CN111517714A - 一种易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土及其制备方法，该易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土由水泥、降粘组分、高活性矿物掺合料、细骨料、粗骨料、减水剂、引气剂、钢纤维和水制备而成，其中，降粘组分由粉煤灰微珠和石灰石粉组成，粉煤灰微珠占降粘组分总量的60wt％～85wt％；本申请将各原材料先进行干搅，再加水搅拌均匀，即得到易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土。该易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土具有粘度低、流动性能好，力学性能及耐久性能优异等优点，能够满足泵送施工的要求。

Description

一种易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土及其制备方法
技术领域
本申请涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土及其制备方法。
背景技术
超高性能混凝土是一种新型的水泥基复合材料，具有超高的力学强度、低孔隙率、高韧性及高耐久性，在大跨度桥梁和薄壁结构中具有广泛的应用前景，同时也十分适用于海洋、盐碱等苛刻环境，所以备受业内研究人员的青睐。
超高性能混凝土由于胶凝材料用量大、水胶比极低，导致其收缩大、粘度高、生产成本高，大大制约了超高性能混凝土的应用，针对以上问题，研究人员目前研制出了含粗骨料的超高性能混凝土，降低了生产成本，减小了收缩徐变，但是粗骨料的掺入使得超高性能混凝土的流动性能显著降低，造成泵送施工困难。随着含粗骨料超高性能混凝土的推广和应用，改善含粗骨料超高性能混凝土的泵送性能是亟需解决的问题。
相关技术中，中国专利CN110128077A公开了一种低粘易泵送超高性能混凝土及其制备方法，以水泥、硅灰、掺合料、砂、碎石、触变增强剂、减水剂及消泡剂为主要原材料，使用触变增强剂来改善混凝土的工作性能，但是触变增强剂制备过程复杂且成本高，鲜有实际应用案例，更不适合大规模工程应用。
发明内容
本申请实施例提供一种易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土及其制备方法，以解决相关技术中含粗骨料超高性能混凝土泵送施工困难的问题。
第一方面，提供了一种易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土，包括以下配比的原材料：
Figure BDA0002440544280000021
降粘组分由粉煤灰微珠和石灰石粉组成，粉煤灰微珠占降粘组分总量的60wt％～85wt％。
一些实施例中，高活性矿物掺合料为硅灰、偏高岭土中的至少一种。
一些实施例中，降粘组分由重量比为3:1的粉煤灰微珠和石灰石粉组成；高活性矿物掺合料组分由重量比为1:1的硅灰和偏高岭土组成。
一些实施例中，粉煤灰微珠的平均粒径为0.5μm～5μm，石灰石粉的平均粒径为4μm～8μm，硅灰的平均粒径为0.1μm～1μm，偏高岭土的平均粒径为1μm～2μm。
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；细骨料的细度模数为2.6～2.9，连续级配，含泥量≤0.5％。
一些实施例中，粗骨料为玄武岩、石灰岩、花岗岩、辉绿岩中的一种或多种，粗骨料的粒径为3～10mm，针片状颗粒的含量≤1wt％，含泥量≤0.2wt％。
一些实施例中，减水剂为降粘型聚羧酸高性能减水剂，减水率≥40％。
一些实施例中，引气剂为松香类引气剂或醚类引气剂。
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；钢纤维的抗拉强度≥2000MPa。
第二方面，提供了一种制备上述易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土的方法，包括如下步骤：按上述配比称取各原材料；将称好的水泥、降粘组分、高活性矿物掺合料、细骨料、粗骨料、钢纤维、减水剂和引气剂搅拌均匀，然后将水全部加入，搅拌至混凝土充分流化后继续搅拌片刻，即制得上述易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土。
本申请提供的易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土，不仅具有优异的力学性能和耐久性能，而且具有良好的工作性能和泵送性能，易于泵送施工，解决了含粗骨料超高性能混凝土规模化施工泵送的难题。
本申请实施例提供的一种易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土，由于对含粗骨料超高性能混凝土的原材料配比进行了优化，减少了胶凝材料和钢纤维的掺量，从而降低了混凝土的粘度，也降低了生产成本；由于采用粉煤灰微珠和石灰石粉作为降粘组分，石灰石粉良好的形状系数和填充效应可以改善拌合物的流动性，降低粘度，同时掺入大量粉煤灰微珠，其大多呈球状颗粒，可以填充水泥颗粒间隙，使自由水得以排放出来，增大拌合物的流动性，石灰石粉和粉煤灰微珠也能起到填充和微晶核等作用，因此能够细化孔结构；由于外加剂采用降粘型聚羧酸高性能减水剂与适量的引气剂，降粘型聚羧酸高性能减水剂分子量低、主链短、侧链短，因此能够更高效地发挥分散减水作用和降粘作用；引气剂微小独立的气泡可在混凝土拌合物中起滚珠轴承作用，减少颗粒间的摩擦力，因此使拌合物的流动性大大提高，同时能提高了混凝土抗冻性能；由于粗骨料采用高硬度、尺寸均匀、低含泥量的碎石，并对其掺量进行了优化，因此降低了粗骨料对混凝土流动性能造成的不利影响。
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。
以下实施例中所采用的原材料性能如下：
实施例1～4中采用的水泥均为P.O 42.5普通硅酸盐水泥；
实施例1～4中采用的降粘组分均为粉煤灰微珠和石灰石粉的混合物，二者的重量比为3：1；其中，粉煤灰微珠的平均粒径为0.5μm～5μm，石灰石粉的平均粒径为4μm～8μm；
实施例1～4中采用的高活性矿物掺合料组分均为硅灰和偏高岭土的混合物，二者的重量比为1：1；其中，硅灰的平均粒径为0.1μm～1μm，偏高岭土的平均粒径为1μm～2μm；
实施例1～4中采用的细骨料均为天然河砂，连续级配，其细度模数为2.9，含泥量为0.4wt％；
实施例1～4中采用的粗骨料均为辉绿岩，粒径为3-10mm，粗骨料中针片状颗粒的含量为1wt％，含泥量为0.1wt％；也可采用玄武岩、石灰岩、花岗岩等高硬度粗骨料；
实施例1～4中采用的减水剂均为粉体降粘型聚羧酸高性能减水剂，减水率为42％；
实施例1～4中采用的引气剂均为醚类引气剂，28d抗压强度比为96％，可用松香类引气剂替代；
实施例1～4中采用的钢纤维均为平直型镀铜钢纤维，长度为12～14mm，直径为0.18～0.22mm，抗拉强度为2200MPa；
实施例1～4中采用的水均为普通自来水；
实施例1～4中采用的立轴行星式强制搅拌机可用双卧轴式强制搅拌机替代。
实施例1
本实施例制备易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土的原材料配比如表1所示：
表1易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土(kg/m3)
Figure BDA0002440544280000061
本实施例易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土的制备方法包括以下步骤：
将600重量份水泥、150重量份降粘组分、150重量份高活性矿物掺合料、800重量份细骨料、500重量份粗骨料、100重量份钢纤维、11重量份减水剂及0.90重量份引气剂在立轴行星式强制搅拌机中搅拌3min；向立轴行星式强制搅拌机中加入178重量份水，搅拌5min，待混凝土充分流化后，继续搅拌2min，制得于泵送的含粗骨料超高性能混凝土；并成型养护。
对成型养护好的易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土进行性能测试：
易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土粘度通过倒桶排空时间来反映，倒桶排空时间越长则粘度越大，倒桶排空时间和扩展度检测参照GB/T 50080-2016中相关规定执行，抗压强度、抗折强度测试参照GB/T31387-2015中相关规定执行，抗冻性能检测参照GB/T50082-2009中相关规定执行，采用快动法。
测得本实施例制备的易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土扩展度为540mm，倒桶排空时间为5.4s，养护28d，抗压强度为121.3MPa，抗折强度为14.7MPa，300次冻融循环质量相对动弹性模量为98.1％。
实施例2
本实施例制备易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土的原材料配比如表2所示：
表2易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土(kg/m3)
Figure BDA0002440544280000071
本实施例易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土的制备方法包括以下步骤：
将550重量份水泥、125重量份降粘组分、225重量份高活性矿物掺合料、600重量份细骨料、700重量份粗骨料、78重量份钢纤维、11.3重量份减水剂及0.45重量份引气剂在立轴行星式强制搅拌机中搅拌3min；向立轴行星式强制搅拌机中加入180重量份水，搅拌5min，待混凝土充分流化后，继续搅拌2min，制得易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土；并成型养护。
对成型养护好的易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土进行性能测试：
易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土粘度通过倒桶排空时间来反映，倒桶排空时间越长则粘度越大，倒桶排空时间和扩展度检测参照GB/T 50080-2016中相关规定执行，抗压强度、抗折强度测试参照GB/T31387-2015中相关规定执行，抗冻性能检测参照GB/T50082-2009中相关规定执行，采用快动法。
测得本实施例制备的易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土扩展度为515mm，倒桶排空时间为7.9s，养护28d，抗压强度为16.8MPa，抗折强度为13.4MPa，300次冻融循环质量相对动弹性模量为97.3％。
实施例3
本实施例制备易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土的原材料配比如表3所示：
表3易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土(kg/m3)
Figure BDA0002440544280000081
本实施例易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土的制备方法包括以下步骤：
将650重量份水泥、125重量份降粘组分、125重量份高活性矿物掺合料、650重量份细骨料、650重量份粗骨料、117重量份钢纤维、10.4重量份减水剂及1.35重量份引气剂在立轴行星式强制搅拌机中搅拌3min；向立轴行星式强制搅拌机中加入187重量份水，搅拌5min，待混凝土充分流化后，继续搅拌2min，制得易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土；并成型养护。
对成型养护好的易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土进行性能测试：
易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土粘度通过倒桶排空时间来反映，倒桶排空时间越长则粘度越大，倒桶排空时间和扩展度检测参照GB/T 50080-2016中相关规定执行，抗压强度、抗折强度测试参照GB/T31387-2015中相关规定执行，抗冻性能检测参照GB/T50082-2009中相关规定执行，采用快动法。
测得本实施例制备的易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土扩展度为525mm，倒桶排空时间为6.4s，养护28d，抗压强度为122.3MPa，抗折强度为15.1MPa，300次冻融循环质量相对动弹性模量为98.8％。
实施例4
本实施例制备易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土的原材料配比如表4所示：
表4易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土(kg/m3)
Figure BDA0002440544280000091
本实施例易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土的制备方法包括以下步骤：
将500重量份水泥、175重量份降粘组分、225重量份高活性矿物掺合料、700重量份细骨料、600重量份粗骨料、156重量份钢纤维、11.8重量份减水剂及0.8重量份引气剂在立轴行星式强制搅拌机中搅拌3min；向立轴行星式强制搅拌机中加入172重量份水，搅拌5min，待混凝土充分流化后，继续搅拌2min，制得易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土；并成型养护。
对成型养护好的易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土进行性能测试：
易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土粘度通过倒桶排空时间来反映，倒桶排空时间越长则粘度越大，倒桶排空时间和扩展度检测参照GB/T 50080-2016中相关规定执行，抗压强度、抗折强度测试参照GB/T31387-2015中相关规定执行，抗冻性能检测参照GB/T50082-2009中相关规定执行，采用快动法。
测得本实施例制备的易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土扩展度为530mm，倒桶排空时间为6.7s，养护28d，抗压强度为125.1MPa，抗折强度为16.5MPa，300次冻融循环质量相对动弹性模量为97.9％。
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)

1.一种易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土，其特征在于：包括以下配比的原材料：
Figure FDA0002440544270000011
所述降粘组分由粉煤灰微珠和石灰石粉组成，粉煤灰微珠占所述降粘组分总量的60wt％～85wt％。
2.如权利要求1所述的一种易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土，其特征在于：所述高活性矿物掺合料为硅灰、偏高岭土中的至少一种。
3.如权利要求2所述的一种易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土，其特征在于：所述降粘组分由重量比为3:1的粉煤灰微珠和石灰石粉组成；所述高活性矿物掺合料组分由重量比为1:1的硅灰和偏高岭土组成。
4.如权利要求1～3任一项所述的一种易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土，其特征在于：粉煤灰微珠的平均粒径为0.5μm～5μm，石灰石粉的平均粒径为4μm～8μm，硅灰的平均粒径为0.1μm～1μm，偏高岭土的平均粒径为1μm～2μm。
5.如权利要求1所述的一种易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土，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；所述细骨料的细度模数为2.6～2.9，连续级配，含泥量≤0.5％。
6.如权利要求1所述的一种易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土，其特征在于：所述粗骨料为玄武岩、石灰岩、花岗岩、辉绿岩中的一种或多种，所述粗骨料的粒径为3～10mm，针片状颗粒的含量≤1wt％，含泥量≤0.2wt％。
7.如权利要求1所述的一种易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土，其特征在于：所述减水剂为降粘型聚羧酸高性能减水剂，减水率≥40％。
8.如权利要求1所述的一种易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土，其特征在于：所述引气剂为松香类引气剂或醚类引气剂。
9.如权利要求1所述的一种易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土，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；所述钢纤维的抗拉强度≥2000MPa。
10.一种制备权利要求1～9任一项所述的易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土的方法，其特征在于，包括如下步骤：按权利要求1所述配比称取各原材料；将称好的水泥、降粘组分、高活性矿物掺合料、细骨料、粗骨料、钢纤维、减水剂和引气剂搅拌均匀，然后将水全部加入，搅拌至混凝土充分流化后继续搅拌片刻，即制得所述易于泵送的含粗骨料超高性能混凝土。
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