一種強度等級不大于c50的地下防滲抗裂混凝土及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種強度等級不大于C50的地下防滲抗裂混凝土，所述的地下防滲抗裂混凝土主要由膠凝材料、碎石、砂水和外摻料制備而成；所述的膠凝材料為水泥、礦粉和粉煤灰；所述的外摻料為減水劑，或者為防滲抗裂劑和減水劑。本發(fā)明制備出的地下抗?jié)B防裂混凝土，復合使用大量的礦粉和粉煤灰制備出綠色高性能混凝土，C30-C50防滲抗裂混凝土的水泥用量較普通混凝土降低30%-50%，即降低了混凝土生產成本，又對環(huán)境起到保護作用具有顯著的經濟效益和社會效益。
【專利說明】—種強度等級不大于C50的地下防滲抗裂混凝土及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于土木建筑科學技術的新型無機非金屬材料領域，涉及一種使用防滲抗裂劑、聚羧酸系高性能減水劑、S95礦粉、粉煤灰和水泥的多元復合技術制備出的抗?jié)B等級大于P12的抗裂混凝土。
【背景技術】
[0002]混凝土是現(xiàn)代工程結構的主要材料，我國每年混凝土的用量約為20億m3，居世界前列。隨著材料科學和工程技術的不斷發(fā)展以及混凝土性能的不斷提高，混凝土越來越多地被應用在超高層建筑、水利大壩、核電站、地下建筑物等重要的結構部位。
[0003]由于設計問題、施工問題，以及混凝土自身物理收縮和內外溫差等不利因素的影響，使混凝土結構產生損傷積累和抗力衰減，從而產生裂縫和滲漏等問題。因此，裂縫和滲漏一直都是混凝土結構面臨的重大問題。
[0004]同時，隨著高層建筑的迅速發(fā)展，對混凝土的施工要求越來越高，泵送混凝土已經成為混凝土施工的重要手段。為了提高混凝土的工作性能，不可避免地會增加混凝土的用水量，混凝土的開裂滲透問題也就更加日益突出。而且，高層建筑物對地下室結構的要求也越來越高，特別是地下水位較高的地區(qū)，其防止?jié)B漏的問題更加突出。但是，目前高層建筑混凝土地下室墻裂紋的現(xiàn)象普遍存在，不僅因滲漏而影響建筑物的使用，而且還嚴重降低建筑物的耐久性，對今后處理補救造成極大困難。據統(tǒng)計，當前我國城市建筑物的漏水率約為60%，竣工的漏水房屋高達37%，每年因建筑物滲漏維修便消耗大量資金。
[0005]為了解決混凝土的開裂問題，國內外主要采取的做法是將膨脹劑和抗裂纖維復合使用，這種方法不僅成本較高，而且對混凝土的養(yǎng)護要求較嚴格，常因養(yǎng)護不當造成混凝土的抗裂性能不足；為了解決混凝土的抗?jié)B問題，通常使用各種防水劑，導致混凝土的成本較聞。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的是在于克服上述不足而提供了一種用于建筑物地下室工程的防滲抗裂混凝土，這種防滲抗裂混凝土在保證工作性和強度的前提下，還具有很好的抗?jié)B性、抗裂性好、水化熱低等優(yōu)點，耐久性也優(yōu)于普通混凝土，特別適合于高層建筑混凝土地下室作業(yè)。
[0007]本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于建筑物地下室工程的防滲抗裂混凝土的制備方法，通過該制備方法生產出來的防滲抗裂混凝土具有公正性好、抗?jié)B性和抗裂性能高、耐久性好等特點，并能有效降低水化熱，保證產品穩(wěn)定可靠。
[0008]為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，發(fā)明人通過大量試驗研究并不懈探索，最終獲得了如下技術方案:
[0009]一種強度等級不大于C50的地下防滲抗裂混凝土，所述的地下防滲抗裂混凝土主要由膠凝材料、碎石、砂水和外摻料制備而成；所述的膠凝材料為水泥、礦粉和粉煤灰；所述的外摻料為減水劑，或者為防滲抗裂劑和減水劑。
[0010]優(yōu)選地，如上所述的強度等級不大于C50的地下防滲抗裂混凝土，其中:
[0011]當強度等級為C30時，所述的地下防滲抗裂混凝土由如下重量份數(shù)的原料制備而成:水泥140~170份，礦粉70~90份，粉煤灰70~90份，減水劑4~5份，水140~160份，砂700~800份，碎石1100~1200份；
[0012]當強度等級為C35時，所述的地下防滲抗裂混凝土由如下重量份數(shù)的原料制備而成:水泥160~190份，礦粉80~100份，粉煤灰80~100份，減水劑5~6份，水130~160份，砂700~800份，碎石1100~1200份；
[0013]當強度等級為C40時，所述的地下防滲抗裂混凝土由如下重量份數(shù)的原料制備而成:水泥210~250份，礦粉50~70份，粉煤灰50~80份，防滲抗裂劑25~35份，減水劑 5~7份，水130~160份，砂700~800份，碎石1100~1200份；
[0014]當強度等級為C45時，所述的地下防滲抗裂混凝土由如下重量份數(shù)的原料制備而成:水泥230~260份，礦粉60~80份，粉煤灰60~80份，防滲抗裂劑28~40份，減水劑 5~7份，水120~150份，砂710~780份，碎石1050~1150份；
[0015]當強度等級為C50時，所述的地下防滲抗裂混凝土由如下重量份數(shù)的原料制備而成:水泥250~300份，礦粉70~90份，粉煤灰70~90份，防滲抗裂劑30~40份，減水劑 6~8份，水130~160份，砂700~750份 ，碎石1000~1100份。
[0016]進一步優(yōu)選地，如上所述的強度等級不大于C50的地下防滲抗裂混凝土，其中:
[0017]當強度等級為C30時，所述的地下防滲抗裂混凝土由如下重量份數(shù)的原料制備而成:水泥156份，礦粉78份，粉煤灰78份，減水劑4.67份，水153份，砂776份，碎石1164份；
[0018]當強度等級為C35時，所述的地下防滲抗裂混凝土由如下重量份數(shù)的原料制備而成:水泥177份，礦粉89份，粉煤灰89份，減水劑5.33份，水146份，砂757份，碎石1135份；
[0019]當強度等級為C40時，所述的地下防滲抗裂混凝土由如下重量份數(shù)的原料制備而成:水泥226份，礦粉60份，粉煤灰60份，防滲抗裂劑30.1份，減水劑5.64份，水143份，砂746份，碎石1120份；
[0020]當強度等級為C45時，所述的地下防滲抗裂混凝土由如下重量份數(shù)的原料制備而成:水泥247份，礦粉65.6份，粉煤灰65.6份，防滲抗裂劑32.9份，減水劑6.17份，水144份,砂733份，碎石1100份；
[0021]當強度等級為C50時，所述的地下防滲抗裂混凝土由如下重量份數(shù)的原料制備而成:水泥274份，礦粉72.8份，粉煤灰72.8份，防滲抗裂劑36.5份，減水劑6.84份，水146份，砂716份，碎石1073份。
[0022]本發(fā)明所述的強度等級不大于C50的地下防滲抗裂混凝土，其中:所述的水泥為強度等級42.5級的普通硅酸鹽水泥；所述的礦粉為S95礦粉；所述的粉煤灰為二級粉煤灰；所述的砂為II區(qū)中砂；所述的碎石為5-25_連續(xù)級配花崗巖碎石；所述的減水劑為聚羧酸減水劑；所述的防滲抗裂劑為防滲抗裂劑A或防滲抗裂劑B，所述的防滲抗裂劑A由重量比為7:13的超細礦粉與硬石膏組成，用于配制強度等級低于C50的混凝土 ；所述的防滲抗裂劑B由重量比為7:13的硅灰與硬石膏組成，用于配制強度等級為C50以上的混凝土。
[0023]需要說明的是，本發(fā)明涉及的超細礦粉為比表面積不小于1000mVkg的磨細礦渣；娃灰的比表面積為15000-25000m2/kg, SiO2含量大于90% ;硬石骨的比表面積大于300m2/kg, SO3含量大于50%。
[0024]本發(fā)明所提供的一種用于強度等級不大于C50的地下防滲抗裂混凝土的制備方法，該方法包括以下步驟:
[0025](I)原材料的預處理:剔除膠凝材料中的硬塊等；
[0026](2)稱量:按照配比稱量各組分； [0027](3)上料及攪拌:向攪拌機中依次加入膠凝材料、砂、碎石、占總水量70%~90%的水、防滲抗裂劑、減水劑，攪拌均勻；
[0028](4)將剩余水加入混凝土中繼續(xù)攪拌，當混凝土塌落度達到160-200時，地下防滲抗裂混凝土制備完成。
[0029]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明涉及的地下防滲抗裂混凝土具有如下優(yōu)點和顯著進步:
[0030](I)現(xiàn)有的地下室工程混凝土常因養(yǎng)護不當造成混凝土的抗裂性能不足，且防滲性能不足，利用本發(fā)明可生產出一種除了具有具有抗壓、抗折等功能，還具有很好的防滲抗裂性能，特別適合于地下室工程等的防滲抗裂混凝土，該配方克服了普通混凝土用于地下室工程中出現(xiàn)的開裂、滲水問題；也解決了泵送過程中出現(xiàn)的堵管等問題。
[0031](2)所采用的的方案中，為了增加混凝土的防滲抗裂性能，采用了多元復合技術，復合使用大量的礦粉和粉煤灰改善混凝土收縮與抗?jié)B透性，抗?jié)B等級大于P12，根據混凝土預養(yǎng)24h抗裂性能試驗方法測得的單位面積上的總開裂面積c24 < 100mm2/m2。
[0032](3)由于地下防滲抗裂混凝土強度可以通過設計配比靈活調節(jié)，這樣可以針對不同建筑結構提供不同的強度等級，與現(xiàn)有的混凝土設計配比相比，可以大大節(jié)省原材料，尤其是水泥用量，其中C30-C50防滲抗裂混凝土的水泥用量較普通混凝土降低30%-50%，從而在很大程度上節(jié)省成本。試驗結果表明:地下防滲抗裂混凝土強度等級為C40，密度為2300kg/m3時，I立方地下防滲抗裂混凝土的水泥、粉煤灰和礦粉用量僅為230kg、60kg和60kg，抗壓強度達到了 38.6MPa，并且工作性能良好。
【具體實施方式】
[0033]以下通過實施例形式對本發(fā)明的上述內容再作進一步的詳細說明，但不應將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發(fā)明上述內容所實現(xiàn)的技術均屬于本發(fā)明的范圍。
[0034]1、摻礦物摻合料的不同強度等級混凝土最佳配合比
[0035]1.1不同膠凝材料體系混凝土試驗配合比設計
[0036]利用粉煤灰和礦粉等摻合料取代水泥，不僅可以降低混凝土的生產成本，還可以減輕混凝土的抗裂性和提高混凝土的耐久性。本試驗膠凝材料用量分別為350kg/m3、390kg/m3、430kg/m3和470kg/m3 ;膠凝材料體系包括水泥-粉煤灰、水泥-礦粉和水泥-粉煤灰-礦粉3大體系；混凝土的砂率均采用40% ;聚羧酸系高性能減水劑的摻量占膠凝材料的總量1.5% ;混凝土的用水量按照混凝土坍落度在160~210mm范圍內進行控制。具體的試驗方案見表1~表3 (表中FA為粉煤灰、S95為礦粉、C為水泥、W為用水量、B為膠凝材料總量)。
[0037]表1水泥-粉煤灰系列混凝土配合比設計
[0038]
【權利要求】
1.一種強度等級不大于C50的地下防滲抗裂混凝土，其特征在于:所述的地下防滲抗裂混凝土主要由膠凝材料、碎石、砂水和外摻料制備而成；所述的膠凝材料為水泥、礦粉和粉煤灰；所述的外摻料為減水劑，或者為防滲抗裂劑和減水劑。
2.根據權利要求1所述的強度等級不大于C50的地下防滲抗裂混凝土，其特征在于:當強度等級為C30時，所述的地下防滲抗裂混凝土由如下重量份數(shù)的原料制備而成:水泥140~170份，礦粉70~90份，粉煤灰70~90份，減水劑4~5份，水140~160份，砂700~800份，碎石1100~1200份； 當強度等級為C35時，所述的地下防滲抗裂混凝土由如下重量份數(shù)的原料制備而成:水泥160~190份，礦粉80~100份，粉煤灰80~100份，減水劑5~6份，水130~160份，砂700~800份，碎石1100~1200份； 當強度等級為C40時，所述的地下防滲抗裂混凝土由如下重量份數(shù)的原料制備而成:水泥210~250份，礦粉50~70份，粉煤灰50~80份，防滲抗裂劑25~35份，減水劑5~7份，水130~160份，砂700~800份，碎石1100~1200份； 當強度等級為C45時，所述的地下防滲抗裂混凝土由如下重量份數(shù)的原料制備而成:水泥230~260份，礦粉60~80份，粉煤灰60~80份，防滲抗裂劑28~40份，減水劑5~7份，水120~150份，砂710~780份，碎石1050~1150份； 當強度等級為C50時，所述的地下防滲抗裂混凝土由如下重量份數(shù)的原料制備而成:水泥250~300份，礦粉70~90份，粉煤灰70~90份，防滲抗裂劑30~40份，減水劑6~8份，水130~160份，砂700~750份，碎石1000~1100份。
3.根據權利要求2所述的強度等級不大于C50的地下防滲抗裂混凝土，其特征在于:當強度等級為C30時，所述的地下防滲抗裂`混凝土由如下重量份數(shù)的原料制備而成:水泥156份，礦粉78份，粉煤灰78份，減水劑4.67份，水153份，砂776份，碎石1164份；當強度等級為C35時，所述的地下防滲抗裂混凝土由如下重量份數(shù)的原料制備而成:水泥177份，礦粉89份，粉煤灰89份，減水劑5.33份，水146份，砂757份，碎石1135份；當強度等級為C40時，所述的地下防滲抗裂混凝土由如下重量份數(shù)的原料制備而成:水泥226份，礦粉60份，粉煤灰60份，防滲抗裂劑30.1份，減水劑5.64份，水143份，砂746份,碎石1120份； 當強度等級為C45時，所述的地下防滲抗裂混凝土由如下重量份數(shù)的原料制備而成:水泥247份，礦粉65.6份，粉煤灰65.6份，防滲抗裂劑32.9份，減水劑6.17份，水144份，砂733份，碎石1100份； 當強度等級為C50時，所述的地下防滲抗裂混凝土由如下重量份數(shù)的原料制備而成:水泥274份，礦粉72.8份，粉煤灰72.8份，防滲抗裂劑36.5份，減水劑6.84份，水146份，砂716份,碎石1073份。
4.根據權利要求1-3任一項所述的強度等級不大于C50的地下防滲抗裂混凝土，其特征在于:所述的水泥為強度等級42.5級的普通硅酸鹽水泥。
5.根據權利要求1-3任一項所述的強度等級不大于C50的地下防滲抗裂混凝土，其特征在于:所述的礦粉為S95礦粉。
6.根據權利要求1-3任一項所述的強度等級不大于C50的地下防滲抗裂混凝土，其特征在于:所述的粉煤灰為二級粉煤灰。
7.根據權利要求1-3任一項所述的強度等級不大于C50的地下防滲抗裂混凝土，其特征在于:所述的砂為II區(qū)中砂，所述的碎石為5-25mm連續(xù)級配花崗巖碎石。
8.根據權利要求1-3任一項所述的強度等級不大于C50的地下防滲抗裂混凝土，其特征在于:所述的減水劑為聚羧酸減水劑。
9.根據權利要求1-3任一項所述的強度等級不大于C50的地下防滲抗裂混凝土，其特征在于:所述的防滲抗裂劑為防滲抗裂劑A或防滲抗裂劑B，所述的防滲抗裂劑A由重量比為7:13的超細礦粉與硬石膏組成，用于配制強度等級低于C50的混凝土 ；所述的防滲抗裂劑 B由重量比為7:13的硅灰與硬石膏組成，用于配制強度等級為C50以上的混凝土。
10.一種用于強度等級不大于C50的地下防滲抗裂混凝土的制備方法，該方法包括以下步驟: (1)原材料的預處理:剔除膠凝材料中的硬塊等； (2)稱量:按照配比稱量各組分； (3)上料及攪拌:向攪拌機中依次加入膠凝材料、砂、碎石、占總水量70%~90%的水、防滲抗裂劑、減水劑，攪拌均勻； (4)將剩余水加入混凝土中繼續(xù)攪拌，當混凝土塌落度達到160-200時，地下防滲抗裂混凝土制備完成 。
【文檔編號】C04B111/27GK103739254SQ201310699540
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月18日 優(yōu)先權日:2013年12月18日
【發(fā)明者】吳愛芹, 羅金壘, 于琦, 楊濤, 于飛, 邵圣凱 申請人:青島青建新型材料有限公司