CN103435297A

CN103435297A - 高粗骨料混凝土及变频加压振动制备方法

Info

Publication number: CN103435297A
Application number: CN201310307572XA
Authority: CN
Inventors: 孙天明; 王倡茂
Original assignee: HANGZHOU BOSHU CIVIL ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Zhejiang CTB Corrugated Steel Web Co., Ltd.
Priority date: 2013-07-18
Filing date: 2013-07-18
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2033-07-18
Also published as: CN103435297B

Abstract

本发明涉及混凝土，公开了高粗骨料混凝土，包括粗骨料（2）、细骨料与水泥（4），所述的单位体积混凝土（1）内，粗骨料（2）的体积占混凝土（1）体积的比例为52%～85%，粗骨料（2）由四种以上的不同筛孔直径筛出的骨料组成，筛孔直径大于2.5mm。高粗骨料混凝土变频加压振动制备方法包括加压、变频振动，本发明通过提高骨料的体积占混凝土体积的比例，提高了混凝土的强度，减少了混凝土的用量，既环保又经济；混凝土的密实度提高，空隙少，防水和密封性能也得到了提高；对控制混凝土短期收缩和长期徐变或蠕变也有进一步的提高。

Description

高粗骨料混凝土及变频加压振动制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土，尤其涉及高粗骨料混凝土及变频加压振动制备方法。

背景技术

1、混凝土作为典型受压的构件用于结构柱及大坝等相关构造物，其单位截面的抗压强度还有提高的空间。2、混凝土由于施工时的流动性和密实度的要求，需要配置较高比率的砂浆，也需要加入较高比率的水，但是，这些砂浆和水在混凝土固化时及固化后，上述较多的砂浆和高水灰却比对混凝土的终极强度和性能不利。3、上述多余砂浆中的水分，后续蒸发成为闭口或开口的空隙，对混凝土最终的强度和长期徐变或蠕变都是不利的。

发明内容

本发明针对现有技术中的混凝土中水泥用量大，生产成本高，同时导致混凝土弹性模量值低，收缩量大，影响混凝土的整体结构强度，提供了一种粗骨料的体积占混凝土的体积一半以上，从而减少了单位体积混凝土内的水泥用量，具有混凝土的收缩量小，抗压强度高的高粗骨料混凝土。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

高粗骨料混凝土，包括粗骨料、细骨料与水泥，所述的单位体积混凝土内，粗骨料的体积占混凝土体积的比例为52%～85%，粗骨料由四种以上的不同筛孔直径筛出的骨料组成，筛孔直径大于2.5mm。采用四种以上的不同筛孔直径的筛对骨料进行筛选，因此可以获得5组以上的级配粗骨料，除去通过最小筛孔的一组，共有4组级配粗骨料。

作为优选，所述的粗骨料的体积占混凝土体积的比例为54%～79%，各筛孔直径之间的关系为：a、最大筛孔直径为D±5mm，b、第二筛孔直径为D/2.424±3mm，c、第三筛孔直径为D/4.444±2mm，d、第四筛孔直径为D/10±1mm，D为最大级粗骨料基准粒径。最大级粗骨料基准粒径D为30-60mm。第一次筛选时，假如我们需要取选择最大级粗骨料基准粒径D=40mm的粗骨料，可以在35mm-45mm之间选择，作为最大筛孔直径，为便于解释，最大筛孔直径为40mm，然后对粗骨料进行筛选，获得粒径大于40mm的粗骨料作为第一组级配；通过上述公式计算，第二筛孔直径应在13.58-19.58mm之间选择，为便于解释，第二筛孔直径选择16.5mm，然后对通过第一次过筛后剩余的粗骨料进行二次过筛，获得粒径大于16.5mm，小于40mm的粗骨料作为第二组级配；通过上述公式计算，第三筛孔直径应在7-11mm之间选择，为便于解释，第三筛孔直径选择9mm，然后对通过第二次过筛选剩余的粗骨料进行第三次过筛，获得粒径大于9mm，小于16.5mm的粗骨料作为第三组级配；通过上述公式计算，第四筛孔直径应在3.3-5.3mm之间选择，为便于解释，第四筛孔直径选择4.3mm，然后对通过第三次过筛选剩余的粗骨料进行第四次过筛，获得粒径大于4.3mm，小于9mm的粗骨料作为第四组级配。选择四档，各档之间有一定的阶梯差值的粗骨料级配进行混凝土的配比，在各档粗骨料混合的过程中，各档粗骨料之间的配合更加密实，能够有效的减少骨料与骨料之间间隙，提高水泥的利用率。

作为优选，所述的粗骨料的体积占混凝土体积的比例为57%～82%，各筛孔直径之间的关系为：a、最大筛孔直径为D±5mm，b、第二筛孔直径为D/2.424±3mm，c、第三筛孔直径为D/4.444±2mm，d、第四筛孔直径为D/9.3±1mm，e、第五筛孔直径为D/10±1mm，D为最大级粗骨料基准粒径。通过上述公式计算，第五筛孔直径应在3-5mm之间选择，为便于解释，第五筛孔直径选择4mm，然后对通过第三次过筛选剩余的粗骨料进行第四次过筛，获得粒径大于4mm，小于4.3mm的粗骨料作为第五组级配。

作为优选，所述的粗骨料的体积占混凝土体积的比例为60%～85%。

作为优选，所述的粗骨料最大剖切面S1与压力方向的垂直面S2的锐角的夹角为a，a＜45°的骨料占总骨料数的比例为55%～88%。

作为优选，所述的混凝土的坍落度小于30。

作为优选，所述的所述的最大筛孔筛出的粗骨料体积为混凝土的71.76%±5%，第二级粗骨料的体积为混凝土的4.89%±4%，第三级的粗骨料体积为混凝土的6.7%±3%，第四级的粗骨料体积为混凝土的2%±1.7%。

高粗骨料混凝土变频加压振动制备方法，包括上述占混凝土体积的比例为52%～85%的粗骨料，包括以下步骤：

a、确定筛孔直径；

b、将粗骨料按不同的筛孔直径进行过筛；

c、将过筛的各档粗骨料进行级配混合；

d、将粗骨料和细骨料、水泥、水进行混合搅拌；

e、将搅拌后的混凝土分层铺设到浇筑处；

f、用变频振动器振动混凝土，振动的同时进行加压或在振动后混凝土初凝时间范围内进行加压；

g、振动或加压到混凝土下部的细骨料和水泥冒至混凝土表面为止。

作为优选，所述的步骤f中变频振动器的振动频率由大到小渐变。

混凝土浇筑时是靠其自身的重力和流动性，来充盈整个空间，振动棒的功能起到了辅助的作用，但振动棒是横向振动的，混凝土的骨料还是靠其自重呈自然排列的状态，这些自然排列的空间均为砂浆填充，而砂浆的强度往往低于骨料，且砂浆的成本高于骨料，所以用振动加载的方式把多余的砂浆挤出，把骨料的大面尽可能的压成密排的水平状态，有利于抗压强度的提升，经试验，采用本工艺，抗压强度可提升5%-30%，且可以减少混凝土单位体积内的水泥用量，提高混凝土的经济效益。

作为优选，所述的步骤f中变频振动器的振动频率由小到大渐变。

作为优选，所述的步骤f中变频振动器为***式振动器或混凝土表面振动器。

在单位体积内不断放入不同直径的小球，从理论上说是能够接近于完全填满的。具体情况时，我们用密排面心立方模型进行模拟计算，如图2所示，取一个最小重复单元，长度为a，立方体的体积为：a³，该单元有4个大球，大球半径为R=0.3535a，大球总体体积为：VR=4×(4/3πR³)≈0.74a³

大球R之间可以放置4个半径为r1的小球，通过计算可得r1≈0.293a,Vr1≈5.27a³；

大球R与之间小球r1之间可以放置32个半径为r2的小球，通过计算可得r2≈0.159a，Vr2≈6.74a³；

大球R与小球r2之间可以放置32个半径为r3的小球，通过计算可得r3≈0.076a,Vr3≈0.74a³；

如表1所示，当取容器边长为56.57709mm×56.57709mm×56.57709mm的立方体时，容器的容积为181101mm³，在该立方体内可以放入半径R为20mm的大球共4个；半径r1为8.29mm的小球4个，半径r2为4.5mm的小球32个，半径r3为2.15mm的小球32个，放入四组球时，所有球体的总体积占立方体体积的比例为86.76%。

各档粒径球体占容器体积

表1

本发明通过提高骨料的体积占混凝土体积的比例，提高了混凝土的强度，减少了混凝土的用量，既环保又经济；混凝土的密实度提高，空隙少，防水和密封性能也得到了提高；对控制混凝土长期徐变或蠕变也有进一步的提高。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为单位体积内圆球堆积模拟图。

其中1—混凝土、2—骨料、4—水泥。

具体实施方式

下面结合附图1至附图2与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实施例1

高粗骨料混凝土，包括粗骨料2、细骨料与水泥4，所述的单位体积混凝土1内，粗骨料2的体积占混凝土1体积的比例为60%，粗骨料2由四种以上的不同筛孔直径筛出的骨料组成，筛孔直径大于2.5mm。

粗骨料2的体积占混凝土1体积的比例为54%～79%，各筛孔直径之间的关系为：a、最大筛孔直径为D±5mm，b、第二筛孔直径为D/2.424±3mm，c、第三筛孔直径为D/4.444±2mm，d、第四筛孔直径为D/10±1mm，D为最大级粗骨料2基准粒径。选择最大筛孔直径为36mm；第二筛孔直径选择14mm；第三筛孔直径选择7.6mm；第四筛孔直径选择4mm，从而获得四组级配，选择四档不同直径的级配，各档之间有一定的阶梯差值的粗骨料级配进行混凝土的配比，在各档粗骨料混合的过程中，各档粗骨料之间的配合更加密实，选用四组级配相比，最大筛孔筛出的粗骨料体积为混凝土的50%，第二级粗骨料的体积为混凝土的7%，第三级的粗骨料体积为混凝土的6%，第四级的粗骨料体积为混凝土的1.7%。粗骨料占混凝土的体积比能够达到60%以上，能够有效的减少骨料与骨料之间间隙，提高水泥的利用率。

高粗骨料混凝土变频加压振动制备方法，包括上述占混凝土1体积的比例为52%～85%的粗骨料2，包括以下步骤：

a、确定筛孔直径；

b、将粗骨料按不同的筛孔直径进行过筛；

c、将过筛的各档粗骨料进行级配混合；

d、将粗骨料和细骨料、水泥、水进行混合搅拌；

e、将搅拌后的混凝土分层铺设到浇筑处；

f、用变频振动器振动混凝土，振动的同时进行加压；

步骤f中变频振动器的振动频率由大到小渐变，变频振动器为***式振动器。由于混凝土中的骨料大小不一，因此各个骨料的频率也不相同，通过采用变频振动器振动频率由大到小渐变，当变频振动器的振动频率与粗骨料本身固有频率相同时，粗骨料便会发生共振，在变频振动器的振动频率不断变化的过程中，所有的骨料都会发生共振，从而使得各个骨料进行重新趋于水平层叠状的排列，骨料与骨料之间的空隙也减少，密实度提高，从而使得混凝土的结构强度增大，水泥用量减少，混凝土的防水和密封性能也得到了提高。

本发明的技术用于其他的大体积混凝土浇筑时，在控制好时间和上次浇筑强度的基础上，直接上振动机或锯齿形振动压路机，同样提高混凝土的强度及密实度，其次，密实度，强度的提高，和砂浆的减少，有利于减弱水化热，降低大体积混凝土裂缝的发生概率。

实施例2

高粗骨料混凝土，包括粗骨料2、细骨料与水泥4，所述的单位体积混凝土1内，粗骨料2的体积占混凝土1体积的比例为52%～85%，粗骨料2由四种以上的不同筛孔直径筛出的骨料组成，筛孔直径大于2.5mm。

粗骨料2的体积占混凝土1体积的比例为57%～82%，各筛孔直径之间的关系为：a、最大筛孔直径为D±5mm，b、第二筛孔直径为D/2.424±3mm，c、第三筛孔直径为D/4.444±2mm，d、第四筛孔直径为D/9.3±1mm，e、第五筛孔直径为D/10±1mm，D为最大级粗骨料2基准粒径。所述的最大筛孔筛出的粗骨料体积为混凝土的71.76%±5%，第二级粗骨料的体积为混凝土的4.89%±4%，第三级的粗骨料体积为混凝土的6.7%±3%，第四级的粗骨料体积为混凝土的2%±1.7%。

选择最大筛孔直径为37mm；第二筛孔直径选择15mm；第三筛孔直径选择8.6mm；第四筛孔直径选择4.3mm，第五筛孔直径选择4mm，从而获得五组级配，选择五档不同直径的级配，各档之间有一定的阶梯差值的粗骨料级配进行混凝土的配比，在各档粗骨料混合的过程中，与实施例1中选用四组级配相比，各档粗骨料之间的配合更加密实，前四组级配骨料用量，分别占混凝土体积的74%，4.8%，4%，1.5%，第五组级配骨料占混凝土体积1%。以此配取的粗骨料占混凝土的体积比能够达到78%以上，能够有效的减少骨料与骨料之间间隙，提高水泥的利用率。

a、确定筛孔直径；

b、将粗骨料按不同的筛孔直径进行过筛；

c、将过筛的各档粗骨料进行级配混合；

d、将粗骨料和细骨料、水泥、水进行混合搅拌；

e、将搅拌后的混凝土分层铺设到浇筑处；

f、用变频振动器振动混凝土，振动后混凝土初凝时间范围内进行加压；

步骤f中变频振动器的振动频率由小到大渐变，步骤f中变频振动器为混凝土表面振动器。由于混凝土中的骨料大小不一，因此各个骨料的频率也不相同，通过采用变频振动器振动频率由大到小渐变，当变频振动器的振动频率与粗骨料本身固有频率相同时，粗骨料便会发生共振，在变频振动器的振动频率不断变化的过程中，所有的骨料都会发生共振，通过一边振动，一边加压，从而使得各个骨料进行重新趋于水平层叠状的排列，骨料与骨料之间的空隙也减少，密实度提高，从而使得混凝土的结构强度增大，水泥用量减少，混凝土的防水和密封性能也得到了提高。

实施例3

高粗骨料混凝土，包括粗骨料2、细骨料与水泥4，所述的单位体积混凝土1内，粗骨料2的体积占混凝土1体积的比例为73%，粗骨料2由四种以上的不同筛孔直径筛出的骨料组成，筛孔直径大于2.5mm。

粗骨料2的体积占混凝土1体积的比例为54%～79%，各筛孔直径之间的关系为：a、最大筛孔直径为D±5mm，b、第二筛孔直径为D/2.424±3mm，c、第三筛孔直径为D/4.444±2mm，d、第四筛孔直径为D/10±1mm，D为最大级粗骨料2基准粒径。所述的最大筛孔筛出的粗骨料体积为混凝土的71.76%±5%，第二级粗骨料的体积为混凝土的4.89%±4%，第三级的粗骨料体积为混凝土的6.7%±3%，第四级的粗骨料体积为混凝土的2%±1.7%。

选择最大筛孔直径为41mm；第二筛孔直径选择17mm；第三筛孔直径选择9.5mm；第四筛孔直径选择4.5mm，从而获得四组级配骨料。四组级配骨料用量，分别占混凝土体积的70%，5%，3.7%，0.8%。按照以上体积配比，粗骨料占混凝土的体积比能够达到73%以上。

实施例4

本实施例与实施例1的区别在于，单位体积混凝土1内，粗骨料2的体积占混凝土1体积的比例为82%，粗骨料2由四种以上的不同筛孔直径筛出的骨料组成，筛孔直径大于2.5mm。选择最大筛孔直径为40mm；第二筛孔直径选择16.58mm；第三筛孔直径选择9mm；第四筛孔直径选择4.3mm，第五筛孔直径选择4mm，从而获得五组级配，各组级配骨料用量，分别占混凝土体积的74%，5.27%，6.74%，1%，1%选择五档不同直径的级配，各档之间有一定的阶梯差值的粗骨料级配进行混凝土的配比，在各档粗骨料混合的过程中，与实施例1中选用四组级配相比，各档粗骨料之间的配合更加密实。按照以上体积配比，粗骨料占混凝土的体积比能够达到82%以上，混凝土1的坍落度小于30。

实施例5

本实施例与实施例1的区别在于，粗骨料2的体积占混凝土1体积的比例为84%，粗骨料2最大剖切面S1与压力方向的垂直面S2的锐角的夹角为a，a＜45°的骨料占总骨料数的比例为55%～88%。粗骨料2最大剖切面S1与压力方向的垂直面S2相交，形成两个夹角，或两直角，或一个锐角a，一个钝角，在判断粗骨料是否处于水平层叠状时，则有当上述的锐角小于45°时，则认为该块粗骨料基本趋于水平层叠状。自然状态时，混凝土中的粗骨料为自然无规则排列，此时，粗骨料2最大剖切面S1与压力方向的垂直面S2的锐角的夹角为a，a＜45°的骨料占总骨料数的比例为50%左右。当通过变频振动和加压后，混凝土中粗骨料的排列会趋于水平装层叠排列，这样的结构能够大大的提高混凝土的抗压性能。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims

1.高粗骨料混凝土，包括粗骨料（2）、细骨料与水泥（4），其特征在于：所述的单位体积混凝土（1）内，粗骨料（2）的体积占混凝土（1）体积的比例为52%～85%，粗骨料（2）由四种以上的不同筛孔直径筛出的骨料组成，筛孔直径大于2.5mm。

2.根据权利要求1所述的高粗骨料混凝土，其特征在于：所述的粗骨料（2）的体积占混凝土（1）体积的比例为54%～79%，各筛孔直径之间的关系为：a、最大筛孔直径为D±5mm，b、第二筛孔直径为D/2.424±3mm，c、第三筛孔直径为D/4.444±2mm，d、第四筛孔直径为D/10±1mm，D为最大级粗骨料（2）基准粒径。

3.根据权利要求1所述的高粗骨料混凝土，其特征在于：所述的粗骨料（2）的体积占混凝土（1）体积的比例为57%～82%，各筛孔直径之间的关系为：a、最大筛孔直径为（D±5mm），b、第二筛孔直径为D/2.424±3mm，c、第三筛孔直径为D/4.444±2mm，d、第四筛孔直径为D/9.3±1mm，e、第五筛孔直径为D/10±1mm，D为最大级粗骨料（2）基准粒径。

4.根据权利要求1所述的高粗骨料混凝土，其特征在于：所述的粗骨料（2）的体积占混凝土（1）体积的比例为60%～85%，粗骨料（2）最大剖切面S1与压力方向的垂直面S2的锐角的夹角为a，a＜45°的骨料占总骨料数的比例为55%～88%。

5.根据权利要求1所述的高粗骨料混凝土，其特征在于：所述的混凝土（1）的坍落度小于30。

6.根据权利要求2或3所述的高粗骨料混凝土，其特征在于：所述的最大筛孔筛出的粗骨料体积为混凝土的71.76%±5%，第二级粗骨料的体积为混凝土的4.89%±4%，第三级的粗骨料体积为混凝土的6.7%±3%，第四级的粗骨料体积为混凝土的2%±1.7%。

7.高粗骨料混凝土变频加压振动制备方法，包括权利要求1中所述占混凝土（1）体积的比例为52%～85%的粗骨料（2），其特征在于：包括以下步骤：

a、确定筛孔直径；

b、将粗骨料按不同的筛孔直径进行过筛；

c、将过筛的各档粗骨料进行级配混合；

d、将粗骨料和细骨料、水泥、水进行混合搅拌；

e、将搅拌后的混凝土分层铺设到浇筑处；

f、用变频振动器振动混凝土，振动的同时进行加压或在振动后混凝土初凝时间范围内进行加压。

8.根据权利要求7所述的高粗骨料混凝土变频加压振动制备方法，其特征在于：所述的步骤f中变频振动器的振动频率由大到小渐变。

9.根据权利要求7所述的高粗骨料混凝土变频加压振动制备方法，其特征在于：所述的步骤f中变频振动器的振动频率由小到大渐变。

10.根据权利要求7所述的高粗骨料混凝土变频加压振动制备方法，其特征在于：所述的步骤f中变频振动器为***式振动器或混凝土表面振动器。