CN106699051B - 一种混凝土及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种混凝土，以重量份数计其原料包含以下组分：水泥20.6‑25.5份、石英砂51.75‑55份、聚羧酸减水剂粉剂0.13‑2.0份、活性掺合料6‑8.32份、高分子材料0.06‑0.07份、U型膨胀剂1.5‑2.32份、钢纤维混合料6‑8份以及水7.19‑8.12份。本发明的混泥土具有以下特点：便于养护，具有高抗压强度、高耐久性、高韧性，孔隙率低。本发明还提供一种上述混泥土的生产方法，包括以下步骤：步骤一：将水泥、石英砂、活性掺合料、U型膨胀剂以及钢纤维混合料按配比干拌后得到干拌合料；步骤二：按照比例将聚羧酸减水剂粉剂和高分子材料溶解于水中得到混合液；将步骤一所得干拌合料与混合液进行搅拌均匀，即得混凝土。本发明方法整体工艺精简，工艺参数容易控制，所制得的混凝土构件便于养护。

Description

一种混凝土及其生产方法
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种混凝土及其生产方法。
背景技术
混凝土，简称为“砼”，是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料，与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土。普通高强混凝土抗折强度较差，抗折与抗压强度比值大都在1/8-1/20，且普通混凝土抗压强度一般不超过60MPa。
RPC混凝土，就是活性粉末混凝土(reactive powder concrete)，它是90年代中期法国Bouygues公司Richard等人研制出的具有超高强度、高、高耐久性且体积稳定性良好的水泥基复合材料，它具体是通过如下方式获得：以细砂为骨料，掺入大量硅灰等矿物掺合料、高效减水剂以及微细钢纤维，薄弱的界面得到大幅度加强，使断裂能提高两个数量级以上。RPC混凝土虽然具有高的强度和韧度，但是其养护条件极为苛刻(需要采用100℃以上的蒸汽进行养护)，大大限制了其应用范围。
现有技术中混凝土种类比较多，详见如下：
申请号为201410555971.2的发明申请公开了一种混凝土，其由水泥、中砂、骨料、加强纤维、外加剂和水混合而成，所述各组份质量份如下：水泥300-450份；中砂650-800份；骨料780-900份；加强纤维10-20份；外加剂4-8份；水180份-200份；所述外加剂由聚羧酸系减水剂35份、硅烷偶联剂6份、聚乙烯吡咯烷酮3份、碳化硅2份、二氧化硅包覆二氧化钛8份、明胶粉5份、膨润土12份、纳米碳粉10份、葡萄糖酸钠4份、醋酸酯苯酚4份混合而成。
申请号为201410322447.0的发明申请公开了一种混凝土，包括以下原料：水泥、砂、碎石、废弃物煅烧料、外加剂和水，所述废弃物煅烧料经过以下方法制得：将废混凝土和废砖按照10：3的质量比混合，破碎、研磨成小于30mm的碎粉，备用；将碎粉放入水中，泡2-3天，然后取出烘干；将烘干的碎粉在1000-1100℃下煅烧4-5h，冷却后进行研磨、筛分，分别取粒径为0.15-3mm和5-10mm的煅烧产物，为废弃物煅烧料。
申请号为201410159369.7的发明专利公开了一种混凝土，包括常规配比的砂、碎石和水泥，所述水泥为防裂复合水泥，按重量份计，该防裂复合水泥包括：普通硅酸盐水泥100份；铁粉5～20份；亚硫酸钠粉0.5～1.5份；粉煤灰10～30份。
以上混凝土存在抗压强度低或不耐久或低韧性或功能专一性等特点，还是不能满足现实的使用需求。综上所述，行业内急需一种便于养护且具有高抗压强度、高耐久性、高韧性以及低孔隙率的混凝土以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明的第一目的在于提供便于养护且具有高抗压强度、高耐久性、高韧性以及低孔隙率的混凝土，具体技术方案如下：
一种混凝土，以重量份数计其原料包含以下组分：
水泥20.6-25.5份 石英砂51.75-55份 聚羧酸减水剂粉剂0.13-2.0份
活性掺合料6-8.32份 高分子材料0.06-0.07份 U型膨胀剂1.5-2.32份
钢纤维混合料6-8份 水7.19-8.12份。
以上技术方案中优选的，所述石英砂由10-20目的石英砂、20-40目的石英砂、40-70目的石英砂以及70-120目的石英砂以重量份数计按照17.08-20：24.5-26：3-9：3-5的配比混合而成；
所述活性掺合料由超细硅粉、硅粉以及矿粉以重量份数计按照0.93-1：4-5.12：1-2.27的配比混合而成，其中所述超细硅粉为粒度大于等于1500目的超细硅粉，所述硅粉中二氧化硅的含量大于94％，所述矿粉的型号为S115；
所述高分子材料由消泡剂和纤维素以重量份数计按照0.05：0.01-0.02的配比混合而成，其中，所述消泡剂的型号为P803；所述纤维素醚的粘度为400cP；
所述钢纤维混合料由端钩型钢钎维和镀铜钢纤维以重量份数计按照1-3：5-6.17的配比混合而成，其中，所述端钩型钢纤维的直径为0.6mm，其长度为30mm，其抗拉强度大于1200MPa；所述镀铜钢纤维的直径为0.18-22mm，其长度为12-13mm，其抗拉强度大于2900MPa。
以上技术方案中优选的，以重量份数计其原料包含以下组分：
水泥22.28份 石英砂51.75份 聚羧酸减水剂粉剂0.13份
活性掺合料8.32份 高分子材料0.06份 U型膨胀剂2.32份
钢纤维混合料7.75份 水7.38份；
所述石英砂由10-20目的石英砂、20-40目的石英砂、40-70目的石英砂以及70-120目的石英砂以重量份数计按照17.08：24.88：6.22：3.57的配比混合而成；
所述活性掺合料由超细硅粉、硅粉以及矿粉以重量份数计按照0.93：5.12：2.27的配比混合而成；
所述高分子材料由消泡剂和纤维素以重量份数计按照0.05：0.01的配比混合而成；
所述钢纤维混合料由端钩型钢钎维和镀铜钢纤维以重量份数计按照1.58：6.17的配比混合而成。
以上技术方案中优选的，以重量份数计其原料包含以下组分：
水泥20.6份 石英砂55份 聚羧酸减水剂粉剂0.15份
活性掺合料8份 高分子材料0.06份 U型膨胀剂2份
钢纤维混合料8份 水7.19份；
所述石英砂由10-20目的石英砂、20-40目的石英砂、40-70目的石英砂以及70-120目的石英砂以重量份数计按照18：25：9：3的配比混合而成；
所述活性掺合料由超细硅粉、硅粉以及矿粉以重量份数计按照1：5：2的配比混合而成；
所述高分子材料由消泡剂和纤维素以重量份数计按照0.05：0.01的配比混合而成；
所述钢纤维混合料由端钩型钢钎维和镀铜钢纤维以重量份数计按照2：5的配比混合而成。
以上技术方案中优选的，以重量份数计其原料包含以下组分：
水泥25.5份 石英砂53.5份 聚羧酸减水剂粉剂2.0份
活性掺合料6份 高分子材料0.07份 U型膨胀剂1.5份
钢纤维混合料6份 水8.12份；
所述石英砂由10-20目的石英砂、20-40目的石英砂、40-70目的石英砂以及70-120目的石英砂以重量份数计按照18：24.5：6：5的配比混合而成；
所述活性掺合料由超细硅粉、硅粉以及矿粉以重量份数计按照1：5：2的配比混合而成；
所述高分子材料由消泡剂和纤维素以重量份数计按照0.05：0.01的配比混合而成；
所述钢纤维混合料由端钩型钢钎维和镀铜钢纤维以重量份数计按照1：5的配比混合而成。
应用本发明的技术方案，效果具体是：采用中强度等级的水泥作为基料，原料容易获得，且成本合理；采用10-20目、20-40目、40-70目以及70-120目的石英砂按照特定配比进行掺合，形成骨料的最佳组合；采用聚羧酸减水剂粉剂，减少减水剂的单位用量，在极小水胶比下提高强度和流动度，改善和易性；活性掺合料采用超细硅粉、硅粉以及矿粉按照特定配比组合，充分填充水泥和骨架料内的空隙，最大程度上提高混凝土的密实度；采用由消泡剂和纤维素按照特定比例组成的高分子材料，用于提高混凝土的密实性、改变混凝土的韧性以及提高混凝土在常温下的抗折强度；采用以硫酸铝为膨胀源的UEA型膨胀剂，防止混凝土开裂的同时产生微膨胀，以抵消混凝土干缩性，使得混凝土具有零收缩，产生的热量避免了后期为获得高抗折强度和密实度而需要的高温蒸养；本发明采用由端钩型钢纤维和镀铜钢纤维按照特定比例混合得到的钢钎维，最大程度上提高混凝土在常温下的抗折强度。因此，本发明采用独特的原料组成以及独特的配方设计，使得本发明所得混凝土具有以下特点：便于养护，具有高抗压强度、高耐久性、高韧性，孔隙率低。
本发明的第二目的在于提供一种混凝土的生产方法，包括以下步骤：
步骤一：将水泥、石英砂、活性掺合料、U型膨胀剂以及钢纤维混合料按配比加入强制式干粉搅拌机中以2秒/圈的旋转速度干拌8-10分钟得到干拌合料，干拌温度为5-35℃；
步骤二：按照比例将聚羧酸减水剂粉剂和高分子材料溶解于水中得到混合液；将步骤一所得干拌合料转移至卧式双轴搅拌机中，并将上述混合液加入卧式双轴搅拌机中搅拌均匀，即得混凝土，其中，搅拌速度为1000-2000r/min，搅拌温度为20-30℃。
为了达到更好的技术效果，还包括前处理步骤所述前处理步骤具体是：所述钢纤维混合料在加入之前需要在筛分机中进行筛分，筛分时的振动频率为120-150HZ，筛分用筛子的网格尺寸为钢纤维直径的1.5倍。
为了达到更好的技术效果，还包括后处理步骤，所述后处理步骤具体是：将步骤二所得混凝土在模具内以100HZ的振捣频率进行振捣，成型后即得混凝土构件，再对混凝土构件采用塑料薄膜或土帆布进行覆盖养护或采用5℃-35℃的水进行洒水养护。
本发明方法整体工艺精简，工艺参数容易控制，所制得的混凝土构件便于养护，应用范围广泛。
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。下面将参照具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明，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1：
一种混凝土，原料包括水泥、石英砂、聚羧酸减水剂粉剂、活性掺合料、高分子材料、U型膨胀剂、钢纤维混合料以及水，其配比详见表1。
所述水泥采用中材水泥有限责任公司的普通硅酸盐水泥中强度等级为52.5的水泥。
所述石英砂由10-20目、20-40目、40-70目以及70-120目的四种石英砂混合而成，其具体配比详见表2。
所述聚羧酸减水剂粉剂由上海三瑞高分子材料有限公司生产。
所述活性掺合料由超细硅粉、硅粉以及矿粉混合而成，其配比详见表3，其中：所述超细硅粉为粒度大于等于1500目的超细硅粉，所述硅粉中二氧化硅的含量大于94％，所述矿粉的型号为S115。
所述高分子材料由消泡剂和纤维素混合而成，其配比见表4。消泡剂由德国AGITAN公司生产，其型号为P803；纤维素醚由泰安瑞泰纤维素有限公司生产，其粘度为400cP。
所述钢纤维混合料由端钩型钢钎维和镀铜钢纤维混合而成，其配比详见表5，其中，所述端钩型钢纤维的直径为0.6mm，其长度为30mm，其抗拉强度大于1200MPa；所述镀铜钢纤维的直径未0.18-22mm，其长度为12-13mm，其抗拉强度大于2900MPa。
其生产方法具体包括以下步骤：
前处理步骤，具体是：所述钢纤维混合料在加入之前需要在筛分机中进行筛分，筛分时的振动频率为120-150Hz，筛分用筛子的网格尺寸为钢纤维直径的1.5倍；
步骤一：将水泥、石英砂、活性掺合料、U型膨胀剂以及钢纤维混合料按配比加入强制式干粉搅拌机中以2秒/圈的旋转速度干拌8-10分钟得到干拌合料，干拌温度为5-35℃；
步骤二：按照比例将聚羧酸减水剂粉剂和高分子材料溶解于水中得到混合液；将步骤一所得干拌合料转移至卧式双轴搅拌机中，并将上述混合液加入卧式双轴搅拌机中搅拌均匀，即得混凝土(标为样品1)，其中，搅拌速度为1000-2000r/min，搅拌温度为20-30℃。
后处理步骤，具体是：将步骤二所得混凝土在模具内以100Hz的振捣频率进行振捣，成型后即得混凝土构件，再对混凝土构件采用塑料薄膜或土帆布进行覆盖养护或采用5℃-35℃的水进行洒水养护。
样品1的性能及由样品1制成的混凝土构件的养护方式详见表6。
实施例2-实施例5
实施例2-实施例5的原料组成详见表1-表5，获得的混凝土分别标为样品2-样品5，各样品的性能及由各样品制成的混凝土构件的养护方式详见表6。
表1实施例1-实施例5原料组分和用量统计表
表2实施例1-实施例5所采用石英砂的种类和用量统计表
表3实施例1-实施例5所采用活性掺合料的组成和用量统计表
表4实施例1-实施例5所采用高分子材料的组成和用量统计表
表5实施例1-实施例5所采用钢纤维的组成和用量统计表
表6样品1-样品5、普通混凝土、RPC混凝土的性能及相应构件的养护方式统计表
应用本发明实施例1-实施例5的混凝土，具有以下效果：
(1)本发明混凝土的抗压强度达到94MPa-125MPa，抗折强度达到26MPa-45MPa，抗折强度与抗压强度比值在0.277-0.375之间，韧性明显高于普通混凝土(普通混凝土韧性为0.1)，也优于RPC混凝土(其韧性约为0.19)。
(2)本发明混凝土的抗渗能力强，抗渗透等级达S10-S14，远高于普通混凝土(其抗渗透等级为S4)；干缩性为0-0.5，也明显优于普通混凝土，而略弱于RPC混凝土。
(3)本发明混凝土的通过调整膨胀剂的比例以及增加高分子材料(如样品1-样品5)，成型后无收缩、不开裂，可进行常温养护，养护方便。
(4)本发明采用两种钢纤维按照特定比例混合，采用震动频率为120-150HZ、筛子网格尺寸为钢纤维直径的1.5倍的震动筛解决混凝土生产过程中容易结团的问题，流动性达到450-600mm，明显优于普通混凝土和RPC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 (7)

1.一种混凝土，其特征在于，以重量份数计其原料包含以下组分：
所述石英砂由10-20目的石英砂、20-40目的石英砂、40-70目的石英砂以及70-120目的石英砂以重量份数计按照17.08-20：24.5-26：3-9：3-5的配比混合而成；
所述活性掺合料由超细硅粉、硅粉以及矿粉以重量份数计按照0.93-1：4-5.12：1-2.27的配比混合而成，其中所述超细硅粉为粒度大于等于1500目的超细硅粉，所述硅粉中二氧化硅的含量大于94％，所述矿粉的型号为S115；
所述高分子材料由消泡剂和纤维素醚以重量份数计按照0.05：0.01-0.02的配比混合而成，其中，所述消泡剂的型号为P803；所述纤维素醚的粘度为400cP；
所述钢纤维混合料由端钩型钢钎维和镀铜钢纤维以重量份数计按照1-3：5-6.17的配比混合而成，其中，所述端钩型钢纤维的直径为0.6mm，其长度为30mm，其抗拉强度大于1200MPa；所述镀铜钢纤维的直径为0.18-22mm，其长度为12-13mm，其抗拉强度大于2900MPa。
2.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于，以重量份数计其原料包含以下组分：
所述石英砂由10-20目的石英砂、20-40目的石英砂、40-70目的石英砂以及70-120目的石英砂以重量份数计按照17.08：24.88：6.22：3.57的配比混合而成；
所述活性掺合料由超细硅粉、硅粉以及矿粉以重量份数计按照0.93：5.12：2.27的配比混合而成；
所述高分子材料由消泡剂和纤维素以重量份数计按照0.05：0.01的配比混合而成；
所述钢纤维混合料由端钩型钢钎维和镀铜钢纤维以重量份数计按照1.58：6.17的配比混合而成。
3.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于，以重量份数计其原料包含以下组分：
所述石英砂由10-20目的石英砂、20-40目的石英砂、40-70目的石英砂以及70-120目的石英砂以重量份数计按照18：25：9：3的配比混合而成；
所述活性掺合料由超细硅粉、硅粉以及矿粉以重量份数计按照1：5：2的配比混合而成；
所述高分子材料由消泡剂和纤维素以重量份数计按照0.05：0.01的配比混合而成；
所述钢纤维混合料由端钩型钢钎维和镀铜钢纤维以重量份数计按照2：5的配比混合而成。
4.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于，以重量份数计其原料包含以下组分：
所述石英砂由10-20目的石英砂、20-40目的石英砂、40-70目的石英砂以及70-120目的石英砂以重量份数计按照18：24.5：6：5的配比混合而成；
所述活性掺合料由超细硅粉、硅粉以及矿粉以重量份数计按照1：5：2的配比混合而成；
所述高分子材料由消泡剂和纤维素以重量份数计按照0.05：0.01的配比混合而成；
所述钢纤维混合料由端钩型钢钎维和镀铜钢纤维以重量份数计按照1：5的配比混合而成。
5.一种如权利要求1-4任意一项所述混凝土的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将水泥、石英砂、活性掺合料、U型膨胀剂以及钢纤维混合料按配比加入强制式干粉搅拌机中以2秒/圈的旋转速度干拌8-10分钟得到干拌合料，干拌温度为5-35℃；
步骤二：按照比例将聚羧酸减水剂粉剂和高分子材料溶解于水中得到混合液；将步骤一所得干拌合料转移至卧式双轴搅拌机中，并将上述混合液加入卧式双轴搅拌机中搅拌均匀，即得混凝土，其中，搅拌速度为1000-2000r/min，搅拌温度为20-30℃。
6.根据权利要求5所述的混凝土的生产方法，其特征在于，还包括前处理步骤，所述前处理步骤具体是：所述钢纤维混合料在加入之前需要在筛分机中进行筛分，筛分时的振动频率为120-150Hz，筛分用筛子的网格尺寸为钢纤维直径的1.5倍。
7.根据权利要求5所述的混凝土的生产方法，其特征在于，还包括后处理步骤，所述后处理步骤具体是：将步骤二所得混凝土在模具内以100Hz的振捣频率进行振捣，成型后即得混凝土构件，再对混凝土构件采用塑料薄膜或土帆布进行覆盖养护或采用5℃-35℃的水进行洒水养护。
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