CN111056803A - 一种活性粉末混凝土及其制备和应用 - Google Patents

一种活性粉末混凝土及其制备和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种活性粉末混凝土及其制备和应用。该活性粉末混凝土组分包括：水泥、硅灰、矿粉、砂、外加剂、钢纤维以及水。其制备包括：将水泥、硅灰、矿粉、砂、外加剂、钢纤维和水混合均匀，即得所述活性粉末混凝土。本发明针对传统建筑外墙材料质感差、寿命短、造价高和厚重等问题，通过使用一种具有超高耐久性和超高力学性能的活性粉末混凝土材料，制作具有艺术化效果的装配式建筑装饰外墙，该活性粉末混凝土与传统混凝土相比，具备高强度、高密实性、高耐久性和高韧性的材料特性。

Description

一种活性粉末混凝土及其制备和应用
技术领域
本发明涉及建筑材料中的混凝土材料技术领域，具体涉及一种具有高耐 久性、高强度、高密实性以及高韧性的活性粉末混凝土及其制备和应用。
背景技术
近几年，随着装配式建筑业的飞速发展，建筑材料也在***，紧锣 密鼓的发展着，建筑材料在带给建筑使用功能的同时，视觉效果也逐渐体现 出来，尤其是建筑外墙，其材料的美观、质感以及色彩，给人最直接的艺术 效果。
活性粉末混凝土是一种高强、高性能混凝土，其基本组成材料有水泥、 矿物掺合料、石英砂、钢纤维、高效减水剂和水。其基本配制原理是：配制 以最大密度理论模型为依据，采用最优的颗粒级配，考虑颗粒间的物理化学 反应，使材料内部的缺陷(空隙和微裂缝)大大降低，改善混凝土内部微观结 构，从而获得超高的力学性能和耐久性能。现在市场上活性粉末混凝土构件， 相对于普通混凝土构件性能有所提升，但其力学性能难以满足要求，且易产 生裂纹，产品质量难以保证。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种活性粉末混凝土及 其制备和应用。本发明针对传统建筑外墙材料质感差、寿命短、造价高和厚 重等问题，通过使用一种具有超高耐久性和超高力学性能的活性粉末混凝土 材料，制作具有艺术化效果的装配式建筑装饰外墙，该活性粉末混凝土与 传统混凝土相比，具备高强度、高密实性、高耐久性和高韧性的材料特性。
本发明的主要技术方案是：
本发明的第一目的在于提供一种活性粉末混凝土，包括以下重量份的组 分：
Figure BDA0002348207110000021
其中，所述外加剂，包括以下重量份的组分：
Figure BDA0002348207110000022
其中，所述母液的配制方法如下，原料按重量份计：
先将tpeg单体400份，底水300份，羌基乙四胺0.3份和过硫酸钾5份 混合，然后加入丙烯酸36份，水64份和过硫酸钾3.3份，控制滴加时间为 1.5小时；再加入维生C0.3份，巯基丙酸1.2份，水97.5份，控制滴加时间 为2小时；最后补水228份，于20℃反应2.5小时，完成后保温半小时，即 可。
进一步的，所述活性粉末混凝土，包括以下重量份的组分：
水泥800-1000份
硅灰60-80份
矿粉200-250份
砂900-1000份
外加剂30-50份
钢纤维110-130份
水150-250份。
进一步的，所述外加剂，包括以下重量份的组分：
Figure BDA0002348207110000031
进一步的，所述砂为石英砂，为细砂、中砂和粗砂的混合物，所述细砂 的粒径为0.160mm～0.315mm，所述中砂的粒径为0.316mm～0.63mm，所述粗 砂的粒径为0.64mm～1.25mm；细砂、中砂和粗砂按质量比1:2:0.5混合。
进一步的，所述钢纤维的直径为0.19mm，钢纤维的长度为15mm。
进一步的，所述外加剂为聚羧酸高效减水剂(可由上述配方组分配置而 得，或由市售直接获得)。
进一步的，所述自密实混凝土外加剂为聚羧酸高性能减水剂(可通过市 售获得，如南通盛茂的聚羧酸高效减水剂)。
本发明的第二目的在于提供上述活性粉末混凝土的制备方法，包括以下 步骤：
将所述水泥、所述硅灰、所述矿粉、所述砂、所述外加剂、所述钢纤维 和水混合均匀，即得所述活性粉末混凝土。
具体步骤包括：
1)先将水和外加剂混合，得混合液体；
2)然后依次加入水泥、硅灰、矿粉混合均匀，再加入砂搅拌均匀；
3)最后，加入钢纤维继续搅拌3min，即得。
本发明的第三目的在于提供上述活性粉末混凝土的应用。
活性粉末混凝土浇筑预制构件的生产工艺，包括以下步骤：
1)浇筑：将料斗调节到模具的正上方，打开料斗，投料浇筑，要求混 凝土均匀下料，生产线运行速度不宜过快，保证每套模具在振动台上停留时 间不低于120s；
2)静养：浇筑完成的产品用塑料薄膜覆盖后运至蒸养室内，静养6h， 使混凝土达到或即将达到初凝；
3)蒸养：向蒸养室内通入蒸汽升温，升温速率不大于12℃/h，升至40℃ 后，保持恒温24h以上，再以不超过15℃/h的降温速率进行降温；
4)脱模：当模具产品温度降至与室温之差不超过20℃即可拆模；
5)终养：拆模后得活性粉末混凝土构件，再次进行蒸汽养护，升温速率 不大于12℃/h，升温至70℃后，保持恒温48h以上，再以不超过12℃/h的 降温速度降至活性粉末混凝土构件表面与环境温差不大于20℃；
6)自然养护：活性粉末混凝土构件终养结束后进行自然养护，自然养护 温度应高于10℃，并保持活性粉末混凝土构件表面湿润7天以上。
本发明的活性粉末混凝土是具有超高强度、超高韧性和超长耐久性的水 泥基符合材料，可根据自身特性及设计要求，制作出形态各异、美观大方的 装饰构件，达到让人赏心悦目的视觉效果。
(1)高流态超高强：可使极低水胶比浆体的粘度降低35％左右，实现了超 高强混凝土自密实泵送，从而解决了超高性能混凝土流动性差、粘度大的难 题。同时，可实现采用常规材料和常规工艺制备出常温养护条件下抗压强度 达到或超出200MPa，满足活性粉末混凝土现场规模化应用要求。
(2)体积稳定：工程应用过程中，可控制活性粉末混凝土构件的全过程收 缩变形，大大降低了活性粉末混凝土的开裂风险，从而解决活性粉末混凝土 开裂风险高的难题。
(3)超高韧：解决并实现了钢纤维在极低水胶比体系中高锚固力与高分散 性的统一，实现了分阶段全过程的增韧，从而实现了活性粉末混凝土优异的 韧性性能。
(4)超高弹性模量：有效解决了界面过渡区的薄弱问题，实现了弹性模量 40GPa以上。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部 的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性 劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例所用原料来源及规格，参见表1。
表1原料及规格
原料 来源
水泥 铜陵海螺(PO 52.5)
硅灰 艾肯
矿粉 宝田(S115)
钢纤维 苏博特
自密实混凝土外加剂 南通盛茂(聚羧酸高性能减水剂)
实施例1-5
实施例1～5：不同组分配比下的活性粉末混凝土。
实施例1～5所用的外加剂，按如下重量份配比：
取母液350份，自密实混凝土外加剂60份，三乙醇胺62份，三乙丙醇胺6.5， 份，无水硫酸钠0.8份，尿素20份，硫代硫酸钠8份，混合搅拌均匀，配制得 外加剂。
其中，母液的配制方法如下：
先将tpeg单体400份，底水300份，羌基乙四胺0.3份和过硫酸钾5份 混合，然后加入丙烯酸36份，水64份和过硫酸钾3.3份，控制滴加时间为 1.5小时；再加入维生C0.3份，巯基丙酸1.2份，水97.5份，控制滴加时间 为2小时；最后补水228份，于20℃反应2.5小时，完成后保温半小时，即 可。
原料组分参见表2，所制得的活性粉末混凝土性能参见表3。
实施例1～5的活性粉末混凝土，制备方法如下：
1)先将水和外加剂混合，得混合液体；
2)然后依次加入水泥、硅灰、矿粉混合均匀，再加入砂搅拌均匀；
3)最后，加入钢纤维继续搅拌3min，即得。
表2实施例1-5的活性粉末混凝土配比
水泥 硅灰 矿粉 砂 外加剂 钢纤维 水
实施例1 914 74 247 950 37.1 110 200
实施例2 948 68 229 950 40.8 114 190
实施例3 959 64 212 950 43.2 120 180
实施例4 966 62 207 950 45.7 126 170
实施例5 975 60 200 950 49.4 130 165
试验状态描述
混凝土扩展度为：280㎜-300㎜，两小时后无损失。
试验地点：水泥室，室温20±2℃，混凝土成型后移入恒温恒湿养护箱，20 小时后脱模放入水槽养护，水槽水温控制在20±1℃进行养护至规定龄期后进 行性能测试。
表3实施例1-5的活性粉末混凝土主要性能
Figure BDA0002348207110000071
1、表3中的活性粉末混凝土抗折、抗压性能、弹性模量，按GB/T 50081《普 通混凝土力学性能试验方法标准》进行性能检测。
2、表3中的活性粉末混凝土抗折、抗压性能，满足GB/T 31387《活性粉末混 凝土》中活性粉末混凝土力学性能等级RPC180。
实施例6-10
实施例6～10：不同组分配比下的活性粉末混凝土。
实施例6～10所用的外加剂，按如下重量份配比：
取母液330份，自密实混凝土外加剂70份，三乙醇胺55份，三乙丙醇胺8份， 无水硫酸钠1份，尿素25份，硫代硫酸钠10份，混合搅拌均匀，配制得外加剂。
其中，母液的配制方法与实施例1-5相同。
原料组分参见表4，所制得的活性粉末混凝土性能参见表5。
实施例6～10的活性粉末混凝土，制备方法如下：
1)先将水和外加剂混合，得混合液体；
2)然后依次加入水泥、硅灰、矿粉混合均匀，再加入砂搅拌均匀；
3)最后，加入钢纤维继续搅拌3min，即得。
表4实施例6-10的活性粉末混凝土配比
水泥 硅灰 矿粉 砂 外加剂 钢纤维 水
实施例6 914 74 247 950 37.1 110 200
实施例7 948 68 229 950 40.8 114 190
实施例8 959 64 212 950 43.2 120 180
实施例9 966 62 207 950 45.7 126 170
实施例10 975 60 200 950 49.4 130 165
表5实施例6-10的活性粉末混凝土主要性能
Figure BDA0002348207110000081
1、表5中的活性粉末混凝土抗折、抗压性能、弹性模量，按GB/T 50081《普 通混凝土力学性能试验方法标准》进行性能检测。
2、表5中的活性粉末混凝土抗折、抗压性能、弹性模量，满足GB/T 31387《活 性粉末混凝土》中活性粉末混凝土力学性能等级RPC180。
应用实施例
活性粉末混凝土浇筑成型外挂墙板：
(1)浇筑：将料斗调节到模具的正上方，打开料斗，投料浇筑，要求混凝土均 匀下料，生产线运行速度不宜过快，保证每套模具在振动台上停留时间不低 于120s；
(2)静养：浇筑完成的产品用塑料薄膜覆盖后运至蒸养室内，静养6h，使混凝 土达到或即将达到初凝；
(3)蒸养：向蒸养室内通入蒸汽升温，升温速率不大于12℃/h，升至40℃后， 保持恒温24h以上，再以不超过15℃/h的降温速率进行降温；
(4)脱模：当模具产品温度降至与室温之差不超过20℃即可拆模；
(5)终养：拆模后得活性粉末混凝土构件，再次进行蒸汽养护，升温速率不大 于12℃/h，升温至70℃后，保持恒温48h以上，再以不超过12℃/h的降温速 度降至活性粉末混凝土构件表面与环境温差不大于20℃；
(6)自然养护：活性粉末混凝土构件终养结束后进行自然养护，自然养护温度 应高于10℃，并保持活性粉末混凝土构件表面湿润7天以上。
测得3天抗折强度：21.1Mpa,抗压强度152.4Mpa；28天抗折强度：35.1Mpa, 抗压强度：181.3Mpa.。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不 限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下 还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请 权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种活性粉末混凝土，包括以下重量份的组分：
Figure FDA0002348207100000011
其中，所述外加剂，包括以下重量份的组分：
Figure FDA0002348207100000012
2.根据权利要求1所述的一种活性粉末混凝土，其特征在于：所述活性粉末混凝土，包括以下重量份的组分：
水泥800-1000份
硅灰60-80份
矿粉200-250份
砂900-1000份
外加剂30-50份
钢纤维110-130份
水150-250份。
3.根据权利要求1所述的一种活性粉末混凝土，其特征在于：所述外加剂，包括以下重量份的组分：
Figure FDA0002348207100000021
4.根据权利要求1所述的一种活性粉末混凝土，其特征在于：所述砂为石英砂，为细砂、中砂和粗砂的混合物，所述细砂的粒径为0.160mm～0.315mm，所述中砂的粒径为0.316mm～0.63mm，所述粗砂的粒径为0.64mm～1.25mm；细砂、中砂和粗砂按质量比1:2:0.5混合。
5.根据权利要求1所述的一种活性粉末混凝土，其特征在于：所述钢纤维的直径为0.19mm，钢纤维的长度为15mm。
6.根据权利要求1所述的一种活性粉末混凝土，其特征在于：所述自密实混凝土外加剂为聚羧酸高性能减水剂。
7.根据权利要求1-6任一项所述的活性粉末混凝土的制备方法，包括以下步骤：
将所述水泥、所述硅灰、所述矿粉、所述砂、所述外加剂、所述钢纤维和水混合均匀，即得所述活性粉末混凝土。
8.根据权利要求7所述的活性粉末混凝土的制备方法，其特征在于：所述活性粉末混凝土的制备方法，具体包括：
1)先将水和外加剂混合，得混合液体；
2)然后依次加入水泥、硅灰、矿粉混合均匀，再加入砂搅拌均匀；
3)最后，加入钢纤维继续搅拌3min，即得。
9.根据权利要求1-6任一项所述的活性粉末混凝土在浇筑预制构件中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述浇筑预制构件的生产工艺，包括以下步骤：
1)浇筑：将料斗调节到模具的正上方，打开料斗，投料浇筑，要求混凝土均匀下料，生产线运行速度不宜过快，保证每套模具在振动台上停留时间不低于120s；
2)静养：浇筑完成的产品用塑料薄膜覆盖后运至蒸养室内，静养6h，使混凝土达到或即将达到初凝；
3)蒸养：向蒸养室内通入蒸汽升温，升温速率不大于12℃/h，升至40℃后，保持恒温24h以上，再以不超过15℃/h的降温速率进行降温；
4)脱模：当模具产品温度降至与室温之差不超过20℃即可拆模；
5)终养：拆模后得活性粉末混凝土构件，再次进行蒸汽养护，升温速率不大于12℃/h，升温至70℃后，保持恒温48h以上，再以不超过12℃/h的降温速度降至活性粉末混凝土构件表面与环境温差不大于20℃；
6)自然养护：活性粉末混凝土构件终养结束后进行自然养护，自然养护温度应高于10℃，并保持活性粉末混凝土构件表面湿润7天以上。
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