CN114195465A - 一种c40预制构件用免蒸养混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种C40预制构件用免蒸养混凝土及其制备方法，该混凝土中的原材料每立方米按质量份计如下：硅酸盐水泥305‑315份、硫铝酸盐水泥8‑16份、粉煤灰52‑55份、无水硫酸钠5‑7份、石子1020‑1040份、中砂810‑830份、减水剂4.3‑4.7份、水145‑165份，所述材料制得的混凝土1d抗压强度大于23.3MPa。本发明免蒸养混凝土可提高混凝土的早期强度，施工性能良好，并可提高模具周转率，加快生产进度缩短工期，并且原材料来源广泛、价格合理。
Description
技术领域
本发明属于混凝土预制构件领域，具体涉及一种C40预制构件用免蒸养混凝土及其制备方法。
技术背景
近年来，随着建筑工业化的发展，预制混凝土构件被越来越多的应用在建筑行业领域。相较于现浇结构，预制构件能保证施工质量、加快工程进度、施工现场粉尘较少并产生较少的建筑垃圾。
目前，大部分的预制构件采用蒸汽养护方式提高混凝土的早期强度，以此来提高模具的周转率和预制构件的产量。蒸汽养护虽然能提高混凝土的早期强度，但也存在着一些弊端，如会影响混凝土后期强度及耐久性，也会有温室气体和有害气体的产生及资源浪费等问题，有悖于我国提出的双碳目标。
在现有技术中，中国发明专利201811562677.9公开了一种预制构件用防辐射C40混凝土，该混凝土由水泥、粉煤灰、河砂、碎石、外加剂、膨胀剂和水混合制成，按照重量份数，各组分用量为：水泥200～300份、粉煤灰120～210份、碎石1100～1200份、河砂700～750份、水140～160份、外加剂7～10份、膨胀剂20～40份。该专利技术中突出了防辐射性能，但是仍然需要后期养护，通过喷撒混凝土减蒸剂、覆盖塑料薄膜和保温材料进行保温保湿养护，还需要实时监控温度等，并需要内外温差小于20摄氏度后才可拆除模具，并进行后续覆盖养护。其除了蒸养步骤操作繁琐以外，还难以有效保障裂缝的产生。
发明内容
针对上述问题的出现，并为了实现绿色低碳的目标，本发明开发一种价格合理的预制构件用免蒸养混凝土。该免蒸养混凝土除了提高的早期强度外，无需进行蒸养操作，以满足快速脱模的要求，提高模具使用效率。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明首先提供一种C40预制构件用免蒸养混凝土，该混凝土中的组成原材料每立方米按质量份计如下：硅酸盐水泥305-315份、硫铝酸盐水泥8-16份、粉煤灰52-55份、无水硫酸钠5-7份、石子1020-1040份、中砂810-830份、减水剂4.3-4.7份、水145-165份。
上述组成材料的性能参数为：
硅酸盐水泥的强度等级≥42.5Mpa；
硫铝酸盐水泥的强度等级≥42.5Mpa；
粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰；
无水硫酸钠的pH值为5.0-8.0；
减水剂为聚羧酸减水剂，其减水率为15％；
中砂为天然河砂，其细度模数为2.4-2.6；
石子为连续级配碎石，其粒径为5mm-20mm。
上述材料制得的混凝土1d抗压强度为23.3MPa，但若只有硅酸盐水泥和粉煤灰组成胶凝材料的混凝土，1d抗压强度仅为16.1MPa；相较于只有硅酸盐水泥和粉煤灰组成胶凝材料的混凝土，同等条件下所述材料制得的混凝土1d抗压强度增加了45％，满足C40混凝土预制构件制作时混凝土免蒸养的要求。
本发明又提供了一种C40预制构件用免蒸养混凝土的制备方法，该制备方法包括了以下实现步骤：
步骤一，按预定配比称取硅酸盐水泥305-315份、硫铝酸盐水泥8-16份、粉煤灰52-55份、无水硫酸钠5-7份、石子1020-1040份、中砂810-830份、减水剂4.3-4.7份、水145-165份；
步骤二，将步骤一中称取好的石子、砂和一半的水倒入搅拌机中，拌合15～30s后，使骨料全部润湿；
步骤三，将步骤一中称取好的硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、粉煤灰、无水硫酸钠，以及剩下的水和减水剂倒入搅拌机中，拌合2～4min，得到混凝土拌合物；
步骤四，将步骤三制得的混凝土拌合物分两次倒入预制构件的试模中，第一次倒入至试模高度的一半，振捣，第二次是将剩余的混凝土材料倒入试模中再次振捣并抹平，1d后拆模，控制混凝土内表温差≤25℃，覆膜养护28～56d后，即得到C40免蒸养混凝土构件。过程中，如果混凝土内表温差大于25℃，放置12小时后再进行覆膜养护。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本发明的预制构件用免蒸养混凝土中水泥采用硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥复合，其中硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥的质量比例为1:20～38，其中硫铝酸钙是硫铝酸盐水泥的主要矿物，具有低钙、低碱、高早强等优点，代替硅酸盐水泥中的部分熟料后可改善水泥性能并降低碳排放，并且提高混凝土的早期强度。
2.本发明的预制构件用免蒸养混凝土通过加入硫酸钠，在促进水化的同时提供充足的硫酸根离子，生成三硫型水化硫铝酸钙，抑制单硫型水化硫铝酸钙的生成，提高后期强度的稳定性。
3.本发明的预制构件用免蒸养混凝土提高了混凝土的早期强度，施工性能良好，并可提高模具周转率，加快生产进度缩短工期，并且原材料来源广泛、价格合理。
具体实施方式
下面将对本发明的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付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。以下各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
实施例是一种C40预制构件用免蒸养混凝土，该材料包括以下重量份的组份：
表1 C40免蒸养混凝土材料组份重量份
表1中所列组份满足如下指标：
硅酸盐水泥，强度等级≥42.5Mpa；硫铝酸盐水泥，强度等级≥42.5Mpa；粉煤灰，Ⅱ级粉煤灰；无水硫酸钠pH值为5.0-8.0；减水剂为聚羧酸减水剂，减水率为15％；砂为天然河砂，细度模数为2.4-2.6；石为连续级配碎石，粒径为5mm-20mm。
本实施例C40免蒸养混凝土的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤一，按预定配比称取各实施例中的硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、粉煤灰、无水硫酸钠、石子、水、砂、减水剂。
步骤二，将步骤一中称取好的石子、砂和一半的水倒入搅拌机中，拌合15s后，使骨料全部润湿。
步骤三，将步骤一中称取好的硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、粉煤灰、无水硫酸钠，以及剩下的水和减水剂倒入搅拌机中，拌合2min。
步骤四，将制得的混凝土拌合物分两次倒入预制构件的试模中，第一次倒入至试模高度的一半，振捣，第二次是将剩余的混凝土材料倒入试模中再次振捣并抹平1d后拆模，严格控制混凝土内表温差≤25℃，覆膜养护28～56d后，即得到C40免蒸养混凝土构件。
根据GB/T50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》中规定的程序搅拌并振实成型，进行混凝土立方体试件抗压试验。各个实例制得的混凝土1d和28d的抗压强度如表2所示。
表2各实施例所得的混凝土抗压强度结果表
| 实施例 | 编号 | 1d抗压强度/Mpa | 28d抗压强度/Mpa |
| 实施例1 | A1 | 23.1 | 48.2 |
| 实施例2 | A2 | 22.9 | 47.6 |
| 实施例3 | A3 | 21.1 | 46.2 |
| 实施例4 | A4 | 22.5 | 46.7 |
| 实施例5 | A5 | 23.3 | 48.8 |
对比实施例
为了验证上述配方的合理性，对各组分的重量份进行了调整，进行对比试验。对比试验所用的原材料包括以下重量份：
表3对比试验免蒸养混凝土材料组份重量份
表3中所列组份满足如下指标：
硅酸盐水泥，强度等级≥42.5Mpa；硫铝酸盐水泥，强度等级≥42.5Mpa；粉煤灰，Ⅱ级粉煤灰；减水剂为聚羧酸减水剂，减水率为15％；砂为天然河砂，细度模数为2.4-2.6；石为连续级配碎石，粒径为5mm-20mm。
本实施例C40免蒸养混凝土的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤一，按预定配比称取各对比例中的硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、粉煤灰、石子、水、砂、减水剂；
步骤二，将步骤一中称取好的石子、砂和一半的水倒入搅拌机中，拌合15s后，使骨料全部润湿；
步骤三，将步骤一中称取好的硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、粉煤灰、无水硫酸钠，以及剩下的水和减水剂倒入搅拌机中，拌合2min。
步骤四，将制得的混凝土拌合物分两次倒入试模中，1d后拆模，严格控制混凝土内表温差≤25℃，覆膜养护28d。
根据GB/T50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》中规定的程序搅拌并振实成型，进行混凝土立方体试件抗压试验。各个对比例制得的混凝土1d和28d的抗压强度如表4所示。
表4对比试验所得的混凝土抗压强度结果表
| 对比例 | 编号 | 1d抗压强度/Mpa | 28d抗压强度/Mpa |
| 对比例1 | B1 | 16.1 | 45.2 |
| 对比例2 | B2 | 16.5 | 45.7 |
| 对比例3 | B3 | 16.9 | 44.6 |
| 对比例4 | B4 | 15.3 | 43.5 |
| 对比例5 | B5 | 14.5 | 42.5 |
从上面的5个实施例和5个对比例的试验数据可知：硫铝酸盐水泥和无水硫酸钠的加入有利于提高混凝土的早期强度，同时后期强度发展稳定，确保了混凝土的服役性能。
综上所述，本发明的免蒸养混凝土原材料来源广泛，价格合理，且1d自然养护后，即可满足脱模要求，提高了模具的周转率，增大了构件的产量；且后期强度发展稳定发展，为预制混凝土构件质量提供了保障。本发明的免蒸养混凝土，可不用蒸养条件就能获得较高的早期强度，降低了温室气体和有害气体的排放，助力双碳目标，促进建设环境友好型社会。
上述实施例仅为本发明的优选实施例，任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (5)
1.一种C40预制构件用免蒸养混凝土，其特征在于，该混凝土中的原材料每立方米按质量份计如下：硅酸盐水泥305-315份、硫铝酸盐水泥8-16份、粉煤灰52-55份、无水硫酸钠5-7份、石子1020-1040份、中砂810-830份、减水剂4.3-4.7份、水145-165份；所述材料制得的混凝土1d抗压强度大于23.3MPa。
2.如权利要求1所述的一种C40预制构件用免蒸养混凝土，其特征在于，所述硅酸盐水泥的强度等级≥42.5Mpa，硫铝酸盐水泥的强度等级≥42.5Mpa。
3.如权利要求2所述的一种C40预制构件用免蒸养混凝土，其特征在于，所述早强剂为无水硫酸钠，pH值为5.0-8.0。
4.如权利要求3所述的一种C40预制构件用免蒸养混凝土，其特征在于，如下组分的性能参数为：粉煤灰选用Ⅱ级粉煤灰；减水剂选用聚羧酸减水剂，其减水率为15％；砂选用天然河砂，其细度模数为2.4-2.6；石子选用连续级配碎石，其粒径为5mm-20mm。
5.一种C40预制构件用免蒸养混凝土的制备方法，用于制备权利要求4所述的混凝土，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：
步骤一，按预定配比称取硅酸盐水泥305-315份、硫铝酸盐水泥8-16份、粉煤灰52-55份、无水硫酸钠5-7份、石子1020-1040份、中砂810-830份、减水剂4.3-4.7份、水145-165份；
步骤二，将步骤一中称取好的石子、砂和一半的水倒入搅拌机中，拌合15～30s后，使骨料全部润湿；
步骤三，将步骤一中称取好的硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、粉煤灰、无水硫酸钠，以及剩下的水和减水剂倒入搅拌机中，拌合2～4min，得到混凝土拌合物；
步骤四，将步骤三制得的混凝土拌合物分两次倒入试模中，第一次倒入至试模高度的一半，振捣，第二次是将剩余的混凝土材料倒入再次振捣并抹平，1d后拆模，控制混凝土内表温差≤25℃，覆膜养护28～56d后，即得到C40免蒸养混凝土构件。
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