CN113185216B - 高抗渗自密实混凝土及其制备方法 - Google Patents

高抗渗自密实混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高抗渗自密实混凝土及其制备方法，各组分的配比为水泥360～400kg/m3、超细掺合料120～160kg/m3、机制砂720～760kg/m3、级配碎石960～1000kg/m3、高效减水剂9～12kg/m3、密实稳定组分4～6kg/m3、抗渗组分10～14kg/m3、水灰比0.29～0.33，其中，水泥粒径范围5～100μm，超细掺合料粒径范围不大于25μm，机制砂粒径范围0.1～5mm，级配碎石粒径范围5～15mm，密实稳定组分包括流变剂、保坍剂和浆体稳定剂，抗渗组分包括成膜剂、憎水剂和微膨胀剂，微膨胀剂包含高温处理得到的活性镁铝基膨胀组分。本发明可以在实现自密实混凝土高工作性的同时，增加自密实混凝土的强度和抗渗性，进而提高耐久性。

Description

高抗渗自密实混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种高抗渗自密实混凝土及其制备方法。
背景技术
自密实混凝土是指具有优异工作性的，只依靠自身重力作用无需振捣便能流动而均匀充填模板密实成型的高性能混凝土。自密实混凝土靠自重充满模板需要非常好的流动性，但是流动性过大会出现表面浮浆和气泡增多的现象，而且如果自密实混凝土粘聚性和抗离析性不好就会存在混凝土的碎石被钢筋网间隙卡住导致混凝土均质性差的问题。
因自密实混凝土具有优异的工作性，自密实混凝土体系中就存在能够保证流动性的充足的自由水，而且自密实混凝土需要通过钢筋间隙填充至模板的各个连接处及角落，所以自密实混凝土会出现高流动性和高抗离析性难以控制和保持的矛盾性问题。此外，由于自密实混凝土存在较多自由水，凝结硬化后，自由水所占的空间及孔隙构成了外部水分侵入混凝土内部的自由通道，导致自密实混凝土的抗渗性下降，同时也易使环境中的氯离子、硫酸根离子、碳酸根离子等侵入混凝土内部，严重影响混凝土的强度和耐久性。
发明内容
本发明的目的是提供一种高抗渗自密实混凝土及其制备方法，本发明可以在实现自密实混凝土高工作性的同时，增加自密实混凝土的强度和抗渗性，进而提高耐久性。
本发明所采用的技术方案是：
一种高抗渗自密实混凝土，各组分的配比为水泥360～400kg/m3、超细掺合料120～160kg/m3、机制砂720～760kg/m3、级配碎石960～1000kg/m3、高效减水剂9～12kg/m3、密实稳定组分4～6kg/m3、抗渗组分10～14kg/m3、水灰比0.29～0.33，其中，水泥粒径范围5～100μm，超细掺合料粒径范围不大于25μm，机制砂粒径范围0.1～5mm，级配碎石粒径范围5～15mm，密实稳定组分包括流变剂、保坍剂和浆体稳定剂，抗渗组分包括成膜剂、憎水剂和微膨胀剂，微膨胀剂包含高温处理得到的活性镁铝基膨胀组分。
优选地，密实稳定组分以质量百分比计包括流变剂16～26％、保坍剂22～32％、浆体稳定剂50～60％。
优选地，流变剂为硬脂酸钾、硬脂酸钠中的一种或两种以任意比例的混合物；保坍剂为柠檬酸钠、葡萄糖酸钠和十水合硼酸钠中的一种；浆体稳定剂为聚丙烯酸钠。
优选地，抗渗组分以质量百分比计包括成膜剂8～16％、憎水剂24～32％、微膨胀剂54～62％。
优选地，成膜剂为聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺中的一种；憎水剂为有机硅烷类憎水剂；微膨胀剂为菱镁矿与高岭土按1∶1的比例在1100℃下煅烧30min制成的镁铝基膨胀剂。
优选地，水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥中的一种。
优选地，超细掺合料为比表面积不低于600m2/kg的锂渣粉、铜渣粉、钢渣粉和镍铁合金渣粉中的两种以上按任意比例混合而成。
优选地，级配碎石为5～15mm连续级配玄武岩碎石。
优选地，高效减水剂为聚羧酸高效减水剂或三聚氰胺高效减水剂中的一种。
一种上述高抗渗自密实混凝土的制备方法，先按照配比依次将级配碎石、机制砂、水泥和超细掺合料加入搅拌机中，干拌2～3min，充分混合；然后按照配比依次加入密实稳定组分、抗渗组分和高效减水剂，搅拌1～2min，混合均匀；最后按照配比加入水，搅拌2～3min，即完成制备。
本发明的有益效果是：
本发明可以在实现自密实混凝土高工作性的同时，增加自密实混凝土的强度和抗渗性，进而提高耐久性：
1)通过级配碎石(粗骨料)、机制砂、水泥和超细掺合料的颗粒粒径的合理搭配，使混凝土近似为连续体，在不加水的干料条件下，就具备一定流动性，并且能形成较大的堆积密度，进而降低系统的孔隙率；
2)将密实稳定组分引入自密实混凝土中，其中流变剂的润滑作用使混凝土在相同的用水量时，具有更大的流动性；保坍剂可以减缓水泥的凝结硬化，使高流动性根据实际施工需要保持和控制，流变剂的润滑作用和浆体稳定剂的保水增稠效果使混凝土具有优异的工作性，在保持大流动性的条件下，不分层、不离析，增加自密实混凝土的间隙通过性，保证均质性，因此钢筋间隙通过性良好，保证自密实混凝土在不受任何外力的振捣作用下，充填于形状复杂的模板中，充盈度好，实现自流平自密实。
3)通过掺入抗渗组分，阻碍了水及有害离子的自由通道，提高自密实混凝土的抗渗性——自密实混凝土凝结硬化后，自由水蒸发消耗，必然在内部残留大量孔隙，通过成膜剂和憎水剂的共同作用在水化产物结构表面形成疏水薄膜，阻止外部水分和离子向混凝土内部扩散；通过高温处理得到的活性镁铝基膨胀组分，不仅自身水化得到微膨胀的水化产物积聚于部分孔隙中，而且还可以与水泥水化产生的氢氧化钙发生二次水化反应，生成微膨胀产物充填于水化产物结构的孔隙中，大幅降低体系的孔隙率，提高了系统的密实度，进而提高自密实混凝土的抗渗性，从而保证了混凝土的高耐久性，延长其服役寿命。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
以下实施例中，如无特殊说明，采用的试剂为市售工业产品或化学试剂。
以下实施例中，使用的原料为：
水泥为华新水泥股份有限公司生产的P.O42.5普通硅酸盐水泥；超细掺合料为比表面积不低于600m2/kg的锂渣粉、铜渣粉、钢渣粉和镍铁合金渣粉中的两种或两种以上按任意比例混合而成；机制砂为浠水县砂场的机制砂，细度模数2.6，表观密度2610kg/m3，石粉含量2.8％；级配碎石为5～15mm连续级配玄武岩碎石，压碎值7.5％，针片状含量2.1％，表观密度2657kg/m3；高效减水剂为巴斯夫(中国)有限公司的粉状聚羧酸高效减水剂和三聚氰胺高效减水剂，有效含量95％，减水率32％；密实稳定组分包括：流变剂、保坍剂和浆体稳定剂，其中，流变剂为硬脂酸钾、硬脂酸钠中的一种或两种以任意比例的混合物，保坍剂为柠檬酸钠、葡萄糖酸钠和十水合硼酸钠中的一种，浆体稳定剂为聚丙烯酸钠；抗渗组分包括：成膜剂、憎水剂和微膨胀剂，其中，成膜剂为聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺中的一种，憎水剂为阿克苏诺贝尔特种化学(上海)有限公司的SEAL80型有机硅烷类憎水剂，微膨胀剂为菱镁矿与高岭土按1∶1的比例在1100℃下煅烧30min制成的镁铝基膨胀剂。
高抗渗自密实混凝土的制备方法为：先按照配比依次将碎石、机制砂、水泥和超细掺合料加入搅拌机中，干拌2～3min，充分混合；然后按照配比依次加入密实稳定组分、抗渗组分和高效减水剂，搅拌1～2min，混合均匀；然后按照配比加入水，继续搅拌2～3min，即可进行高抗渗自密实混凝土的施工。
实施例1
高抗渗自密实混凝土配合比见表1。
表1实施例1高抗渗自密实混凝土配合比(kg/m3)
Figure BDA0003028321840000041
其中，超细掺合料为：锂渣粉：50kg，铜渣粉70kg；减水剂为三聚氰胺高效减水剂；密实稳定组分为：硬脂酸钾0.64kg，柠檬酸钠1kg，聚丙烯酸钠2.36kg；抗渗组分为：聚丙烯酰胺0.9kg，憎水剂3.1kg，微膨胀剂6kg。
实施例2
高抗渗自密实混凝土配合比见表2。
表2实施例2高抗渗自密实混凝土配合比(kg/m3)
Figure BDA0003028321840000042
其中，超细掺合料为：锂渣粉：60kg，铜渣粉60kg，钢渣粉10kg；减水剂为三聚氰胺高效减水剂；密实稳定组分为：硬脂酸钠0.8kg，葡萄糖酸钠1.2kg，聚丙烯酸钠2kg；抗渗组分为：聚乙烯亚胺1.21kg，憎水剂3.08kg，微膨胀剂6.71kg。
实施例3
高抗渗自密实混凝土配合比见表2。
表3实施例3高抗渗自密实混凝土配合比(kg/m3)
Figure BDA0003028321840000043
Figure BDA0003028321840000051
其中，超细掺合料为：锂渣粉：70kg，铜渣粉50kg，钢渣粉20kg；减水剂为聚羧酸高效减水剂；密实稳定组分为：硬脂酸钾1.1kg，十水合硼酸钠1.1kg，聚丙烯酸钠2.8kg；抗渗组分为：聚乙烯亚胺1.8kg，憎水剂3kg，微膨胀剂7.2kg。
实施例4
高抗渗自密实混凝土配合比见表2。
表4实施例4高抗渗自密实混凝土配合比(kg/m3)
Figure BDA0003028321840000052
其中，超细掺合料为：锂渣粉：70kg，铜渣粉50kg，钢渣粉20kg，镍铁合金渣粉10kg；减水剂为聚羧酸高效减水剂；密实稳定组分为：硬脂酸钾0.85kg，硬脂酸钠0.65kg，十水合硼酸钠1.2kg，聚丙烯酸钠3.3kg；抗渗组分为：聚丙烯酰胺1.56kg，憎水剂3.51kg，微膨胀剂7.93kg。
对比例
普通自密实混凝土配合比见表5。
表5对比例自密实混凝土配合比(kg/m3)
水泥 普通掺合料 机制砂 级配碎石 聚羧酸高效减水剂 水
400 120 730 990 10 172
对实施例1-4和对比例提供的混凝土进行测试，具体性能测试方法参照标准JGJ/T283-2012《自密实混凝土应用技术规程》、GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》和GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》，结果见表6。
表6实施例1-4和对比例提供的自密实混凝土性能测试结果
Figure BDA0003028321840000053
Figure BDA0003028321840000061
上述结果表明：本实施例所得高抗渗自密实混凝土的工作性能、力学性能和耐久性均显著优于普通自密实混凝土。
综上所述，本发明可以在实现自密实混凝土高工作性的同时，增加自密实混凝土的强度和抗渗性，进而提高耐久性：
1)通过级配碎石(粗骨料)、机制砂、水泥和超细掺合料的颗粒粒径的合理搭配，使混凝土近似为连续体，在不加水的干料条件下，就具备一定流动性，并且能形成较大的堆积密度，进而降低系统的孔隙率；
2)将密实稳定组分引入自密实混凝土中，其中流变剂的润滑作用使混凝土在相同的用水量时，具有更大的流动性；保坍剂可以减缓水泥的凝结硬化，使高流动性根据实际施工需要保持和控制，流变剂的润滑作用和浆体稳定剂的保水增稠效果使混凝土具有优异的工作性，在保持大流动性的条件下，不分层、不离析，增加自密实混凝土的间隙通过性，保证均质性，因此钢筋间隙通过性良好，保证自密实混凝土在不受任何外力的振捣作用下，充填于形状复杂的模板中，充盈度好，实现自流平自密实。
3)通过掺入抗渗组分，阻碍了水及有害离子的自由通道，提高自密实混凝土的抗渗性——自密实混凝土凝结硬化后，自由水蒸发消耗，必然在内部残留大量孔隙，通过成膜剂和憎水剂的共同作用在水化产物结构表面形成疏水薄膜，阻止外部水分和离子向混凝土内部扩散；通过高温处理得到的活性镁铝基膨胀组分，不仅自身水化得到微膨胀的水化产物积聚于部分孔隙中，而且还可以与水泥水化产生的氢氧化钙发生二次水化反应，生成微膨胀产物充填于水化产物结构的孔隙中，大幅降低体系的孔隙率，提高了系统的密实度，进而提高自密实混凝土的抗渗性，从而保证了混凝土的高耐久性，延长其服役寿命。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种高抗渗自密实混凝土，其特征在于：各组分的配比为水泥360～400kg/m3、超细掺合料120～160kg/m3、机制砂720～760kg/m3、级配碎石960～1000kg/m3、高效减水剂9～12kg/m3、密实稳定组分4～6kg/m3、抗渗组分10～14kg/m3、水灰比0.29～0.33，其中，水泥粒径范围5～100μm，超细掺合料粒径范围不大于25μm，机制砂粒径范围0.1～5mm，级配碎石粒径范围5～15mm，密实稳定组分包括流变剂、保坍剂和浆体稳定剂，抗渗组分包括成膜剂、憎水剂和微膨胀剂，微膨胀剂包含高温处理得到的活性镁铝基膨胀组分；
密实稳定组分以质量百分比计包括流变剂16～26％、保坍剂22～32％、浆体稳定剂50～60％；流变剂为硬脂酸钾、硬脂酸钠中的一种或两种以任意比例的混合物；保坍剂为柠檬酸钠、葡萄糖酸钠和十水合硼酸钠中的一种；浆体稳定剂为聚丙烯酸钠；
抗渗组分以质量百分比计包括成膜剂8～16％、憎水剂24～32％、微膨胀剂54～62％；成膜剂为聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺中的一种；憎水剂为有机硅烷类憎水剂；微膨胀剂为菱镁矿与高岭土按1：1的比例在1100℃下煅烧30min制成的镁铝基膨胀剂。
2.如权利要求1所述的高抗渗自密实混凝土，其特征在于：水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥中的一种。
3.如权利要求1所述的高抗渗自密实混凝土，其特征在于：超细掺合料为比表面积不低于600m2/kg的锂渣粉、铜渣粉、钢渣粉和镍铁合金渣粉中的两种以上按任意比例混合而成。
4.如权利要求1所述的高抗渗自密实混凝土，其特征在于：级配碎石为5～15mm连续级配玄武岩碎石。
5.如权利要求1所述的高抗渗自密实混凝土，其特征在于：高效减水剂为聚羧酸高效减水剂或三聚氰胺高效减水剂中的一种。
6.一种如权利要求1至5任一所述的高抗渗自密实混凝土的制备方法，其特征在于：先按照配比依次将级配碎石、机制砂、水泥和超细掺合料加入搅拌机中，干拌2～3min，充分混合；然后按照配比依次加入密实稳定组分、抗渗组分和高效减水剂，搅拌1～2min，混合均匀；最后按照配比加入水，搅拌2～3min，即完成制备。
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