CN113582606A - 一种用于公路路基小型预制构件的材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程材料领域，尤其涉及一种用于公路路基小型预制构件的材料及其制备方法。所述材料是在原有混凝土的原料配方中以陶粒替代部分碎石。本发明的小型预制构件重量适中，解决了因过重而不便于现场安装砌筑的问题；混凝土配合比设计合理，易于小体积混凝土质量控制；此预制构件的搭接缝抗震性较强，同时提高了构造物的抗渗性能；基于以上优点，此种小型构件便于工业化生产，对统一全国的工程标准起了积极的推动作用。

Description

一种用于公路路基小型预制构件的材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及工程材料领域，尤其涉及一种用于公路路基小型预制构件的材料及其制备方法。

背景技术

公路工程的小型预制构件主要分为边坡防护和排水工程两大类别。其生产工艺已成熟，现有技术一般采用普通c30混凝土预制块进行施工。现阶段小型预制构件存在诸多问题，如自重大，由于在生产过程中会提前拆模，导致构件开裂、掉角严重等。

以莆炎三明段YA7标段为例，现阶段存在的问题主要有：

1、小型预制构件重量过重，不便于现场安装砌筑。

2、小型预制构件种类较多，不便于工业化生产。

3、混凝土配合比设计不合理，不满足小体积混凝土质量控制。

4、预制构件之间搭接缝抗震性能较差，若施工不规范，搭接处容易产生裂缝，使构造物的抗渗性能下降。

5、没有全国统一的工程标准；仅河南省发布地方性技术规程，福建省没有指导文件。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种用于公路路基小型预制构件的材料及其制备方法，在成本不增加的情况下可解决构件重量过重问题。

本发明是这样实现的：

本发明首先提供了一种用于公路路基小型预制构件的材料，是在原有混凝土的原料配方中以陶粒替代部分碎石。

所述陶粒掺量是碎石质量的1-10％。

所述原料还包括纤维和引气剂。

所述原料还包括胶粉。

具体包括以下重量份的原料：

纤维1份，

水泥350-400份，

粉煤灰60-70份，

砂700-800份，

碎石900-1000份，

引气剂4-5份，

早强减水剂3-4份，

陶粒35-45份，

胶粉0.4份，

水160-170份。

进一步地：

所述碎石为4.75-9.5mm和9.5-19mm集料。

所述陶粒的平均粒径≤10mm。

所述胶粉包括可再分散性乳胶粉。

所述纤维包括聚丙烯纤维。

其中陶粒是一种坚硬、轻质圆形或椭圆形颗粒，其表面具有大量的沟纹和凹槽，因而与水泥砂浆之间能产生非常好的结合性。与同等级的普通混凝土相比，陶粒混凝土具有结构自重轻和改善构筑物功能等特点。

聚丙烯纤维是一种高分子碳氢化合物，具有表面疏水性，不会被水泥浆浸湿，其化学性质也非常稳定，同混凝土中的水泥、外加剂、掺合料都不会发生任何化学作用，因而与混凝土材料有良好的亲和性。

引气剂的作用是在混凝土搅拌过程中引入了大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡，从而降低了混凝土浆体表面张力，可以有效的改善混凝土的孔结构，减少砂浆混凝土拌合物的泌水离析。引入细微而稳定的空气泡也可提高混凝土的施工性能。

本发明还提供了所述材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将纤维、水泥、粉煤灰、砂、碎石、引气剂、陶粒、胶粉混合，干拌5-8分钟，搅拌均匀后制成干料A；

(2)在干料A中加入水、早强减水剂，湿拌4-7分钟，形成材料B，即用于公路路基小型预制构件的材料。

本发明具有如下优点：本发明的小型预制构件重量适中，解决了因过重而不便于现场安装砌筑的问题；混凝土配合比设计合理，易于小体积混凝土质量控制；此预制构件的搭接缝抗震性较强，同时提高了构造物的抗渗性能；基于以上优点，此种小型构件便于工业化生产，对统一全国的工程标准起了积极的推动作用。

具体实施方式

一种用于公路路基小型预制构件的材料，包括以下重量份的原料：

纤维1份，

水泥350-400份，

粉煤灰60-70份，

砂700-800份，

碎石900-1000份，

引气剂4-5份，

早强减水剂3-4份，

陶粒35-45份，

胶粉0.4份，

水160-170份。

本发明通过依次改变陶粒、纤维、引气剂等掺量，以减轻质量为主要目标，选取在满足预制构件抗压抗折强度的条件下达到质量的最轻要求的配比。具体如下：

(1)在水泥混凝土中加入陶粒可显著降低水泥混凝土的质量，根据水泥混凝土的性能变化情况，优选陶粒的最优体积掺量为20％，水泥混凝土质量降低7.8％。由于陶粒表观密度较小，用陶粒代替部分粗集料可以达到降低预制构件重量的目的，掺量20％陶粒是指在1体积的碎石中，20％体积用陶粒替代。即陶粒重量掺量是碎石质量的4.2％。

例如：陶粒表观密度566kg/m³，碎石表观密度2657kg/m³

碎石体积V＝1000份碎石/碎石的密度2657

替代体积V1＝V*陶粒掺量20％

替代的陶粒质量m＝V1*陶粒密度566kg/m³＝43份。

(2)胶粉对水泥混凝土的和易性有显著的改善作用，加入胶粉后水泥混凝土的坍落度大幅提高，经性能综合比对，胶粉选取最优质量掺量为0.4％(以胶凝材料总重量计，其中胶凝材料＝水泥质量+粉煤灰质量)，20％陶粒+0.4％胶粉水泥混凝土质量相较于对比样减少9.2％。

(3)加入纤维后，水泥混凝土28d抗压强度由32.4MPa增加至33.3MPa，随着纤维含量的提高，水泥混凝土抗压强度和抗折强度均出现了下降趋势，经性能综合分析，确定纤维最优质量掺量为1％(按1m³成型试件添加1kg纤维计)，且20％陶粒+0.4％胶粉+1％纤维水泥混凝土质量相较于对比样减少12.2％。

(4)加入引气剂后，对混凝土含气量的影响较大，使试件成型时产生一定气泡，减轻重量，从而影响轻质混凝土小构件容重、抗压强度、抗弯强度和开裂性能等，在满足工程需要的前提下，选取最优质量掺量比为1.2％(以胶凝材料总重量计，其中胶凝材料＝水泥质量+粉煤灰质量)。

实施例1

(1)将聚丙烯纤维1份，普通硅酸盐水泥350份、粉煤灰60份、河砂700份、碎石900份、引气剂4份、陶粒40份、可再分散性乳胶粉0.4份混合，干拌6分钟，搅拌均匀后制成干料A；

(2)在干料A中加入160份水和4份早强减水剂，湿拌5分钟，形成材料B，即用于公路路基小型预制构件的材料，性能参数如表1所示。

表1公路路基小型预制构件性能测试

注：对照组不添加纤维、陶粒、引气剂。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种用于公路路基小型预制构件的材料，其特征在于：在原有混凝土的原料配方中以陶粒替代部分碎石。

2.根据权利要求1所述的用于公路路基小型预制构件的材料，其特征在于：所述陶粒掺量是碎石质量的1-10％。

3.根据权利要求1所述的用于公路路基小型预制构件的材料，其特征在于：所述原料还包括纤维、引气剂。

4.根据权利要求1所述的用于公路路基小型预制构件的材料，其特征在于：所述原料还包括胶粉。

5.根据权利要求1所述的用于公路路基小型预制构件的材料，其特征在于：具体包括以下重量份的原料：

纤维1份，

水泥350-400份，

粉煤灰60-70份，

砂700-800份，

碎石900-1000份，

引气剂4-5份，

早强减水剂3-4份，

陶粒35-45份，

胶粉0.4份，

水160-170份。

6.根据权利要求5所述的用于公路路基小型预制构件的材料，其特征在于：所述碎石为4.75-9.5mm和9.5-19mm集料。

7.根据权利要求5所述的用于公路路基小型预制构件的材料，其特征在于：所述陶粒的平均粒径≤10mm。

8.根据权利要求5所述的用于公路路基小型预制构件的材料，其特征在于：所述胶粉包括可再分散性乳胶粉。

9.根据权利要求5所述的用于公路路基小型预制构件的材料，其特征在于：所述纤维包括聚丙烯纤维。

10.如权利要求5-9任意一项所述材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)将纤维、水泥、粉煤灰、砂、碎石、引气剂、陶粒、胶粉混合，干拌5-8分钟，搅拌均匀后制成干料A；

(2)在干料A中加入水、早强减水剂，湿拌4-7分钟，形成材料B，即用于公路路基小型预制构件的材料。