CN111484290A - 一种超缓凝混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种超缓凝混凝土；包括以下重量份数的原料：水泥210‑250份、掺合料30‑50份、玄武岩纤维3‑5份、外加剂8‑10份、河砂805‑810份、石子985‑1010份和水165‑170份，所述外加剂由减水剂、缓凝剂、保水剂和消泡剂组成，所述减水剂、缓凝剂、保水剂和消泡剂的重量比为(6‑8)：(7‑9)：(3‑5)：(1‑2)，所述掺合料由磷矿渣、粉煤灰和微珠组成，所述磷矿渣、粉煤灰和空心玻璃微珠的重量比为(10‑20)：(40‑50)：(10‑15)。本发明通过水泥、掺合料、玄武岩纤维、外加剂、河砂、石子和水进行合理配比，各原料之间相互配合所得到具有更高强度和更长凝结时间的超缓凝混凝土，且可进行泵送施工，而且不易产生离析、分层，对混凝土工业的发展具有重要意义。

Description

一种超缓凝混凝土
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种超缓凝混凝土。
背景技术
随着社会的发展和各种大型工程的需要，混凝土的应用范围不断扩大，对混凝土的性能要求也越来越高，在许多大型工程中为满足施工工序和施工时长的需求，要求延长混凝土的凝结时间，又要保证凝结力学强度，同时混凝土灌注前后没有离析、泌水现象而影响施工质量。
超缓凝混凝土一方面要求混凝土早期有较长的凝结时间，另一方面又必须有足够的力学强度。从材料科学的角度上看，这种矛盾性给超混凝土的研究带来了一定的困难。超缓凝混凝土由于其独特的性能广泛应用于地铁等维护结构的钻孔咬合桩中。咬合桩的排列形式一般为一个A桩(素混凝土桩)和一个B桩(钢筋混凝土桩)间隔布置，施工时先施工A桩，后施工B桩，A桩混凝土采用超缓凝混凝土，必须在A桩混凝土初凝前完成B桩。由于超缓凝和混凝土强度发展从材料学的角度上讲本身矛盾，通常咬合桩中用超缓凝混凝土为满足60h-80h的凝结时间要求，其强度要求较低，一般强度要求为C15或C20。因此，研究出一种具有更高强度和更长凝结时间的超缓凝混凝土，是目前亟待解决的技术问题。
鉴于此，提供一种超缓凝混凝土。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超缓凝混凝土，以解决上述技术中提出的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种超缓凝混凝土，包括以下重量份数的原料：水泥210-250份、掺合料30-50份、玄武岩纤维3-5份、外加剂8-10份、河砂805-810份、石子985-1010份和水165-170份，所述外加剂由减水剂、缓凝剂、保水剂和消泡剂组成，所述减水剂、缓凝剂、保水剂和消泡剂的重量比为(6-8)：(7-9)：(3-5)：(1-2)，所述掺合料由磷矿渣、粉煤灰和微珠组成，所述磷矿渣、粉煤灰和空心玻璃微珠的重量比为(10-20)：(40-50)：(10-15)。
优选地，所述水泥为普通硅酸盐水泥，水泥强度等级为42.5。
优选地，所述玄武岩纤维密度为2.8-3.3g/cm3，纤维长度为3-6mm，纤维直径为15-16μm，拉伸强度3500-4500MPa，拉伸弹性模量85-95GPa。
优选地，所述河砂为天然河砂，表观密度为2600-2800kg/m3，细度模数为2.2，级配连续。
优选地，所述石子为碎石，粒径为5-20mm。
优选地，所述磷矿渣的细度为30μm，筛余≤40％，P2O5≤3.5％；所述粉煤灰为F类II级粉煤灰，密度为2.3kg/m3；所述空心玻璃微珠的粒径为5-15μm，堆积密度≥700kg/m3，二氧化硅含量≥50％。
优选地，所述减水剂为聚羧酸类减水剂，减水率为28％。
优选地，所述缓凝剂由柠檬酸和葡萄糖酸钠组成，所述柠檬酸和葡萄糖酸钠的重量比为(1-3)：(3-5)。
优选地，所述保水剂为羧甲基纤维素醚。
优选地，所述消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂。
进一步的，本发明涉及的超缓凝混凝土，按照包括以下步骤制备：将各原料计量，将水泥、掺合料、外加剂、河砂、石子和水上料搅拌20秒，再将玄武岩纤维上料继续搅拌40秒，出料入搅拌运输车运输-继续搅拌(罐体转速5-10转/分钟)匀化，施工现场入泵浇筑。
进一步的，本发明通过使用特殊比例和组分的掺合料，与传统的粉煤灰、矿粉以及硅灰掺合料相比，使用本方案比例的掺合料不仅可以改善流变性能，降低水化热，降低坍落度损失，还可以改善混凝土结构的孔结构和力学性能，提高力学强度和耐久性；主要因为普通水泥的平均粒径为20-30μm，小于10μm的粒子不足，需要本方案比例的掺合料填充在水泥粒子之间，阻止水泥颗粒的相互粘聚，有利于混凝土的水化反应，也能够大幅度改善混凝土的填充性，孔隙率大大降低，进一步提高混凝土的力学强度和耐久性。
进一步的，本发明通过使用特殊比例和组分的缓凝剂，能够吸附造水泥颗粒表面形成一层致密的吸附膜层，改变了水泥颗粒表面的双电层结构，使水泥颗粒吸附水分的过程及水化反应收到抑制，起到延缓水化的作用；另外，缓凝剂分子中的酸根离子还能够与混凝土体系中的钙离子进行络合作用，抑制氢氧化钙的结晶，进一步延长水泥水化的诱导期。
进一步的，本发明通过使用短切的玄武岩纤维，能够更加均匀的分散在混凝土中，通过玄武岩纤维相互搭接以及交叉，使混凝土内部结构更加致密，当混凝土进行劈裂抗拉强度测试时，能够使混凝土受力产生裂纹时，能够进一步使扩展受到约束，起到提高混凝土抗拉强度的作用。
本发明的有益效果是:本发明通过水泥、掺合料、玄武岩纤维、外加剂、河砂、石子和水进行合理配比，各原料之间相互配合所得到具有更高强度和更长凝结时间的超缓凝混凝土，且可进行泵送施工，而且不易产生离析、分层，对混凝土工业的发展具有重要意义。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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。
下列实施案例中若无特殊说明，所用技术手段为本领域技术人员熟知的常规手段。
实施例1
本实施例中，一种超缓凝混凝土，包括以下重量份数的原料：水泥210份、掺合料30份、玄武岩纤维3份、外加剂8份、河砂805份、石子985份和水165份，所述外加剂由减水剂、缓凝剂、保水剂和消泡剂组成，所述减水剂、缓凝剂、保水剂和消泡剂的重量比为6：7：3：1，所述掺合料由磷矿渣、粉煤灰和微珠组成，所述磷矿渣、粉煤灰和空心玻璃微珠的重量比为10：40：10。
优选地，所述水泥为普通硅酸盐水泥，水泥强度等级为42.5。
优选地，所述玄武岩纤维密度为2.8-3.3g/cm3，纤维长度为3-6mm，纤维直径为15-16μm，拉伸强度3500-4500MPa，拉伸弹性模量85-95GPa。
优选地，所述河砂为天然河砂，表观密度为2600-2800kg/m3，细度模数为2.2，级配连续。
优选地，所述石子为碎石，粒径为5-20mm。
优选地，所述磷矿渣的细度为30μm，筛余≤40％，P2O5≤3.5％；所述粉煤灰为F类II级粉煤灰，密度为2.3kg/m3；所述空心玻璃微珠的粒径为5-15μm，堆积密度≥700kg/m3，二氧化硅含量≥50％。
优选地，所述减水剂为聚羧酸类减水剂，减水率为28％。
优选地，所述缓凝剂由柠檬酸和葡萄糖酸钠组成，所述柠檬酸和葡萄糖酸钠的重量比为1：3。
优选地，所述保水剂为羧甲基纤维素醚。
优选地，所述消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂。
实施例2
本实施例中，一种超缓凝混凝土，包括以下重量份数的原料：水泥250份、掺合料50份、玄武岩纤维5份、外加剂10份、河砂810份、石子1010份和水170份，所述外加剂由减水剂、缓凝剂、保水剂和消泡剂组成，所述减水剂、缓凝剂、保水剂和消泡剂的重量比为8：9：5：2，所述掺合料由磷矿渣、粉煤灰和微珠组成，所述磷矿渣、粉煤灰和空心玻璃微珠的重量比为20：50：15。
优选地，所述缓凝剂由柠檬酸和葡萄糖酸钠组成，所述柠檬酸和葡萄糖酸钠的重量比为3：5。
实施例3
本实施例中，一种超缓凝混凝土，包括以下重量份数的原料：水泥220份、掺合料40份、玄武岩纤维4份、外加剂9份、河砂808份、石子990份和水168份，所述外加剂由减水剂、缓凝剂、保水剂和消泡剂组成，所述减水剂、缓凝剂、保水剂和消泡剂的重量比为7：8：4：1.5，所述掺合料由磷矿渣、粉煤灰和微珠组成，所述磷矿渣、粉煤灰和空心玻璃微珠的重量比为15：45：12。
优选地，所述缓凝剂由柠檬酸和葡萄糖酸钠组成，所述柠檬酸和葡萄糖酸钠的重量比为2：4。
实施例4
本实施例中，一种超缓凝混凝土，包括以下重量份数的原料：水泥240份、掺合料45份、玄武岩纤维4.5份、外加剂9.5份、河砂809份、石子1000份和水169份，所述外加剂由减水剂、缓凝剂、保水剂和消泡剂组成，所述减水剂、缓凝剂、保水剂和消泡剂的重量比为7.5：8.5：4.5：1.8，所述掺合料由磷矿渣、粉煤灰和微珠组成，所述磷矿渣、粉煤灰和空心玻璃微珠的重量比为16：48：14。
优选地，所述缓凝剂由柠檬酸和葡萄糖酸钠组成，所述柠檬酸和葡萄糖酸钠的重量比为2.5：3.5。
对比例1
本对比例中一种超缓凝混凝土的成分同实施例1，在此不再赘述，不同之处在于，本对比例中磷矿渣、粉煤灰和空心玻璃微珠的重量比为9：39：9。
对比例2
本对比例中一种超缓凝混凝土的成分同实施例1，在此不再赘述，不同之处在于，本对比例中磷矿渣、粉煤灰和空心玻璃微珠的重量比为21：51：16。
对比例3
本对比例中一种超缓凝混凝土的成分同实施例1，在此不再赘述，不同之处在于，本对比例中不掺入磷矿渣。
对比例4
本对比例中一种超缓凝混凝土的成分同实施例1，在此不再赘述，不同之处在于，本对比例中不掺入空心玻璃微珠。
对比例5
本对比例中一种超缓凝混凝土的成分同实施例1，在此不再赘述，不同之处在于，本对比例中柠檬酸和葡萄糖酸钠的重量比为0.9：2.9。
对比例6
本对比例中一种超缓凝混凝土的成分同实施例1，在此不再赘述，不同之处在于，本对比例中柠檬酸和葡萄糖酸钠的重量比为3.1：5.1。
对比例7
本对比例中一种超缓凝混凝土的成分同实施例1，在此不再赘述，不同之处在于，本对比例中不掺入柠檬酸。
对比例8
本对比例中一种超缓凝混凝土的成分同实施例1，在此不再赘述，不同之处在于，本对比例中不掺入葡萄糖酸钠。
对比例9
本对比例中一种超缓凝混凝土的成分同实施例1，在此不再赘述，不同之处在于，本对比例中不掺入玄武岩纤维。
本发明实施例和对比例中涉及的所有原料均为市售，具体原料的生产厂家如表1所示。
表1各原料的生产厂家
原材料 生产厂家/产地
水泥 华新水泥股份有限公司
河砂 卢龙
石子 玉田
玄武岩纤维 武汉市中鼎经济发展有限责任公司
磷矿渣 北京兴达广源商贸有限公司
粉煤灰 北京兴达广源商贸有限公司
空心玻璃微珠 中钢集团马鞍山矿院新材料科技有限公司
聚羧酸类减水剂 云南奥楚科技有限公司
柠檬酸 苏州兆华化工有限公司
葡萄糖酸钠 苏州兆华化工有限公司
羧甲基纤维素醚 苏州兆华化工有限公司
聚醚改性有机硅消泡剂 苏州兆华化工有限公司
测试依据：GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法》和GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法》进行，本发明中实施例与对比例的试验结果如表2所示。
表2实施例与对比例的试验结果
Figure BDA0002462490760000081
Figure BDA0002462490760000091
由表2可知，通过对水泥、掺合料、玄武岩纤维、外加剂、河砂、石子和水进行合理配比，各原料之间相互配合所得到的超缓凝混凝土60d抗压强度大于40MPa，60d抗折强度大于6MPa，终凝时间大于6000min，为咬合桩等既需要混凝土强度，又要求较长凝结时间的混凝土施工提供了保证，对混凝土工业的发展具有重要意义。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所有的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超缓凝混凝土，其特征在于，包括以下重量份数的原料：水泥210-250份、掺合料30-50份、玄武岩纤维3-5份、外加剂8-10份、河砂805-810份、石子985-1010份和水165-170份，所述外加剂由减水剂、缓凝剂、保水剂和消泡剂组成，所述减水剂、缓凝剂、保水剂和消泡剂的重量比为(6-8)：(7-9)：(3-5)：(1-2)，所述掺合料由磷矿渣、粉煤灰和微珠组成，所述磷矿渣、粉煤灰和空心玻璃微珠的重量比为(10-20)：(40-50)：(10-15)。
2.根据权利要求1所述的一种超缓凝混凝土，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥，水泥强度等级为42.5。
3.根据权利要求1所述的一种超缓凝混凝土，其特征在于，所述玄武岩纤维密度为2.8-3.3g/cm3，纤维长度为3-6mm，纤维直径为15-16μm，拉伸强度3500-4500MPa，拉伸弹性模量85-95GPa。
4.根据权利要求1所述的一种超缓凝混凝土，其特征在于，所述河砂为天然河砂，表观密度为2600-2800kg/m3，细度模数为2.2，级配连续。
5.根据权利要求1所述的一种超缓凝混凝土，其特征在于，所述石子为碎石，粒径为5-20mm。
6.根据权利要求1所述的一种超缓凝混凝土，其特征在于，所述磷矿渣的细度为30μm，筛余≤40％，P2O5≤3.5％；所述粉煤灰为F类II级粉煤灰，密度为2.3kg/m3；所述空心玻璃微珠的粒径为5-15μm，堆积密度≥700kg/m3，二氧化硅含量≥50％。
7.根据权利要求1所述的一种超缓凝混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸类减水剂，减水率为28％。
8.根据权利要求1所述的一种超缓凝混凝土，其特征在于，所述缓凝剂由柠檬酸和葡萄糖酸钠组成，所述柠檬酸和葡萄糖酸钠的重量比为(1-3)：(3-5)。
9.根据权利要求1所述的一种超缓凝混凝土，其特征在于，所述保水剂为羧甲基纤维素醚。
10.根据权利要求1所述的一种超缓凝混凝土，其特征在于，所述消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂。
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