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CN101412606B - 一种含低质粗集料的混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种含低质粗集料的混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种含低质粗集料的混凝土，由水、水泥、超细粉煤灰、砂子、小石、中石和外加剂按一定重量配比所制成；其制备方法是首先将水、水泥和超细粉煤灰放入搅拌机中搅拌；其次加入砂子、小石、中石再进行搅拌，然后再加入外加剂继续搅拌，完成后装模，进行养护，得到高耐久性混凝土，与现有方法配置的含低质粗集料混凝土相比，具有较好的力学性能、抗渗性、抗碳化性和抗冻性，显著提高了混凝土的耐久性。

Description

一种含低质粗集料的混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属水工建筑材料技术领域，具体为涉及一种含低质粗集料的混凝土及其制备方法。
背景技术
随着建设事业的迅猛发展，粗集料的需求量持续增长，自然界中品质优良的天然粗集料不断被开采，其资源枯竭化问题日益突出。低质粗集料是指其物理力学性能低于有关规范要求、一般在工程中不能使用的粗集料。我国《水工混凝土施工规范》(DL/T5144-2001)中要求粗集料品质：含泥量(D20、D40级)≤1％，表观密度≥2550kg/m3，吸水率≤2.5％。通常使用低质粗集料配制混凝土，会导致混凝土耐久性不良。因此采取相应技术措施，合理、有效地开发利用低质粗集料，配制出含低质粗集料的耐久性混凝土，不仅可以节省自然资源，达到保护环境、走可持续发展道路的目的，而且还具有一定的经济和社会效益。
发明内容
本发明提供了一种含低质粗集料的耐久混凝土及其制备方法。
本发明的目的是通过以下的技术方案来实现的：
本发明的含低质粗集料(粗集料包含小石和中石)混凝土是由水、水泥、超细粉煤灰、砂子、小石、中石、外加剂制成，各个组份以kg/m3来表示。其中水用量105～150，水泥用量282～309，超细粉煤灰掺量0～121，砂子用量669～752，小石用量497～517，中石用量745～775，外加剂包括高性能聚羧酸减水剂、十二烷基硫酸钠引气剂、偏高岭土、高吸水性树脂颗粒和激发剂。聚羧酸减水剂掺量3～5，十二烷基硫酸钠引气剂掺量0.03～0.07，偏高岭土的掺量6.2～32.4，高吸水性树脂颗粒掺量2～5，激发剂为NaOH、CaSO4复合而成(其中NaOH的比例为20％，CaSO4的比例为80％)。激发剂掺量27.1～37.5。
上述材料中水为自来水，水泥为P·O42.5，超细粉煤灰为固体工业废弃物，其中超细粉煤灰45μm方孔筛筛余率≤10％。使用超细粉煤灰不仅可以综合利用工业废弃物问题，节约资源能源，保护环境，而且可以有效改善混凝土拌合物性能，提高混凝土耐久性。
上述材料中集料分细集料和粗集料。其中细集料为中砂，粗集料为小石(D20级)、中石(D40级)低质粗集料，小石吸水率为3.5％，含泥量为1.5％，表观密度2540kg/m3；中石吸水率为3.7％，含泥量为1.8％，表观密度2542kg/m3。
上述材料中高性能外加剂：聚羧酸减水剂(HVMA)；十二烷基硫酸钠引气剂(JLS)；超细活性粉煤灰(FA)，同时还掺用偏高岭土以及掺用粒径范围在(63～125μm)的高吸水性树脂颗粒(SPA)。聚羧酸减水剂(HVMA)不仅能降低混凝土单位用水量，而且还能促进胶凝材料的水化，十二烷基硫酸钠引气剂(JLS)能产生大量微小密闭的气泡。掺用超细粉煤灰、偏高岭土、高吸水性树脂颗粒，通过激发剂的激发作用，可以提高含低质粗集料混凝土的强度，同时进一步提高混凝土的耐久性。
一种制备含低质粗集料混凝土的方法：其主要特征为采用“水泥裹石”的方法。
具体制备方法如下：
(1)分别将282～309kg/m3水泥、0～121kg/m3超细粉煤灰、60～80kg/m3水投入自落式搅拌机，搅拌30～40秒；
(2)在完成第一步基础上分别加入669～752kg/m3砂子、497～517kg/m3小石、745～775kg/m3中石，投入搅拌机，搅拌40～50秒；
(3)在完成第二步基础上，再分别加入6.2～32.4kg/m3的偏高岭土、27.1～37.5kg/m3的激发剂以及溶有3～5kg/m3聚羧酸减水剂、0.03～0.07kg/m3十二烷基硫酸钠引气剂的40～70kg/m3水，加入搅拌机，搅拌80～90秒；
(4)将搅拌完成的混凝土装模，进行养护。
上述制备方法中，在将水泥和超细粉煤灰投入搅拌机前，先将水泥和超细粉煤灰混合均匀，以制得均匀的混凝土。
本发明通过在低质粗集料混凝土中加入聚羧酸减水剂、十二烷基硫酸钠引气剂、偏高龄土、高吸水性树脂颗粒、超细粉煤灰的方法制备出一种高耐久性混凝土。以配制C30强度等级的混凝土为例，其抗渗等级＞W6可达到W12以上，28d碳化深度＜5mm，抗冻等级＞F100可达到F300以上；而现有配制技术，以C30强度等级的混凝土为例，在低质粗骨料混凝土中加入4～6kg/m3萘系减水剂和0.04～0.08kg/m3松香热聚物引气剂，混凝土抗压强度能满足设计要求，但是耐久性不良(抗渗低于W6、28d碳化深度＞5mm、抗冻只能达到F50)。因此采用本发明方法解决了含低质粗集料混凝土耐久性不良的问题。
表2低质粗集料混凝土性能
Figure GSB00000384407800031
实施例二：
采用某产地低质粗集料配制混凝土，要求设计抗压强度等级C30、抗渗W8、28d碳化深度≤5mm、抗冻F150。利用现有配制技术在低质粗骨料混凝土中加入4～6kg/m3萘系减水剂和0.04～0.08kg/m3松香热聚物引气剂，混凝土抗压强度能满足设计要求，但是耐久性不能满足(抗渗低于W6、28d碳化深度＞5mm、抗冻只能达到F100)。本发明在低质粗集料混凝土中加入超细粉煤灰、聚羧酸减水剂、十二烷基硫酸钠引气剂、偏高岭土料和高吸水性树脂颗粒配制了高耐久性混凝土。配制方法如下：
(1)先将282～309kg/m3水泥、0～121kg/m3超细粉煤灰、60～80kg/m3水投入自落式搅拌机，搅拌30～40秒；
(2)在完成第一步基础上，分别将669～752kg/m3砂子、497～517kg/m3小石、745～775kg/m3中石投入搅拌机，搅拌40～50秒
(3)在完成第二步基础上，再分别将6.2～32.4kg/m3的偏高岭土、4.5kg/m3超吸收树脂颗粒、27.1～37.5kg/m3的激发剂，以及溶有3～6kg/m3聚羧酸减水剂、0.03～0.07kg/m3十二烷基硫酸钠引气剂的40～70kg/m3水加入搅拌机，搅拌80～90秒；
(4)将搅拌完成的混凝土装模，进行养护。
1m3各组份用量，7d、28d、90d抗压抗拉强度、抗渗性、抗碳化性和抗冻性如表3、表4。表3中所有配比激发剂掺量均为胶凝材料(胶凝材料为水泥和粉煤灰掺量之和)总量的9％，偏高岭土掺量均为胶凝材料总量的7％(混凝土抗压强度等级为C30)。
表3低质粗集料混凝土设计配合比(含高吸水性树脂颗粒)
Figure GSB00000384407800041
表4低质粗集料混凝土性能(含高吸水性树脂颗粒)
Figure GSB00000384407800042
上述实施例结果如下：
(1)本发明有效地解决了含粉煤灰混凝土早期强度低的问题，从而提高利用工业废渣水平(C30级混凝土早期7d抗压强度≥28.8MPa，抗拉强度≥2.42MPa)。
(2)本发明配制的含低质粗集料混凝土，物理力学性能满足C30混凝土设计要求。混凝土早期强度较高，有利于加快施工进度。
(3)本发明配制的含低质粗集料混凝土耐久性优良：抗渗等级＞W6，可达到W12以上；28d碳化深度＜5mm；抗冻等级＞F100，可达到F300以上。
(4)采用本发明“水泥裹石”的混凝土配制方法，配制出的混凝土更加均匀，可进一步提高混凝土的工作性和耐久性。

Claims (4)

1.一种含低质粗集料的混凝土，其特征在于该混凝土是由水、水泥、超细粉煤灰、砂子、小石、中石、外加剂按下列kg/m3的重量配比所制成：
水105～150、水泥282～309、超细粉煤灰0～121、砂子669～752、
小石497～517、中石745～775、外加剂38.33～79.97；
其中所述的超细粉煤灰为45um方孔筛筛余率≤10％；
所述的小石为D20级、中石为D40级；小石吸水率为3.5％，含泥量为1.5％，表观密度2540kg/m3；中石吸水率为3.7％，含泥量为1.8％，表观密度2542kg/m3；
所述的外加剂为聚羧酸减水剂、十二烷基硫酸钠引气剂、偏高岭土、激发剂或再添加超吸收树脂颗粒；其中聚羧酸减水剂的掺量为3～5kg/m3、十二烷基硫酸钠引气剂的掺量为0.03～0.07kg/m3、偏高岭土的掺量为6.2～32.4kg/m3、超吸收树脂颗粒的掺量为2～5kg/m3，激发剂的掺量为27.1～37.5kg/m3。
2.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于所述的超吸收树脂颗粒的粒径为63～125μm。
3.根据权利要求1所述的混凝土。其特征在于所述的激发剂为NaOH、CaSO4复合而成，其中NaOH的比例为20％，CaSO4的比例为80％。
4.一种如权利要求1所述含低质粗集料的混凝土的制备方法，其特征在于它是采用“水泥裹石”的方法，具体制备步骤如下：
(1)先将60～80kg/m3水、282～309kg/m3水泥、0～121kg/m3超细粉煤灰投入自落式搅拌机搅拌30～40秒；
(2)在第一步完成的基础上加入669～752kg/m3砂子、497～517kg/m3小石、745～775kg/m3中石投入搅拌机搅拌40～50秒；
(3)在第二步完成的基础上，再加入6.2～32.4kg/m3的偏高岭土和27.1～37.5kg/m3的激发剂以及溶有3～5kg/m3聚羧酸减水剂、0.03～0.07kg/m3十二烷基硫酸钠引气剂的40～70kg/m3水加入搅拌机搅拌80～90秒；
(4)将上述第三步搅拌完成的混凝士装模，进行养护。
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