本發(fā)明涉及混凝土材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，更具體的說，它涉及一種高強(qiáng)自密實(shí)混凝土。
背景技術(shù)：
：自密實(shí)混凝土是指在重力作用下，能夠流動、密實(shí)，即使存在致密鋼筋也能完全填充模板，同時獲得很好的均質(zhì)性，并且不需要附加振動的混凝土。近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)與建筑技術(shù)的高速發(fā)展，我國設(shè)計以及建成了很多規(guī)模大、技術(shù)難度高的建筑工程項目。在這些工程項目中，為了保證建筑工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，大量應(yīng)用了復(fù)雜型鋼筋混凝土的組合結(jié)構(gòu)，由于組合后的鋼筋結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，對于自密實(shí)混凝土的包覆能力、制備和施工工藝提出了全新的要求。因此，自密實(shí)混凝土所占比重已經(jīng)成為衡量一個國家混凝土行業(yè)水平高低的重要標(biāo)志。在自密實(shí)混凝土填充較為復(fù)雜結(jié)構(gòu)的鋼筋結(jié)構(gòu)的過程中，如果自密實(shí)混凝土的流動性能不佳，混凝土很有可能不能完全包覆鋼筋，鋼筋與混凝土之間產(chǎn)生空隙，從而產(chǎn)生嚴(yán)重的缺陷，而這些缺陷將直接影響建筑結(jié)構(gòu)的安全性。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種高強(qiáng)自密實(shí)混凝土，在高強(qiáng)自密實(shí)混凝土填充復(fù)雜鋼筋結(jié)構(gòu)的過程中，混凝土流動性能較佳，同時滿足自密實(shí)混凝土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：一種高強(qiáng)自密實(shí)混凝土，以質(zhì)量份數(shù)計，其原料包括水泥355-367份、砂724-748份、5-16mm碎石885-915份、粉煤灰77-87份、礦粉103-119份、硅灰26-32份、專用外加劑12.40-14.42份、減縮劑4-5份、水157-171份。優(yōu)選的，所述水泥為p.o42.5低堿硅酸鹽水泥，密度為3.11g/cm3，比表面積為345m2/kg，堿含量為0.54％，游離氧化鈣為0.72％，燒失量為2.35％，初凝時間為184min，終凝時間為250min，3天水化熱為266kj/kg，7天水化熱為316kj/kg，3天以及28天的抗折強(qiáng)度分別為5.9mpa、8.6mpa，3天以及28天的抗壓強(qiáng)度分別為28.2mpa、65.8mpa。優(yōu)選的，所述砂為細(xì)度模數(shù)為2.7的二區(qū)天然中砂，表觀密度為2690kg/m3，松散堆積密度為1640kg/m3，空隙率為39％，含泥量為0.6％，泥塊含量為0.1％，14天的堿集料反應(yīng)膨脹率為0.08％。優(yōu)選的，所述天然砂為連續(xù)級配，其中粒徑大于4,75mm占砂的重量百分?jǐn)?shù)為3％，粒徑在2.36mm-4.75mm之間占砂的重量百分?jǐn)?shù)為17％，粒徑在1.18mm-2.36mm之間占砂的重量百分?jǐn)?shù)為13％，粒徑在0.6mm-1.18mm之間占砂的重量百分?jǐn)?shù)為18％，粒徑在0.3mm-0.6mm之間占砂的重量百分?jǐn)?shù)為22％，粒徑在0.15mm-0.3mm之間占砂的重量百分?jǐn)?shù)為25％，粒徑小于0.15mm占砂的重量百分?jǐn)?shù)為2％。優(yōu)選的，所述5-16mm碎石的表觀密度為2800kg/m3，松散堆積密度為1540kg/m3，松散堆積空隙率為45％，壓碎值為7％，含泥量為0.5％，針片狀顆粒含量為4％，硫化物及硫酸鹽含量為0.18％，14天的堿集料反應(yīng)膨脹率為0.08％。優(yōu)選的，所述礦粉的密度為2.9g/m3，比表面積為446m2/kg，流動度比為102％，含水量為0.1％，燒失量為0.26％，三氧化硫占礦粉的重量百分?jǐn)?shù)為0.68％，氯離子占礦粉的重量百分?jǐn)?shù)為0.006％，玻璃體含量占礦粉的重量百分?jǐn)?shù)為93.8％；第7天活性指數(shù)為86％，第28天活性指數(shù)為117％，堿含量為1.9％。優(yōu)選的，所述粉煤灰為f類i級粉煤灰，細(xì)度為6.8％，燒失量為1.4％，需水量比為85％，含水量為0.2％；三氧化硫占粉煤灰的重量百分?jǐn)?shù)為0.7％，游離氧化鈣占粉煤灰的重量百分?jǐn)?shù)為0.24％，氯離子含量占粉煤灰的重量百分?jǐn)?shù)為0.01％，堿含量占粉煤灰的重量百分?jǐn)?shù)為0.7％。優(yōu)選的，所述硅灰的比表面積為22.2m2/g，第7天的活性指數(shù)為115％，sio2含量占硅灰的重量百分?jǐn)?shù)為88.12％。優(yōu)選的，所述外加劑為jf-b聚羧酸高濃減水劑，所述jf-b聚羧酸高濃減水劑的減水率為36％，泌水率比為0，含氣量為5.7％，密度為1.026g/cm3，ph為5.8，甲醛含量占減水劑的重量百分?jǐn)?shù)為0.00371％；第3天、第7天、第28天的抗壓強(qiáng)度比分別為174％、163％、144％，收縮率比為102％，1小時經(jīng)時坍落度變化量為50mm；總堿量占減水劑的重量百分?jǐn)?shù)為0.28％，引入混凝土中的堿含量為0.0224kg/m3；硫酸鹽占減水劑的重量百分?jǐn)?shù)為0.0010％，引入混凝土中的硫酸鹽含量為0.00008kg/m3；氯離子占減水劑的重量百分?jǐn)?shù)為0.0044％，引入混凝土中的氯離子含量為0.00004kg/m3。優(yōu)選的，所述減縮劑為環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷嵌段聚合物與環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷隨機(jī)聚合物的混合物，所述環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷嵌段聚合物與環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷隨機(jī)聚合物的分子量為8000-10000。綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：1、高強(qiáng)自密實(shí)混凝土的設(shè)計強(qiáng)度等級達(dá)到c60混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，可以用于規(guī)模大、鋼筋結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、技術(shù)難度高的建筑工程項目。2、高強(qiáng)自密實(shí)混凝土具有良好的流動性能，在填充復(fù)雜鋼筋結(jié)構(gòu)的過程中，高強(qiáng)自密實(shí)混凝土能夠?qū)⑷康匿摻畎?，混凝土與鋼筋結(jié)構(gòu)之間的空隙被全部填滿。3、高強(qiáng)自密實(shí)混凝土具有良好的自密性，在不振搗的情況下能均勻密實(shí)復(fù)雜的鋼筋結(jié)構(gòu)，而不產(chǎn)生蜂窩、空洞等缺陷。4、高強(qiáng)自密實(shí)混凝土澆筑復(fù)雜鋼筋結(jié)構(gòu)后，混凝土在硬化過程中輕微膨脹，其與鋼筋結(jié)構(gòu)相互作用，使高強(qiáng)自密實(shí)混凝土緊緊包覆于鋼筋的表面，使相互結(jié)合后的鋼筋混凝土具有優(yōu)越的抗壓強(qiáng)度。具體實(shí)施方式本發(fā)明實(shí)施例中所涉及的所有物質(zhì)均為市售。1、確定各組分配置強(qiáng)度fcu，o≥1.15fcu，k＝1.16×60＝69.0mpa，式中，fcu，o-試配強(qiáng)度(mpa)；fcu，k-c60標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度(mpa)；1.15-試配系數(shù)；取fcu，o＝75mpa。2、確定膠水比fb＝γfγsfce＝0.85×1.16×42.5＝41.9；w/b≥(aa×fb)/(fcu，o+aa×ab×fb)＝(0.53×41.9)/(75+0.53×0.20×41.9)＝0.28；式中，fb-膠凝材料28天膠砂強(qiáng)度(mpa)；γf-粉煤灰影響系數(shù)；γs-礦粉影響系數(shù)；fce-水泥28天膠砂抗壓強(qiáng)度(mpa)；w/b-混凝土水膠比；aa、ab-回歸系數(shù)；取w/b＝0.30。3、根據(jù)原材料種類選定容重、理論用水量原材料的規(guī)格如表1所示。表1原料的型號以及生產(chǎn)廠家原料型號生產(chǎn)產(chǎn)地/廠家水泥低堿p·o42.5琉璃河砂二區(qū)中砂三河鑫陽中砂石5-16mm門頭溝地區(qū)粉煤灰f類i級山東德州礦粉s95福成隆泰水泥有限公司硅灰甘肅三遠(yuǎn)外加劑jf-b聚羧酸高濃減水劑方興化學(xué)外加劑公司環(huán)氧乙烷環(huán)氧內(nèi)烷嵌段聚合物三江化工環(huán)氧乙烷環(huán)氧內(nèi)烷隨機(jī)聚合物三江化工水地下水其中，水泥的密度為3.11g/cm3，比表面積為345m2/kg，堿含量為0.54％，游離氧化鈣為0.72％，燒失量為2.35％，初凝時間為184min，終凝時間為250min，3天水化熱為266kj/kg，7天水化熱為316kj/kg，3天以及28天的抗折強(qiáng)度分別為5.9mpa、8.6mpa，3天以及28天的抗壓強(qiáng)度分別為28.2mpa、65.8mpa。砂的細(xì)度模數(shù)為2.7，表觀密度為2690kg/m3，松散堆積密度為1640kg/m3，空隙率為39％，含泥量為0.6％，泥塊含量為0.1％，14天的堿集料反應(yīng)膨脹率為0.08％。其中砂為連續(xù)級配，其中粒徑大于4,75mm占砂的重量百分?jǐn)?shù)為3％，粒徑在2.36mm-4.75mm之間占砂的重量百分?jǐn)?shù)為17％，粒徑在1.18mm-2.36mm之間占砂的重量百分?jǐn)?shù)為13％，粒徑在0.6mm-1.18mm之間占砂的重量百分?jǐn)?shù)為18％，粒徑在0.3mm-0.6mm之間占砂的重量百分?jǐn)?shù)為22％，粒徑在0.15mm-0.3mm之間占砂的重量百分?jǐn)?shù)為25％，粒徑小于0.15mm占砂的重量百分?jǐn)?shù)為2％。5-16mm碎石的表觀密度為2800kg/m3，松散堆積密度為1540kg/m3，松散堆積空隙率為45％，壓碎值為7％，含泥量為0.5％，針片狀顆粒含量為4％，硫化物及硫酸鹽含量為0.18％，14天的堿集料反應(yīng)膨脹率為0.08％。礦粉的密度為2.9g/m3，比表面積為446m2/kg，流動度比為102％，含水量為0.1％，燒失量為0.26％，三氧化硫占礦粉的重量百分?jǐn)?shù)為0.68％，氯離子占礦粉的重量百分?jǐn)?shù)為0.006％，玻璃體含量占礦粉的重量百分?jǐn)?shù)為93.8％；第7天活性指數(shù)為86％，第28天活性指數(shù)為117％，堿含量為1.9％。f類i級粉煤灰的細(xì)度為6.8％，燒失量為1.4％，需水量比為85％，含水量為0.2％；三氧化硫占粉煤灰的重量百分?jǐn)?shù)為0.7％，游離氧化鈣占粉煤灰的重量百分?jǐn)?shù)為0.24％，氯離子含量占粉煤灰的重量百分?jǐn)?shù)為0.01％，堿含量占粉煤灰的重量百分?jǐn)?shù)為0.7％。硅灰的比表面積為22.2m2/g，第7天的活性指數(shù)為115％，sio2含量占硅灰的重量百分?jǐn)?shù)為88.12％。jf-b聚羧酸高濃減水劑的減水率為36％，泌水率比為0，含氣量為5.7％，密度為1.026g/cm3，ph為5.8，甲醛含量占減水劑的重量百分?jǐn)?shù)為0.00371％；第3天、第7天、第28天的抗壓強(qiáng)度比分別為174％、163％、144％，收縮率比為102％，1小時經(jīng)時坍落度變化量為50mm；總堿量占減水劑的重量百分?jǐn)?shù)為0.28％，引入混凝土中的堿含量為0.0224kg/m3；硫酸鹽占減水劑的重量百分?jǐn)?shù)為0.0010％，引入混凝土中的硫酸鹽含量為0.00008kg/m3；氯離子占減水劑的重量百分?jǐn)?shù)為0.0044％，引入混凝土中的氯離子含量為0.00004kg/m3。根據(jù)上述原材料的性質(zhì)，確定容重2401kg/m3，理論用水量175kg/m3。同時，根據(jù)原材料的性質(zhì)確定各實(shí)施例中所用的原料的實(shí)際配比，見表2。表2實(shí)施例各組分的質(zhì)量配比(單位：kg)組分實(shí)施例一實(shí)施例二實(shí)施例三實(shí)施例四實(shí)施例五水泥361355355367367砂7367247487247485-16mm碎石900915885885915粉煤灰8277777787礦粉111103119119103硅灰2926322632jf-b聚羧酸高濃減水劑13.4112.4014.4214.4212.40環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷嵌段聚合物222.522環(huán)氧乙烷環(huán)氧內(nèi)烷隨機(jī)聚合物2.522.52.53水1641571711711714、高強(qiáng)自密實(shí)混凝土試驗4.1流動性能測試根據(jù)坍落度流動測試法、v型漏斗試驗法和l箱型試驗法對本發(fā)明的高強(qiáng)自密實(shí)混凝土進(jìn)行流動度進(jìn)行試驗，其結(jié)果見表3。表3試驗結(jié)果高強(qiáng)自密實(shí)混凝土的出機(jī)坍落度的平均值(以下指標(biāo)均為平均值)為240mm，擴(kuò)展度為738mm，擴(kuò)展時間為2.9s，經(jīng)過l型儀的比值為0.8，通過v型漏斗的時間為7.4s；180min后，高強(qiáng)自密實(shí)混凝土的坍落度為221mm，擴(kuò)展度為720mm，擴(kuò)展時間為6.56s，經(jīng)過l型儀的比值為0.68，通過v型漏斗的時間為9.4s，滿足了高強(qiáng)自密實(shí)混凝土的流動性能以及密實(shí)性能的技術(shù)要求。4.2、高強(qiáng)自密實(shí)混凝土、鋼筋混凝土的強(qiáng)度質(zhì)量在標(biāo)準(zhǔn)試塊模具內(nèi)放置鋼筋結(jié)構(gòu)，分別澆筑含有鋼筋結(jié)構(gòu)的模具以及空白模具，經(jīng)過養(yǎng)護(hù)制備得到標(biāo)準(zhǔn)試塊，利用混凝土強(qiáng)度檢測儀對硬化后的高強(qiáng)自密實(shí)混凝土以及鋼筋混凝土進(jìn)行抗壓檢測，其抗壓強(qiáng)度見表4。表4高強(qiáng)自密實(shí)混凝土及鋼筋混凝土強(qiáng)度質(zhì)量鋼筋混凝土在成型第28天以及第56天的抗壓強(qiáng)度的平均值分別為119.2mpa、134.3mpa，相比于高強(qiáng)自密實(shí)混凝土自身的抗壓強(qiáng)度，鋼筋結(jié)構(gòu)與高強(qiáng)自密實(shí)混凝土的復(fù)配使用，其抗壓強(qiáng)度大大提高。5、對比例對比例一：對比例一和實(shí)施例一的區(qū)別在于，p.o42.5普通硅酸鹽水泥采用北京金隅順發(fā)水泥有限公司生產(chǎn)的。對比例二：對比例二和實(shí)施例一的區(qū)別在于，砂的粒徑大于4,75mm占砂的重量百分?jǐn)?shù)為15％，粒徑在2.36mm-4.75mm之間占砂的重量百分?jǐn)?shù)為15％，粒徑在1.18mm-2.36mm之間占砂的重量百分?jǐn)?shù)為15％，粒徑在0.6mm-1.18mm之間占砂的重量百分?jǐn)?shù)為15％，粒徑在0.3mm-0.6mm之間占砂的重量百分?jǐn)?shù)為15％，粒徑在0.15mm-0.3mm之間占砂的重量百分?jǐn)?shù)為15％，粒徑小于0.15mm占砂的重量百分?jǐn)?shù)為10％。。對比例三：對比例三和實(shí)施例一的區(qū)別在于，添加900kg的10-20mm碎石。對比例四：對比例四和實(shí)施例一的區(qū)別在于，未添加減縮劑。對比例五：對比例五和實(shí)施例一的區(qū)別在于，減縮劑的分子量為10000-15000。上述對比例的性能指標(biāo)見表5至表6。表5對比例一至對比例五制備的混凝土的流動性能指標(biāo)表6混凝土及鋼筋混凝土強(qiáng)度質(zhì)量通過復(fù)配使用低堿水泥，混凝土在硬化過程中水泥的水化熱降低，同時，發(fā)生堿集料反應(yīng)的能力下降，包覆在鋼筋結(jié)構(gòu)上的混凝土在硬化過程中不會因水泥水化放熱過高引起鋼筋與混凝土之間包覆出現(xiàn)縫隙，致使其強(qiáng)度增加。為了提高高強(qiáng)自密實(shí)混凝土的流動性，調(diào)節(jié)細(xì)骨料-砂的級配比例，以及調(diào)節(jié)粗骨料-碎石的粒徑，粗骨料、細(xì)骨料與水泥之間相容性以及組合性能達(dá)到最佳，達(dá)到了高強(qiáng)自密實(shí)混凝土在保證高強(qiáng)度的同時，不需要振搗即可完整包覆復(fù)雜的鋼筋結(jié)構(gòu)。通過使用減縮劑來保證高強(qiáng)自密實(shí)混凝土在硬化過程中發(fā)生的收縮回彈，同時，通過調(diào)節(jié)減縮劑的分子量使高強(qiáng)自密實(shí)混凝土在硬化過程產(chǎn)生的回彈收縮與減縮劑產(chǎn)生的減縮作用相互適配，達(dá)到自密實(shí)混凝土零收縮。本具體實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的解釋，其并不是對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對本實(shí)施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護(hù)。當(dāng)前第1頁12