專(zhuān)利名稱(chēng)：：整體一次連續(xù)澆筑超大體積混凝土的配制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種建筑材料，具體來(lái)說(shuō)涉及一種整體一次連續(xù)澆筑超大體積混凝土的配制方法。
背景技術(shù)：
：隨著城市超高層建筑技術(shù)的發(fā)展，超長(zhǎng)、超寬、超厚、配筋率高的超大體積基礎(chǔ)底板混凝土工程日益增多，在施工上采取整體一次性連續(xù)澆筑的方法已在不少典型工程中得到實(shí)施，并且取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。超大體積混凝土已經(jīng)不僅僅涉及到如何配制的問(wèn)題而是與施工技術(shù)緊密相連。通常對(duì)大體積混凝土的定義是指混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小尺寸大于或等于lm。而超大體積混凝土一般是指混凝土結(jié)構(gòu)物體量在10000m3以上的混凝土。一般來(lái)說(shuō)，超大體積混凝土施工地方大多為城市繁華地帶，這就要求混凝土的凝結(jié)時(shí)間延遲應(yīng)盡可能短；同時(shí)，超大體積混凝土中基礎(chǔ)鋼筋用量大，配筋率高，這些工程上的特點(diǎn)又要求超大體積混凝土必須具有大流動(dòng)、高流態(tài)的性能。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)
背景技術(shù)：
所述，本發(fā)明的目的在于提供一種整體一次連續(xù)澆筑超大體積混凝土的配制方法，采用該方法配制而成的超大體積混凝土具有凝結(jié)延遲時(shí)間短、大流動(dòng)、高流態(tài)等特點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下整體一次連續(xù)澆筑超大體積混凝土的配制方法，由膠凝材料、砂石、水和外加劑混合制成，其特征在于，所述外加劑的成分包括聚羧酸醚類(lèi)化合物和聚乙二醇的復(fù)合體，且外加劑的摻量是水泥質(zhì)量的0.5%_4%。進(jìn)一步，在本發(fā)明中，所述膠凝材料由低水化熱水泥與礦渣微粉、磨細(xì)粉煤灰組成。本發(fā)明的有益效果在于1、能確保超大體積混凝土澆灌的連續(xù)性和時(shí)效性，在容許時(shí)間間隔內(nèi)完成澆筑。2、本發(fā)明的外加劑的減水率在18%以上，能大幅度減少單位用水量，混凝土具有大流動(dòng)、高流態(tài)的性能。3、混凝土具有更高的耐久性。4、能防止混凝土由于溫度應(yīng)力引發(fā)的裂縫。具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。整體一次連續(xù)澆筑超大體積混凝土的配制方法，由膠凝材料、砂石、水和外加劑混合制成，在本發(fā)明中，外加劑的主要成分是聚羧酸醚類(lèi)化合物和聚乙二醇的復(fù)合體，且外加劑的摻量是水泥質(zhì)量的0.5%-4%。本發(fā)明的外加劑的性能指標(biāo)結(jié)果見(jiàn)表1。表1本發(fā)明的外加劑的性能指標(biāo)<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>實(shí)施例1:每m3的混凝土中水泥含量225kg，砂石含量1835kg，水含量165kg，外加劑含量4.8kg，混合后經(jīng)攪拌設(shè)備攪拌而成。外加劑的摻量是水泥質(zhì)量的2.13%。該混凝土的強(qiáng)度在C40以上。實(shí)施例2:每m3的混凝土中水泥含量180kg，砂石含量1860kg，水含量160kg，外加劑含量2.3kg，混合后經(jīng)攪拌設(shè)備攪拌而成。外加劑的摻量是水泥質(zhì)量的1.28%。該混凝土的強(qiáng)度在C30以上。本發(fā)明的外加劑具有以下幾個(gè)特點(diǎn)1.能大幅度減少單位用水量，同時(shí)混凝土具有大流動(dòng)度。在配合比設(shè)計(jì)時(shí)常以坍落度和擴(kuò)展度作為衡量混凝土流動(dòng)性的二個(gè)性能指標(biāo)，坍落度用來(lái)表征混凝土的和易性和施工性，而擴(kuò)展度則表達(dá)了混凝土在無(wú)障礙物情況下的可塑性和流動(dòng)性，因此在超大體積混凝土配制中坍落度和擴(kuò)展度作為流動(dòng)度的表征是不可缺少的。為了能大幅度減少單位用水量又能使混凝土具有高流動(dòng)性，外加劑的減水率應(yīng)在18%以上。2.能顯著改善混凝土的可塑性，減少混凝土泌水和沉降量?；炷恋目伤苄园ㄓ辛鲃?dòng)性、粘聚性和保水性。通過(guò)外加劑的作用混凝土拌合物既能產(chǎn)生流動(dòng)又能在混凝土施工過(guò)程中其組成材料之間有一定的粘聚力，不致產(chǎn)生分層和離析現(xiàn)象，而保水性是指混凝土在運(yùn)輸、施工中具有一定的保水能力，避免產(chǎn)生水分的分泌，形成混凝土內(nèi)部透水的孔隙，影響混凝土的密實(shí)性。外加劑的功能應(yīng)該能使混凝土產(chǎn)生良好的可塑性，即混凝土的流動(dòng)性、粘聚性和保水性缺一不可。關(guān)于混凝土的沉降實(shí)際上是混凝土中的骨料、外摻料、水泥粒子的比重差引起的?；炷恋某两悼蓞^(qū)分為施工中所發(fā)生的即時(shí)沉降和澆灌后的壓實(shí)沉降兩種，即時(shí)沉降是由包含空氣的間隙水的壓縮引起的，作為基準(zhǔn)，263KN/m2(相當(dāng)于對(duì)混凝土施加10m的液壓作用)的話，1%的空氣量在間隙水中溶化。因此，空氣含量多的混凝土其即時(shí)沉降也大。對(duì)于壓實(shí)沉降，混凝土中的間隙水由于自重而排出所發(fā)生的沉降，控制好混凝土的含氣量可以降低混凝土的沉降量。所以采用高性能外加劑配制的混凝土在一定時(shí)間內(nèi)應(yīng)能控制混凝土含氣量的經(jīng)時(shí)損失或經(jīng)時(shí)增加，進(jìn)而能減少混凝土泌水和沉降量。3.能減少坍落度經(jīng)時(shí)損失，提高混凝土的勻質(zhì)性。由于城市發(fā)展和環(huán)保的需要，一般混凝土攪拌站大多設(shè)置在城市環(huán)線以外，預(yù)拌混凝土從出廠到澆筑要經(jīng)過(guò)運(yùn)輸和施工現(xiàn)場(chǎng)等候的過(guò)程，因此在12小時(shí)內(nèi)對(duì)落度經(jīng)時(shí)損失必須控制在2.5cm范圍內(nèi)。此外在不同的氣候條件下混凝土的坍落度有不同程度的損失，當(dāng)損失較小時(shí)對(duì)混凝土施工不會(huì)造成影響，但當(dāng)坍落度損失較大時(shí)，混凝土的流動(dòng)性將受到影響，不但不利于混凝土的泵送，而且影響到混凝土的勻質(zhì)性。因此有效控制混凝土的坍落度損失，對(duì)于超大體積混凝土施工來(lái)說(shuō)是很重要的，所以能有效控制混凝土坍落度損失的高性能外加劑是順利完成超大體積混凝土一次性連續(xù)澆筑的關(guān)鍵組成材料。4.能縮短凝結(jié)延遲時(shí)間，提高施工效率在國(guó)內(nèi)采取整體一次性連續(xù)澆筑的超大體積混凝土工程，一般都配備大量的混凝土泵拌車(chē)。這是為了在短時(shí)間內(nèi)完成既定施工目標(biāo)，保證混凝土施工的連續(xù)性而采取的施工組織措施。如在上海環(huán)球金融中心主樓基礎(chǔ)超大體積混凝土施工中，就組織了近350輛攪拌車(chē)，19臺(tái)泵車(chē)，，僅以42小時(shí)就完成了28900m3混凝土的澆筑。在中央電視臺(tái)新址主樓基礎(chǔ)超大體積混凝土施工中，共組織了20臺(tái)泵拌車(chē)僅以54小時(shí)就完成了39000m3混凝土的澆筑。由此可見(jiàn)在超大體積混凝土工程中既要準(zhǔn)確設(shè)定混凝土的初終凝時(shí)間又要縮短初終凝的延遲時(shí)間，以便后續(xù)作業(yè)可以及時(shí)開(kāi)展。為此作為高性能外加劑的性能指標(biāo)之一，不僅初終凝時(shí)間必須控制在適當(dāng)范圍，而且其凝結(jié)延遲的時(shí)間要盡可能短，有利于提高施工效率。5.能增強(qiáng)混凝土的抗?jié)B透能力，改善混凝土的耐久性作為超高層建筑的基礎(chǔ)工程，超大體積混凝土必須提高其抗?jié)B透的能力。在此滲透性的含義有三個(gè)方面。第一是對(duì)水的抗?jié)B透能力。眾所周知超高層建筑的主樓基礎(chǔ)都屬深基坑，如中央電視臺(tái)新址基礎(chǔ)底板結(jié)構(gòu)最深處達(dá)13.4m，大部分厚度在10.8m以上。又如臺(tái)北101大樓基礎(chǔ)底板厚度在3.04.7m，地下水的滲透是不容忽視的。第二是對(duì)水中氯離子的抗?jié)B透能力。在沿海地區(qū)由于氯離子的侵蝕導(dǎo)致鋼筋銹蝕，同時(shí)產(chǎn)生的膨脹使混凝土保護(hù)層開(kāi)裂，最終導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)的破壞。第三是對(duì)來(lái)自地下水腐蝕的抗?jié)B透能力。由于環(huán)境污染的原因，地下水的有害物質(zhì)較為復(fù)雜，一般分為結(jié)晶類(lèi)腐蝕和分解類(lèi)腐蝕，而且建筑物所處的腐蝕環(huán)境受到氣候、土層特性、干濕交替、冰凍情況的影響，其腐蝕等級(jí)也不同，因此提高混凝土的抗?jié)B透能力是高耐久性混凝土的前提。高性能外加劑的減水率使得混凝土在低水膠條件下能達(dá)到大流動(dòng)度，由于單位用水量的減少促使了混凝土進(jìn)一步密實(shí)，從而增強(qiáng)了抗?jié)B透能力。6.能減小混凝土收縮變形，防止有害裂縫產(chǎn)生近年來(lái)混凝土結(jié)構(gòu)物的耐久性問(wèn)題受到到了應(yīng)有的重視，但超大體積基礎(chǔ)地板及5其他結(jié)構(gòu)部位的裂縫問(wèn)題一直困擾著工程技術(shù)人員。特別是隨著水泥細(xì)度的增大，超細(xì)摻合料的應(yīng)用，都將增加混凝土的自收縮。對(duì)超大體積混凝土來(lái)說(shuō)，因水化熱導(dǎo)致混凝土內(nèi)部缺水以及內(nèi)外溫差等因素產(chǎn)生的裂縫常常采用外部控制的方法，如采取粉煤灰和礦粉的雙摻技術(shù)及應(yīng)用膨脹劑等，但都存在一定的局限性。我國(guó)目前使用的大部分外加劑均增大混凝土的收縮，混凝土外加劑(GB8076-1997)規(guī)定收縮率比不大于135%，因此外加劑本身如何降低收縮率比，進(jìn)一步起到減縮的作用，是高性能外加劑的發(fā)展方向。從目前減縮劑應(yīng)用情況分析，單獨(dú)使用減縮劑時(shí)，在減小收縮的同時(shí)混凝土強(qiáng)度受到較大影響，一般降低10%左右，同時(shí)減縮劑本身的價(jià)格以及關(guān)鍵技術(shù)也制約了工程的推廣應(yīng)用。與此同時(shí)部分廠家新近推出的外加劑產(chǎn)品已將減縮成分復(fù)合在高性能外加劑中，通過(guò)改變化學(xué)結(jié)構(gòu)，使高性能外加劑在保持原有功能的同時(shí)具有減縮效應(yīng)，因此通過(guò)外加劑自身的作用減小超大體積混凝土的收縮變形，加之外摻礦渣微粉和粉煤灰，為防止超大體積混凝土因溫度應(yīng)力而產(chǎn)生的裂縫問(wèn)題開(kāi)辟了新的技術(shù)途徑。7.能改善碳化、凍融及氣候作用對(duì)混凝土劣化的影響混凝土的碳化是指空氣中的C02與混凝土的堿性物質(zhì)發(fā)生作用，引起混凝土堿度下降使鋼筋保護(hù)層溶解，導(dǎo)致鋼筋腐蝕。而凍融及氣候因素都將對(duì)混凝土的動(dòng)態(tài)彈性模量造成損失。除了與混凝土所處環(huán)境、氣候特點(diǎn)有很大關(guān)系以外，也與混凝土材料的組成、配合比有關(guān)。為了提高混凝土抗碳化、抗凍融的能力，高性能外加劑應(yīng)該根據(jù)超大體積混凝土所處的嚴(yán)重冰凍、冰凍及微冰凍不同環(huán)境情況以及不同的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，規(guī)定適當(dāng)?shù)目諝夂恐蹬c變動(dòng)范圍。大量研究表明，混凝土的碳化與混凝土的滲透性密切相關(guān)，因此從外加劑角度來(lái)講，應(yīng)充分利用分子結(jié)構(gòu)的靜電斥力和空間位阻作用，對(duì)水泥產(chǎn)生較強(qiáng)的分散作用，使得混凝土內(nèi)部的水化反應(yīng)充分，從而提高混凝土的密實(shí)度，增強(qiáng)混凝土抵抗氯離子侵蝕的能力。8.能抵御機(jī)械磨損和化學(xué)侵害，促使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密混凝土組成材料經(jīng)攪拌、運(yùn)輸、泵送至施工部位，其間經(jīng)歷了攪拌機(jī)、運(yùn)輸車(chē)、泵送管道的機(jī)械磨損以及大氣、土壤中酸性物質(zhì)的侵害。高性能外加劑配制的混凝土在抵抗機(jī)械磨損和化學(xué)物質(zhì)侵入方面也應(yīng)該較普通外加劑更具優(yōu)勢(shì)。為了改善混凝土的流動(dòng)性，提高混凝土的耐久性，在配制上使用了力學(xué)強(qiáng)度更高的粗骨料以及能充填水泥粒子之間的混合材，使混凝土在提高流動(dòng)性的同時(shí)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加致密，進(jìn)一步降低混凝土材料的磨損，提高應(yīng)對(duì)外部環(huán)境對(duì)其的化學(xué)侵害，因此高性能外加劑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)該是一種新的聚合物結(jié)構(gòu)，能使混凝土具有很好的坍落度保持性，極強(qiáng)的分散性以及較高的早期強(qiáng)度，使得在早期混凝土就具有抵抗化學(xué)侵害的能力和減少材料傳遞、攪拌等過(guò)程中各種機(jī)械造成的損耗。另外，在本發(fā)明中，為了降低超大體積混凝土的水化熱，采用低熱水泥作為膠凝材料無(wú)疑是最適合的了。近年來(lái)的研究表明，低熱水泥的特點(diǎn)不但是低水化熱，而且在后期強(qiáng)度、對(duì)外加劑的吸附及抵御有害化學(xué)物質(zhì)的侵蝕等方面也明顯具有優(yōu)勢(shì)，并與水泥礦物熟料的組分比例相關(guān)。下表是硅酸鹽水泥主要礦物熟料的含量范圍。水泥熟料含量范圍<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>改變其含量范圍就能使水泥性質(zhì)發(fā)生相應(yīng)變化。根據(jù)國(guó)家低熱硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)，其中主要熟料&S>40%，C3A<6%。低熱水泥的特點(diǎn)主要有以下幾方面(1)能有效抑制溫度裂縫由于采用低熱水泥，混凝土絕熱溫升和發(fā)熱速度隨之降低，從而提高了混凝土的抗裂能力。以常用的42.5強(qiáng)度等級(jí)的低熱硅酸鹽水泥及中熱硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥7d水化熱進(jìn)行比較低熱硅酸鹽水泥比其他兩種水泥要分別降低30j/g和35j/g以上，可見(jiàn)低熱水泥由于早期水化熱低能有效抑制溫度裂縫的產(chǎn)生。[OO42](2)后期強(qiáng)度增長(zhǎng)較快低熱水泥含有較多的C^，有利于混凝土后期強(qiáng)度的增長(zhǎng)，而超大體積混凝土一般強(qiáng)度設(shè)計(jì)齡期較長(zhǎng)，正好體現(xiàn)了低熱水泥的優(yōu)勢(shì)。(3)適合配制大流動(dòng)、高強(qiáng)度混凝土低熱水泥的熟料組成使得其間隙質(zhì)相相對(duì)較少，對(duì)外加劑的吸附也少，有利于外加劑作用的持久性。(4)良好的化學(xué)抵抗性當(dāng)?shù)叵滤泻锈c、鉀等硫酸鹽時(shí)，它們與水泥石中Ca(0H)2反應(yīng)生成二水石膏結(jié)晶體CaS042H20，再與C3A發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成水化硫鋁酸鈣，容易使混凝土體積膨脹，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。因此控制熟料(VV的含量有利于提高混凝土抵抗硫酸鹽侵蝕的能力。(5)減小自收縮水泥水化初期發(fā)生的體積變化主要與C3A的含量有關(guān)，以普通硅酸鹽水泥為例，在W/C=0.5條件下，(VV的ld、3d、7d的水化率分別為20%、50%和75%，增長(zhǎng)率位于其它熟料之首，因此降低C3A含量有助于減小混凝土的自收縮。(6)延遲中性化進(jìn)程與其他摻礦粉或粉煤灰的混合型低水化熱水泥不同，低熱水泥能使混凝土中的堿度長(zhǎng)期保持一定的濃度，因此可以顯著延遲中性化的進(jìn)程。低熱水泥的上述特點(diǎn)對(duì)配制超大體積混凝土顯然是十分有利的。在我國(guó)低熱水泥是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中新增的水泥品種，在工程中的應(yīng)用也不多，但由于低熱水泥早期水化熱低，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)率高，因此在超大體積混凝土工程施工中可以增加升層澆筑的厚度，加快施工進(jìn)度。在我國(guó)低熱水泥的生產(chǎn)廠家仍屬少數(shù)，不同地區(qū)水泥生產(chǎn)中的礦物熟料成分也存在較大波動(dòng)，因此在客觀條件受限制的情況下，可以根據(jù)不同水泥廠家提供的熟料成分有目的地選擇具有低熱水泥特征的水泥，以取得較好的配制效果。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明要求的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等同物界定。權(quán)利要求整體一次連續(xù)澆筑超大體積混凝土的配制方法，由膠凝材料、砂石、水和外加劑混合制成，其特征在于，所述外加劑的成分包括聚羧酸醚類(lèi)化合物和聚乙二醇的復(fù)合體，且外加劑的摻量是水泥質(zhì)量的0.5％-4％。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體一次連續(xù)澆筑超大體積混凝土的配制方法，其特征在于，所述膠凝材料由低水化熱水泥與礦渣微粉、磨細(xì)粉煤灰組成。全文摘要整體一次連續(xù)澆筑超大體積混凝土的配制方法，由膠凝材料、砂石、水和外加劑混合制成，所述外加劑的主要成分是聚羧酸醚類(lèi)化合物和聚乙二醇的復(fù)合體，且外加劑的摻量是水泥質(zhì)量的0.5％-4％。本發(fā)明的有益效果在于能確保超大體積混凝土澆灌的連續(xù)性和時(shí)效性，在容許時(shí)間間隔內(nèi)完成澆筑；其次，根據(jù)超大體積混凝土中基礎(chǔ)鋼筋用量大，配筋率高的工程特點(diǎn)，混凝土具有大流動(dòng)、高流態(tài)的性能；第三，針對(duì)超大體積混凝土超厚的特征及地下水的滲透以及地下水中各種結(jié)晶、分解、復(fù)合類(lèi)的腐蝕的特點(diǎn)，混凝土具有更高的耐久性；第四，能使超大體積混凝土內(nèi)部水化熱較一般大體積混凝土更不易散發(fā)，防止溫度應(yīng)力引發(fā)的裂縫。文檔編號(hào)B28C7/04GK101696102SQ200910197609公開(kāi)日2010年4月21日申請(qǐng)日期2009年10月23日優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日發(fā)明者卞成輝,吳德龍,鄭捷,陳堯亮申請(qǐng)人:上海建工材料工程有限公司;