專利名稱：：C100高性能混凝土及其配制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種建筑混凝土材料及其配制方法。技術(shù)背景隨著城市建設(shè)的發(fā)展和施工技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)混凝土品質(zhì)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)提出了更高的要求，促進(jìn)混凝土向著高強(qiáng)、輕質(zhì)、流態(tài)、耐久等高性能方向發(fā)展。尤其近十年來，由于高效外加劑和混凝土摻合料技術(shù)的發(fā)展，為普通工藝條件下制備高強(qiáng)、高性能混凝土提供了有利的技術(shù)條件。一些大型結(jié)構(gòu)、鐵路工程和市政工程設(shè)計(jì)中，較多地出現(xiàn)了C50、C60標(biāo)號(hào)的混凝土，C100高性能混凝土也是近十余年來國內(nèi)外混凝土材料研究的熱點(diǎn)，國內(nèi)外都投入大量人力、物力和財(cái)力對(duì)此進(jìn)行研究。一般來說，現(xiàn)有的C100高性能混凝土配制技術(shù)如下在不改變各種原材料配比(除水)及混凝土的坍落度的情況下，減少水的用量，可以大大提高混凝土的強(qiáng)度，早強(qiáng)和后期強(qiáng)度分別比不加減水劑的混凝土提高60%及20%以上，通過減水，可以實(shí)現(xiàn)澆筑C100標(biāo)號(hào)的高強(qiáng)混凝土。常用的高效減水劑有以下幾種萘磺酸鹽甲醛縮合物、多環(huán)芳烴磺酸鹽甲醛縮合物、三聚氰胺磺酸鹽甲醛縮聚物、對(duì)胺基苯磺酸甲醛縮聚物、磺化酮醛縮聚物、聚丙烯酸鹽及其接枝共聚物等。配制C100高強(qiáng)混凝土的膠凝材料一般用52.5號(hào)或62.5號(hào)等高標(biāo)號(hào)水泥，水泥用量為500kg/m3700kg/m3。為了節(jié)省水泥用量，常用的混凝土摻合料有硅粉等活性礦物摻料。礦物摻料常用的激發(fā)劑有三類I型激發(fā)劑是摻入工業(yè)用無機(jī)堿(A)3%;II型激發(fā)劑是摻入工業(yè)無機(jī)堿(A)3X和硫酸鹽(B)2X;111型激發(fā)劑是摻入無機(jī)堿2%和硫酸鹽(B)3%。C100高性能混凝土急需解決的技術(shù)問題有以下四個(gè)1、由于采用高標(biāo)號(hào)水泥等非普通的原材料和非常規(guī)的生產(chǎn)工藝，使C100高性能混凝土的制造成本相對(duì)較高。2、在大幅度提高混凝土強(qiáng)度的同時(shí)，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土工作性能及耐久性能的改善與提高。3、由于北京地區(qū)骨料材質(zhì)原因和膠結(jié)材料粘結(jié)強(qiáng)度不足，很難配制出C100高性能混凝土。4、C100高性能混凝土由試驗(yàn)室走向大型工程應(yīng)用還有待實(shí)現(xiàn)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種C100高性能混凝土及其配制方法，解決現(xiàn)有C100高性能混凝土制備需要高標(biāo)號(hào)水泥等特殊原材料、生產(chǎn)工藝復(fù)雜、制造成本高的問題；并解決在大幅度提高混凝土強(qiáng)度的同時(shí)，提高混凝土工作性及耐久性的技術(shù)問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案這種C100高性能混凝土，由膠凝材料、砂、石、水和外加劑混合、膠凝而成，膠凝材料中包括水泥和摻合料，其特征在于膠凝材料的加入量為每立方米混凝土500600kg，其中，水泥是42.5水泥；摻合料含有摻量為膠凝材料總重量20。/。40。/。的活性Si02,其比表面積1000-1200m2/kg;外加劑摻量為膠凝材料總重量2%5%的聚羧酸高效減水劑；激發(fā)劑摻量為膠凝材料總重量15%的煙灰和煤矸石細(xì)粉組成的混合物。上述聚羧酸高效減水劑的含固量為18%30%，減水率為30%45%。上述42.5水泥是普通硅酸鹽42.5水泥或硅酸鹽42.5水泥。上述摻合料中有硅粉、粉煤灰和礦渣粉三種組分，上述三種組分的重量比為1:(13):(13)。上述激發(fā)劑的比表面積為600士50iZ/kg，混合物中含有占總重量50-70%的煙灰和30-50%的煤矸石細(xì)粉。上述C100高性能混凝土，其特征在于每立方米的重量配合比為水膠比(水/膠凝材料)0.24-0.28;砂率34-40%;水泥400-500kg/m3;外加劑10-30kg/m3;細(xì)骨料600-750kg/m3;粗骨料1000-1100kg/m3;摻和料100-200kg/m3;激發(fā)劑5-30kg/m3。上述C100高性能混凝土的配制方法，其特征在于有以下步驟將砂、石、水泥、摻合料、外加劑、激發(fā)劑放入強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌5秒鐘，加水后再攪拌180秒出料。本發(fā)明的C100高性能混凝土提供了多元化方向發(fā)展的新思路，適合于高層建筑、公路、鐵路和橋梁等其它永久性混凝土結(jié)構(gòu)工程。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下特點(diǎn)和有益效果1.本發(fā)明采用普通標(biāo)號(hào)水泥等常規(guī)原材料、用常規(guī)的生產(chǎn)工藝配制出C100高性能混凝土，大量地利用工業(yè)廢料，制造成本相對(duì)較低。本發(fā)明的經(jīng)濟(jì)性分析C100高性能混凝土，采用P.042.5普通硅酸鹽水泥、潔凈的中砂和質(zhì)地堅(jiān)硬、級(jí)配良好的碎石、高效減水劑和優(yōu)質(zhì)摻合料，不采用特殊的原材料，也不改變常規(guī)施工工藝，其成本價(jià)格與市售商品混凝土價(jià)格相當(dāng)，C100混凝土代替C40混凝土，自重可減輕40%，降低造價(jià)16%;C100代替C35混凝土，如重量不變，可節(jié)省鋼材40%，降低造價(jià)14%。它不但可以節(jié)約大量混凝土，而且還可以增加使用空間10%左右。2.該混凝土中加入了特制的激發(fā)劑和聚羧酸高效減水劑，使混凝土的強(qiáng)度達(dá)到fcu,28S115MPa，工作性能好對(duì)落度》200mm，5小時(shí)內(nèi)流動(dòng)性基本保持不變，耐久性好抗凍融循環(huán)〉300次，抗?jié)B等級(jí)〉P35，氯離子擴(kuò)散系數(shù)〉2X10—8cm2/s，實(shí)現(xiàn)了在大幅度提高混凝土強(qiáng)度的同時(shí)，改善和提高了混凝土工作性能及耐久性能，使其具備了高性能混凝土的主要特征。3.特制的激發(fā)劑含有煙灰和煤矸石細(xì)粉，煙灰為煉鐵爐煙閨中的細(xì)灰，以侵蝕玻璃質(zhì)外殼并暴露出活性較高的內(nèi)核，可提高膠凝材料的活性，并有效地改善了拌合物的流動(dòng)性，從根本上解決了由骨料材質(zhì)原因和膠結(jié)材料粘結(jié)強(qiáng)度不足而配制不出C100高性能混凝土的困難。激發(fā)劑的礦物成分，如偏高嶺土、伊利石等。這些礦物成分的堿活性大大高于粉煤灰的堿活性，在反應(yīng)初期生成的凝膠態(tài)物質(zhì)起到了改善膠凝材料和骨料界面的作用，并激發(fā)了粉煤灰中非結(jié)晶態(tài)二氧化硅和五配位鋁的潛在水硬性。4.采用本發(fā)明配制方法配制的C100高性能混凝土從生產(chǎn)到施工的整個(gè)過程都很簡便，混凝土工作性能良好，不粘稠、不離析，易于澆注，自密性能好，力學(xué)性能和耐久性能均滿足了設(shè)計(jì)要求，并且大大降低了C100高性能混凝土的制造成本，實(shí)現(xiàn)了C100高性能混凝土由試驗(yàn)室走向大型工程的實(shí)際應(yīng)用，有利于預(yù)拌混凝土的施工和現(xiàn)場質(zhì)量控制，而且C100高性能混凝土剛度大、變形小、耐久性好，可承受惡劣環(huán)境的侵蝕，延長結(jié)構(gòu)使用壽命，特別適合于大跨度的鐵路、公路橋梁以及高層建筑的梁柱等。具體實(shí)施方式實(shí)施例這種C100高性能混凝土，由膠凝材料、砂、石、水和外加劑混合、膠凝而成，膠凝材料中包括水泥和摻合料，其特征在于膠凝材料的加入量為每立方米混凝土500600kg，其中，水泥是42.5水泥；摻合料含有摻量為膠凝材料總重量20。/。40。/。的硅粉活性Si02，其比表面積1050m^kg;外加劑摻量為膠凝材料總重量2%5%的聚羧酸高效減水劑；上述聚羧酸高效減水劑的含固量為18%30%，減水率為30%45%。上述42.5水泥是普通硅酸鹽42.5水泥或硅酸鹽42.5水泥。上述摻合料中除硅粉外還含有粉煤灰和礦渣粉，上述硅粉、粉煤灰和礦渣粉三種組分的重量比為1:(13):(13)。上述膠凝材料中還加入摻量為膠凝材料總重量15%的激發(fā)劑，摻量為膠凝材料總重量15%的煙灰和煤奸石細(xì)粉組成的混合物。激發(fā)劑的比表面積為600士50m2/kg，混合物中含有占總重量50-70%的煙灰和30-50%的煤奸石細(xì)粉。C100高性能混凝土每立方米的重量配合比為水膠比W/C(水/膠凝材料)0.24-0.28;水宜采用自來水，不得用海水或污水配制，采用地下水時(shí)應(yīng)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行分析，不得含有對(duì)水泥有害的成份；砂率Sp(。/。)34-40%;砂率可根據(jù)混凝土拌合物的和易性及混凝土的施工性能進(jìn)行調(diào)整，一般為36-38%;水泥(C):400-500kg/m人選用質(zhì)量穩(wěn)定、強(qiáng)度等級(jí)不低于42.5級(jí)的硅酸鹽水泥；水泥用般不少于400kg/m人外加劑(W)10-30kg/m;細(xì)骨料(S)600-750kg/m人細(xì)度模數(shù)宜大于2.6，含泥量不應(yīng)大于l.0%，不得含有泥塊，其他指標(biāo)應(yīng)符合《普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)法》JGJ52;粗骨料(G)1000-1100kg/m"5，應(yīng)采用級(jí)配良好的碎石，最大粒徑不應(yīng)大于25mm，針片狀顆粒含量不應(yīng)大于5.0%，含泥量不應(yīng)大于0.5%，不得含有泥塊，其他指標(biāo)應(yīng)符合《普通混凝土用石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)法》JGJ53的規(guī)定;摻合料:100-200kg/md，硅粉的主要成分是活性Si02、CaO、A1203，其比表面積1000-1200m」/kg;膠凝材料總量不超過600kg/m。激發(fā)劑摻量為膠凝材料總重量15%的煙灰和煤矸石細(xì)粉組成的混合物。煙灰的比表面積600-700iZ/kg，煤矸石細(xì)粉的比表面積400-500m2/kg。上述C100高性能混凝土的配制方法，其特征在于有以下步驟將砂、石、水泥、摻合料、外加劑同時(shí)放入強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌5秒鐘，加水后再攪拌180秒出料。C100高性能混凝土的配制強(qiáng)度可按《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T55-1996)的規(guī)定，經(jīng)計(jì)算、試配、調(diào)整來確定。配制強(qiáng)度fcu，。為fcu，。=fcu，k+l.645式中fcu，。-高性能混凝土配制強(qiáng)度(MPa)fcu，k-高性能混凝土的標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)o-高性能混凝土的標(biāo)準(zhǔn)差(MPa)如無資料，設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C100時(shí)，。取6Mpa。配合比確定后，尚應(yīng)用該配合比進(jìn)行不少于6次的重復(fù)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，其平均值不應(yīng)低于配制強(qiáng)度。C100高性能混凝土各組分比例舉例:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1.一種cioo高性能混凝土，由膠凝材料、砂、石、水和外加劑混合、膠凝而成，膠凝材料中包括水泥和摻合料，其特征在于膠凝材料的加入量為每立方米混凝土500600kg，其中，水泥是42.5水泥；摻合料含有摻量為膠凝材料總重量20。/。40。/。的活性Si02，其比表面積1000-1200m2/kg;外加劑摻量為膠凝材料總重量2%5%的聚羧酸高效減水劑；激發(fā)劑摻量為膠凝材料總重量15%的煙灰和煤矸石細(xì)粉組成的混合物。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的C100高性能混凝土，其特征在于上述聚羧酸高效減水劑的含固量為18%30%，減水率為30%45%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的C100高性能混凝土，其特征在于上述42.5水泥是普通硅酸鹽42.5水泥或硅酸鹽42.5水泥。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的C100高性能混凝土，其特征在于上述摻合料中有硅粉、粉煤灰和礦渣粉三種組分，上述三種組分的重量比為1:(13):(13)。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的C100高性能混凝土，其特征在于上述激發(fā)劑的比表面積為600士50m2/kg，混合物中含有占總重量50-70%的煙灰和30-50%的煤矸石細(xì)粉。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的C100高性能混凝土，其特征在于每立方米的重量配合比為水膠比(水/膠凝材料)0.24-0.28;砂率34-40%;水泥400-500kg/m3;外加劑10-30kg/m3;細(xì)骨料600-750kg/m3;粗骨料1000-1100kg/m3;摻和料100-200kg/m3;激發(fā)劑5-30kg/m3。7.一種權(quán)利要求1或2或3或4或6任意一項(xiàng)所述C100高性能混凝土的配制方法，其特征在于有以下步驟將砂、石、水泥、摻合料、外加劑、激發(fā)劑放入強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌5秒鐘，加水后再攪拌180秒出料。全文摘要一種C100高性能混凝土，由膠凝材料、砂、石、水和外加劑混合、膠凝而成，膠凝材料中包括水泥和摻合料，其膠凝材料的加入量為每立方米混凝土500～600kg，其中，水泥是42.5；摻合料中有硅粉、粉煤灰和礦渣粉三種組分，含有摻量為膠凝材料總重量20％～40％的活性SiO₂，其比表面積1000—1200m²/kg；外加劑是摻量為膠凝材料總重量2％～5％的聚羧酸高效減水劑；激發(fā)劑是摻量為膠凝材料總重量1～5％的煙灰和煤矸石細(xì)粉組成的混合物。不需要高標(biāo)號(hào)水泥等特殊原材料，生產(chǎn)工藝簡單，制造成本低，在大幅度提高混凝土強(qiáng)度的同時(shí)，提高了混凝土的工作性及耐久性。文檔編號(hào)C04B24/00GK101121586SQ20071020113公開日2008年2月13日申請(qǐng)日期2007年7月19日優(yōu)先權(quán)日2007年7月19日發(fā)明者王安領(lǐng),路來軍,馬雪英申請(qǐng)人:北京東方建宇混凝土科學(xué)技術(shù)研究院有限公司;北京新奧混凝土有限公司;北京新航建材有限公司