CN112374822A - 一种泵送结构轻骨料混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种泵送结构轻骨料混凝土，所述轻骨料混凝土包括如下重量份数的组分：水泥299‑362、粉煤灰69‑81份、矿粉85‑97份、细骨料710‑827份、粗骨料496‑635份、水170‑210份及外加剂8.5‑12.4份。本发明制备的轻骨料混凝土强度等级达到了LC30至LC50，LC30、LC40及LC50强度等级对应的强度分别高达36.5 MPa、47.9 MPa、53.5MPa，分别达到设计强度的122%、120%和107%，制备的混凝土出机状态良好，吸水率低，坍落度低至220，1h坍落度低至160，和易性良好，均符合泵送要求。

Description

一种泵送结构轻骨料混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种泵送结构轻骨料混凝土及其制备方法，属于混凝土材料技术领域。
背景技术
轻骨料混凝土按照用途可分为三类：第一类是保温轻骨料混凝土，主要用于保温的围护结构或热工构筑物，强度等级为LC5.0，密度等级≤800kg/m3；第二类是结构保温轻骨料混凝土，主要用于既承重又保温的围护结构，其强度等级为LC5.0-LC15，密度等级为800-1400kg/m3；第三类是结构轻骨料混凝土，主要用于承重构件或构建物，强度等级为LC15-LC60，密度等级为1400-1900kg/m3。
结构轻骨料混凝土是一种轻质高强、保温耐火、减震抗震性和耐久性良好的混凝土，可广泛应用于各种工业与民用建筑及道路、桥梁等工程中，具有很好的技术经济效益。随着建设事业的发展，“高强、轻质”已成为混凝土的发展趋势。此外，轻骨料空隙率和吸水率比普通骨料大，因此，轻骨料混凝土的泵送比普通混凝土困难得多。在泵送压力下，轻骨料会急剧吸收拌合物中的水分，使泵送管道内的拌合物坍落度明显增大，和易性变差，影响泵送。而当压力消失后，轻骨料内部吸收的水分又会释放出来，影响轻骨料混凝土的凝结和硬化后的性能。
发明内容
本发明为克服现有技术弊端，提供一种泵送结构轻骨料混凝土及其制备方法，优化混凝土配方保证轻骨料混凝土强度等级达到LC30及以上，且满足泵送的要求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种泵送结构轻骨料混凝土，所述轻骨料混凝土包括如下重量份数的组分：水泥299-362份、粉煤灰69-81份、矿粉85-97份、细骨料710-827份、粗骨料496-635份、水170-210份及外加剂8.5-12.4份。
上述泵送结构轻骨料混凝土，优选的，所述轻骨料混凝土包括如下重量份数的组分：水泥312-362份、粉煤灰72-81份、矿粉85-97份、细骨料710-827份、粗骨料496-595份、水170-195份及外加剂9.9-11.3份。
上述泵送结构轻骨料混凝土，所述粗骨料堆积密度≥600kg/m3，其为浮石或页岩陶粒。
上述泵送结构轻骨料混凝土，所述粗骨料为浮石时，其为碎石型，颗粒级配为5-16mm连续粒级，堆积密度为670kg/m3-690 kg/m3；所述粗骨料为页岩陶粒时，其为碎石型，颗粒级配为5-20mm连续粒级，堆积密度为860kg/m3-880kg/m3。
上述泵送结构轻骨料混凝土，所述细骨料为天然中砂，其砂率为43％-44％，细度模数为2.4-2.6，堆积密度为1450kg/m3-1470kg/m3，表观密度为2650kg/m3-2760 kg/m3。
上述泵送结构轻骨料混凝土，所述粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰，其细度为13％-19％，烧失量为4.0％-6.0％；所述矿粉为S95级矿粉，其比表面积为415m2/kg-430m2/kg，流动度比为100％-103％。
上述泵送结构轻骨料混凝土，所述外加剂为聚羧酸减水剂，其含固量为12.0％-14.0％，减水率为25％-28％。
上述泵送结构轻骨料混凝土，所述水泥为普通硅酸盐水泥，其比表面积为350m2/kg-387m2/kg，初凝时间为160min-180min。
一种泵送结构轻骨料混凝土的制备方法，所述方法包括如下步骤：
将配方量的粗骨料、细骨料、粉煤灰和矿粉以及部分水混合搅拌，拌和1min后，使各组分润湿并混合均匀；向混合料中继续加入水泥、外加剂和剩余部分的水，继续拌和2min，得到混凝土拌合物。
本发明的有益效果是：
本发明各种组分之间优化配比，使得制备的轻骨料混凝土强度等级达到了LC30至LC50，LC30、LC40及LC50强度等级对应的强度分别高达36.5MPa、47.9MPa、53.5MPa，分别达到设计强度的122％、120％和107％，干表观密度分别为1620kg/m3、1650kg/m3、1700kg/m3，容重与干表观密度均在2％误差范围内，保证了轻骨料混凝土的凝结和硬化后的性能；采用本发明配方及方法制备的混凝土出机状态良好，吸水率低，坍落度低至220，1h坍落度低至160，和易性良好，均符合泵送要求。
具体实施方式
本发明在粗骨中使用了浮石或页岩陶粒，这些材料具有高强度、质量轻、多孔，极易吸附拌合水，在与其他混凝土材料拌合时，会显著影响配比、影响拌合物用水量的把握，造成混凝土拌合物1h经时塌落度损失过大，另一方面也会降低轻骨料混凝土的抗压、抗拉强度及保温、隔热等性能，出现质量瑕疵。为解决这一弊病，本发明提出可在陶粒或浮石表面添加一层保护层，所述保护层由保护液涂布干燥而成。所述保护液按如下配方制备：
将2wt％的粉煤灰、聚羧酸减水剂0.04％，以及98wt％的水混合拌匀，用喷枪向陶粒或浮石喷洒。使陶粒表面均匀覆盖一层厚度为60μm粉煤灰保护层，这些保护层将陶粒表面出现的空洞或裂纹严密地覆盖住，热风吹干后固化，成为有保护层覆盖的陶粒。
为了更好地在陶粒表面形成致密的覆膜，将细小的空洞或裂隙进行封堵，本发明还可设置第二层保护膜，所述第二层保护膜的配方如下：
5.0％的PVA溶液 20％；
10％的微米氧化硅分散液 68％；
2.5％(以YR3Si(OH)3计)偶联剂水解液 10％；
硫酸钠 1％；
促进剂Silok628 0.5％，混合搅拌，即得到高阻隔涂布液。
以上浓度为质量浓度；
将涂布液喷涂，无机物沉积后形成保护层，热风干燥固化，涂层厚度10-60μm。
本发明中的氧化硅分散液这样制备，将硅酸乙酯350g、甲醇150g、水500g、盐酸微量混合在一起，常温搅拌进行水解缩合，得到固含量10％的纳米氧化硅分散液。
本发明中的偶联剂水解液这样制备：将硅烷偶联剂(A187)30g、异丙醇400g、水600g、盐酸微量混合在一起，常温搅拌1h进行水解，得到固含量2.5％的偶联剂的水解液。
本发明中的硫酸钠用作延缓交联剂。
本发明保护层的涂布液中固体微粒，将其覆盖于陶粒表面后堵塞陶粒表面的微孔，可以阻止多余水分进入陶粒内部，使得陶粒在轻骨料混凝土中不会再吸附拌合水，可以大大改善轻骨料混凝土的工作性能，同时还降低了混凝土制品的收缩率。混凝土中的胶凝材料吸附在陶粒表面后，能够促进浆体中的胶凝材料水化，有利于陶粒与胶凝材料之间的粘结，制备的混凝土强度高、稳定性好。经试验，经过涂覆保护层后的陶粒，其初始塌落度与浸泡1h后使用的陶粒基本相同，拌合水用量基本相同，但1h经时塌落度变化要小得多，十个采样检测数据的平均变化小于10.5mm，工作性能优良，说明覆膜后的陶粒在拌合过程中不再吸收拌合用水。采用采用保护层陶粒制备得到的混凝土的28d强度与未做任何预处理的陶粒的混凝土相比最高可以提高30％，与采用经过水浸泡1h后使用的陶粒的混凝土相比最高可以提高11％。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
泵送结构轻骨料混凝土选料为：水泥312份、粉煤灰72份、矿粉96份、天然中砂827份、浮石496份、水195份以及聚羧酸减水剂9.9份。天然中砂的砂率为44％。
将配方量的浮石、天然中砂、粉煤灰和矿粉以及部分水混合搅拌，拌和1min后；向混合料中继续加入水泥、聚羧酸减水剂和剩余部分的水，继续拌和2min，得到混凝土拌和物。得到的混凝土拌和物的强度等级为LC30。
实施例2
泵送结构轻骨料混凝土选料为：水泥335份、粉煤灰80份、矿粉85份、天然中砂748份、页岩陶粒595份、水170份以及聚羧酸减水剂10.0份。天然中砂的砂率为43％。
将配方量的页岩陶粒、天然中砂、粉煤灰和矿粉以及部分水混合搅拌，拌和1min后；向混合料中继续加入水泥、聚羧酸减水剂和剩余部分的水，继续拌和2min，得到混凝土拌和物。得到的拌和物的强度等级为LC40。
实施例3
泵送结构轻骨料混凝土选料为：水泥362份、粉煤灰81份、矿粉97份、天然中砂710份、页岩陶粒574份、水170份以及聚羧酸减水剂11.3份。天然中砂的砂率为43％。
将配方量的页岩陶粒、天然中砂、粉煤灰和矿粉以及部分水混合搅拌，拌和1min后；向混合料中继续加入水泥、聚羧酸减水剂和剩余部分的水，继续拌和2min，得到混凝土拌和物。得到的拌和物的强度等级为LC50。
实施例4
泵送结构轻骨料混凝土选料为：水泥299份、粉煤灰69份、矿粉92份、天然中砂827份、浮石635份、水180份以及聚羧酸减水剂8.5份。天然中砂的砂率为44％。
将配方量的浮石、天然中砂、粉煤灰和矿粉以及部分水混合搅拌，拌和1min后；向混合料中继续加入水泥、聚羧酸减水剂和剩余部分的水，继续拌和2min，得到混凝土拌和物。得到的混凝土拌和物的强度等级为LC30。
实施例5
泵送结构轻骨料混凝土选料为：水泥362份、粉煤灰81份、矿粉97份、天然中砂710份、页岩陶粒535份、水200份以及聚羧酸减水剂12.4份。天然中砂的砂率为43％。
将配方量的页岩陶粒、天然中砂、粉煤灰和矿粉以及部分水混合搅拌，拌和1min后；向混合料中继续加入水泥、聚羧酸减水剂和剩余部分的水，继续拌和2min，得到混凝土拌和物。得到的拌和物的强度等级为LC50。
以上实施例中，泵送结构轻骨料混凝土各组分的选取及性能要求分别为：
(1)、水泥：选用普通硅酸盐水泥，其性能指标如下表1所示：
表1水泥主要性能指标
Figure BDA0002786868770000061
(2)粗骨料的密度不低于600kg/m3，选用浮石或页岩陶粒，其性能标准如表2所示：
表2粗骨料性能标准
检测项 浮石 页岩陶粒
堆积密度kg/m<sup>3</sup> 680 870
吸水率％ 10.6 4.3
筒压强度Mpa 2.2 5.1
粒型 碎石型 碎石型
(3)、粉煤灰：选用Ⅱ级粉煤灰，其性能指标如表3所述：
表3粉煤灰性能指标
细度(％) 需水量比(％) 烧失量(％)
18 99 5.7
(4)、矿粉：选用S95级矿粉，其性能指标见表4。
表4矿粉性能指标
比表面积(m<sup>2</sup>/kg) 密度(g/cm<sup>3</sup>) 流动度比(％) 7d活性指数(％) 28d活性指数(％)
423 2.91 101 76 103
(5)、细骨料：选用天然中砂，其性能指标见表5。
表5天然中砂主要性能指标
Figure BDA0002786868770000071
(6)、外加剂：选用JY-PS-1型聚羧酸减水剂，具体性能指标见表6。
表6外加剂主要性能指标
型号 密度 含固量 减水率(％)
JY-PS-1 1.039 12.5 28
分别对实施例1至5所制备的轻骨料混凝土性能指标进行检测，得到的各项性能指标见表7。
表7轻骨料混凝土性能指标
Figure BDA0002786868770000072
由表7可以得知，采用本发明配方配制的轻骨料混凝土的各项性能指标均能满足泵送及强度要求，其中混凝土1h坍落度损失小，利于混凝土泵送。
对实施例1至3配制的轻骨料混凝土试块强度及干表观密度进行验证，检验结果如表8所示。
表8轻骨料混凝土试块检验结果
强度等级 强度MPa 干表观密度kg/m<sup>3</sup>
LC30 36.5 1620
LC40 47.9 1650
LC50 53.5 1700
由表8可知，采用本发明配制方法制备的混凝土，其强度等级达到了LC30-LC50，对应的强度分别为36.5MPa、47.9MPa、53.5MPa，经检验对比，得到其强度分别达到设计强度的122％、120％和107％。

Claims (9)

1.一种泵送结构轻骨料混凝土，其特征在于：所述轻骨料混凝土包括如下重量份数的组分：水泥299-362、粉煤灰69-81份、矿粉85-97份、细骨料710-827份、粗骨料496-635份、水170-210份及外加剂8.5-12.4份。
2.根据权利要求1所述的泵送结构轻骨料混凝土，其特征在于：优选的，所述轻骨料混凝土包括如下重量份数的组分：水泥312-362、粉煤灰72-81份、矿粉85-97份、细骨料710-827份、粗骨料496-595份、水170-195份及外加剂9.9-11.3份。
3.根据权利要求2所述的泵送结构轻骨料混凝土，其特征在于：所述粗骨料堆积密度≥600kg/m3，其为浮石或页岩陶粒。
4.根据权利要求3所述的泵送结构轻骨料混凝土，其特征在于：所述粗骨料为浮石时，其为碎石型，颗粒级配为5-16mm连续粒级，堆积密度为670 kg/m3-690 kg/m3；所述粗骨料为页岩陶粒时，其为碎石型，颗粒级配为5-20mm连续粒级，堆积密度为860 kg/m3-880 kg/m3。
5.根据权利要求4所述的泵送结构轻骨料混凝土，其特征在于：所述细骨料为天然中砂，其砂率为43-44%，细度模数为2.4-2.6，堆积密度为1450kg/m3-1470kg/m3，表观密度为2650 kg/m3-2760 kg/m3。
6.根据权利要求5所述的泵送结构轻骨料混凝土，其特征在于：所述粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰，其细度为13%-19%，烧失量为4.0%-6.0%；所述矿粉为S95级矿粉，其比表面积为415m2/kg-430m2/kg，流动度比为100%-103%。
7.根据权利要求6所述的泵送结构轻骨料混凝土，其特征在于：所述外加剂为聚羧酸减水剂，其含固量为12.0%-14.0%，减水率为25%-28%。
8.根据权利要求7所述的泵送结构轻骨料混凝土，其特征在于：所述水泥为普通硅酸盐水泥，其比表面积为350m2/kg-387m2/kg，初凝时间为160min-180min。
9.一种如权利要求1至8所述的泵送结构轻骨料混凝土的制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
将配方量的粗骨料、细骨料、粉煤灰和矿粉以及部分水混合搅拌，拌和1min后；向混合料中继续加入水泥、外加剂和剩余部分的水，继续拌和2min，得到混凝土拌合物。
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