CN104386992A

CN104386992A - 一种免蒸养干拌活性粉末混凝土及其制备方法

Info

Publication number: CN104386992A
Application number: CN201410592592.0A
Authority: CN
Inventors: 李化建; 易忠来; 谭盐宾; 谢永江; 李林香
Original assignee: Railway Engineering Research Institute of CARS
Current assignee: Railway Engineering Research Institute of CARS
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2014-10-30
Publication date: 2015-03-04

Abstract

本发明涉及一种免蒸养干拌活性粉末混凝土及其制备方法，该活性粉末混凝土由干料和水按一定比例混合而成，干料是由胶凝材料、粉状外加剂、骨料、钢纤维经过均化而成，干料各组分胶凝材料∶骨料∶粉状外加剂∶钢纤维的质量比为1∶0.8-1.3∶0.01-0.2∶0.01-0.25。干料和水的比例为1∶0.1-0.3。本发明的活性粉末混凝土材料在常温养护条件下的抗压强度可达到130MPa以上、抗折强度达到19MPa以上、弹性模量达到48GPa以上。本发明通过干混料的制备思想，成功实现了活性粉末混凝土现场浇注、质量可控和绿色环保，所制备出的免蒸养活性粉末混凝土可以用于高速铁路电缆槽盖板、人行道布板、桥面层、市政井盖以及修补加固等领域。

Description

一种免蒸养干拌活性粉末混凝土及其制备方法

技术领域：

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种低成本、免蒸养、绿色环保活性粉末混凝土材料及其制备方法。

背景技术：

活性粉末混凝土是二十世纪九十年代初由法国的BOUYGUES科学部以Pierre Richard为首的研究小组首先研究开发得一种新型超高强水泥基材料，这种材料由于其中粉末组分的活性和细度的增加而取名为活性粉末混凝土。活性粉末混凝土材料因其优异的力学性能可加工成厚度较小的人行道步板和电缆槽盖板，从而减轻桥面二期恒载，提高桥面设施的耐久性，减轻安装时的劳动量。以活性粉末混凝土为基材的人行道步板和电缆槽盖板被广泛应用于高速铁路工程，并被纳入铁路行业暂行技术条件，正在上升为铁路行业标准。活性粉末混凝土材料作为一种超高性能的水泥基材料在高速铁路人行道步板和电缆槽盖板中的成功应用，推动了活性粉末混凝土在不同行业的推广应用。但目前的活性粉末混凝土型电缆槽盖板和人行道步板的生产经过静停、初养、脱模、终养和自然养护等过程，其中初养和终养都是需要蒸汽养护，初养要求：温度40℃±3℃保持恒温24小时，恒温温度应控制在70±5℃；终养要求：终养过程环境相对湿度应保持在95％以上，恒温养护时间不应少于48h(或同条件养护试件抗压强度达到设计强度为准)。蒸汽养护活性粉末混凝土构件具有以下问题：一是蒸汽养护对于预制构件是可以实现的，而对于现浇结构则很难实现，这在很大程度上阻碍了活性粉末混凝土材料的应用。二是对于预制构件而言，蒸汽养护不仅需要很大的蒸养室，而且需要蒸汽源，由于环保的要求，以煤为燃料的锅炉已经禁止使用，大大增加了预制构件的制造难度，并增加了以活性粉末混凝土为基材的构件生产成本。

为实现活性粉末混凝土免蒸养的目标，有些学者也开展了相关试验。免蒸养活性粉末混凝土(CN200910310966)提到一种可以在常温下进行养护的活性粉末混凝土，该发明由水泥、超细钢铁矿渣粉、天然砂、减水剂、钢纤维和水按一定比例混合而成，其各原料组分相对于水泥的质量比如下：水泥、超细钢铁矿渣粉、天然砂、钢纤维、减水剂水1；0.10～0.25、1.25～1.45、0～0.25、0.01～0.04、0.15～0.28。该专利是用超细钢铁矿渣粉取代了复合型掺和料，实质上这种配合比是否能够在常温下养护制备200级活性粉末混凝土有待商榷。用于免压蒸免蒸养预应力管桩的矿物掺合料及其制作方法(CN201210265829)，该专利发明了矿物掺合料由超细矿渣粉、硅粉、S95级矿粉和保塑降粘剂制成。管桩的强度多为C60、很难达到100MPa以上，因此，该掺和料可能无法满足活性粉末混凝土的要求。随着我国国家与铁路行业关于活性粉末混凝土相关标准的颁布，这将促进活性粉末混凝土在我国工程领域的应用，在能源日趋紧张的同时，降低活性粉末混凝土生产成本将是促进其规模化应用的关键。

发明内容：

本发明基于常用活性粉末混凝土需要蒸汽养护、无法适用于现场浇注、生产成本高等问题，创造性地采用提升材料自身性能来解决蒸汽养护的问题，提出本发明。

本发明的技术方案：一种免蒸养干拌活性粉末混凝土，其特征在于它由干料和水按一定比例混合而成，干料和水的比例为1∶0.1-0.3，干料是由胶凝材料、粉状外加剂、骨料、钢纤维组成，各组分的质量比如下：

胶凝材料：1；

骨料：0.8-1.3；

粉状外加剂：0.01-0.2；

钢纤维：0.01-0.25。

所述骨料的粗骨料和细骨料质量比为0-50∶100-50，细骨料为细度模数1.7-2.7尾砂、石英砂、河砂中的一种或两种以上的混合物，粗骨料为5-10mm的玄武岩粗骨料；所述粉状外加剂为减水率30％以上的早强型聚羧酸减水剂或早强型萘系减水剂或模数1.5-2.5的钠硅酸盐、钾硅酸盐的一种或两种混合物；制备工艺的步骤是：按配方准确称取干料的不同组分在带有螺旋飞刀的搅拌机中进行强力搅拌制得干料，按配方称量好干料和水，先将干料加入到搅拌机，再将拌合水加入搅拌机后开始搅拌，搅拌时间不少于5min，搅拌均匀后，从搅拌机中卸下活性粉末混凝土混合料，进行成型和养护后即可制得活性粉末混凝土制品；所述成型工艺可以采用振动成型或者压制成型中的一种；所述的养护工艺是在常温常压下进行。

所述的胶凝材料为水泥、活性矿物掺和料的一种或多种组合物。

所述的水泥为普通P·O42.5及以上等级水泥、超细水泥、快硬水泥的一种或二种以上组合物，超细水泥的比表面积不小于500m²/kg。

所述的矿物掺和料为磨细矿渣粉的比表面积大于500m²/kg，改性硅灰是以微米级颗粒为载体进行分散后的硅灰，粉煤灰为I级粉煤灰或粉煤灰漂珠，矿渣粉、改性硅灰、粉煤灰占胶凝材料的比例可为0-100％、0-30％，0-50％。

本发明的机理：利用不同水泥之间的强度发展匹配以及不同胶凝组分的粒度优化、以微米颗粒作为载体来吸附纳米颗粒(即发挥纳米颗粒的活性作用又发挥微米颗粒的填充作用)、结合高效减水剂降低活性粉末混凝土水胶比，再辅以激发剂和早强剂对矿物掺和料活性的激发，来实现常温下活性粉末混凝土强度的充分发挥，从而在常温下活性粉末混凝土抗压强度可达130MPa以上。

本发明的优点：(1)节能环保，免去活性粉末混凝土制品需要蒸养设备与蒸养场地。(2)原料廉价易得，制备工艺简单，降低活性粉末混凝土的综合成本；(3)活性粉末混凝土常温固化，拓展了现浇活性粉末混凝土的应用。

利用本发明制备的免蒸养活性混凝土可达到如下技术指标：

(1)力学性能：抗压强度大于130MPa，抗折强度大于19MPa；

(2)弹性模量：大于48GPa；

(3)电通量：小于40C；

(3)抗冻等级：F500以上。

具体实施方式：

下面以实施例说明具体实施方式：

实施例1

干料的各原料按下列比例称量

普通水泥：0.6

改性硅灰：0.2

磨细矿渣粉：0.2

尾矿砂：0.8

粉状聚羧酸减水剂：0.07

钢纤维(高强度圆截面纤维)：0.1

首先将干料倒入搅拌机中，再称料胶凝材料质量15％的水，将水加入搅拌机后，进行搅拌，搅拌时间不少于3分钟，直至混合物搅拌均匀。将搅拌后的活性粉末混凝土装入试模，并在振动台上进行振动2分钟；成型好的试件在室温下静停一天后拆模，拆模后的试件放入到混凝土标准养护室(温度20℃，湿度95％)中进行养护，养护至规定龄期进行测试。

所得免蒸养活性粉末混凝土试件的性能为：抗压强度：140.5MPa；抗折强度：20.2MPa；电通量31C；500次冻融循环相对模量98％。

实施例2

干料的各原料按下列比例称量

超细水泥：0.6

普通水泥：0.2

磨细矿渣粉：0.2

尾矿砂：0.6

玄武岩粗骨料：0.6

粉状萘系减水剂：0.15

钢纤维(高强度圆截面纤维)：0.1

所得免蒸养活性粉末混凝土试件的性能为：抗压强度：138.5MPa；抗折强度：19.2MPa；电通量38C；500次冻融循环相对模量98％。

实施例3

干料的各原料按下列比例称量

普通水泥：0.6

快硬水泥：0.2

磨细矿渣粉：0.2

河砂：1.0

玄武岩粗骨料：0.3

粉状钠硅酸盐：0.13

钢纤维(高强度圆截面纤维)：0.1

首先将干料倒入搅拌机中，再称料胶凝材料质量13％的水，将水加入搅拌机后，进行搅拌，搅拌时间不少于3分钟，直至混合物搅拌均匀。将搅拌后的活性粉末混凝土装入试模，并在振动台上进行振动2分钟；成型好的试件在室温下静停一天后拆模，拆模后的试件放入到混凝土标准养护室(温度20℃，湿度95％)中进行养护，养护至规定龄期进行测试。

所得免蒸养活性粉末混凝土试件的性能为：抗压强度：132.6MPa；抗折强度：19.0MPa；电通量39C；500次冻融循环相对模量96％。

实施例4

干料的各原料按下列比例称量

磨细矿渣粉：1.0

尾矿砂：0.8

玄武岩粗骨料：0.4

粉状钾硅酸盐：0.1

粉状钠硅酸盐：0.1

钢纤维(高强度圆截面纤维)：0.1

所得免蒸养活性粉末混凝土试件的性能为：抗压强度：162.4MPa；抗折强度：25.0MPa；电通量18C；500次冻融循环相对模量99％。

实施例5

干料的各原料按下列比例称量

偏高岭土：0.8

磨细矿渣粉：0.2

河砂：1.2

粉状钾硅酸盐：0.1

粉状聚羧酸减水剂：0.07

钢纤维(波浪形)：0.1

首先将干料倒入搅拌机中，再称料胶凝材料质量14％的水，将水加入搅拌机后，进行搅拌，搅拌时间不少于3分钟，直至混合物搅拌均匀。将搅拌后的活性粉末混凝土装入试模，并在振动台上进行振动2分钟；成型好的试件在室温下静停一天后拆模，拆模后的试件放入到混凝土标准养护室(温度20℃，湿度95％)中进行养护，养护至规定龄期进行测试。

所得免蒸养活性粉末混凝土试件的性能为：抗压强度：158.0MPa；抗折强度：23.6MPa；电通量22C；500次冻融循环相对模量98％。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种免蒸养干拌活性粉末混凝土及其制备方法，其特征在于它由干料和水按一定比例混合而成，干料和水的比例为1：0.1-0.3，干料是由胶凝材料、粉状外加剂、骨料、钢纤维组成，各组分的质量比如下：

胶凝材料：1

骨料：0.8-1.3

粉状外加剂：0.01-0.2

钢纤维：0.01-0.25

2.根据权利要求1所述的一种免蒸养干拌活性粉末混凝土，其特征在于：所述胶凝材料为水泥、活性矿物掺和料的一种或多种组合物。

3.根据权利要求1和2所述的一种免蒸养干拌活性粉末混凝土，其特征在于：所述水泥为普通P·O42.5及以上等级水泥、超细水泥、快硬水泥的一种或二种以上组合物，超细水泥的比表面积不小于500m²/kg。

4.根据权利要求1和2所述的一种免蒸养干拌活性粉末混凝土，其特征在于：所述矿物掺和料为磨细矿渣粉的比表面积大于500m²/kg，改性硅灰是以微米级颗粒为载体进行分散后的硅灰，粉煤灰为I级粉煤灰或粉煤灰漂珠，矿渣粉、改性硅灰、粉煤灰占胶凝材料质量比可为0-100％、0-30％，0-50％。