一種高輕骨料混凝土及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高輕骨料混凝土及其制備方法，骨料為碎石型輕骨料時，所述混凝土的重量配比如下粉煤灰187.5份，硅灰0-75份，水泥300-375份，輕骨料554份，砂540-564份，水182份，減水劑5.6份；骨料為圓球型輕骨料時，所述所述混凝土的重量配比如下，粉煤灰0-187.5份，硅灰0-100份，輕骨料530份，砂566-669份，水153-172份，減水劑4.25-4.781份。制備的大流動性輕骨料混凝土1h坍落度損失小于15mm，無輕骨料上浮，抗壓強度大于65.0MPa。
【專利說明】一種高輕骨料混凝土及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于無機非金屬領域，具體涉及一種高輕骨料混凝土及其制備方法。
【背景技術】
[0002]高性能混凝土(HighPerformance Concrete, HPC)是 20 世紀 80 年代末 90 年代初，一些發(fā)達國家基于混凝土結構耐久性設計提出的一種全新概念的混凝土，它以耐久性為首要設計指標，這種混凝土有可能為基礎設施工程提供100年以上的使用壽命。中國在《高性能混凝土應用技術規(guī)程》(CECS207-2006)對高性能混凝土定義為:采用常規(guī)材料和工藝生產,有混凝土結構所要求各項力學性能,具有高耐久性、高工作性和高體積穩(wěn)定性的混凝土。
[0003]區(qū)別于傳統(tǒng)混凝土，高性能混凝土是一種新型高技術混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎上采用現代混凝土技術制作的混凝土。它以耐久性作為設計的主要指標，針對不同用途要求，對耐久性、工作性、適用性、強度、體積穩(wěn)定性和經濟性能重點予以保證。高性能混凝土被認為是目前全世界性能最為全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，特別是在橋梁、高層建筑、海港建筑等工程中顯示出其獨特的優(yōu)越性。高性能混凝土在配制上的特點是采用低水膠比，選用優(yōu)質原材料，且必須摻加足夠數量的礦物細摻料和高效外加劑。
[0004]但是由于普通高性能混凝土存在的自重大、保溫隔熱性能差等缺點，從而影響了它在某些工程中的應用。隨著建筑技術的發(fā)展，建筑物趨向高層化和大型化，因此減輕高層建筑和大跨度構件的自重，增加結構的保溫隔熱性能已顯得十分重要。為滿足社會需要和工程要求，目前有兩種主要途徑:一種是添加摻和物來改善混凝土的性能，這樣可以將混凝土的強度提高一倍，但目前高強混凝土的研究大多數尚處于實驗室階段，而且隨著強度的提高，混凝土的脆性顯得越 來越明顯。第二種就是在滿足各種要求的條件下出現的混凝土的新品種一采用人造輕骨料，即生產應用高性能輕骨料混凝土。
[0005]輕骨料混凝土是以天然多孔輕骨料或人造陶粒作粗骨料，天然砂或輕砂作細骨料，用硅酸鹽水泥、水和外加劑(或不摻外加劑)按配合比要求配制而成的干表觀密度不大于1950kg/m3的混凝土。其中由輕砂作細骨料配制而成的輕骨料混凝土為全輕混凝土 ；由普通砂或部分輕砂作細骨料配制而成的輕骨料混凝土為砂輕混凝土。
[0006]高性能輕骨料混凝土(Highperformance lightweight aggregate concrete,簡稱HPLC)是具有高工作性、高強、輕質、體積穩(wěn)定性和優(yōu)良耐久牲優(yōu)良的新型混凝土，是指采用高強輕骨料配制的強度等級在LC40以上的輕骨料混凝土，高強輕骨料混凝土的表觀密度為1600~1950kg/m3，比相同強度等級的普通混凝土輕25%~30%，特別適用于高層建筑、橋梁等大跨度結構工程，以及地質條件復雜和對材料耐久性有特殊要求的重點工程建設，并對各種工程具有廣泛意義，其應用前景非常廣闊。高性能輕骨料混凝土已成為當今混凝土領域的主要發(fā)展方向之一。
[0007]高性能輕骨料混凝土與普通混凝土不同之處，在于骨料中存在著大量空隙，也正是如此，才賦予其許多優(yōu)越的性能。輕骨料混凝土具有輕質、高強、保溫和耐火等性能，并且變形性能良好，由于彈性模量較低，在一般情況下，其收縮和徐變也較大。
[0008]雖然多孔輕骨料的強度低于普通骨料，但是由于輕骨料的孔隙在拌和料攪拌時具有吸水作用，造成輕骨料顆粒表面的局部低水灰比，增加了骨料與水泥石的粘結力。這樣，在骨料周圍形成了堅強的水泥石外殼，約束了骨料的橫向變形，使得骨料在混凝土中處于三向受力狀態(tài)，從而提高了骨料的極限強度，使得輕骨料混凝土的強度與普通混凝土接近。
[0009]為適應高層建筑和橋梁等大跨度結構工程的飛速發(fā)展，輕質高強的高性能輕骨料混凝土材料的發(fā)展和應用前景將日趨廣泛[4]。
[0010]輕骨料混凝土最突出的優(yōu)點是質量輕，與同強度等級的普通混凝土相比可降低自重20%~25%，還具有熱穩(wěn)定性好、抗凍性好，抗震性好，且無堿集料反應危害的特點，是建造高層、大跨土木工程最理想的結構材料。目前，我國一些大專院校、科研、工程建設單位已經先后開展了高強輕集料混凝土和高性能輕集料混凝土的研究，可是相比之下，我國高性能輕集料混凝土的研究仍然處于起步階段，水平較低。無論在組成、結構還是性能方面，輕集料混凝土與普通密度混凝土都存在較大差別，已被實踐證明的普通密度混凝土高性能化的技術措施和理論并不一定完全適用于輕集料混凝土。
[0011]目前輕骨料混凝土主要存在的問題主要有以下幾個方面:①質輕高強問題難以解決。輕骨料混凝土由于自身的組成和結構特點決定了其有一個極限強度，雖然，這些年來國內外研究者對其進行了大量的研究，但仍未得到較好的解決。因此，研究不同配方下輕骨料混凝土的強度規(guī)律并優(yōu)化其配置很有必要②輕骨料混凝土的工作性能不合理，骨料上浮，且坍落度損失大。目前高強輕骨料混凝土已開始在工程上應用，但對輕骨料混凝土中骨料與膠凝材料容易離析、輕骨料混凝土的和易性以及坍落度損失問題并沒有根本解決，從而影響輕骨料混凝土應用中的泵送施工。所以如何提高輕骨料混凝土的工作性能是影響高強輕骨料混凝土推 廣應用的一個重要問題。
[0012]隨著對建筑節(jié)能和建筑物功能性要求的提高，高性能輕骨料混凝土的研究和也得到了快速發(fā)展，但是要使高性能輕骨料混凝土的研究成熟化還需要進一步的努力。因此，積極開展高性能輕骨料混凝土的研究，其意義是十分明顯的。

【發(fā)明內容】

[0013]針對現有技術中的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高輕骨料混凝土及其制備方法，以提高輕骨料混凝土的工作性能，減少輕骨料上浮，解決坍落度損失的問題。
[0014]為了實現上述目的，本發(fā)明采取的技術方案是:
[0015]一種高輕骨料混凝土，骨料為碎石型時，所述混凝土的重量配比如下
[0016]粉煤灰187.5份，硅灰0-75份，水泥300-375份，輕骨料554份，砂540-564份，水182份，減水劑5.6份；
[0017]骨料為圓球型時，所述所述混凝土的重量配比如下
[0018]粉煤灰0-187.5份，硅灰0-100份，輕骨料530份，砂566-669份，水153-172份，減水劑4.25-4.781份。
[0019]所述水泥密度為3.0Kg/m3,細度80 μ m篩篩余2%，標準稠度用水量26%，抗壓強度 3d25.9MPa，28d47.2MPa，抗折強度 MPa3d5.0MPa28d8.0MPa ;所述砂表觀密度 2.60g/cm3,堆積密度1600kg/m3，孔隙率42%，顆粒級配2區(qū)級配；所述碎石型輕骨料筒壓強度8.2MPa，孔隙率42%，吸水率lh4.8%，24h8.1%，表觀密度1458Kg/m3，堆積密度840Kg/m3 ;所述圓球型輕骨料筒壓強度8.5MPa，孔隙率39%，吸水率Ihl.7%，24h2.9%，表觀密度1373Kg/m3，堆積密度840Kg/m3 ;所述減水劑為JK-2型萘系高效減水劑，其外觀為黃褐色粉狀物，PH值為7-9,含水量為10%，凈漿流動度為230mm，細度為0.315mm篩篩余為12%，消泡時間為30秒，所述粉煤灰為II級粉煤灰，比表面積為468m2/kg，密度為2.2-2.4g/cm3，所述硅灰堆積密度為200~250kg/m3，細度小于I μ m的占80%以上，平均粒徑在0.1~0.3 μ m，比表面積為20000 ~28000m2/kg。
[0020]一種所述混凝土的制備方法，所述方法包括如下步驟:
[0021]步驟一輕骨料的預濕處理
[0022]輕骨料的預濕法，在輕骨料混凝土制備前，對所使用的輕骨料進行預吸水處理，使輕骨料飽水，加入的拌合水量為凈用水量；預濕法是在制備混凝土拌合物前，將稱量好的輕骨料放入盛器中，加入足量的水浸泡骨料，浸泡24小時后，將骨料倒入編織袋內濾水30min，之后再倒入擰干的濕浴巾上，由兩人分別握住兩端，使骨料在浴巾上滾動8~10次后，與預拌砂衆(zhòng)拌合；
[0023]步驟二膠凝材料砂漿預拌法
[0024]膠凝材料砂漿預拌法
[0025]( I)混凝土攪拌的目的
[0026]混凝土攪拌的目的是使混凝土中各組分相互分散、均勻分布。因此，必須使各組分在攪拌機中都產生運動，并使它們的運動軌跡相交，相交次數越多，混凝土越易混合均勻。強制式攪拌機是利用旋轉的葉片迫使物料產生剪切、推壓、翻滾和拋出等多種動作，從而達到均勻拌合的目的。其攪拌作用強烈，拌合時間短，拌和效率高，適用于高輕骨料混凝土的攪拌。本申請采用單臥軸式攪拌機。
[0027](2)拌合過程
[0028]①攪拌筒的潤洗
[0029]使用攪拌機拌制混凝土時，應在拌合前預拌適量的砂漿進行刷膛(所用砂漿或混凝土配合比應與正式拌合的混凝土配合比相同)，使攪拌機內壁粘附一層砂漿，以免正式拌合時水泥砂漿的損失。機內多余的砂漿或混凝土倒在鐵板上，使拌合鐵板也粘附薄層砂漿。
[0030]②投料順序
[0031]確定組成輕骨料混凝土的各種原材料的投料順序應該綜合考慮到能否保證混凝土的攪拌質量、提高混凝土的強度、減少機械的磨損與混凝土粘罐現象、減少水泥飛揚、降低電耗以及提高生產率等多種因素。混凝土攪拌方法可分為:一次投料法、二次投料法和水泥裹砂法。實際攪拌中采用的是預拌膠凝材料砂漿法。
[0032]該方法是現將水泥、粉煤灰、硅灰、砂、水和外加劑加入攪拌筒內進行充分攪拌，成為均勻的膠凝材料砂漿后，再加入輕骨料攪拌成均勻的混凝土。在我國一般是采用強制式攪拌機拌制水泥砂衆(zhòng)約I~1.5min,然后再加入輕骨料攪拌約I~1.5min,實際攪拌時間的確定需要綜合考慮。經二次投料法攪拌的混凝土，其強度可提高15%，并且可以節(jié)約水泥。
[0033]③攪拌時間
[0034]從原材料全部投入攪拌筒時起到卸料為止，所經歷的時間稱為攪拌時間。為獲得混合均勻、強度和工作性都能滿足要求的混凝土所需的最低限度的攪拌時間稱為最短攪拌時間。這個時間隨攪拌機的類型與容量、骨料的品種、粒徑及對混凝土的和易性要求等因素的不同而異。輕骨料為碎石型時，水泥砂漿先攪拌90s，加入輕骨料后再攪拌60s，攪拌時間共計150s ;針對硅灰粒度小、比表面積大、易結塊的特點，在采用圓球形輕骨料的優(yōu)化配制時，相應延長了攪拌時間，水泥砂漿先攪拌90s，加入輕骨料后再攪拌90s，攪拌時間共計180so
[0035]輕骨料混凝土拌合物的攪拌方法直接影響混凝土的強度，由于預拌膠凝材料砂漿法攪拌的混凝土，強度提高15%，并且節(jié)約水泥。
[0036]制備的大流動性混凝土 Ih坍落度損失小于15mm，無輕骨料上浮，抗壓強度大于65.0MPa0
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1是輕骨料混凝土拌合物制備流程示意圖。
【具體實施方式】
[0038]實施例1-9的原料配比參照表1
[0039]實施例1-9的原料配比
[0040]
【權利要求】
1.一種高輕骨料混凝土，其特征在于:骨料為碎石型時，所述混凝土的重量配比如下 粉煤灰187.5份，硅灰0-75份，水泥300-375份，輕骨料554份，砂540-564份，水182份，減水劑5.6份； 骨料為圓球型時，所述所述混凝土的重量配比如下 粉煤灰0-187.5份，硅灰0-100份，輕骨料530份，砂566-669份，水153-172份，減水劑 4.25-4.781 份。
2.根據權利要求1所述的混凝土，其特征在于:所述水泥密度為3.0Kg/m3，細度80 ii m篩篩余2%，標準稠度用水量26%，抗壓強度3d25.9MPa，28d47.2MPa，抗折強度MPa3d5.0MPa28d8.0MPa ;所述砂表觀密度2.60g/cm3,堆積密度1600kg/m3，孔隙率42%，顆粒級配2區(qū)級配；所述碎石型輕骨料筒壓強度8.2MPa，孔隙率42%，吸水率lh4.8%，24h8.1%，表觀密度1458Kg/m3，堆積密度840Kg/m3 ;所述圓球型輕骨料筒壓強度8.5MPa，孔隙率39%，吸水率Ihl.7%，24h2.9%，表觀密度1373Kg/m3，堆積密度840Kg/m3 ;所述減水劑為JK-2型萘系高效減水劑，其外觀為黃褐色粉狀物，PH值為7-9，含水量為10%，凈漿流動度為230mm，細度為0.315mm篩篩余為12%，消泡時間為30秒，所述粉煤灰為II級粉煤灰，比表面積為468m2/kg,密度為2.2-2.4g/cm3,所述硅灰堆積密度為200~250kg/m3，細度小于I U m的占80%以上，平均粒徑在0.1~0.3 ii m，比表面積為20000~28000m2/kg。
3.—種權利要求2所述混凝土的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: 步驟一輕骨料的預濕處理 輕骨料的預濕法，在輕骨料混凝土制備前，對所使用的輕骨料進行預吸水處理，使輕骨料飽水，加入的拌合水量為凈用水量；預濕法是在制備混凝土拌合物前，將稱量好的輕骨料放入盛器中，加入足量的水浸泡骨料，浸泡24小時后，將骨料倒入編織袋內濾水30min，之后再倒入擰干的濕浴巾上，由兩人分別握住兩端，使骨料在浴巾上滾動8~10次后，與預拌砂漿拌合；` 步驟二膠凝材料砂漿預拌 (1)采用單臥軸式攪拌機； (2)拌合過程 ①攪拌筒的潤洗 使用攪拌機拌制混凝土時，應在拌合前預拌適量的砂漿進行刷膛，所用砂漿或混凝土配合比應與正式拌合的混凝土配合比相同，使攪拌機內壁粘附一層砂漿，以免正式拌合時水泥砂漿的損失，機內多余的砂漿或混凝土倒在鐵板上，使拌合鐵板也粘附薄層砂漿； ②采用的預拌膠凝材料砂漿法 先將水泥、粉煤灰、硅灰、砂、水和外加劑加入攪拌筒內進行充分攪拌，成為均勻的膠凝材料砂漿后，再加入輕骨料攪拌成均勻的混凝土，一般采用強制式攪拌機拌制水泥砂漿約I~1.5min，然后再加入輕骨料攪拌約I~1.5min，實際攪拌時間的確定需要綜合考慮，經二次投料法攪拌的混凝土，其強度可提高15%，并且可以節(jié)約水泥； ③攪拌時間 所述攪拌時間隨攪拌機的類型與容量、骨料的品種、粒徑及對混凝土的和易性要求等因素的不同而異，輕骨料為碎石型時，水泥砂漿先攪拌90s，加入輕骨料后再攪拌60s，攪拌時間共計150s ;針對硅灰粒度小、比表面積大、易結塊的特點，在采用圓球形輕骨料的優(yōu)化配制時，相應延長了攪拌時間，水泥砂漿先攪拌90s，加入輕骨料后再攪拌90s，攪拌時間共計 180s ； 輕骨料混凝土拌合物的攪拌方法直接影響混凝土的強度，由于預拌膠凝材料砂漿法攪拌的混凝土，強度 提高15%，并且節(jié)約水泥。
【文檔編號】C04B18/08GK103613334SQ201310593720
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月21日 優(yōu)先權日:2013年11月21日
【發(fā)明者】麻建鎖, 元敬順, 薛斌, 黃洪亮, 叢曉紅 申請人:河北建筑工程學院