CN108129092A - 大体积混凝土及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大体积混凝土及其制备工艺，包括水泥230~235份、粉煤灰110~120份、水160~165份、矿粉75~80份、中砂850~860份、粒径为5~25mm的碎石735~740份、粒径为5~10mm的碎石220~225份、改性剂1~1.5份、缓凝剂0.001~0.005份、减水剂7~7.8份。粉煤灰、矿粉的加入减少了水泥的掺入量，减小水泥在水化过程中的放热，同时添加改性剂选择共聚甲基丙烯酸、共聚异戊烯聚氧乙烯醚能与水泥络合或减水剂络合，能够改变水泥的水化程度，推迟水泥水化高峰期，使用在大体积混凝土中能错峰水化。整体选择上述组分不但减小了水泥水化放热，同时使水泥水化高峰期延缓，避免了温度急剧变化所影响的温度收缩，进而避免大体积混凝土的开裂现象。

Description

大体积混凝土及其制备工艺

技术领域

本发明涉及混凝土领域，特别涉及一种大体积混凝土及其制备工艺。

背景技术

随着高速铁路的发展，对桥梁结构的设计和施工都提出了重要的要求。桥梁的设计与我们科学技术的发展和社会对于工业技术的重视有着密切的关系，对于现代社会大面积的建筑混凝土施工的进一步的加强，我们对于混凝土的材料构成以及施工过程中的水化热现象都做了一定的分析和应用，跨度桥梁的承台结构的显著特点是结构尺寸大，混凝土方量增加。

但是在实际应用中大体积的混凝土在强度上升的水化热阶段会产生大量的热量，由于混凝土的传热性能差，内部水化热量不易散发，会形成横截面上温度梯度和混凝土外层与周围环境的温差，进而使混凝土产生较大的温度变形以及温度应力导致裂缝的发生。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种大体积混凝土，具有减少因温度的变化产生裂纹的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种大体积混凝土，包括如下重量份数的组分：水泥230～235份、粉煤灰110～120份、水160～165份、矿粉75～80份、中砂850～860份、粒径为5～25mm的碎石735～740份、粒径为5～10mm的碎石220～225份、改性剂1～1.5份、缓凝剂0.001～0.005份、减水剂7～7.8份。

通过上述技术方案，粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，用于混凝土中能够提高粉煤灰的利用率，减少粉煤灰的浪费；且混凝土中掺加的粉煤灰节约了大量的水泥和细骨料；减少了用水泥用量；改善了混凝拌和物和易性；增强混凝土的可泵性；减少了混凝土的徐变；减少水化热、热能膨胀性；提高混凝土的抗渗性能。矿粉是符合工程要求的石粉及其代用品的统称，是将矿石粉碎加工后的产物；向混凝土中加入矿粉能够减少水泥的用量、改善混凝土的工作性、降低水化热、增进后期强度、改善混凝土的内部结构、提高抗渗和抗腐蚀能力。混凝土掺入磨细的矿石粉后能够延缓胶凝材料的水化速度，使混凝土的凝结时间延长，有利用高温季节混凝土的施工和输送。中砂、碎石的加入能够保证混凝土的结构强度。缓凝剂的加入能够增长水泥的凝固时间，推迟水泥水化高峰期，使用在大体积混凝土中进行错峰水化，则水泥在凝结中释放出来的热量能够有足够的时间发散出来，降低水化热造成的裂纹的影响；减水剂的使用能够减少水泥的用量，则就能够减少混凝土凝固过程中的水化热。

本发明进一步设置为：所述改性剂选择共聚甲基丙烯酸、共聚异戊烯聚氧乙烯醚中的一种。

通过上述技术方案，共聚甲基丙烯酸的加入能够与混凝土配合，在加工的过程中表面带负电荷，能够与混凝土中的部分组分络合，减缓水泥凝固的时间；共聚异戊烯聚氧乙烯醚的加入能够与混凝土组分配合，吸附在混凝土中水泥颗粒的表面，减缓了水泥的凝固，水泥凝固过程中散发的热量就能够有较长的时间发散出，减少了聚集在混凝土内部的热量，也就减少了裂纹。

本发明进一步设置为：所述缓凝剂选择糖类缓凝剂和柠檬酸类缓凝剂的混合。

通过上述技术方案，糖类缓凝剂和柠檬酸类缓凝剂的加入能够减缓混凝土的凝固时间，减少了水泥凝固时间较快出现的大量的热量的同时散出造成的混凝土出现的裂纹现象。

本发明进一步设置为：所述糖类缓凝剂选择糖钙或葡萄糖酸钙。

通过上述技术方案，糖钙极易溶解于水中，具有强力的分解性、沾粘性、鳌合性。且糖钙有水溶性亲液胶体性质，质点上带有电荷，是一种表面活性物质，能吸附在各种固体质点的表面上，且其是酸性所成的盐，可以进行离子交换作用，再者因为在组织结构上存在这各种活性基，更能产生内在的聚合作用或其他化合物发生缩合作用。葡萄糖酸钙用作水质稳定剂和水泥助剂能使得水泥的凝固速度减缓。

本发明进一步设置为：所述柠檬酸类缓凝剂选择3-羟基-1,3,5-戊三酸或酒石酸。

通过上述技术方案，3-羟基-1,3,5-戊三酸或酒石酸能与钙离子络合，形成一种难于解离的可溶性络合物，降低了钙离子的浓度，减缓了混凝土的凝固速度。

本发明进一步设置为：所述减水剂选择聚羧酸系减水剂或木质素磺酸盐系减水剂。

通过上述技术方案，聚羧酸减水剂或木质素磺酸盐系减水剂均能够减少水泥的用量，也就减少了水泥凝固过程中散发出来的热量，减少了裂纹的产生。

本发明进一步设置为：所述聚羧酸减水剂选择甲基丙烯酸或马来酸酐。

通过上述技术方案，甲基丙烯酸或马来酸酐均与水泥反应，与钙离子络合，则组分中的钙离子含量少，减缓了水泥的凝固速度。

本发明进一步设置为：所述木质素磺酸盐系减水剂选择木质素磺酸钠盐或木质素磺酸钾盐。

通过上述技术方案，木质素磺酸钠盐或木质素磺酸钾盐的存在能与交替溶液络合，减缓混凝土的凝固速度。

本发明的又一发明目的在于提供一种大体积混凝土的制备工艺，包括如下的制备过程：

步骤1：将水泥、中砂、粒径为5～25mm的碎石、粒径为5～10mm的碎石、粉煤灰、矿粉、改性剂和水依次加入搅拌机中搅拌1～3min，混合均匀；

步骤2：继续向搅拌机中加入缓凝剂和减水剂搅拌混合2～4min，出料。

通过上述技术方案，通过步骤1和步骤2的加工步骤能够实现混凝土的加工方便，且分散性比较高。

综上所述，本发明对比于现有技术的有益效果为：

1、粉煤灰、矿粉的加入减少了水泥的掺入量，也就减少了水泥散发的大量的热量造成的裂缝现象；且组分中粒径为5～25mm的碎石加入能够增强混凝土的结构强度，且粒径较细形成的混凝土的强度大；

2、改性剂选择共聚甲基丙烯酸、共聚异戊烯聚氧乙烯醚能与水泥络合或减水剂络合，能够改性水泥的特性，且改性剂包覆在水泥的表面，能够降低水泥的凝固速度；

3、糖类缓凝剂能够溶解于水中，且具有亲液胶体性质，影响改性剂和水泥的性质，减缓水泥的凝固速度。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

一种大体积混凝土，包括如下重量份数的组分：水泥230份、粉煤灰110份、水160份、矿粉75份、中砂850份、粒径为5～25mm的碎石735份、粒径为5～10mm的碎石220份、共聚甲基丙烯酸1份、糖钙0.001份、甲基丙烯酸7份。

实施例2

一种大体积混凝土，包括如下重量份数的组分：水泥231份、粉煤灰112份、水161份、矿粉76份、中砂852份、粒径为5～25mm的碎石736份、粒径为5～10mm的碎石221份、共聚异戊烯聚氧乙烯醚1.1份、葡萄糖酸钙0.002份、马来酸酐7.1份。

实施例3

一种大体积混凝土，包括如下重量份数的组分：水泥232份、粉煤灰114份、水162份、矿粉77份、中砂854份、粒径为5～25mm的碎石737份、粒径为5～10mm的碎石222份、共聚甲基丙烯酸1.2份、3-羟基-1,3,5-戊三酸0.003份、木质素磺酸钠盐7.2份。

实施例4

一种大体积混凝土，包括如下重量份数的组分：水泥233份、粉煤灰116份、水163份、矿粉78份、中砂856份、粒径为5～25mm的碎石738份、粒径为5～10mm的碎石223份、共聚异戊烯聚氧乙烯醚1.3份、糖钙0.004份、甲基丙烯酸7.5份。

实施例5

一种大体积混凝土，包括如下重量份数的组分：水泥234份、粉煤灰118份、水164份、矿粉79份、中砂858份、粒径为5～25mm的碎石739份、粒径为5～10mm的碎石224份、共聚异戊烯聚氧乙烯醚1.4份、葡萄糖酸钙0.005份、木质素磺酸钾盐7.6份。

实施例6

一种大体积混凝土，包括如下重量份数的组分：水泥235份、粉煤灰120份、水165份、矿粉80份、中砂860份、粒径为5～25mm的碎石739份、粒径为5～10mm的碎石224份、共聚甲基丙烯酸1.4份、葡萄糖酸钙0.005份、甲基丙烯酸7.6份。

实施例7

一种大体积混凝土，包括如下重量份数的组分：水泥235份、粉煤灰120份、水165份、矿粉80份、中砂860份、粒径为5～25mm的碎石739份、粒径为5～10mm的碎石224份、共聚异戊烯聚氧乙烯醚1.4份、葡萄糖酸钙0.005份、木质素磺酸钾盐7.6份。

实施例8

一种大体积混凝土的制备工艺，包括如下的制备过程：

步骤1：将水泥、中砂、粒径为5～25mm的碎石、粒径为5～10mm的碎石、粉煤灰、矿粉、改性剂和水依次加入搅拌机中搅拌1～3min，混合均匀；

步骤2：继续向搅拌机中加入缓凝剂和减水剂搅拌混合2～4min，出料。

实验检测

实验检测

1、根据GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能实验方法标准》测试混凝土的力学性能；

2、耐磨性能：将实施例1～7的混凝土按照实施例8的方式制成混凝土，凝固后检耐磨性能；

3、用环形约束试验检测混凝土抗裂性：开裂时间<1h的是很差的水泥，开裂时间>15h的为优。

由上述表格可以得出实施例1～7的组分制成的混凝土的抗压强度、耐磨性能和抗裂强度均符合要求，则当该混凝土在使用时，使用效果好。

其中，优选实施例4作为参照实施例。

对比例1

对比例1与实施例4的区别在于对比例1中不含有共聚异戊烯聚氧乙烯醚，其他均与实施例4保持一致。

对比例2

对比例2与实施例4的区别在于对比例2中不含有糖钙，其他均与实施例4保持一致。

对比例3

对比例3与实施例4的区别在于对比例3中不含有甲基丙烯酸，其他均与实施例4保持一致。

对比例4

对比例4与实施例4的区别在于对比例4中同时不含有甲基丙烯酸和糖钙，其他均与实施例4保持一致。

对比例5

对比例5与实施例4的区别在于对比例5中同时不含有甲基丙烯酸和糖钙和共聚异戊烯聚氧乙烯醚，其他均与实施例4保持一致。

其中按照实施例1～7组分制成的混凝土的检测方法对对比例1～5的组分制成的混凝土的性能进行检测。

检测项目	对比例1	对比例2	对比例3	对比例4	对比例5
						3d抗压强度(MPa)	25.23	25.05	24.15	20.89	20.25
28d抗压强度(MPa)	42.15	42.62	41.61	38.65	35.70
						耐磨性能	合格	合格	合格	不佳	不佳
抗裂性能	良好	良好	良好	合格	合格

对比实施例4与对比例1的实验结果，在对比例1的组分中不含有共聚异戊烯聚氧乙烯醚时，由组分制成的混凝土的性能降低，则说明改性剂的存在能够对混凝土的性能产生影响；对比实施例4与对比例2的实验结果，在对比例2中不含有糖钙时，由组分制成的混凝土的性能降低，则说明缓凝剂的存在能够对混凝土的性能产生影响；对比实施例4与对比例3的实验结果，在组分中不含有甲基丙烯酸时，由组分制成的混凝土的性能降低，则说明减水剂的存在能够对混凝土的性能产生影响；对比实施例4与对比例4的实验结果，在组分中同时不含有改性剂和缓凝剂时，组分制成的混凝土的性能发生明显的改变，申请人可以合理推测，改性剂和缓凝剂间存在配合的作用效果能够改变混凝土组分的各项性能；对比实施例4与对比例5的实验结果，在组分中同时不含有甲基丙烯酸和糖钙和共聚异戊烯聚氧乙烯醚时，组分制成的混凝土发生比较大的改变，则申请人能合理的推测甲基丙烯酸和糖钙和共聚异戊烯聚氧乙烯醚间存在配合的作用效果，其中减水剂的存在能够和缓凝剂络合，而改性剂存在能够对糖钙产生影响，整体当三者配合使用时，使用性能优良。

以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (9)

1.一种大体积混凝土，其特征是：包括如下重量份数的组分：水泥230~235份、粉煤灰110~120份、水160~165份、矿粉75~80份、中砂850~860份、粒径为5~25mm的碎石735~740份、粒径为5~10mm的碎石220~225份、改性剂1~1.5份、缓凝剂0.001~0.005份、减水剂7~7.8份。

2.根据权利要求1所述的大体积混凝土，其特征是：所述改性剂选择共聚甲基丙烯酸、共聚异戊烯聚氧乙烯醚中的一种。

3.根据权利要求1所述的大体积混凝土，其特征是：所述缓凝剂选择糖类缓凝剂和柠檬酸类缓凝剂的混合。

4.根据权利要求3所述的大体积混凝土，其特征是：所述糖类缓凝剂选择糖钙或葡萄糖酸钙。

5.根据权利要求3所述的大体积混凝土，其特征是：所述柠檬酸类缓凝剂选择3-羟基-1,3,5-戊三酸或酒石酸。

6.根据权利要求1所述的大体积混凝土，其特征是：所述减水剂选择聚羧酸系减水剂或木质素磺酸盐系减水剂。

7.根据权利要求6所述的大体积混凝土，其特征是：所述聚羧酸减水剂选择甲基丙烯酸或马来酸酐。

8.根据权利要求6所述的大体积混凝土，其特征是：所述木质素磺酸盐系减水剂选择木质素磺酸钠盐或木质素磺酸钾盐。

9.一种大体积混凝土的制备工艺，其特征是：包括如下的制备过程：

步骤1：将水泥、中砂、粒径为5~25mm的碎石、粒径为5~10mm的碎石、粉煤灰、矿粉、改性剂和水依次加入搅拌机中搅拌1~3min，混合均匀；

步骤2：继续向搅拌机中加入缓凝剂和减水剂搅拌混合2~4min，出料。