CN106587788A

CN106587788A - 一种低水泥用量自密实混凝土及其制备方法

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Publication number: CN106587788A
Application number: CN201710002055.XA
Authority: CN
Inventors: 王伟; 廖声金; 李武; 龙威
Original assignee: CHANGSHA KAMILE-SU CHEMICAL Co Ltd
Current assignee: CHANGSHA KAMILE-SU CHEMICAL Co Ltd
Priority date: 2017-01-03
Filing date: 2017-01-03
Publication date: 2017-04-26

Abstract

本发明提供了一种低水泥用量自密实混凝土，由以下成分组成：水泥100～220kg/m³、矿物掺合料50～200kg/m³、细骨料500～650kg/m³、粗骨料720～900kg/m³、混凝土外加剂15～40kg/m³、水60～240kg/m³；该自密实混凝土的制备方法，包括：(1)按配方量将细骨料、粗骨料、水泥、减水剂、水投入拌合机，成为水泥砂浆；(2)在水泥砂浆中投入矿物掺合料，拌合；(3)再投入其余混凝土外加剂和剩余的水拌合，搅拌均匀，即得自密实混凝土。该低水泥用量自密实混凝土能够大幅减少水泥用量，通过降低水灰比，减少收缩，提高混凝土的稳定性和强度，水泥用量的降低，减少了二氧化碳排放量，有利于节能、减排、降耗和环境的可持续发展。

Description

一种低水泥用量自密实混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，特别地，涉及是一种低水泥用量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较高的流动性、良好的粘聚性、均匀性和稳定性，浇筑时依靠其自重作用，无需振捣而达到密实的混凝土。随着我国混凝土建设工程的现代化高速发展，自密实混凝土在我国已引起广泛重视，其推广应用量迅速增长。自密实混凝土能依靠自重填充模板，不会出现表面气泡或蜂窝麻面，不需要进行表面修补；能够逼真呈现模板表面的纹理或造型，改善了混凝土的外观质量。不需要振捣，可以浇筑成型形状复杂、薄壁和密集配筋的结构，增加了结构设计的自由度，具有良好的施工性能。自密实混凝土使混凝土浇筑需要的时间大幅度缩短，工人劳动强度大幅度降低，可以提高施工进度。由于没有振捣噪音、避免工人长时间手持振动器导致的“手臂振动综合症”，改善了工作环境和安全性。

自密实混凝土填充集料堆积时形成的空隙所用的粉末材料基本上为水泥和粉煤灰等形成的胶凝材料浆体。现有技术中的自密实混凝土胶凝材料用量一般在500kg/m³以上，水泥用量一般在350kg/m³以上。水泥是自密实混凝土胶凝材料胶材中的主要原材料，水泥用量偏高会因为水泥水化热过高而容易引起混凝土收缩值偏大，对混凝土的裂缝控制和提高混凝土的耐久性不利，特别是配制C40以下低强度等级自密实混凝土时，易出现离析和泌水等问题，例如一些墙体材料、承重砌块结构中芯柱和圈梁等，容易产生裂纹。另外，水泥用量多，价格高，使得自密实混凝土的价格居高不下。由于以上种种原因使得自密实混凝土的推广应用受到限制。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种低水泥用量自密实混凝土，该低水泥用量自密实混凝土能够大幅减少水泥用量，通过降低水灰比，减少收缩，提高混凝土的稳定性和强度，水泥用量的降低，减少了二氧化碳排放量，有利于节能、减排、降耗和环境的可持续发展，用以解决上述技术问题。

本发明可以通过以下技术方案来实现：

一种低水泥用量自密实混凝土，由以下成分组成：水泥100～220kg/m³、矿物掺合料50～200kg/m³、细骨料500～650kg/m³、粗骨料720～900kg/m³、混凝土外加剂15～40kg/m³、水60～240kg/m³；

所述矿物掺合料为粉煤灰、矿粉、粒化高炉矿渣粉、沸石粉、火山灰、硅灰中的一种或几种混合，利用为粉煤灰、矿粉、粒化高炉矿渣粉、沸石粉、火山灰、硅灰的混合掺和效应，将混凝土的屈服应力减小到足以被因自重产生的剪应力克服，使混凝土流动性增大，同时又具有足够的塑性粘度；

所述粗骨料为连续级配，公称粒径为3～26mm，空隙率38％以下；其中公称粒径20～26mm的占粗骨料总质量的10～15％，公称粒径15～20mm的占粗骨料总质量的14～19％，公称粒径10～15mm的占粗骨料总质量的28～32％，公称粒径3～10mm的占粗骨料总质量的34～48％；粗骨料堆积状态达到紧密堆积，松散堆积空隙率和紧密堆积空隙率均在38％以下，当石空隙率降低时，填充混凝土内部空隙所需浆体就减少，当混凝土具有更多富裕浆体时，混凝土包裹性，保水性，粘聚性及流动性都会改善，混凝土硬化后缺陷减少，混凝土强度提高，耐久性能也会提高；

所述混凝土外加剂是混凝土减水剂、混凝土保坍剂、混凝土粘度调节剂、引气剂、消泡剂的混合物，其中，所述减水保坍的浓度为8-20％固体重量含量，所述混凝土保坍剂所述混凝土粘度调节剂的重量为混凝土重量的1-3‰，所述引气剂、消泡剂的重量为混凝土重量的千分之一至万分之一。

所述减水剂是聚羧酸高性能减水剂、氨基磺酸盐高效减水剂、脂肪族高效减水剂中的任意一种，聚羧酸高性能减水剂相比于现有技术的萘系高效减水剂的双电层电性斥力作用，空间位阻作用使分散保持的时间要长得多，采用聚羧酸高性能减水剂解决了普通聚羧酸引气性过大，造成混凝土强度低的问题；

所述膨胀剂是氧化钙类膨胀剂；

所述水胶比为0.35～0.50；可以看出，本申请降低了水泥的用量及胶凝材料，使得混凝土在减少胶材的情况下，也能用于各种强度等级的形状复杂、配筋密集、不易振捣的现代建筑结构，并且在提高工作性，降低砼收缩的情况下仍能达到高强度混凝土的基本要求。

所述的低水泥用量自密实混凝土的制备方法，包括如下步骤：

(1)按配方量将细骨料、粗骨料、水泥、减水剂、水投入拌合机，拌合成为水泥砂浆；

(2)在水泥砂浆中投入矿物掺合料，拌合，矿物掺合料与水泥水化析出的Ca(OH)₂发生二次水化反应；

(3)再投入其余混凝土外加剂和剩余的水拌合，搅拌均匀，即得自密实混凝土；

所述步骤(1)中加入的水量为总量的2/3；

所述步骤(1)、步骤(2)的拌合时间均为30s、步骤(3)的拌合时间为60s。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明针对水泥用量以及胶凝材料用量偏大等问题，应用自行配制的添加剂，结合聚羧酸外加剂、调整粗集料的空隙率、利用矿物掺合料的掺和效应，将混凝土的屈服应力减小到足以被因自重产生的剪应力克服，使混凝土流动性增大，同时又具有足够的塑性粘度。掺加适量矿物掺合料，如粉煤灰，矿粉、粒化高炉矿渣粉、沸石粉、火山灰等能调节混凝土的流变性能，提高塑性粘度，同时提高拌合物中的浆固比，改善混凝土和易性，使混凝土匀质性得到改善，并减少粗细骨料颗粒之间的摩擦力，提高混凝土的通阻能力。

(2)本发明利用粗细骨料混掺的技术方案，粗骨料堆积状态达到紧密堆积，松散堆积空隙率和紧密堆积空隙率均在38％以下，当石空隙率降低时，填充混凝土内部空隙所需浆体就减少，当混凝土具有更多富裕浆体时，混凝土包裹性，保水性，粘聚性及流动性都会改善，混凝土硬化后缺陷减少，混凝土强度提高，耐久性能也会提高；细骨料堆积状态达到紧密堆积，松散堆积空隙率和紧密堆积空隙率分别为38％与33％，当砂空隙率降低时，填充混凝土内部空隙所需浆体进一步减少，当混凝土具有更多富裕浆体时，混凝土包裹性、保水性、粘聚性及流动性都会改善，混凝土硬化后缺陷减少，混凝土强度提高，耐久性能也会提高。

(3)本发明水泥用量的降低有两个方面的原因：一是强度降低，本专利通过增大减水剂用量，降低水灰比来实现；二是保证混凝土流动性，本质上是由于水泥减少而减少浆体体积量，本专利通过a.掺加低密度的掺合料来解决b.通过粘度调节剂来分散水泥熟料中的C3A(CaO和Al₂O₃经过高温煅烧后生成的一种矿物，化学成分是3CaO.Al₂O₃)来增大早强型矿物水化体积量。

(4)本发明低水泥用量自密实混凝土降低了水泥的用量以及胶凝材料、使得混凝土和胶材用料在减少的情况下，也能各种强度等级的形状复杂、配筋密集、不易振捣的现代建筑结构。并且在提高工作性能，降低砼收缩的情况下仍能达到高强度混凝土的基本要求。水泥用量的降低，减少了二氧化碳排放量，有利于节能、减排、降耗和环境的可持续发展。水泥用量的减少和综合利用固体废弃物，降低了自密实混凝土的成本，有利于进一步推广应用自密实混凝土。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将对本发明作进一步详细的说明。

具体实施方式

以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例

配方：一种低水泥用量自密实混凝土，由以下成分组成：水泥100～220kg/m³、矿物掺合料50～200kg/m³、细骨料500～650kg/m³、粗骨料720～900kg/m³、混凝土外加剂15～40kg/m³、水60～240kg/m³。

实施例1～6的低水泥用量自密实混凝土配方的具体参数以表格的形式列出，具体见表1：

表1实施例1～6的低水泥用量自密实混凝土配方的具体参数

所述粗骨料为连续级配，公称粒径为3～26mm，空隙率38％以下；其中公称粒径20～26mm的占粗骨料总质量的10～15％，公称粒径15～20mm的占粗骨料总质量的14～19％，公称粒径10～15mm的占粗骨料总质量的28～32％，公称粒径3～10mm的占粗骨料总质量的34～48％。

所述细骨料为连续级配，公称粒径为0.2～2.5mm，空隙率15％以下；其中公称粒径0.2～0.5mm的占细骨料总质量的12～20％，公称粒径0.5～1mm的占细骨料总质量的13～17％，公称粒径1～1.8mm的占细骨料总质量的26～30％，公称粒径1.8～2.5mm的占细骨料总质量的36～45％。这样的设计是考虑到a.减水剂微过量，细骨料模数大一点容易离析泌水；b.细度模数小，混凝土的致密性也会好。

混凝土拌合物自密实性能试验

用U型高差仪和L型高差仪对实施例1～6所得的低水泥用量自密实混凝土进行混凝土的钢筋通过率试验，用以验证低水泥用量自密实混凝土自密实性能的变化，详细数据见表2。

表2低水泥用量自密实混凝土自密实性能实验

用U型高差仪和L型高差仪进行混凝土的钢筋通过率试验，用以验证水泥用量自密实混凝土自密实性能的变化。从表2中可以看出，混凝土拌合物通过U型高差仪底部，钢筋流动基本停止时的时间均为2分钟左右，高差仅为0.1cm，而且上表面石子均匀分布，说明本发明水泥用量具有优异的自密实性能。

实施例1～6的低水泥用量自密实混凝土的技术指标见表3。

表3实施例1～6的低水泥用量自密实混凝土的技术指标

由表2可以看出，本申请所得的低水泥用量自密实混凝土与现有技术中的现有自密实混凝土相比，具有较高的坍落度、抗压强度比、扩展度，较低排空时间，同时，改善了混凝土和易性，使混凝土匀质性得到改善，并减少粗细骨料颗粒之间的摩擦力，提高混凝土的通阻能力，增大混凝土流动度，减少了水泥及胶材的用量。水泥用量的降低，减少了二氧化碳排放量，有利于节能、减排、降耗和环境的可持续发展，其次，水泥用量的减少和综合利用固体废弃物，降低了自密实混凝土的成本，有利于进一步推广应用自密实混凝土。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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

1.一种低水泥用量自密实混凝土，其特征在于，由以下成分组成：水泥100～220kg/m³、矿物掺合料50～200kg/m³、细骨料500～650kg/m³、粗骨料720～900kg/m³、混凝土外加剂15～40kg/m³、水60～240kg/m³。

2.根据权利要求1所述的低水泥用量自密实混凝土，其特征在于，所述矿物掺合料为粉煤灰、矿粉、粒化高炉矿渣粉、沸石粉、火山灰、硅灰中的一种或几种混合。

3.根据权利要求1所述的低水泥用量自密实混凝土，其特征在于，所述粗骨料为连续级配，公称粒径为3～26mm，空隙率38％以下；其中公称粒径20～26mm的占粗骨料总质量的10～15％，公称粒径15～20mm的占粗骨料总质量的14～19％，公称粒径10～15mm的占粗骨料总质量的28～32％，公称粒径3～10mm的占粗骨料总质量的34～48％。

4.根据权利要求1所述的低水泥用量自密实混凝土，其特征在于，所述混凝土外加剂是混凝土减水剂、混凝土保坍剂、混凝土粘度调节剂、引气剂、消泡剂的混合物，其中，所述减水保坍的浓度为8-20％固体重量含量，所述混凝土保坍剂所述混凝土粘度调节剂的重量为混凝土重量的1-3‰，所述引气剂、消泡剂的重量为混凝土重量的千分之一至万分之一。

5.根据权利要求1所述的低水泥用量自密实混凝土，其特征在于，所述减水剂是聚羧酸高性能减水剂、氨基磺酸盐高效减水剂、脂肪族高效减水剂中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的低水泥用量自密实混凝土，其特征在于，所述膨胀剂是氧化钙类膨胀剂。

7.根据权利要求1所述的低水泥用量自密实混凝土，其特征在于，所述水胶比为0.35～0.50。

8.根据权利要求1所述的低水泥用量自密实混凝土的制备方法，包括如下步骤：

(3)再投入其余混凝土外加剂和剩余的水拌合，搅拌均匀，即得自密实混凝土。

9.根据权利要求8所述的低水泥用量自密实混凝土的制备方法，其特征在于，步骤(1)中加入的水量为总量的2/3。

10.根据权利要8所述的低水泥用量自密实混凝土的制备方法，其特征在于，步骤(1)、步骤(2)的拌合时间均为30s、步骤(3)的拌合时间为60s。