CN106045557A - 一种用于道路工程的自密实混凝土 - Google Patents

一种用于道路工程的自密实混凝土 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于道路工程的自密实混凝土，具有微孔结构，混凝土的含气量为15%~20%，在自密实混凝土浆体中引入大量气泡有效地降低了中低强度自密实混凝土胶凝材料用量和水化热，改善了混凝土的触变性、体积稳定性和微观结构。该中低强度自密实混凝土，强度等级为C10‑C50，坍落扩展度可按使用要求在600‑850 mm范围内调控，坍落扩展度与J环扩展度差值小于20 mm，离析率小于10%，可用于建筑工程、路基及堤顶道路工程、河道及渠道的构筑与修复和堆石充填。

Description

一种用于道路工程的自密实混凝土
技术领域
本发明属于土木工程材料领域，涉及一种用于道路工程的自密实混凝土。
背景技术
自密实混凝土是一种具有高流动性、高填充性、高抗离析性等特点的高性能混凝土，适合大跨度、高密度钢筋等其他不适于人工搅拌的场合。通过选择胶凝材料、粗细骨料和高性能外加剂进行精心的配合比设计，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，但又不出现离析和泌水问题，能充分填充模板内的空间，形成密实且均匀的胶凝结构。
为了满足其高流动性要求，自密实混凝土往往具有高胶凝材料用量和减水剂掺量、较低水胶比的特点。现在广泛使用的自密实混凝土的技术路线和配制方法主要是：使用大量水泥和矿物掺合料提高胶凝材料用量，比如每立方米自密实混凝土中粉煤灰、矿粉、硅粉和水泥的用量基本都在450kg以上；借助缩聚型或共聚型减水剂作为高效减水剂对水泥粒子产生强烈的分散作用的机理，阻止分散粒子凝聚；掺加适量矿物掺合料调节混凝土的流变性能，提高塑性粘度，改善混凝土和易性；掺入适量混凝土膨胀剂，可提高混凝土的自密实性及防止混凝土硬化后产生收缩裂缝，提高混凝土抗裂能力；适当增加砂率和控制粗骨料粒径；适当使用增粘剂以增加拌合物的粘度；选择掺合料品种，取代水泥量和引气剂品种及用量；配制的自密实混凝土强度较高，28天强度基本都在C50以上。
现有自密实混凝水胶比较小，强度普遍较高；为了增大自密实混凝土流动性大量使用胶凝材料，导致浆体含量较大，引起混凝土体积收缩较大，对混凝土的体积稳定性造成了不良影响，同时大量使用矿物掺合料也有可能使自密实混凝土耐久性能有一定程度的降低。
因此，需要一种新的自密实混凝土以解决上述问题。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术存在的问题，本发明提供一种用于道路工程的自密实混凝土。
为解决上述技术问题，本发明的用于道路工程的自密实混凝土所采用的技术方案为：一种用于道路工程的自密实混凝土，包括以下重量份的组份：200~350份浆体、400~550份细集料、350~600份粗集料和50-80份化学发气剂，所述浆体包括以下重量份的组份：100~150份水泥、20~100份胶凝材料、0.5~1份减水剂、0~0.5份增粘剂、5~10份保水剂、0.1~1份引气剂、0~2份防水剂和80~100份水，。
更进一步的，所述胶凝材料为粉煤灰、磨细矿渣粉、偏高岭土、硅粉和再生微粉中的任意一种或多种的组合。
更进一步的，所述减水剂为共聚型减水剂和缩聚型减水剂的混合物，所述共聚型减水剂为减缩型聚羧酸减水剂，所述缩聚型减水剂为萘系减水剂和脂肪族减水剂中的一种或两种的组合。该减水剂具备空间位阻和静电斥力双重分散和徐放作用，减水率达到25%-45%，解决了自密实混凝土中使用缩聚型减水剂坍损较大的问题，又解决了使用共聚型减水剂可能存在的工作性问题。
更进一步的，所述共聚型减水剂和缩聚型减水剂的重量比为1：3-4。减水率较高可以达到35%-45%，能够有效解决自密实混凝土中使用缩聚型减水剂坍损较大的问题。
更进一步的，所述保水剂为纳米膨润土。纳米膨润土为采用聚合物插层改性的纳米膨润土。可以使自密实混凝土在后期水化中持续不断从膨润土中吸水，达到持续水化和自养护效果。
更进一步的，所述引气剂是松香与马来酸-聚乙二醇单酯的共聚物、松香皂、松香热聚物和十二烷基硫酸钠中的一种或两种的混合物。
更进一步的，所述化学发气剂为铝粉或过氧化氢溶液。化学发气是采用铝粉或过氧化氢溶液为化学发气剂，发气剂与水泥中的碱反应，产生气体，从而使混凝土具有特定的气泡结构。进行配合比设计时，当浆体含气量为Va时，含气混凝土相对于同水胶比混凝土的强度折减系数为1.26(1-Va)3。在实际应用中，当采用化学发气时，计量好的发气剂于浇筑前加入混凝土搅拌设备中，快速搅拌6~20秒，立即进行混凝土浇筑。
更进一步的，所述防水剂为硬脂酸钙。采用硬脂酸钙作为稳泡剂和防水剂，同时使用增粘剂稳定气泡含量，增强浆体触变性。
更进一步的，所述粗集料为天然或再生使用的石子，粗集料的粒径为5~31.5mm。
更进一步的，所述细集料为江砂、河砂、水洗海砂、机制砂、尾矿砂和天然砂中的任意一种或任意两种的混合物。
有益效果：本发明的用于道路工程的自密实混凝土具有微孔结构，混凝土的含气量为15%~20%，在自密实混凝土浆体中引入大量气泡有效地降低了中低强度自密实混凝土胶凝材料用量和水化热，改善了混凝土的触变性、体积稳定性和微观结构。该中低强度自密实混凝土，强度等级为C10-C50，坍落扩展度可按使用要求在600-850 mm范围内调控，坍落扩展度与J环扩展度差值小于20 mm，离析率小于10%，可用于建筑工程、路基及堤顶道路工程、河道及渠道的构筑与修复和堆石充填。
具体实施方式
实施例1
自密实混凝土包括以下组分：使用P.O 42.5水泥150份、粉煤灰100份、5-10mm粒径的碎石300份、10-15mm粒径碎石300份、15-20mm碎石200份、天然砂500份、水100份、减缩型聚羧酸减水剂和萘系减水剂的混合物1份、纳米膨润土10份、松香与马来酸-聚乙二醇单酯的共聚物0.1份、松香皂0.2份、增粘剂0.1份、硬脂酸钙0.3份。减缩型聚羧酸减水剂和萘系减水剂的混合物中减缩型聚羧酸减水剂和萘系减水剂的质量比为1:3。50份化学发气剂，其中，化学发气剂为铝粉。
本发明的具体实施方式，采用搅拌装置，将砂和水泥、粉煤灰、碎石干拌20秒后，加入其它组分，再经湿拌100秒后放出，坍落扩展度为750mm，J环坍落扩展度730mm，混凝土含气量为15%，3天强度为16.7MPa，28天强度为42MPa。
实施例2
自密实混凝土包括以下组分：使用P.O 42.5水泥150份、磨细矿渣粉30份、再生微粉30份、5-10mm粒径的碎石200份、10-15mm粒径碎石200份、15-20mm碎石400份、机制砂200份、天然砂650份、水165份、减缩型聚羧酸减水剂和萘系减水剂的混合物1.6份、纳米膨润土10份、十二烷基硫酸钠0.4 份、增粘剂0.2份、硬脂酸钙1份。减缩型聚羧酸减水剂和萘系减水剂的混合物中减缩型聚羧酸减水剂和萘系减水剂的质量比为1:3.5。60份化学发气剂，其中，化学发气剂为铝粉。
本发明的具体实施方式，采用搅拌装置，将砂和水泥、矿粉、石粉、碎石干拌20秒后，加入其它组分，再经湿拌100秒后放出，落扩展度为710mm，J环坍落扩展度700mm，混凝土含气量为18%，3天强度为15MPa，28天强度为32.5MPa。
实施例3
自密实混凝土包括以下组分：使用P.O 52.5水泥100份、磨细矿渣粉150份、硅粉20份、5-10mm粒径的碎石400份、10-15mm粒径碎石200份、15-20mm碎石200份、天然砂750份、水160份、减缩型聚羧酸减水剂和萘系减水剂的混合物1.3份、纳米膨润土20份、松香皂0.5份、增粘剂0.3份、硬脂酸钙1份。减缩型聚羧酸减水剂和萘系减水剂的混合物中减缩型聚羧酸减水剂和萘系减水剂的质量比为1:4。70份化学发气剂，其中，化学发气剂为过氧化氢溶液。
本发明的具体实施方式，采用搅拌装置，将砂和水泥、矿粉、碎石干拌20秒后，加入其它组分，再经湿拌100秒后放出，坍落扩展度为760mm，J环坍落扩展度760mm，混凝土含气量为20%，3天强度为28MPa，28天强度为52MPa。
实施例4
自密实混凝土包括以下组分：使用P.O 52.5水泥150份、偏高岭土20份、硅粉10、矿粉100份、5-10mm粒径的碎石400份、10-15mm粒径碎石200份、15-20mm碎石200份、天然砂750份、水160份、减缩型聚羧酸减水剂和萘系减水剂的混合物1份、纳米膨润土50份、松香热聚物0.2份、十二烷基硫酸钠0.6份、增粘剂0.1份、硬脂酸钙2份。减缩型聚羧酸减水剂和萘系减水剂的混合物中减缩型聚羧酸减水剂和萘系减水剂的质量比为1:3。80份化学发气剂，其中，化学发气剂为过氧化氢溶液。
本发明的具体实施方式，采用搅拌装置，将砂和水泥、矿粉、粉煤灰、碎石干拌20秒后，加入其它组分，再经湿拌100秒后放出，坍落扩展度为750mm，J环坍落扩展度760mm，混凝土含气量为25%，3天强度为25MPa，28天强度为48MPa。
实施例5
自密实混凝土包括以下组分：使用P.O 52.5水泥100份、偏高岭土30份、粉煤灰150份、5-10mm粒径的碎石400份、10-15mm粒径碎石200份、15-20mm碎石200份、天然砂800份、水170份、减缩型聚羧酸减水剂和萘系减水剂的混合物1份、纳米膨润土30份、松香热聚物0.4份、增粘剂0.05份、硬脂酸钙1份。减缩型聚羧酸减水剂和萘系减水剂的混合物中减缩型聚羧酸减水剂和萘系减水剂的质量比为1:3.5。80份化学发气剂，其中，化学发气剂为过氧化氢溶液。
本发明的具体实施方式，采用搅拌装置，将砂和水泥、矿粉、粉煤灰、碎石干拌20秒后，加入其它组分，再经湿拌100秒后放出，坍落扩展度为730mm，J环坍落扩展度730mm，混凝土含气量为15%，3天强度为28MPa，28天强度为49MPa。
实施例6
自密实混凝土包括以下组分：使用P.O 52.5水泥150份、偏高岭土30份、粉煤灰150份、5-10mm粒径的碎石400份、10-15mm粒径碎石200份、15-20mm碎石200份、天然砂800份、水170份、减缩型聚羧酸减水剂和脂肪族减水剂的混合物1份、纳米膨润土30份、松香热聚物0.4份、增粘剂0.05份、硬脂酸钙1份。减缩型聚羧酸减水剂和脂肪族减水剂的混合物中减缩型聚羧酸减水剂和脂肪族减水剂的质量比为1:3.5。70份化学发气剂，其中，化学发气剂为铝粉。
本发明的具体实施方式，采用搅拌装置，将砂和水泥、矿粉、粉煤灰、碎石干拌20秒后，加入其它组分，再经湿拌100秒后放出，坍落扩展度为730mm，J环坍落扩展度740mm，混凝土含气量为20%，3天强度为29MPa，28天强度为49MPa。

Claims (10)

1.一种用于道路工程的自密实混凝土，其特征在于：包括以下重量份的组份：200~350份浆体、400~550份细集料、350~600份粗集料和50-80份化学发气剂，所述浆体包括以下重量份的组份：100~150份水泥、20~100份胶凝材料、0.5~1份减水剂、0~0.5份增粘剂、5~10份保水剂、0.1~1份引气剂、0~2份防水剂和80~100份水，。
2.根据权利要求1所述的用于道路工程的自密实混凝土，其特征在于：所述胶凝材料为粉煤灰、磨细矿渣粉、偏高岭土、硅粉和再生微粉中的任意一种或多种的组合。
3.根据权利要求1所述的用于道路工程的自密实混凝土，其特征在于：所述减水剂为共聚型减水剂和缩聚型减水剂的混合物，所述共聚型减水剂为减缩型聚羧酸减水剂，所述缩聚型减水剂为萘系减水剂和脂肪族减水剂中的一种或两种的组合。
4.根据权利要求3所述的用于道路工程的自密实混凝土，其特征在于：所述共聚型减水剂和缩聚型减水剂的重量比为1：3-4。
5.根据权利要求1所述的用于道路工程的自密实混凝土，其特征在于：所述保水剂为纳米膨润土。
6.根据权利要求1所述的用于道路工程的自密实混凝土，其特征在于：所述引气剂是松香与马来酸-聚乙二醇单酯的共聚物、松香皂、松香热聚物和十二烷基硫酸钠中的一种或两种的混合物。
7.根据权利要求1所述的用于道路工程的自密实混凝土，其特征在于：所述化学发气剂为铝粉或过氧化氢溶液。
8.根据权利要求1所述的用于道路工程的自密实混凝土，其特征在于：所述防水剂为硬脂酸钙。
9.根据权利要求1所述的用于道路工程的自密实混凝土，其特征在于：所述粗集料为天然或再生使用的石子，粗集料的粒径为5~31.5mm。
10.根据权利要求1所述的用于道路工程的自密实混凝土，其特征在于：所述细集料为江砂、河砂、水洗海砂、机制砂、尾矿砂和天然砂中的任意一种或任意两种的混合物。
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