CN113185244A - 一种超引气轻质高强混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超引气轻质高强混凝土及其制备方法。该混凝土按照重量份数计，包括以下组分：400‑480份水泥、160‑220份超细矿粉、80‑110份硅灰、80‑110份沉珠、300‑350份漂珠、30‑36份丁苯乳液、0.5‑0.9份茶皂素、36‑44份聚羧酸减水剂、水胶比0.12‑0.14。将水泥、超细矿粉、硅灰、沉珠、漂珠和茶皂素搅拌混合后，加入减水剂和水的混合液中，然后再加入丁苯乳液成型拆模水养即可。本发明混凝土容重低，可至1350‑1400kg/m3，并在低容重的同时兼顾高强度和良好的工作性能，质量稳定，制备简单，具有工业应用前景。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种超引气轻质高强混凝土及其制备方法。
背景技术
由于轻质高强混凝土在降低工程荷载、提高抗震性能方面的显著优势，在桥梁工程、超高层建筑中得到了广泛的应用，而研究人员在追求混凝土高强的同时也不断向更加轻质化方向探索。
大量研究表明，在配制容重2000kg/m3以下的轻质高强混凝土时，普遍会加入轻质材料来降低混凝土容重，例如漂珠。但是在配制更低容重高强混凝土时，漂珠等轻质材料的掺量会显著提高，导致混凝土工作性较差，成型困难，同时硬化结构出现大量不均匀大孔洞，细骨料周围水泥石胶结层厚度降低，强度波动大。
因此，如何改善低容重轻质高强混凝土工作性，提高混凝土整体强度，是低容重轻质高强混凝土一个亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超引气轻质高强混凝土及其制备方法，该混凝土容重低、工作性好，质量稳定，制备简单。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
提供一种超引气轻质高强混凝土，按照重量份数计，包括以下组分：
水泥，400-480份；
超细矿粉，160-220份；
硅灰，80-110份；
沉珠，80-110份；
漂珠，300-350份；
丁苯乳液，30-36份；
茶皂素，0.5-0.9份；
聚羧酸减水剂，36-44份；
水胶比，0.12-0.14。
按上述方案，水泥为≥52.5普通硅酸盐水泥、超细硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥混合物。优选地，按质量百分比计，水泥中，≥52.5普通硅酸盐水泥为50％，超细硅酸盐水泥为20-30％，硫铝酸盐水泥为20-30％。
按上述方案，超细矿粉平均粒径为1.0-9.0μm，S125级；硅灰为半加密型，SiO2含量≥95％。
按上述方案，漂珠为40-100目，真密度450-500kg/m3。
按上述方案，沉珠表观密度为1100-1200kg/m3，其中SiO2≥50％，Al2O3≥30％。
按上述方案，茶皂素为100-200目粉状颗粒。
按上述方案，丁苯乳液的固含量为45-48％。
按上述方案，聚羧酸减水剂，减水率为34-37％，固含量40-50％。
按上述方案，轻质高强混凝土容重为1350-1400kg/m3。
提供上述超引气轻质高强混凝土的制备方法，具体步骤为：
(1)将400-480份水泥、160-220份超细矿粉、80-110份硅灰、80-110份沉珠、300-350份漂珠、0.4-0.9份茶皂素混合搅拌1-2min。
(2)将36-44份聚羧酸减水剂与水胶比0.12-0.14的水混合均匀；
(3)搅拌状态下，在步骤(1)所得混合物中加入步骤(2)所得混合物，1min内加完，后又继续搅拌8-10min；
(4)向步骤(3)所得混合物中加入30-36份丁苯乳液搅拌1-1.5min后成型，1d后拆模，常温水养28d即可。
本发明提供的超引气轻质高强混凝土，容重低(1350-1400kg/m3)，整体工作性好，强度高，工作原理如下：
本发明主要通过漂珠和茶皂素来大幅度降低混凝土容重，其中漂珠作为轻物质来降低整体容重，粒径小，比表面积大，但是如果单独使用漂珠实现混凝土的超低容重，漂珠的用量会很大，体系中漂珠用量过大，会导致浆体包裹性差，工作性差，强度低。本发明中除了采用漂珠外，还另外通过大掺量茶皂素来降低容重。大掺量茶皂素在粉料中均匀分散，在外加剂和水的共同作用下，引入大量微小气泡，提高了混凝土的工作性，同时降低了轻质高强混凝土的容重，在相同混凝土容重情况下起到降低漂珠用量的作用，因此，细骨料总量降低，骨料周围的水泥石胶结层厚度增加，整体强度提高。
虽然茶皂素引入大量微小气泡，减小了骨料之间的摩擦力，增大了混凝土的工作性，但同时也导致许多孔结构缺陷的存在，对混凝土强度具有一定的削弱作用，而丁苯乳液的加入，由于其特定的结膜效应，阻碍内部水分迁移流失，保证了后期水泥颗粒的进一步水化，对孔结构进行修复和增强，从而一定程度上防止因大量孔结构局部缺陷导致的强度削弱。
此外，普通硅酸盐水泥、超细水泥和硫铝酸盐水泥混合，由于各种水泥颗粒粒径的差异，形成颗粒紧密堆积，又由于水化反应速率不同，提升了水泥石不同阶段的强度，加之硅灰、超细矿粉具有填充效应，进一步提高了混凝土内部致密性，从而提高混凝土整体强度，同时沉珠中具有大量球状颗粒，产生的滚珠效应在一定程度上改善了浆体工作性。
本发明的技术方案的有益效果是：
1.本发明提供的超引气轻质高强混凝土，一方面通过漂珠和茶皂素大幅度降低混凝土容重，而大掺量茶皂素不仅可以降低漂珠用量，减弱漂珠使用量过大对于工作性能的削弱作用，还可提高工作性能；丁苯乳液可改善因茶皂素引入的孔结构缺陷，提高强度；普通硅酸盐水泥、超细水泥和硫铝酸盐水泥组成的混合水泥、硅灰和超细矿粉可提高混凝土整体强度，沉珠的滚珠效应可在一定程度上改善浆体工作性；所得混凝土容重低，可至1350-1400kg/m3，并在低容重的同时兼顾高强度和良好的工作性能，质量稳定。
2.本发明提供的超引气轻质高强混凝土，制备方法简单，工作性能好，强度高，28d强度大于80Mpa。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明进一步说明，以利于本领域技术人员能更加清楚地了解。
实施例1
提供一种超引气轻质高强混凝土，按照重量份数计，包括以下组分：
水泥，400份；
超细矿粉，160份；
硅灰，80份；
沉珠，80份；
漂珠，300份；
丁苯乳液，30份；
茶皂素，0.5份；
聚羧酸减水剂，36份；
水胶比，0.14。
其中上述原料组分的技术指标如下：
水泥为52.5普通硅酸盐水泥、超细硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥混合物；其中，按质量百分比计，水泥中，52.5普通硅酸盐水泥50％，超细硅酸盐水泥30％，硫铝酸盐水泥20％。
超细矿粉为平均粒径1.0-9.0μm，S125级；硅灰为半加密型，SiO2含量≥95％。
漂珠为40-100目，真密度450-500kg/m3。
沉珠表观密度为1100-1200kg/m3，其中SiO2含量52％，Al2O3含量33％。
茶皂素为100目粉状颗粒。
丁苯乳液，固含量48％。
聚羧酸减水剂，减水率为34％，固含量40％。
本实施例所得轻质高强混凝土容重为1350kg/m3。
提供一种上述超引气轻质高强混凝土的制备方法，具体步骤为：
(1)将400份水泥、160份超细矿粉、80份硅灰、80份沉珠、300份漂珠、0.4份茶皂素混合搅拌1min；
(2)将36份聚羧酸减水剂与水胶比0.14的自来水混合均匀；
(3)向搅拌中的(1)中缓慢加入(2)混合物，1min内加完，后又继续搅拌10min；
(4)向(3)混合物加入30份丁苯乳液搅拌1.5min后成型，1d后拆模，常温水养28d。
实施例2
提供一种超引气轻质高强混凝土，按照重量份数计，包括以下组分：
水泥，440份；
超细矿粉，190份；
硅灰，100份；
沉珠，100份；
漂珠，330份；
丁苯乳液，34份；
茶皂素，0.6份；
聚羧酸减水剂，40份；
水胶比，0.14。
其中上述原料的组分技术指标如下：
水泥为52.5普通硅酸盐水泥、超细硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥混合物；其中，按质量百分比计，水泥中，52.5普通硅酸盐水泥50％，超细硅酸盐水泥25％，硫铝酸盐水泥25％。
超细矿粉为平均粒径1.0-9.0μm，S125级；硅灰为半加密型，SiO2含量≥95％。
漂珠为40-100目，真密度450-500kg/m3。
沉珠表观密度为1100-1200kg/m3，其中SiO2含量54％，Al2O3含量31％。
茶皂素为150目粉状颗粒。
丁苯乳液，固含量46％。
聚羧酸减水剂，减水率为36％，固含量45％。
本实施例所得轻质高强混凝土容重为1370kg/m3。
提供上述超引气轻质高强混凝土的制备方法，具体步骤为：
(1)将440份水泥、190份超细矿粉、100份硅灰、100份沉珠、330份漂珠、0.6份茶皂素混合搅拌1.5min；
(2)将40份聚羧酸减水剂与水胶比0.14的自来水混合均匀；
(3)向搅拌中的(1)中缓慢加入(2)混合物，1min内加完，后又继续搅拌10min；
(4)向(3)混合物加入34份丁苯乳液搅拌1.5min后成型，1d后拆模，常温水养28d。
实施例3
提供一种超引气轻质高强混凝土，按照重量份数计，包括以下组分：
水泥，480份；
超细矿粉，220份；
硅灰，110份；
沉珠，110份；
漂珠，350份；
丁苯乳液，36份；
茶皂素，0.9份；
聚羧酸减水剂，44份；
水胶比，0.13。
其中上述原料的组分技术指标如下：
水泥为52.5普通硅酸盐水泥、超细硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥混合物；其中，按质量百分比计，水泥中，52.5普通硅酸盐水泥50％，超细硅酸盐水泥25％，硫铝酸盐水泥25％。
超细矿粉为平均粒径1.0-9.0μm，S125级；硅灰为半加密型，SiO2含量≥95％。
漂珠为40-100目，真密度450-500kg/m3。
沉珠表观密度为1100-1200kg/m3，其中SiO2含量55％，Al2O3含量33％。
茶皂素为200目粉状颗粒。
丁苯乳液，固含量48％。
聚羧酸减水剂，减水率为37％，固含量50％。
本实施例所得轻质高强混凝土容重为1395kg/m3。
提供上述超引气轻质高强混凝土的制备方法，具体步骤为：
(1)将480份水泥、220份超细矿粉、110份硅灰、110份沉珠、350份漂珠、0.9份茶皂素混合搅拌2min；
(2)将36-44份聚羧酸减水剂与水胶比0.13的自来水混合均匀；
(3)向搅拌中的(1)中缓慢加入(2)混合物，1min内加完，后又继续搅拌10min；
(4)向(3)混合物加入30-36份丁苯乳液搅拌1.5min后成型，1d后拆模，常温水养护28d。
对比例1
一种普通轻质高强混凝土，按照重量份数计，包括以下原材料：
52.5普通硅酸盐水泥，400份；矿粉，160份；硅灰，160份；漂珠，470份；聚羧酸减水剂，36份；水胶比，0.14。
制备方法同实施例1。
对比例2
一种普通轻质高强混凝土，按照重量份数计，包括以下原材料：
52.5普通硅酸盐水泥，440份；矿粉，190份；硅灰，200份；漂珠，500份；聚羧酸减水剂，40份；水胶比，0.14。
制备方法同实施例2。
对比例3
一种普通轻质高强混凝土，按照重量份数计，包括以下原材料：
52.5普通硅酸盐水泥，480份；矿粉，200份；硅灰，220份；漂珠，550份；聚羧酸减水剂，44份；水胶比，0.13。
将实施例1-3得到的超引气轻质高强混凝土，以及对比例1-3得到的普通轻质高强混凝土，按照GB/T50081-2019方法测定抗压强度、坍落度、扩展度，试件成型尺寸100mm×100mm×100mm，抗压强度数据未乘以折减系数，具体结果如表1所示。
表1实施例1-3和对比例1-3的轻质高强混凝土性能测试表
表1结果显示，实施例1-3与对应对比例1-3相比，在相同容重下，实施例1-3所得混凝土的工作性和强度均有相应提升，说明实施例1-3得到的超引气轻质高强混凝土相对于对比例1-3的普通轻质高强混凝土有较大的改善，综合性能较好。
以上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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种超引气轻质高强混凝土，其特征在于，按照重量份数计，包括以下组分：
水泥，400-480份；
超细矿粉，160-220份；
硅灰，80-110份；
沉珠，80-110份；
漂珠，300-350份；
丁苯乳液，30-36份；
茶皂素，0.5-0.9份；
聚羧酸减水剂，36-44份；
水胶比，0.12-0.14。
2.根据权利要求1所述的超引气轻质高强混凝土，其特征在于，所述水泥为≥52.5普通硅酸盐水泥、超细硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥混合物。
3.根据权利要求2所述的超引气轻质高强混凝土，其特征在于，按质量百分比计，所述水泥中，≥52.5普通硅酸盐水泥为50％，超细硅酸盐水泥为20-30％，硫铝酸盐水泥为20-30％。
4.根据权利要求1所述的超引气轻质高强混凝土，其特征在于，所述超细矿粉平均粒径为1.0-9.0μm，S125级；所述硅灰为半加密型，SiO2含量≥95％。
5.根据权利要求1所述的超引气轻质高强混凝土，其特征在于，所述漂珠为40-100目，真密度450-500kg/m3。
6.根据权利要求1所述的超引气轻质高强混凝土，其特征在于，所述沉珠表观密度为1100-1200kg/m3，其中SiO2≥50％，Al2O3≥30％。
7.根据权利要求1所述的超引气轻质高强混凝土，其特征在于，所述茶皂素为100-200目粉状颗粒。
8.根据权利要求1所述的超引气轻质高强混凝土，其特征在于，所述丁苯乳液的固含量为45-48％。
9.根据权利要求1所述的超引气轻质高强混凝土，其特征在于，聚羧酸减水剂，减水率为34-37％，固含量为40-50％。
10.一种权利要求1-9任一项所述的超引气轻质高强混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将400-480份水泥、160-220份超细矿粉、80-110份硅灰、80-110份沉珠、300-350份漂珠、0.4-0.9份茶皂素混合搅拌1-2min。
(2)将36-44份聚羧酸减水剂与水胶比0.12-0.14的水混合均匀；
(3)搅拌状态下，在步骤(1)所得混合物中加入步骤(2)所得混合物，1min内加完，后又继续搅拌8-10min；
(4)向步骤(3)所得混合物中加入30-36份丁苯乳液搅拌1-1.5min后成型，1d后拆模，常温水养28d即可。
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