CN111302733A - 一种低收缩徐变湿接缝超高强混凝土材料及其制备方法 - Google Patents

一种低收缩徐变湿接缝超高强混凝土材料及其制备方法 Download PDF

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李信
黄有强
张志豪
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Abstract

本申请涉及一种低收缩徐变湿接缝超高强混凝土材料及其制备方法，该材料包括下述配比的原材料：水泥550kg/m3～650kg/m3；矿物掺合料150kg/m3～250kg/m3；细骨料675kg/m3～825kg/m3；粗骨料575kg/m3～725kg/m3；减水剂10.3kg/m3～12.2kg/m3；钢纤维78kg/m3～156kg/m3；水152kg/m3～172kg/m3；其中，矿物掺合料由膨胀剂与硅灰、超细矿粉、石灰石粉、稻壳灰、偏高岭土、粉煤灰微珠中的至少两种组成，粗骨料为玄武岩、花岗岩、辉绿岩中的任意一种或几种，粒径为5‑10mm，针片状含量≤1％。采用上述原材料配制的低收缩徐变湿接缝超高强混凝土材料具有低收缩徐变、良好的工作性能、优异的力学性能和耐久性能等优点，用于桥梁湿接缝，可降低收缩徐变影响，保障后期耐久性能，提高桥梁的使用寿命。

Description

一种低收缩徐变湿接缝超高强混凝土材料及其制备方法
技术领域
本申请涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种低收缩徐变湿接缝超高强混凝土材料及其制备方法。
背景技术
随着交通事业的蓬勃发展，大跨度组合桥梁在宽广水域上得到了广泛应用。在组合桥梁中，湿接缝混凝土的收缩徐变问题将是影响桥梁整体结构受力的关键问题，它会引起应力重分布，导致结构的变形增加，挠度增加，预应力损失过大等，使得桥梁结构过早地失效或丧失功能。
发明内容
本申请实施例提供一种低收缩徐变湿接缝超高强混凝土材料及其制备方法，以解决相关技术中湿接缝混凝土的收缩徐变问题。
第一方面，提供了一种低收缩徐变湿接缝超高强混凝土材料，包括下述配比的原材料：
Figure BDA0002411444370000011
矿物掺合料由膨胀剂与硅灰、超细矿粉、石灰石粉、稻壳灰、偏高岭土、粉煤灰微珠中的至少两种组成；
粗骨料为玄武岩、花岗岩、辉绿岩中的任意一种或几种，粒径为5-10mm，针片状含量≤1％。
一些实施例中，水泥为强度等级42.5级以上的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
一些实施例中，矿物掺合料由重量比为50:10:25:15的硅灰、偏高岭土、膨胀剂和粉煤灰微珠组成。
一些实施例中，硅灰的比表面积≥15000m2/kg，粉煤灰微珠的比表面积≥2000m2/kg，偏高岭土的比表面积≥600m2/kg，膨胀剂为硫铝酸钙类膨胀剂。
一些实施例中，细骨料为重量比为6:4的河砂和机制砂连续级配混合料，其中，河砂的细度模数为2.5～2.9，机制砂的细度模数为3.0～3.2；细骨料中石粉的含量≤6wt％。
一些实施例中，减水剂为粉体状聚羧酸高性能减水剂，其减水率≥40％。
一些实施例中，钢纤维为平直型镀铜钢纤维，其长度为12～14mm，直径为0.18～0.22mm。
第二方面，提供了一种低收缩徐变湿接缝超高强混凝土材料的制备方法，包括如下步骤：按上述配比称取各原材料，将水泥、矿物掺合料、细骨料、粗骨料、钢纤维和减水剂搅拌均匀，加入全部水，搅拌至混凝土充分流化，继续搅拌，制得混凝土拌和物；成型养护。
一些实施例中，水泥、矿物掺合料、细骨料、粗骨料、钢纤维和减水剂先在双卧轴式或立轴行星式强制搅拌机中搅拌2～3min，然后将水全部加入，搅拌3～4min，待混凝土充分流化后，继续搅拌1～2min，制得混凝土拌和物。
第三方面，提供了一种低收缩徐变湿接缝超高强混凝土材料的成型养护方法，包括如下步骤：将上述混凝土拌和物浇筑到铸铁模具中，成型、振实，在温度为20±5℃、相对湿度≥50％的环境静置1d，拆模，将混凝土移至标准养护室中养护至所需龄期。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：本申请制备的低收缩徐变湿接缝超高强混凝土材料工作性能良好，在自然养护条件下不仅具有极低的收缩徐变，而且具有优异力学性能和耐久性能。
本申请实施例提供了一种低收缩徐变湿接缝超高强混凝土材料，由于低收缩徐变湿接缝超高强混凝土材料掺入了钢纤维，可以提高混凝土的力学性能，尤其是抗弯拉性能，同时能减少收缩徐变、防止开裂矿物掺合料以生成微膨胀型水化产物进行设计，使用膨胀剂，能够补偿收缩，其他微细掺合料能够起到填充作用、微晶核作用或火山灰效应等，能够有效改善孔结构，改善界面过渡区，对力学性能、耐久性能、降低收缩徐变有益；掺入了高硬度、高弹性模量碎石，能够降低混凝土的徐变。因此，制备好的低收缩徐变湿接缝超高强混凝土材料具有极低的收缩徐变、高强及高耐久性等优点，从而在桥梁湿接缝领域应用时能够减小挠度、减少预应力的损失，缩短混凝土的养护时间进而缩短工期，提高桥梁的服役寿命。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例中原材料性能如下：
实施例中的水泥为P.O 42.5普通硅酸盐水泥；
实施例中的矿物掺合料为硅灰、偏高岭土、硫铝酸钙类膨胀剂、粉煤灰微珠的混合物，四者的重量比为50:10:25:15；硅灰的比表面积≥15000m2/kg，粉煤灰微珠的比表面积≥2000m2/kg，偏高岭土的比表面积≥600m2/kg，膨胀剂为硫铝酸钙类膨胀剂；
实施例中的细骨料为重量比为6:4的河砂与机制砂的复掺，河砂细度模数为2.9，机制砂细度模数为3.1；细骨料中石粉的含量≤6wt％；
实施例中的粗骨料为玄武岩，粒径为5～10mm，针片状含量≤5％；粗骨料也可采用花岗岩或辉绿岩；
实施例中的减水剂为粉体聚羧酸高效减水剂，减水率≥40％；
实施例中的钢纤维为平直型镀铜钢纤维，长度为12～14mm，直径为0.18～0.22mm；
实施例中的水为普通自来水。
实施例成型养护步骤如下：
1)按配比称取各原材料；
2)将水泥、矿物掺合料、细骨料、粗骨料、钢纤维和减水剂在双卧轴式或立轴行星式强制搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间为2～3min；
3)将水全部加入，搅拌3～4min，待混凝土充分流化后，继续搅拌1～2min，制得混凝土拌和物；并成型养护；
成型养护方法具体如下：将混凝土拌和物浇筑到铸铁模具中成型、振实，在温度为20±5℃、相对湿度≥50％的环境静置1d，拆模，将混凝土移至标准养护室中养护至所需龄期。
实施例1
本实施例制备的低收缩徐变湿接缝超高强混凝土材料，其原材料配合比如表1所示：
表1低收缩徐变湿接缝超高强混凝土材料配合比(Kg/m3)
水泥 矿物掺合料 细骨料 粗骨料 减水剂 钢纤维 水
600 200 750 650 10.6 100 160
将600重量份水泥、200重量份矿物掺合料、750重量份细骨料、650重量份粗骨料、100重量份钢纤维和10.6重量份减水剂在双卧轴式强制搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间为2min；将160重量份水全部加入，搅拌4min，待混凝土充分流化后，继续搅拌1min，制得混凝土拌和物；将混凝土拌和物浇筑到铸铁模具中成型、振实，在温度为20±5℃、相对湿度≥50％的环境静置1d，拆模，将混凝土移至标准养护室中养护至所需龄期。
实施例性能检测方法如下：
力学性能检测参照GB/T 31387-2015中相关规定执行，工作性能检测参照GB/T50080-2016中相关规定执行，耐久性能检测参照GB/T50082-2009中相关规定执行，徐变及干燥收缩养护7d进行测试，氯离子扩散系数检测配比中不掺钢纤维。
低收缩徐变湿接缝超高强混凝土材料扩展度485mm；养护7d，加载龄期120d时干燥收缩值163×10-6，徐变系数0.47；养护28d，抗压强度114.7MPa，抗折强度14.4MPa，弹性模量48.3GPa，氯离子扩散系数0.1×10-12m2/s。
实施例2
本实施例制备的低收缩徐变湿接缝超高强混凝土材料，其原材料配合比如表2所示：
表2低收缩徐变湿接缝超高强混凝土材料配合比(Kg/m3)
水泥 矿物掺合料 细骨料 粗骨料 减水剂 钢纤维 水
550 225 825 600 12 150 155
将550重量份水泥、225重量份矿物掺合料、825重量份细骨料、600重量份粗骨料、150重量份钢纤维和12重量份减水剂在立轴行星式强制搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间为3min；将155重量份水全部加入，搅拌3min，待混凝土充分流化后，继续搅拌2min，制得混凝土拌和物；将混凝土拌和物浇筑到铸铁模具中成型、振实，在温度为20±5℃、相对湿度≥50％的环境静置1d，拆模，将混凝土移至标准养护室中养护至所需龄期。
实施例性能检测方法如下：
力学性能检测参照GB/T 31387-2015中相关规定执行，工作性能检测参照GB/T50080-2016中相关规定执行，耐久性能检测参照GB/T50082-2009中相关规定执行，徐变及干燥收缩养护7d进行测试，氯离子扩散系数检测配比中不掺钢纤维。
低收缩徐变湿接缝超高强混凝土材料扩展度500mm；养护7d，加载龄期120d时干燥收缩值151×10-6，徐变系数0.43；养护28d，抗压强度122.1MPa，抗折强度17.3MPa，弹性模量46.7GPa，氯离子扩散系数0.1×10-12m2/s。
实施例3
本实施例制备的低收缩徐变湿接缝超高强混凝土材料，其原材料配合比如表3所示：
表3低收缩徐变湿接缝超高强混凝土材料配合比(Kg/m3)
水泥 矿物掺合料 细骨料 粗骨料 减水剂 钢纤维 水
650 175 800 550 11.4 78 178
将650重量份水泥、175重量份矿物掺合料、800重量份细骨料、550重量份粗骨料、78重量份钢纤维和11.4重量份减水剂在双卧轴式强制搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间为2min；将178重量份水全部加入，搅拌3min，待混凝土充分流化后，继续搅拌2min，制得混凝土拌和物；将混凝土拌和物浇筑到铸铁模具中成型、振实，在温度为20±5℃、相对湿度≥50％的环境静置1d，拆模，将混凝土移至标准养护室中养护至所需龄期。
实施例性能检测方法如下：
力学性能检测参照GB/T 31387-2015中相关规定执行，工作性能检测参照GB/T50080-2016中相关规定执行，耐久性能检测参照GB/T 50082-2009中相关规定执行，徐变及干燥收缩养护7d进行测试，氯离子扩散系数检测配比中不掺钢纤维。
低收缩徐变湿接缝超高强混凝土材料扩展度520mm；养护7d，加载龄期120d时干燥收缩值183×10-6，徐变系数0.50；养护28d，抗压强度111.7MPa，抗折强度13.2MPa，弹性模量45.9GPa，氯离子扩散系数0.1×10-12m2/s。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种低收缩徐变湿接缝超高强混凝土材料，其特征在于：包括下述配比的原材料：
Figure FDA0002411444360000011
所述矿物掺合料由膨胀剂与硅灰、超细矿粉、石灰石粉、稻壳灰、偏高岭土、粉煤灰微珠中的至少两种组成；
所述粗骨料为玄武岩、花岗岩、辉绿岩中的任意一种或几种，粒径为5-10mm，针片状含量≤1％。
2.如权利要求1所述的一种低收缩徐变湿接缝超高强混凝土材料，其特征在于：所述水泥为强度等级42.5级以上的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
3.如权利要求1所述的一种低收缩徐变湿接缝超高强混凝土材料，其特征在于：所述矿物掺合料由重量比为50:10:25:15的硅灰、偏高岭土、膨胀剂和粉煤灰微珠组成。
4.如权利要求1或3所述的一种低收缩徐变湿接缝超高强混凝土材料，其特征在于：硅灰的比表面积≥15000m2/kg，粉煤灰微珠的比表面积≥2000m2/kg，偏高岭土的比表面积≥600m2/kg，膨胀剂为硫铝酸钙类膨胀剂。
5.如权利要求1所述的一种低收缩徐变湿接缝超高强混凝土材料，其特征在于：所述细骨料为重量比为6:4的河砂和机制砂连续级配混合料，其中，河砂的细度模数为2.5～2.9，机制砂的细度模数为3.0～3.2；所述细骨料中石粉的含量≤6wt％。
6.如权利要求1所述的一种低收缩徐变湿接缝超高强混凝土材料，其特征在于：所述减水剂为粉体聚羧酸高性能减水剂，其减水率≥40％。
7.如权利要求1所述的一种低收缩徐变湿接缝超高强混凝土材料，其特征在于：所述钢纤维为平直型镀铜钢纤维，其长度为12～14mm，直径为0.18～0.22mm。
8.一种如权利要求1～7任一项所述的低收缩徐变湿接缝超高强混凝土材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按配比称取各原材料，将水泥、矿物掺合料、细骨料、粗骨料、钢纤维和减水剂搅拌均匀，加入全部水，搅拌至混凝土充分流化，继续搅拌，制得混凝土拌和物；成型养护。
9.如权利要求8所述的低收缩徐变湿接缝超高强混凝土材料的制备方法，其特征在于:水泥、矿物掺合料、细骨料、粗骨料、钢纤维和减水剂先在双卧轴式或立轴行星式强制搅拌机中搅拌2～3min，然后将水全部加入，搅拌3～4min，待混凝土充分流化后，继续搅拌1～2min，制得混凝土拌和物。
10.一种低收缩徐变湿接缝超高强混凝土材料的成型养护方法，其特征在于：将权利要求8或9制备的混凝土拌和物浇筑到铸铁模具中，成型、振实，在温度为20±5℃、相对湿度≥50％的环境静置1d，拆模，将混凝土移至标准养护室中养护至所需龄期。
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