專利名稱：一種適用于快速?gòu)埨默F(xiàn)澆梁混凝土組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高性能建筑材料，具體涉及一種橋梁現(xiàn)澆混凝土。
背景技術(shù)：
由于橋梁節(jié)省土地資源、質(zhì)量容易控制等突出特點(diǎn)，以橋代路的設(shè)計(jì)理念已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于高速鐵路與客運(yùn)專線的設(shè)計(jì)中。高架、長(zhǎng)橋、大跨度橋梁多，橋梁比例大是我國(guó)高速鐵路的典型特征之一。以京滬高速鐵路為例，全線正線長(zhǎng)度1318公里，正線橋梁對(duì)7 座，延長(zhǎng)1059. 351公里，占線路全長(zhǎng)的80. 4%，其中箱梁31034孔，各種特殊結(jié)構(gòu)397座。 京滬沿線約96%的簡(jiǎn)支箱梁采用梁場(chǎng)預(yù)制、架橋機(jī)架設(shè)的施工方法，另有397處特殊橋梁和1000余孔梁采用橋位灌筑的施工方法。梁廠預(yù)制、架橋機(jī)架設(shè)的施工方法便于快速施工和簡(jiǎn)支箱梁質(zhì)量保證；而對(duì)于現(xiàn)澆梁，尤其是采用懸臂澆筑法施工的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁(拱)，受各懸臂階段施工周期限制等因素的影響，往往成為工程建設(shè)中的控制節(jié)點(diǎn)。目前，我國(guó)客專建設(shè)中對(duì)于控制工期的現(xiàn)澆梁工點(diǎn)常采用變更施工方法的方式予以解決，即由懸臂澆筑法改為滿堂支架法等。相比較而言，滿堂支架法一方面增設(shè)大臨設(shè)施，橋梁建設(shè)成本也隨之增加；另一方面該方面在在跨越河流等條件下也難以實(shí)現(xiàn)。對(duì)傳統(tǒng)橋梁用混凝土預(yù)施應(yīng)力較早時(shí)，會(huì)由于混凝土早期彈性模量偏低，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力徐變損失偏大。對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土預(yù)施應(yīng)力齡期主要影響混凝土徐變變形以及預(yù)應(yīng)力損失，受荷齡期越早，混凝土徐變變形和預(yù)應(yīng)力損失越大。為了實(shí)現(xiàn)現(xiàn)澆梁快速施工，急需開發(fā)一種具有高早期、高彈模和低收縮徐變的混凝土材料，滿足提前張拉的要求。

發(fā)明內(nèi)容
基于工程建設(shè)中存在的實(shí)際問題，本發(fā)明提出了一種適用于快速?gòu)埨默F(xiàn)澆梁混凝土及其制備技術(shù)，創(chuàng)造性的將碳酸鹽摻合料引入現(xiàn)澆梁混凝土中，利用碳酸鹽摻合料混凝土高早強(qiáng)、高彈模、后期強(qiáng)度持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)以及低收縮徐變的特性，在不提高混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的前提下，制備出滿足3天張拉要求的混凝土。將該混凝土應(yīng)用于現(xiàn)澆梁的施工， 可有效解決傳統(tǒng)現(xiàn)澆梁混凝土預(yù)施應(yīng)力齡期長(zhǎng)、建設(shè)工期長(zhǎng)的問題。本發(fā)明的技術(shù)方案一種適用于快速?gòu)埨默F(xiàn)澆梁混凝土組合物，其特征在于 混凝土組合物由水泥、碳酸鹽摻和料、礦物摻和料、粗骨料、細(xì)骨料、外加劑、水混合配制而成，其各組分的用量如下水泥250kg/m3-430kg/m3碳酸鹽摻和料50kg/m3-200kg/m3礦物摻合料:0kg/m3-180kg/m3粗骨料950kg/m3-1150kg/m3
細(xì)骨料650kg/m3-850kg/m3
外加劑2kg/m3-10kg/m3
水120kg/m3-160kg/m3上述適用于快速?gòu)埨默F(xiàn)澆梁混凝土組合物，其特征在于上述碳酸鹽摻和料為以碳酸鈣為主要組分，經(jīng)破碎、粉磨而成，能夠改善混凝土性能的超細(xì)粉體材料。上述適用于快速?gòu)埨默F(xiàn)澆梁混凝土組合物，其特征在于上述碳酸鹽摻和料具備特定的細(xì)度，粒度分布特征參數(shù)D50S 8 μ m、D90 < 20 μ m。上述適用于快速?gòu)埨默F(xiàn)澆梁混凝土組合物，其特征在于上述礦物摻和料是粉煤灰、磨細(xì)礦渣、硅灰、偏高嶺土、石英粉(硅微粉)、鋼渣粉、磷渣粉、鋰渣粉、膨脹劑之中的一種或二種以上的混合物。上述適用于快速?gòu)埨默F(xiàn)澆梁混凝土組合物，其特征在于上述外加劑是聚羧酸系高效減水劑、萘系高效減水劑、三聚氰胺系高效減水劑、氨基磺酸鹽高效減水劑、引氣劑、 緩凝劑、早強(qiáng)劑之中的一種或兩種以上的復(fù)配產(chǎn)物。本發(fā)明的工作機(jī)理碳酸鹽摻合料兼有惰性摻合料(如石英粉)與活性摻合料 (如硅灰、礦渣等)的雙重特性，宏觀性能表現(xiàn)為早期力學(xué)性能增高與后期收縮徐變性能降低。與活性摻合料相比，其早期強(qiáng)度增強(qiáng)，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢；同水膠比情況下，碳酸鹽摻合料混凝土收縮和徐變值較小。碳酸鹽摻合料對(duì)混凝土性能的改善機(jī)理表現(xiàn)為早期加速、中期膠凝與后期惰性填充作用。碳酸鹽摻和料對(duì)水泥早期加速作用，主要體現(xiàn)在對(duì)C3S水化的影響上，隨著CaCO3摻入，C3S水化放熱速率明顯增加，第一放熱峰升高，第二峰出現(xiàn)時(shí)間提前，水化誘導(dǎo)期則縮短。其原因是碳酸鈣顆粒對(duì)C3S水化所釋放出Ca2+的吸附，這種吸附導(dǎo)致C3S顆粒周圍的Ca2+濃度降低，加速C3S的水化。中期膠凝作用是否發(fā)揮主要取決于碳酸鹽一水泥體系中硫酸鹽是否剩余，如果硫酸鹽消耗完畢，則碳酸鹽能夠起到中期膠凝作用， 其原因是碳酸鹽與水泥中的鋁酸鹽發(fā)生反應(yīng)形成具有一定膠凝能力的碳鋁酸鹽。如果硫酸鹽剩余，則碳酸鹽只能起到微集料的填充作用。在后期，碳酸鹽僅起到密實(shí)填充作用。由于碳酸鹽摻合料的填充作用，與活性摻合料相比，混凝土徐變值增加。在碳酸鹽一水泥體系中，多余的碳酸鹽將在體系中起到微集料作用。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于混凝土橋梁預(yù)施應(yīng)力時(shí)混凝土彈性模量偏低、導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力徐變損失偏大是導(dǎo)致其病害產(chǎn)生的主要原因之一。本發(fā)明通過采用碳酸鹽摻和料的技術(shù)途徑，制備出早期強(qiáng)度和彈性模量高、后期強(qiáng)度與彈性模量與等強(qiáng)度等級(jí)傳統(tǒng)摻合料混凝土相近的混凝土材料。利用碳酸鹽摻合料混凝土高早強(qiáng)、高彈模與后期強(qiáng)度持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)的特性，在不提高混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的前提下，制備出滿足早期張拉要求的混凝土材料。3d 加荷本發(fā)明碳酸鹽摻合料混凝土徐變值和徐變度與5d加荷傳統(tǒng)混凝土徐變值和徐變度相當(dāng)，即與傳統(tǒng)用混凝土相比，加荷齡期對(duì)本發(fā)明碳酸鹽摻合料混凝土徐變值影響較小。故本發(fā)明碳酸鹽摻合料混凝土用于現(xiàn)澆梁中可以減小由早期張拉混凝土徐變?cè)龃蠖鸬念A(yù)應(yīng)力損失。從而提高橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性。


圖1是本發(fā)明一實(shí)施例與傳統(tǒng)混凝土相比相同齡期加荷徐變顯著降低的試驗(yàn)曲線圖。圖2是本發(fā)明另一實(shí)施例與傳統(tǒng)混凝土的強(qiáng)度發(fā)展試驗(yàn)曲線圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是一種適用于快速?gòu)埨默F(xiàn)澆梁混凝土組合物，其特征在于混凝土組合物由水泥、碳酸鹽摻和料、礦物摻和料、粗骨料、細(xì)骨料、外加劑、水混合配制而成，其中水泥用量為250kg/m3-430kg/m3，碳酸鹽摻和料用量為50kg/m3-200kg/m3，礦物摻合料用量為 0kg/m3-180kg/m3,粗骨料用量為 950kg/m3_1150kg/m3，細(xì)骨料用量為 650kg/m3_850kg/m3，外加劑用量為 ^g/m3-10kg/m3，水用量為 120kg/m3-160kg/m3。上述的碳酸鹽摻和料是以碳酸鈣為主要組分，經(jīng)破碎、粉磨而成，能夠改善混凝土性能的超細(xì)粉體材料。上述碳酸鹽摻和料具備特定的細(xì)度，比表面積大于350m2/kg，粒度分布特征參數(shù)D50彡8 μ m、D90彡20 μ m。本發(fā)明所用的水泥可為硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥、快硬硅酸鹽水泥水泥、抗硫酸鹽硅酸鹽水泥等各種水泥，為了更好的發(fā)揮碳酸鹽摻和料的作用，最好使用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。本發(fā)明所用的細(xì)骨料可以是河砂、山砂或人工砂。粗骨料可以是碎石或碎卵石。本發(fā)明所用的礦物摻和料可以是粉煤灰、磨細(xì)礦渣、硅灰、偏高嶺土、石英粉(硅微粉)、鋼渣粉、磷渣粉、鋰渣粉、膨脹劑之中的一種或二種以上的混合物。本發(fā)明中最好使用粉煤灰或磨細(xì)礦渣，當(dāng)本發(fā)明用于澆筑合攏部分混凝土?xí)r，最好摻入膨脹劑。本發(fā)明所用的外加劑可以是聚羧酸系高效減水劑、萘系高效減水劑、三聚氰胺系高效減水劑、氨基磺酸鹽高效減水劑、引氣劑、緩凝劑、早強(qiáng)劑之中的一種或兩種以上的復(fù)配產(chǎn)物。以下為本發(fā)明實(shí)施例。實(shí)施例并不限定發(fā)明的范圍。實(shí)施例1 (1)原材料水泥榴園普通硅酸鹽水泥P. 0 42. 5 ；碳酸鹽摻和料比表面積518m2/kg,粒度分布參數(shù)D50 7. 58 μ m, D90 18. 46 μ m ；礦物摻和料徐州華潤(rùn)電廠I級(jí)粉煤灰；細(xì)骨料河砂，細(xì)度模數(shù)2. 8 ；粗骨料5-20_碎石；外加劑山西黃騰聚羧酸減水劑；水地下水。(2)配合比以上述原材料和表1所示混凝土配合比配制混凝土，測(cè)定抗壓強(qiáng)度。表1中配合比1到配合比5為本發(fā)明實(shí)施例配合比，配合比6和配合比7為比較例混凝土配合比。表1混凝土配合比(kg/m3)
權(quán)利要求
1.一種適用于快速?gòu)埨默F(xiàn)澆梁混凝土組合物，其特征在于混凝土組合物由水泥、 碳酸鹽摻和料、礦物摻和料、粗骨料、細(xì)骨料、外加劑、水混合配制而成，其各組分的用量如下水泥250kg/m3-430kg/m3 碳酸鹽摻和料50kg/m3-200kg/m3 礦物摻合料0kg/m3-180kg/m3 粗骨料950kg/m3-1150kg/m3 細(xì)骨料:650kg/m3-850kg/m3 外加劑2kg/m3-10kg/m3 水120kg/m3-160kg/m3
2.按權(quán)利要求1所述的適用于快速?gòu)埨默F(xiàn)澆梁混凝土組合物，其特征在于上述碳酸鹽摻和料為以碳酸鈣為主要組分，經(jīng)破碎、粉磨而成，能夠改善混凝土性能的超細(xì)粉體材料。
3.按權(quán)利要求1所述的適用于快速?gòu)埨默F(xiàn)澆梁混凝土組合物，其特征在于上述碳酸鹽摻和料具備特定的細(xì)度，粒度分布特征參數(shù)D50 < 8 μ m、D90 ^ 20 μ m0
4.按權(quán)利要求1所述的適用于快速?gòu)埨默F(xiàn)澆梁混凝土組合物，其特征在于上述礦物摻和料是粉煤灰、磨細(xì)礦渣、硅灰、偏高嶺土、石英粉(硅微粉)、鋼渣粉、磷渣粉、鋰渣粉、 膨脹劑之中的一種或二種以上的混合物。
5.按權(quán)利要求1所述的適用于快速?gòu)埨默F(xiàn)澆梁混凝土組合物，其特征在于上述外加劑是聚羧酸系高效減水劑、萘系高效減水劑、三聚氰胺系高效減水劑、氨基磺酸鹽高效減水劑、引氣劑、緩凝劑、早強(qiáng)劑之中的一種或兩種以上的復(fù)配產(chǎn)物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適用于快速?gòu)埨默F(xiàn)澆梁混凝土組合物，混凝土組合物由水泥、碳酸鹽摻和料、礦物摻和料、粗骨料、細(xì)骨料、外加劑、水混合配制而成，混凝土組合物中水泥的用量為250kg/m3-430kg/m3，碳酸鹽摻和料的用量為50kg/m3-200kg/m3，礦物摻合料的用量為0kg/m3-180kg/m3。本發(fā)明通過摻入碳酸鹽摻和料，利用碳酸鹽摻和料混凝土高早強(qiáng)、高彈模、后期強(qiáng)度持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)以及低收縮徐變的特性，在不提高混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的前提下，可制備出3天可以實(shí)施張拉的混凝土，且不增加混凝土的徐變。將該混凝土應(yīng)用于現(xiàn)澆梁的施工，可有效解決傳統(tǒng)現(xiàn)澆梁混凝土預(yù)施應(yīng)力齡期長(zhǎng)的問題，從而大幅度縮短現(xiàn)澆梁施工工期。
文檔編號(hào)C04B14/28GK102173685SQ20111003755
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月14日
發(fā)明者易忠來, 李化建, 謝永江, 譚鹽賓, 趙國(guó)堂, 魏強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)鐵道科學(xué)研究院鐵道建筑研究所