CN113979685A - 一种耐高温且和易性好的混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于混凝土技术领域，公开了一种耐高温且和易性好的混凝土及其制备方法。该混凝土中包括以下重量份数的原料组分：水210‑230份、水泥359‑471份、粒化高炉矿渣77‑181份、花岗岩碎石800‑830份、天然河砂780‑820份、聚羧酸型减水剂0.7‑0.8份。本发明通过在混凝土配方中加入合适量的粒化高炉矿渣与其余组分进行配合，不仅可以减少水泥的用量，还能有效提高混凝土的和易性和耐高温性能。
Description
技术领域
本发明属于混凝土技术领域，尤其涉及一种耐高温且和易性好的混凝土及其制备方法。
背景技术
当今，由于基础设施的大量建设需求，使得建筑业正在迅速发展，而混凝土也已成为世界上使用量最大的人造产品。然而，作为传统混凝土最重要的原材料，水泥的生产需排放大量的二氧化碳，据统计，每年生产的水泥超过40亿吨，约占全球二氧化碳排放量的8％。因此，通过在混凝土中加入水泥替代物以减少水泥的用量是实现资源的充分利用，减少环境污染的关键。
除此之外，虽然高性能混凝土技术己经在全世界范围内被广泛地应用于高层建筑中，但现有高性能混凝土的耐高温性能普遍较为不足，一旦发生火灾，建筑物的材料性能将严重劣化，即混凝土的残余抗压强度显著下降。同时在实际工程中还经常遇到这样一种现象：火灾被扑灭时，结构未发生倒塌，几天以后当人们进入抢救物资时却突然倒塌，造成重大人员伤害。相比于研究高温过程中的高性能混凝土的残余抗压强度，更要对高温冷却后高性能混凝土的残余抗压强度展开研究。
因此，希望提出一种耐高温性能显著的混凝土产品。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种耐高温且和易性好的混凝土及其制备方法，本发明通过在混凝土配方中加入合适量的粒化高炉矿渣与其余组分进行配合，不仅可以减少水泥的用量，还能有效提高混凝土的和易性和耐高温性能。
本发明提供一种混凝土，包括以下重量份数的原料组分：水210-230份、水泥359-471份、粒化高炉矿渣77-181份、花岗岩碎石800-830份、天然河砂780-820份、聚羧酸型减水剂0.7-0.8份。
本发明指出，在混凝土体系中加入适当量的粒化高炉矿渣，不仅能够减少水泥的添加量。且粒化高炉矿渣具有潜在水硬胶凝性，除了能填充在水泥颗粒间的孔隙中与水化产物形成凝胶体，改善混凝土内部结构并提高其密实度进而提高混凝土物理力学性能。另外，粒化高炉矿渣还具有良好的润滑作用，能更加有效地改善新拌混凝土的和易性。而本发明还发现，通过控制粒化高炉矿渣与其他组分间的合理配比，能有效提高混凝土的耐高温性能，尤其体现为在火烧冷却后仍能保持良好的残余抗压强度。
本发明所用花岗岩为耐高温性能优异的火成岩，且来源广泛、廉价易得，既能赋予混凝土良好的耐高温性能，还可有效控制材料成本，经济适用性更好。
优选的，所述花岗岩碎石的粒径为5-20mm。粒径尺寸为5-20mm的花岗岩碎石不仅耐热性较好，且可为混凝土起到良好的骨料支撑作用，从而使混凝土具有更高的抗压强度。
优选的，所述天然河砂的粒径为0.075-4.75mm。选用粒径尺寸在0.075-4.75mm的天然河砂，可与粒径尺寸为5-20mm的粗骨料之间形成良好的级配作用，既可进一步改善混凝土的和易性和耐高温性能，也能提高混凝土的物理力学性能。
优选的，所述聚羧酸型减水剂的减水率为23-45％。
优选的，所述粒化高炉矿渣的表观密度为2750-2900kg/m3。
本发明还提供了上述混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配方称取各组分，将花岗岩碎石、天然河砂、水泥、粒化高炉矿渣加入至搅拌机进行搅拌，得到预拌干料；
(2)往所述预拌干料中依次加入聚羧酸型减水剂和水进行搅拌，得到所述混凝土。
在混凝土拌料过程中，通过先将固体料、粉料进行拌和，使粉料均匀分散在固体料中，再加入水、聚羧酸减水剂等液料，可有效减少粉料结团成块现象，提高混凝土各原料的拌和均匀性，改善混凝土内部结构，最终提高混凝土的物理力学性能。
优选的，步骤(1)中所述搅拌的时间为3-10min。
优选的，步骤(2)中所述搅拌的时间为5-20min。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
本发明通过选用具备一定耐高温性能的花岗岩作为粗骨料，为混凝土提供良好的耐高温基础，再通过与粒化高炉矿渣进行合理配合，同时辅以聚羧酸减水剂，可使混凝土兼具良好的和易性和耐高温性能。同时，通过对所用混凝土组分选择合适的粒径尺寸，形成良好的级配，改善混凝土内部结构，进一步提高混凝土的物理力学性能。
附图说明
图1所示为本发明实施例和对比例中所用水泥、粒化高炉矿渣、花岗岩碎石和天然河砂的颗粒级配情况。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例仅为本发明的优选实施例，对本发明要求的保护范围不构成限制作用，任何未违背本发明的精神实质和原理下所做出的修改、替代、组合，均包含在本发明的保护范围内。
以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
混凝土产品例
如下表1所示为实施例1-3、对比例1-3中混凝土的组分含量构成(按重量份数计)：
表1混凝土组分含量表
其中，所用花岗岩碎石的粒径尺寸为5-20mm；所用天然河砂的粒径尺寸为0.075-4.75mm；所用水泥为P.O 42.5R级普通硅酸盐水泥，表观密度3100kg/m3；所用粒化高炉矿渣购自华新湘钢水泥厂，表观密度2880kg/m3；所用聚羧酸型减水剂购自江苏苏博特新材料股份有限公司，减水率45％，含固量40％；上述水泥、粒化高炉矿渣、花岗岩碎石和天然河砂的颗粒级配如附图1所示。
实施例1-3、对比例1-3中混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)固料干拌：按配方称取各组分，将花岗岩碎石、天然河砂、水泥、粒化高炉矿渣依次加入至搅拌机进行混合搅拌，搅拌时间为3min，得到预拌干料；
(1)拌合水：往步骤(1)所制得的预拌干料中依次加入聚羧酸型减水剂和水进行搅拌，搅拌时间为5min，得到相应混凝土产品。
产品效果测试
以实施例1-3、对比例1-3中所制得混凝土为测试材料，进行和易性与耐高温性测试，测试结果见表2。
一.和易性测试
测定实施例1-3及对比例1-3中混凝土的坍落度、坍落扩展度、L型盒间隙通过性、离析率，测定方法如下所示：
①f28d：为100mm边长的混凝土立方体试块在28天龄期时所对应的抗压强度，单位为MPa；
②S：新拌混凝土的坍落度，单位为mm，根据《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080-2016进行试验；
③SF：新拌混凝土的坍落扩展度，单位为mm，根据《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080-2016进行试验；
④PL：新拌混凝土的L型盒间隙通过性试验，单位为mm，根据《自密实混凝土应用技术规程》JGJ/T283-2012进行试验；
⑤SR：新拌混凝土的离析率，单位为mm，根据《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080-2016进行试验。
二.耐高温测试
1.试验设备：
(1)E64.106微机控制电液伺服万能试验机；
(2)KF1400箱式炉。
2.试样制备
取实施例1-3及对比例1-3的新拌混凝土，通过模具分别制作尺寸为100mm*100mm*100mm的立方体试块。将各立方体试块标准养护28d，先测定28d标准抗压强度，并取每组立方体试块的抗压强度平均值作为每组最后的28d标准抗压强度(即f28d)。
然后将各立方体试块放置于KF1400箱式炉中以10℃/min的升温速率，分别升温至400℃、600℃、800℃和1000℃，再恒温1h，然后停止加热使立方体试块随箱式炉冷却至室温。
从KF1400箱式炉当中取出冷却完成的立方体试块，通过E64.106微机控制电液伺服万能试验机测定火后的残余抗压强度，取每组立方体试块的残余抗压强度平均值作为每组最终的火后残余抗压强度。
f400，f600，f800，f1000：分别为100mm边长的混凝土立方体试块在28天龄期时，经过目标温度为400℃、600℃、800℃和1000℃的高温处理后的残余强度，单位为MPa；
表2混凝土性能测试表
由表2可知，实施例1-3中所制得的混凝土产品可同时兼顾和易性与耐高温性，展现出优异的性能；而对比例1-3中混凝土要么和易性较差、要么耐高温性不足，难以同时保证两方面的优良性能。由此可见，本发明正是通过各组分间的合理用量配比，才能实现两者兼顾的效果。
上面结合附图对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
Claims (8)
1.一种混凝土，其特征在于，包括以下重量份数的原料组分：水210-230份、水泥359-471份、粒化高炉矿渣77-181份、花岗岩碎石800-830份、天然河砂780-820份、聚羧酸型减水剂0.7-0.8份。
2.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述花岗岩碎石的粒径为5-20mm。
3.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述天然河砂的粒径为0.075-4.75mm。
4.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述聚羧酸型减水剂的减水率为23-45％。
5.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述粒化高炉矿渣的表观密度为2750-2900kg/m3。
6.权利要求1-5中任一项所述的混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按配方称取各组分，将花岗岩碎石、天然河砂、水泥、粒化高炉矿渣加入至搅拌机进行搅拌，得到预拌干料；
(2)往所述预拌干料中依次加入聚羧酸型减水剂和水进行搅拌，得到所述混凝土。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述搅拌的时间为3-10min。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述搅拌的时间为5-20min。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220128 |
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