0.5％，泥块含量为≤0.1％，吸水率为≤0.5％。
作为本发明中，优选地，所述细骨料采用烘干砂，含水率、含泥量和泥块含量低，含水率为≤2％，含泥量为≤0.5％，泥块含量为≤0.1％。
作为本发明中，优选地，所述粉煤灰选择Ⅱ级灰，所述矿粉选择S95，所述减水剂为奈系混凝土减水剂或聚羧酸类混凝土减水剂，所述抗裂纤维选用短切的聚丙烯纤维或聚乙烯醇纤维，所述粘结剂选用乳胶粉。
作为本发明中，优选地，所述补偿收缩掺合料为铝矾土、煅烧明矾、UEA和HEA中的一种或几种。
作为本发明中，优选地，所述制备方法包括以下步骤：
S1采用混粉机将水泥、矿粉、粉煤灰、硅灰、减水剂、补偿收缩掺合料、抗裂纤维、粘结剂等进行预拌混合，包装成粉料；粗骨料、细骨料计量包装成骨料，以双组分袋装成品的形式出厂。
S2将粉料和骨料的袋装成品一起运送到工地现场，按比例加水搅拌，加水量为干物料的7％-11％，最后进行浇筑。
作为本发明中，优选地，所述特种加固混凝土根据达到设计强度时的龄期不同分为普通型和早强型。
普通型特种加固混凝土特点28d达到设计强度，适用于改造加固中的新增构件，以及新建工程中的梁柱节点钢筋密集区、后浇带、构造柱等混凝土振捣困难的情况。
早强型特种加固混凝土特点7d达到设计强度，适用于改造加固增大截面以及工期较紧的局部新增构件、混凝土置换。
作为本发明中，优选地，所述普通型特种加固混凝土适用于改造加固中的新增构件，以及新建工程中的梁柱节点钢筋密集区、后浇带、构造柱等混凝土振捣困难的情况。
作为本发明中，优选地，所述早强型特种加固混凝土新增粘结强度指标，用以增强新旧混凝土粘结强度，适用于改造加固增大截面以及工期较紧的局部新增构件、混凝土置换。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)特种加固混凝土具有自密实、不离析、早期强度发展快、后期强度可控制、低收缩等特点，填补了加固混凝土的市场空白。
(2)特种加固混凝土因使用工况较多较复杂，故根据使用工况进行了分类，避免用一种产品应对所有工况，根据达到设计强度的龄期不同分为普通型和早强型，普通型适用于改造加固中的新增构件，以及新建工程中的梁柱节点钢筋密集区、后浇带、构造柱等混凝土振捣困难的情况，早强型适用于改造加固增大截面以及工期较紧的局部新增构件和混凝土置换。
(3)为了确保新旧混凝土共同工作，早强型特种加固混凝土增加了“28d与基准混凝土粘结强度”性能指标，用以判断新旧混凝土粘结性能。
附图说明
图1为本发明制备流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1，一种用于结构加固的特种混凝土，按水泥18，矿渣微粉3，粉煤灰2.06，硅灰1，减水剂0.4，补偿收缩掺合料1.5，抗裂纤维0.04，粘结剂0的重量比分别称取，混合配制成干粉料，再按粗骨料36，细骨料38分别称取，混合配制成骨料，再将干粉料和骨料一并加入到强制搅拌装置中预拌混合，随后一次性将水加入搅拌装置内并继续搅拌，得到产品普通型特种加固混凝土C40；
实施例2，一种用于结构加固的特种混凝土，按水泥24，矿渣微粉3，粉煤灰2.76，硅灰0，减水剂0.7，补偿收缩掺合料1.5，抗裂纤维0.04，粘结剂0的重量比分别称取，混合配制成干粉料，再按粗骨料34，细骨料34分别称取，混合配制成骨料，再将干粉料和骨料一并加入到强制搅拌装置中预拌混合，随后一次性将水加入搅拌装置内并继续搅拌，得到产品普通型特种加固混凝土C60；
实施例3，一种用于结构加固的特种混凝土，按水泥25，矿渣微粉2，粉煤灰2.56，硅灰0，减水剂0.7，补偿收缩掺合料1.5，抗裂纤维0.04，粘结剂0.2的重量比分别称取，混合配制成干粉料，再按粗骨料34，细骨料34分别称取，混合配制成骨料，再将干粉料和骨料一并加入到强制搅拌装置中预拌混合，随后一次性将水加入搅拌装置内并继续搅拌，得到产品早强型特种加固混凝土C60。
普通型、早强型特种加固混凝土的应力-应变模型、强度标准值、强度设计值、疲劳强度修正系数以及弹性模量等根据表3.1.2-2中的强度等级，可按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010中的相应混凝土强度等级取值。普通型、早强型特种加固混凝土的性能指标应符合表1和表2的规定。
表1普通型、早强型特种加固混凝土的性能指标(不包括强度)：
Figure BDA0002795028060000051
表2普通型、早强型特种加固混凝土的抗压强度性能指标：
Figure BDA0002795028060000061
为获得实施例产品用于结构加固的特种混凝土的强度比，还对所有实施例产品进行了标准条件下的抗压强度试件成型。测试结果如表3所示，
表3物理性能：
Figure BDA0002795028060000062
Figure BDA0002795028060000071
本发明的制备流程：采用混粉机将水泥、矿粉、粉煤灰、硅灰、减水剂、补偿收缩掺合料、抗裂纤维、粘结剂等进行预拌混合成粉料，粗骨料、细骨料计量包装成骨料；
将粉料和骨料成品一起运送到工地现场，加水搅拌，最后进行浇筑。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于结构加固的特种混凝土，其特征在于：所述特种混凝土的组分包括水泥、矿粉、粉煤灰、硅灰、细骨料、粗骨料、减水剂、补偿收缩掺合料、抗裂纤维和粘结剂，各原材料的重量比为：
水泥10-38份；
矿粉0-6；
粉煤灰0-6；
硅灰0-3；
细骨料20-48份；
粗骨料12-43份；
减水剂0.04-0.7；
补偿收缩掺合料0-4.5；
抗裂纤维0-0.12；
粘结剂0-2。
2.根据权利要求1所述的一种用于结构加固的特种混凝土，其特征在于：所述水泥为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥中的一种，其强度等级为42.5级或52.5级中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种用于结构加固的特种混凝土，其特征在于：所述粗骨料采用玄武岩圆石，玄武岩碎石颗粒的粒径选择5-16mm，针片状含量为≤1％，含泥量为≤0.5％，泥块含量为≤0.1％，吸水率为≤0.5％。
4.根据权利要求1所述的一种用于结构加固的特种混凝土，其特征在于：所述细骨料采用烘干砂，含水率为≤2％，含泥量为≤0.5％，泥块含量为≤0.1％。
5.根据权利要求1所述的一种用于结构加固的特种混凝土，其特征在于：所述粉煤灰选择Ⅱ级灰，所述矿粉选择S95，所述减水剂为奈系混凝土减水剂或聚羧酸类混凝土减水剂，所述抗裂纤维选用短切的聚丙烯纤维或聚乙烯醇纤维，所述粘结剂选用乳胶粉。
6.根据权利要求1所述的一种用于结构加固的特种混凝土，其特征在于：所述补偿收缩掺合料为铝矾土、煅烧明矾、UEA和HEA中的一种或几种。
7.一种用于结构加固的特种混凝土的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
S1采用混粉机将水泥、矿粉、粉煤灰、硅灰、减水剂、补偿收缩掺合料、抗裂纤维、粘结剂等进行预拌混合，包装成粉料；粗骨料、细骨料计量包装成骨料，以双组分袋装成品的形式出厂。
S2将粉料和骨料的袋装成品一起运送到工地现场，按比例加水搅拌，加水量为干物料的7％-11％，最后进行浇筑。
8.根据权利要求7所述的一种用于结构加固的特种混凝土的制备方法，其特征在于：所述特种加固混凝土根据达到设计强度时的龄期不同分为普通型和早强型；
普通型特种加固混凝土特点28d达到设计强度，适用于改造加固中的新增构件，以及新建工程中的梁柱节点钢筋密集区、后浇带、构造柱等混凝土振捣困难的情况；
早强型特种加固混凝土特点7d达到设计强度，适用于改造加固增大截面以及工期较紧的局部新增构件、混凝土置换。
9.根据权利要求8所述的一种用于结构加固的特种混凝土的制备方法，其特征在于：所述普通型特种加固混凝土适用于改造加固中的新增构件，以及新建工程中的梁柱节点钢筋密集区、后浇带、构造柱等混凝土振捣困难的情况。
10.根据权利要求8所述的一种用于结构加固的特种混凝土的制备方法，其特征在于：所述早强型特种加固混凝土新增粘结强度指标，用以增强新旧混凝土粘结强度，适用于改造加固增大截面以及工期较紧的局部新增构件、混凝土置换。
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