CN1323049C

CN1323049C - 一种机制砂自密实混凝土

Info

Publication number: CN1323049C
Application number: CNB2005102007769A
Authority: CN
Inventors: 张�林; 梅世龙; 蒋正武; 孙振平; 杨志刚; 钱庆强
Original assignee: GUIZHOU PROV HIGHWAY ENGINEERING CORP
Current assignee: GUIZHOU PROV HIGHWAY ENGINEERING CORP
Priority date: 2005-12-08
Filing date: 2005-12-08
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2025-12-08
Also published as: CN1792978A

Abstract

本发明公开了一种机制砂自密实混凝土，它是由水泥100份、粉煤灰60-100份、硅灰5-20份、其他矿物掺合料1-40份、聚羧酸减水剂1-5份、增粘剂0.001-0.08份、消泡剂0.001-0.1份、机制砂280-360份、碎石280-360份混合组成。本发明通过优化配合比解决了机制砂自密实混凝土凝聚性、保水性差、易离析、泌水等缺点。本发明提高了自密实混凝土的和易性和自密实混凝土的强度与耐久性。

Description

一种机制砂自密实混凝土

技术领域：

本发明涉及一种用于建筑、水利、水工、隧道等工程的自密实混凝土，属于混凝土技术领域。

背景技术：

混凝土是人类最大宗的建筑结构材料。随着现代工程结构向大跨度、高耸、重载方向发展以及恶劣环境条件的需要，高强高性能混凝土已广泛应用于高层建筑、桥梁、港口海洋、地下等工程。自密实混凝土作为一种新型高性能混凝土，其新拌混凝土因具有十分良好的工作性，使混凝土的填充性、密实性、均匀性得到显著提高，能够在自重下无需振捣而自行填充模板的空间，形成均匀密实的混凝土结构，因而广泛应用于较适合于浇筑量大、浇筑深度深或浇筑高度大、钢筋密集、有特殊形状等的混凝土工程中。目前，自密实混凝土已经成为高性能混凝土的一个重要研究方向。自密实混凝土是近十多年来由日本首先研究开发并在工程中应用的一项新型混凝土技术。近年来，世界各国，如美国、欧洲等国家也相继在这方面开展了大量的研究与应用。国内自1995年由北京城建集团总公司构件厂研制成功了免振捣自密实混凝土后，已有多家单位相继开发研究并取得一定成功。

目前，自密实混凝土均采用河砂配制而成，而河砂是自然资源，随着我国混凝土用量的不断增大，今年，我国混凝土用量达到2亿立方米。因此，开发河砂替代材料对节约自然资源，促进社会可持续发展具有重要意义。

机制砂是一种可利用资源，可利用其替代河砂。在混凝土中应用机制砂，可改善和缓解毁田挖砂的一系列环境问题，降低商品混凝土的生产成本和市场建筑砂价格，提高建筑工程质量，降低建筑砂紧张的压力。节省资源，降低成本，保护环境。

但因机制砂的颗粒级配不良，颗粒分布往往表现为中间少、两头多，机制砂颗粒粗糙，石粉含量高，因此往往易导致新拌混凝土凝聚性、保水性差，易离析、泌水，且降低了和易性和流动性。

发明内容：

本发明的目的是：提供一种采用机制砂替代河砂、并用大量工业废弃物配制出一种高流动性、高粘聚性、低坍落度损失、高耐久的自密实混凝土，同时解决机制砂配制自密实混凝土所存在的问题，以克服现有技术的不足。

为了实现上述目的，通过大量的实验、研究和总结，不断优化配合比，本发明采用具有高减水率、高保水的聚羧酸减水剂与增粘剂复合使用，解决机制砂自密实混凝土易离析、泌水等缺点；采用粉煤灰与硅灰、石粉等复合矿物掺合料，提高自密实混凝土的和易性和自密实混凝土的强度与耐久性。

本发明的具体技术方案是这样实现的：按照重量组分计算，本发明的机制砂自密实混凝土是由水泥100份、粉煤灰60～100份、硅灰5～20份、其他矿物掺合料1～40份、聚羧酸减水剂1～5份、增粘剂0.001～0.08份、消泡剂0.001～0.1份、机制砂280～360份、碎石280～360份混合组成。

所述的水泥为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，但其强度不低于42.5强度等级。

所述的粉煤灰为高钙灰或普通灰，应是二级粉煤灰或一级粉煤灰。

所述的硅灰可以是凝聚态硅灰或普通硅灰，比表面积大于19000cm²/g。

所述的其他矿物掺合料是石灰石粉或磨细水淬高炉矿渣粉，细度为100目或以下。

所述的聚羧酸减水剂应是具有高减水、保水的聚羧酸减水剂，固含量应大于20％。

所述的增粘剂可选用纤维素系增粘剂，包括羟乙基甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚，其粘度应控制在2.5万至4万之间。

所述的消泡剂可选用聚醚类或有机硅类消泡剂。

所述的机制砂应大于5.0mm和小于0.08mm颗粒，其机制砂中的石粉含量控制在机制砂总量的大于5％、小于或等于10％，其含泥量小于1％。

所述的碎石最大粒径为25mm，优选最大粒径为20mm，石子可为连续级配或间断级配，碎石中针片状含量应小于碎石总量的5％，含泥量小于1％。

本发明与现有技术相比，具有以下独特的性能和优点：

(1)采用具有高减水率、高保水的聚羧酸减水剂，并与增粘剂复合使用，很好地解决了机制砂自密实混凝土易离析、泌水，凝聚性、保水性差等缺点。

(2)采用了大掺量复合掺合料技术，充分利用了工业废弃物。采用粉煤灰与硅灰、石粉等复合矿物掺合料，总掺量大于胶凝材料总量的40％，不仅大大提高自密实混凝土的和易性，而且提高了自密实混凝土的强度与耐久性。

(3)采用机制砂替代常用的河砂配制出高性能的自密实混凝土，不仅是混凝土技术上的创新，而且可有效地提高对工业废弃物的循环利用，符合可持续发展战略，对改善城市生态环境也具有重要的推动作用。这项技术的实施不仅会产生重大的经济效益，而且具有较高的社会效益。

具体实施方式：

本发明的实施例：在制作本发明的机制砂自密实混凝土时，取100公斤的水泥，再加入60～100公斤的粉煤灰，5～20公斤的硅灰，1～40公斤的磨细矿渣粉，1～5公斤的聚羧酸减水剂，0.001～0.08公斤的增粘剂，0.001～0.1公斤的消泡剂，280～360公斤的机制砂和280～360公斤的碎石混合后即可制得本发明的机制砂自密实混凝土。在本实施例所用的原料中：其水泥选用贵州水泥厂生产的强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥；粉煤灰选用贵州发电厂生产的二级粉煤灰；硅灰选用贵州铁合金厂生产的硅灰，比表面积为19600cm²/g；矿渣粉选用上海宝田建材有限公司生产的S95磨细矿渣粉，细度为100目或以下；聚羧酸减水剂选用：淘正化工(上海)有限公司生产的缓凝型超塑化剂SR3，其主要组分为接枝磺酸盐聚羧酸组分，固含量为24％，或淘正化工(上海)有限公司生产的早强型超塑化剂SP1，主要组分为聚醚组分，固含量为29％，或西卡建筑材料有限公司生产的聚羧酸减水剂V500、V3320，主要组分均为聚甲基丙烯酸聚合物，固含量分别为20％、25％。

在使用本发明时，只需加入适当的水即可，其加水量应按本发明中由水泥、粉煤灰、硅灰所组成的胶凝材料量进行控制，在一般使用情况下将水与胶凝材料的比值(即：水胶比)控制在0.25～0.5的范围内。

下面表1是本发明掺入不同品种聚羧酸减水剂(其掺量及增粘剂掺量的比例是指占胶凝材料用量的比例)时的机制砂自密实混凝土的坍落度、坍落扩展度及倒坍落度筒流出时间性能表：

表1掺不同品种减水剂的机制砂自密实混凝土性能

减水剂		增粘剂掺量，‰	坍落度(cm)			坍落扩展度(cm)			倒坍落度筒流出时间(s)
减水剂		增粘剂掺量，‰	坍落度(cm)			坍落扩展度(cm)			倒坍落度筒流出时间(s)			品种	掺量(％)		0h	1h	2h	0h	1h	2h	0h	1h	2h
SR3	1.6	0.1	24	23.5	20.5	61	56	42	12	14.1	18	品种	掺量(％)		0h	1h	2h	0h	1h	2h	0h	1h	2h
SR3	1.6	0.1	24	23.5	20.5	61	56	42	12	14.1	18	SP1	1.4	0.2	23.5	22	21.5	63	58	55	10.1	13.1	13.5
V500	2.0	0.5	25.5	23.5	23.5	65	66	64	7.3	7.7	10	SP1	1.4	0.2	23.5	22	21.5	63	58	55	10.1	13.1	13.5
V500	2.0	0.5	25.5	23.5	23.5	65	66	64	7.3	7.7	10	V3320	1.5	2	23.5	22	20	60	56	50	21	27.6	31.4

下面表2是本发明掺入不同品种聚羧酸减水剂时不同龄期的机制砂自密实混凝土抗压强度表：

表2不同龄期的机制砂自密实混凝土抗压强度

减水剂	抗压强度(MPa)
减水剂	抗压强度(MPa)			品种	3d	7d	28d
SR3	18.9	36.5	55.3	品种	3d	7d	28d
SR3	18.9	36.5	55.3	SP1	21.9	38.5	60.3
V500	20.5	28.5	51.6	SP1	21.9	38.5	60.3
V500	20.5	28.5	51.6	V3320	20.5	36.7	54.7

由表1和表2可见，使用四种不同的聚羧酸减水剂，在选择合适的掺量下，优化自密实混凝土配合比参数，配制的机制砂自密实混凝土均具有优良的和易性与力学性能。

下面表3是本发明掺入不同用量的由水泥、粉煤灰、硅灰所组成的胶凝材料及增粘剂(其掺量的比例是指占胶凝材料用量的比例)时的机制砂自密实混凝土的坍落度、坍落扩展度及倒坍落度筒流出时间性能表：

表3不同胶凝材料用量下的机制砂自密实混凝土拌合物性能

胶凝材料用量(kg/m³)	增粘剂掺量，‰	坍落度(cm)			坍落扩展度(cm)			倒坍落度筒流出时间(s)
胶凝材料用量(kg/m³)	增粘剂掺量，‰	坍落度(cm)			坍落扩展度(cm)			倒坍落度筒流出时间(s)				0h	1h	2h	0h	1h	2h	0h	1h	2h
450	0.2	23.5	23	21	65	63	51	14.3	16	19.1		0h	1h	2h	0h	1h	2h	0h	1h	2h
450	0.2	23.5	23	21	65	63	51	14.3	16	19.1	0.3	22	21.5	20.5	62	58	46.5	15.3	18	35.5
500	0	22	20.5	19	68	58	53	14.8	16.4	19.5	0.3	22	21.5	20.5	62	58	46.5	15.3	18	35.5
500	0	22	20.5	19	68	58	53	14.8	16.4	19.5	0.1	25	24.5	23	68	62	53.5	8.8	10.6	23.7
550	0.05	25.5	25.5	23	69	67.5	60	5	5.6	8.5	0.1	25	24.5	23	68	62	53.5	8.8	10.6	23.7
550	0.05	25.5	25.5	23	69	67.5	60	5	5.6	8.5	0.1	24.5	24	22	68	67	62	6.6	8	1 5

下面表4是本发明掺入不同胶凝材料用量下的机制砂自密实混凝土的抗压强度表：

表4不同胶凝材料用量下的机制砂自密实混凝土的抗压强度

胶凝材料用量(kg/m³)	抗压强度(MPa)
胶凝材料用量(kg/m³)	抗压强度(MPa)				3d	7d	28d
450	15.7	33.9	54.3		3d	7d	28d
450	15.7	33.9	54.3	500	21.9	37.7	61.3
550	17.1	33.2	55.8	500	21.9	37.7	61.3

由表3和表4可见，随着胶凝材料用量的增大，机制砂自密实混凝土拌合物性能越好，混凝土坍落度及坍落扩展度均达到非常理想的值，且倒坍落度筒流出时间也比较小。高胶凝材料用量下，自密实混凝土拌合物性能越好。在不同胶凝材料用量及优化配合比参数下，均能配制出高性能的机制砂自密实混凝土。

Claims

1.一种机制砂自密实混凝土，其特征在于：按照重量组分计算，它是由水泥100份、粉煤灰60～100份、硅灰5～20份、其他矿物掺合料1～40份、聚羧酸减水剂1～5份、增粘剂0.001～0.08份、消泡剂0.001～0.1份、机制砂280～360份、碎石280～360份混合组成。

2.根据权利要求1所述的一种机制砂自密实混凝土，其特征在于：所述的水泥为硅酸盐水泥，但其强度不低于42.5强度等级。

3.根据权利要求1所述的一种机制砂自密实混凝土，其特征在于：所述的粉煤灰为高钙灰或普通灰，应是二级粉煤灰或一级粉煤灰。

4.根据权利要求1所述的一种机制砂自密实混凝土，其特征在于：所述的硅灰是凝聚态硅灰或普通硅灰，比表面积大于19000cm²/g。

5.根据权利要求1所述的一种机制砂自密实混凝土，其特征在于：所述的其他矿物掺合料是石灰石粉或磨细水淬高炉矿渣粉，细度为100目或以下。

6.根据权利要求1所述的一种机制砂自密实混凝土，其特征在于：所述的聚羧酸减水剂应是具有高减水、保水的聚羧酸减水剂，固含量应大于20％。

7.根据权利要求1所述的一种机制砂自密实混凝土，其特征在于：所述的增粘剂选用纤维素系增粘剂，包括羟乙基甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚，其粘度应控制在2.5万至4万之间。

8.根据权利要求1所述的一种机制砂自密实混凝土，其特征在于：所述的消泡剂选用聚醚类或有机硅类消泡剂。

9.根据权利要求1所述的一种机制砂自密实混凝土，其特征在于：所述的碎石最大粒径为25mm，石子为连续级配或间断级配，碎石中针片状含量应小于碎石总量的5％，其含泥量小于1％。