專利名稱：一種超大體積高強(qiáng)度低水化熱混凝土的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到建筑材料，特別涉及到一種超大體積高強(qiáng)度低水化熱混凝土。
背景技術(shù)：
大體積混凝土最早應(yīng)用于水工工程，且應(yīng)用較為普遍。而近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和建筑技術(shù)的發(fā)展，建筑規(guī)模不斷擴(kuò)大，高層建筑和超高層建筑也越來越多，大體積混凝土逐漸成為構(gòu)建大型設(shè)施或超高層建筑的重要組成部分。大體積混凝土在廣泛應(yīng)用于土木工程領(lǐng)域的高層和超高層建筑、大跨度橋梁結(jié)構(gòu)和工業(yè)建筑等結(jié)構(gòu)中時(shí)，在較多工程中出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。造成大體積混凝土開裂的原因可分為兩類一是結(jié)構(gòu)性裂縫，是由外荷載引起的，包括常規(guī)結(jié)構(gòu)計(jì)算中的主要應(yīng)力以及其他的結(jié)構(gòu)次應(yīng)力造成的受力裂縫。二是材料型裂縫，是由非受外力變形變化引起的，主要是由溫度應(yīng)力和混凝土的收縮引起的。溫度應(yīng)力引起裂縫(溫度裂縫)，產(chǎn)生溫度裂縫的主要原因是由溫差造成的。大體積混凝土在饒筑施工以及后期養(yǎng)護(hù)過程中，由于水泥等膠凝材料的水化反應(yīng)放出大量的熱量即水化熱，并且混凝土體量大、厚度厚，而混凝土本身是熱的不良導(dǎo)體，水化熱積聚在混凝土內(nèi)部不易散發(fā)，內(nèi)部溫度高達(dá)60°C 90°C。但混凝土在降溫過程中，內(nèi)部熱混凝土約束外部冷混凝土的收縮，即內(nèi)部溫度場存在溫度梯度，形成溫度應(yīng)力，引起內(nèi)應(yīng)力，在受約束部位，混凝土的收縮，將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力(因?yàn)榛炷恋膹椥阅Ａ浚S齡期的增加而加大的緣故)，如果超過混凝土的極限抗拉強(qiáng)度，將出現(xiàn)混凝土裂縫，導(dǎo)致混凝土物理力學(xué)性能降低，侵蝕介質(zhì)易滲透到混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部，從而降低混凝土壽命。上海中心大廈工程的基礎(chǔ)底板設(shè)計(jì)為一個(gè)直徑為121m、厚度達(dá)6m的大圓筒，混凝土強(qiáng)度等級為C50。該基礎(chǔ)底板6萬方C50混凝土需要一次性連續(xù)澆搗完成。這種超大體積混凝土強(qiáng)度等級之高、一次性方量之大和厚度之厚，這些綜合技術(shù)條件在現(xiàn)有技術(shù)中是從未有過的，以致對如何控制超大體積混凝土水化熱，降低混凝土開裂的風(fēng)險(xiǎn)提出了更高的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有混凝土在大體量澆筑中存在的不足，提供一種超大體積高強(qiáng)度低水化熱混凝土。本發(fā)明的超大體積高強(qiáng)度低水化熱混凝土應(yīng)用在直徑為121m， 厚度為6m的體量達(dá)60000方的圓筒狀結(jié)構(gòu)中，要求澆筑時(shí)有效降低水化熱，在源頭上控制該大體積混凝土開裂，提高工程的質(zhì)量。為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下
一種超大體積高強(qiáng)度低水化熱混凝土，其特征在于，該混凝土包括有如下成分
組分立方用量kg/m3
水泥200 260
礦粉100 160
粉煤灰80 100細(xì)骨料粗骨料外加劑水
1010 1050 4. 0 5. 0
740 800
155 165在本發(fā)明的混凝土中，所述的水泥為中低熱水泥，其3d水化熱為220KJ/Kg，7d水化熱為289 KJ/Kg。在本發(fā)明的混凝土中，所述的細(xì)骨料采用細(xì)度模數(shù)大于2. 3、含泥量小于2. 0%、泥塊含量小于0. 5%的天然中砂。在本發(fā)明的混凝土中，所述的粗骨料采用粒徑為5 25mm的碎石。在本發(fā)明的混凝土中，所述的外加劑為改性的聚羧酸系減水劑，聚羧酸系減水劑由麥斯特生產(chǎn)，型號為RP325。聚羧酸系減水劑內(nèi)添加有粘度調(diào)節(jié)劑，其摻量的質(zhì)量百分比為0. 1% 0. 3%，通過粘度調(diào)節(jié)劑改性聚羧酸高效減水劑對水的敏感性以及其它原材料質(zhì)量波動(dòng)的敏感性。在本發(fā)明的混凝土中，所述水泥中混合材用量和混凝土中摻合料用量之和不小于膠凝材料總量的65%。水泥中的混合材是指內(nèi)摻的礦渣、粉煤灰，混凝土中的摻合料是外摻的礦粉、粉煤灰，總膠是指膠凝材料的總量?；谏鲜黾夹g(shù)方案，本發(fā)明的超大體積高強(qiáng)度低水化熱混凝土與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下技術(shù)優(yōu)點(diǎn)
1.本發(fā)明的混凝土中通過配比水泥、礦物摻合料的品種和摻量，并結(jié)合外加劑的因素， 通過合成作用來降低混凝土中的水化熱，保證超大體積超厚混凝土的澆筑質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)、 施工和供應(yīng)等方面的要求。2.本發(fā)明選用中低熱水泥、大摻量礦粉和粉煤灰等礦物摻合料以及添加聚羧酸系減水劑，可有效地減少混凝土的水化熱和放熱速率，有利于混凝土早期性能的提高，提高了混凝土抵抗開裂的能力，降低混凝土早期產(chǎn)生缺陷的風(fēng)險(xiǎn)，這一點(diǎn)對于超大體積超厚度大體量混凝土的澆筑效果十分明顯。
具體實(shí)施例方式下面我們結(jié)合具體的實(shí)施例來對本發(fā)明的超大體積高強(qiáng)度低水化熱混凝土做進(jìn)一步的詳細(xì)闡述，力求從理論設(shè)計(jì)和實(shí)踐應(yīng)用方面來更為清楚的理解本發(fā)明，但不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。超大體積混凝土裂縫的控制是一個(gè)系統(tǒng)性的工程。大體積混凝土的膠凝材料選擇與配制、混凝土生產(chǎn)與澆筑施工以及養(yǎng)護(hù)等所有環(huán)節(jié)，都將會(huì)影響到最終混凝土工程的質(zhì)量好壞程度。然而，膠凝材料的水化熱是進(jìn)行大體積混凝土溫度裂縫控制設(shè)計(jì)的最主要參考參數(shù)，也是控制超大體積混凝土開裂的源頭。經(jīng)過大量的小試、多次的中試以及一次模擬試驗(yàn)等試驗(yàn)，并對超大體積C50混凝土配合比的水化熱、抗壓、劈拉、抗折和彈模等性能以及測溫進(jìn)行了深入研究，才確定了超大體積超厚高強(qiáng)混凝土的最終成分配比
組分立方用量kg/m3
水泥200 260
礦粉100 160粉煤灰80 100
細(xì)骨料740 800
粗骨料1010 1050
外加劑4. 0 5. 0
水155 165。 下表是一個(gè)具體的C50混凝土配合比設(shè)計(jì)(單位kg/m3)
水咬比水水泥IT粉_灰I P mm 3 貝炒石子外擁水P. 042.5S 95II級中砂5-2δM0. 361602401208076010304,4
備注坍落度180mm 士 30_ ；
水泥是混凝土膠凝體系中最主要的材料，并且是影響混凝土中溫升的最主要因素之一。由于混凝土的導(dǎo)熱率低，水泥水化時(shí)放出的熱量不易散失，容易使混凝土內(nèi)部最高溫度達(dá)60°C以上。由于混凝土外表面冷卻較快，就使混凝土內(nèi)外溫差達(dá)幾十度?；炷镣獠坷鋮s產(chǎn)生收縮，而內(nèi)部尚未冷卻，就產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，容易產(chǎn)生微裂縫，致使混凝土耐水性降低。采用低放熱量和低放熱速率的水泥就可降低大體積混凝土的內(nèi)部溫升。因此，主要是采用高性能水泥，降低水泥的水化熱和放熱速率是極其重要的。選用強(qiáng)度等級為42. 5級普通硅酸鹽水泥，技術(shù)指標(biāo)符合現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)GB175-2007《通用硅酸鹽水泥》。本發(fā)明的實(shí)施例中選擇的是中低熱水泥，因?yàn)樵撍?d的水化熱在低于中熱水泥，7d的水化熱在中熱水泥和低熱水泥之間。并且該水泥的水化放熱速率和水化熱放熱量與水化時(shí)間的變化曲線也是較為復(fù)合我們工程的實(shí)際要求，既滿足工程的水化熱要求，同時(shí)水化熱又不是太慢來滿足工程的C50高強(qiáng)度要求的特性。本發(fā)明實(shí)施例中采用的中低熱水泥的水化熱放熱速率和熱量隨著水化時(shí)間成一定的曲線變化，早期放熱較快，在12小時(shí)左右水泥的水化放熱速率達(dá)到最大，之后放熱速率逐漸降低?；钚缘V物摻合料是大體積混凝土不可缺少的組分之一，一般常用的有粉煤灰、礦粉等。利用它們的物理效應(yīng)、填充效應(yīng)和火山灰效應(yīng)，不但可以大幅度降低新拌自密實(shí)混凝土的內(nèi)部屈服剪應(yīng)力，改善流變性能，可以改善自密實(shí)混凝土結(jié)構(gòu)的孔結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能，同時(shí)還可以較大幅度地降低水化熱。粉煤灰和礦粉等礦物摻合料摻入到C50膠凝體系中，可大幅度的降低混凝土水化熱，3d水化熱和7d水化熱比基準(zhǔn)水泥分別降低了 22. 3%和13. 5%。同時(shí)，水化熱放熱速率也比基準(zhǔn)水泥慢，以及由水泥、礦粉和粉煤灰組成的膠凝體系水化放熱速率的峰值比基準(zhǔn)水泥推遲約12小時(shí)出現(xiàn)。由于混凝土早期強(qiáng)度性能比較薄弱，水化熱峰值的推后，有利于混凝土盡快的發(fā)展強(qiáng)度，以至來抵制后期溫度應(yīng)力所引起的溫度應(yīng)力所造成的開裂風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明的混凝土中，水泥中混合材用量和混凝土中摻合料用量之和不小于總膠的65%。水泥中的混合材是指內(nèi)摻的礦渣、粉煤灰，混凝土中的摻合料是外摻的礦粉、粉煤灰，總膠是指膠凝材料的總量。高性能聚羧酸系減水劑作為最主要的外加劑，是配制大體積C50混凝土的必不可少的組分之一。高性能聚羧酸系減水劑不但可以降低用水量，減少混凝土配合比的總膠用量，同時(shí)在水灰比不變的情況下可以降低了單方水泥用量，所以可降低混凝土的絕對溫升、 減小混凝土的化學(xué)收縮。根據(jù)W. H. dilger和C. Wang的試驗(yàn)結(jié)果高效減水劑推遲水泥水化的開始時(shí)間，但使凝結(jié)后的水化速度加快，但總體上比基準(zhǔn)水泥的水化放熱速率要慢很多。在本發(fā)明的混凝土中外加劑為改性的聚羧酸系減水劑，聚羧酸系減水劑由麥斯特生產(chǎn)，型號為RP325。聚羧酸系減水劑內(nèi)添加有粘度調(diào)節(jié)劑，其摻量的質(zhì)量百分比為0. 1% 0. 3%，通過粘度調(diào)節(jié)劑改性聚羧酸高效減水劑對水的敏感性以及其它原材料質(zhì)量波動(dòng)的敏感性。摻一定量的外加劑的膠凝體系進(jìn)行水化熱檢測，也確實(shí)能夠改變混凝土的整體水化熱，不但水化放熱速率大幅度的降低，而且水化熱放熱峰值推遲了約20小時(shí)。根據(jù)測試， 3d和7d水化熱分別比基準(zhǔn)水泥降低了 37. 3%和24. 6%，降低幅度較大，同時(shí)比不摻外加劑的膠凝材料體系的水化熱降低了 19. 3%和12.8%。這些都非常有利于我們對混凝土早期質(zhì)量的控制。通過選擇性能優(yōu)異的中低熱水泥、大摻量礦粉和粉煤灰等礦物摻合料以及添加高性能聚羧酸系減水劑，可有效的減少混凝土的水化熱和放熱速率，降低混凝土早期強(qiáng)度等性能的發(fā)展，有利于混凝土早期性能的提高，降低了混凝土早期產(chǎn)生缺陷的風(fēng)險(xiǎn)，提高了混凝土抵抗開裂的性能。同時(shí)，為了解決超大體積混凝土的一次性澆筑的工況，需要考慮和研究C50混凝土的泵送性以及力學(xué)性能和溫升等參數(shù)。(1)本實(shí)施例中C50混凝土坍落度、擴(kuò)展度、1小時(shí)坍損、2小時(shí)坍損如下表所示 C50混凝土在攪拌站發(fā)料時(shí)的工作性
權(quán)利要求
1. 一種超大體積高強(qiáng)度低水化熱混凝土，其特征在于，該混凝土包括有如下成分組分立方用量kg/m:水泥200 --260礦粉100 --160粉煤灰80 100細(xì)骨料740 --800粗骨料1010 1050外加劑4. 0 --5. 0水155 --165
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超大體積高強(qiáng)度低水化熱混凝土，其特征在于，所述的水泥為中低熱水泥，其3d水化熱為220KJ/Kg，7d水化熱為289 KJ/Kg。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超大體積高強(qiáng)度低水化熱混凝土，其特征在于，所述的細(xì)骨料采用細(xì)度模數(shù)大于2. 3、含泥量小于2. 0%、泥塊含量小于0. 5%的天然中砂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超大體積高強(qiáng)度低水化熱混凝土，其特征在于，所述的粗骨料采用粒徑為5 25mm的碎石。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超大體積高強(qiáng)度低水化熱混凝土，其特征在于，所述的外加劑為改性的RP325聚羧酸系減水劑，聚羧酸系減水劑內(nèi)添加有粘度調(diào)節(jié)劑，其摻量的質(zhì)量百分比為0. 1% 0. 3%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超大體積高強(qiáng)度低水化熱混凝土，其特征在于，所述水泥中混合材用量和混凝土中摻合料用量之和不小于膠凝材料總量的65%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超大體積高強(qiáng)度低水化熱混凝土，該混凝土包括有如下成分水泥200～260 ；礦粉100～160；粉煤灰80～100；細(xì)骨料740～800；粗骨料1010～1050；外加劑4.0～5.0；水155～165。本發(fā)明的超大體積高強(qiáng)度低水化熱混凝土應(yīng)用時(shí)可有效降低水化熱，在源頭上極大地降低控制該大體積混凝土開裂的風(fēng)險(xiǎn)，提高工程的質(zhì)量。
文檔編號C04B28/04GK102241497SQ20111014583
公開日2011年11月16日 申請日期2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月1日
發(fā)明者吳德龍, 陳堯亮, 陳康, 陳建大, 黃玉林, 龔劍 申請人:上海富康建設(shè)有限公司, 上海市第一建筑有限公司, 上海建工材料工程有限公司, 上海浦升混凝土有限公司, 上海浦新預(yù)拌混凝土有限公司, 上海浦蓮預(yù)拌混凝土有限公司