一種混凝土及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及建筑材料領(lǐng)域，公開了一種混凝土，該混凝土含有膠結(jié)料以及通過所述膠結(jié)料互相粘合的連續(xù)級配混合料，所述連續(xù)級配混合料包括細(xì)骨料與粗骨料，其中，所述膠結(jié)料含有重量比為1：(0.3-1.5)：(0.5-1.5)的水泥、粉煤灰與礦粉，所述細(xì)骨料與粗骨料的重量比為1：(0.8-1.3)，所述粗骨料的粒徑≤25mm。本發(fā)明還公開了上述混凝土的制備方法，該方法包括將膠結(jié)料、連續(xù)級配混合料和水混合。本發(fā)明通過采用連續(xù)級配混合料，使用普通混凝土的膠結(jié)料量即可配制出具有自密實(shí)混凝土流動性效果的混凝土，因此完全擺脫了高流動性高成本這一矛盾問題，使流動化混凝土能夠得到廣泛推廣，有助于提升混凝土建筑物的各項(xiàng)性能。
【專利說明】
一種混凝土及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及建筑材料領(lǐng)域，具體地，涉及一種混凝土及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會的發(fā)展，商品混凝土在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中起到了重大作用，混凝土的好壞 不僅僅只是強(qiáng)度是否滿足要求，而且首先需滿足的條件是其應(yīng)具有良好的工作性。工作性 好的混凝土不僅便于施工，而且可以避免類似蜂窩、分層等混凝土結(jié)構(gòu)缺陷?；炷恋墓ぷ?性主要與骨料級配、原材料之間的填充、工作體積、外加劑用量等息息相關(guān)。隨著市面對混 凝土性能要求的提高，未來高性能混凝土將會成為市場發(fā)展主流，尤其是低膠下的流動化 混凝土。
[0003] 對于普通商品混凝土，其配合比設(shè)計(jì)主要采用經(jīng)驗(yàn)值，粗骨料大多采用最大粒徑 為31. 5mm的單一骨料，骨料級配差且不可調(diào)?；炷凉ぷ餍灾饕揽慷鄵酵饧觿┗蛘咚畞?保證，混凝土強(qiáng)度主要靠多用水泥來保證，礦粉、粉煤灰的摻量主要采用經(jīng)驗(yàn)值來確定。需 栗送的混凝土塌落度在18±2cm，流動性差，澆筑時(shí)需要振動棒配合。依靠增加用水量或者 增加外加劑摻量來改變塌落度，會致使混凝土易出現(xiàn)坍損情況，因此，混凝土經(jīng)攪拌運(yùn)輸車 運(yùn)至工地后，工地工人為便于施工通常會給混凝土加水，雖然工作性會得到一定程度的改 善，但此時(shí)由于水灰比增大，混凝土的強(qiáng)度降低，導(dǎo)致混凝土構(gòu)件易出現(xiàn)嚴(yán)重安全問題。
[0004] 對于自密實(shí)混凝土（SCC)，其主要依靠增加膠結(jié)料的總量（一般最少是255kg/t骨 料的總膠結(jié)料），減小粗骨料的粒徑為5-15_或者5-25_，來使混凝土獲取更多的工作體 積，以此達(dá)到高流動性的特點(diǎn)，但其成本一般較高，且其大都只應(yīng)用于高強(qiáng)度的混凝土和難 以澆注的混凝土結(jié)構(gòu)工程中。
[0005] 換句話說，現(xiàn)有的普通混凝土受限于配合比設(shè)計(jì)方法，導(dǎo)致骨料不連續(xù)，混凝土內(nèi) 部填充效果差，工作性差，混凝土結(jié)構(gòu)件澆筑后易出現(xiàn)蜂窩等結(jié)構(gòu)缺陷。而自密實(shí)混凝土由 于需增大膠結(jié)料用量才能使混凝土獲得較好的流動性，因此其原材料成本較高，經(jīng)濟(jì)性較 差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是：克服現(xiàn)有技術(shù)中混凝土的工作性不高、膠結(jié)料用量較大的缺陷， 提供一種膠結(jié)料用量低、工作性良好的流動化混凝土及其制備方法。
[0007] 本發(fā)明的發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，將特定的連續(xù)級配混合料與膠結(jié)料混合制備混凝 土即可在膠結(jié)料量較低的情況下實(shí)現(xiàn)改善流動化混凝土性能的目的。因此，為了實(shí)現(xiàn)上述 目的，本發(fā)明提供了一種混凝土，該混凝土含有膠結(jié)料以及通過所述膠結(jié)料互相粘合的連 續(xù)級配混合料，所述連續(xù)級配混合料包括細(xì)骨料與粗骨料，其中，所述膠結(jié)料含有重量比 為1 :(0. 3-1. 5) :(0. 5-1. 5)的水泥、粉煤灰與礦粉，所述細(xì)骨料與粗骨料的重量比為1 : (0. 8-1. 3)，所述粗骨料的粒徑< 25mm。
[0008] 本發(fā)明還提供了上述混凝土的制備方法，該方法包括將膠結(jié)料、連續(xù)級配混合料 和水混合。
[0009] 本發(fā)明通過采用連續(xù)級配混合料（優(yōu)選特定粒徑的2砂2石），使用普通混凝土的 膠結(jié)料量（200_240kg/t骨料）即可配制出具有自密實(shí)混凝土流動性效果的混凝土（流動 化混凝土），因此完全擺脫了高流動性高成本（高膠結(jié)料量）這一矛盾問題，使流動化混凝 土能夠得到廣泛推廣，有助于提升混凝土建筑物的各項(xiàng)性能。本發(fā)明的混凝土為低膠結(jié)料 的流動化混凝土，其擴(kuò)展度在55-65cm之間，強(qiáng)度可達(dá)到C30-C60,不會出現(xiàn)離析、泌水和浮 灰等現(xiàn)象，具有易施工、經(jīng)濟(jì)性好的特點(diǎn)（工作性良好）。
[0010] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 以下對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0012] 在本發(fā)明中，在未作相反說明的情況下，連續(xù)級配是指用一套規(guī)定篩孔尺寸的標(biāo) 準(zhǔn)篩對某一骨料進(jìn)行篩分析時(shí)，所得到的級配曲線是一順滑的曲線，具有連續(xù)線，相鄰粒級 的粒料之間有一定的比例關(guān)系，這種由大到小，各粒級顆粒均有，并按質(zhì)量比例搭配組成的 混合骨料，稱為"連續(xù)級配混合料";粗骨料（又稱為"石子"）是指粒徑大于5_的骨料；細(xì) 骨料（又稱為"砂"）是指粒徑介于〇. 〇5-5_之間的骨料；"面干飽和重量"即S. S. D重量， 表示骨料內(nèi)部孔隙含水達(dá)到飽和而其表面干燥時(shí)的重量；本發(fā)明中，未做特別說明的情況 下（如前述S. S. D重量），涉及的重量均指物料的干基重量，即物料不含水的重量。
[0013] 本發(fā)明提供的混凝土含有膠結(jié)料以及通過所述膠結(jié)料互相粘合的連續(xù)級配混 合料（骨料），所述連續(xù)級配混合料包括細(xì)骨料與粗骨料，所述膠結(jié)料含有重量比為1 : (0.3-1. 5) : (0.5-1. 5)的水泥、粉煤灰與礦粉（所述粉煤灰與礦粉的用量相同或不同）， 所述細(xì)骨料與粗骨料的重量比為1 : (〇. 8-1. 3)(優(yōu)選為1 : (0. 9-1))，所述粗骨料的粒徑 25mm〇
[0014] 低膠結(jié)料下的流動化混凝土通過一定比例的石子、砂骨料調(diào)配技術(shù)試驗(yàn)骨料總級 配成連續(xù)狀態(tài)，并根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式利用混凝土內(nèi)部之間的填充關(guān)系來確定粉煤灰摻量使 混凝土內(nèi)部填充足夠，最后采用普通混凝土的總膠結(jié)料量配制出具有自密實(shí)混凝土流動性 效果的混凝土，因此完全擺脫了高流動性高成本這一矛盾問題，使流動化混凝土能夠得到 廣泛推廣，提升混凝土建筑物的各項(xiàng)性能。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，以所述細(xì)骨料的總重量為基準(zhǔn)，所述細(xì)骨料中 粒徑大于0.075mm小于等于3mm的骨料的含量為65_75wt. % (重量百分比），粒徑大于3mm 小于等于5mm的骨料的含量為25-35wt. %。
[0016] 為了獲得更佳的工作體積，所述細(xì)骨料的S. S. D重量與粉煤灰的重量之間的比值 為 9-16。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，以所述粗骨料的總重量為基準(zhǔn)，所述粗骨料中 粒徑大于5mm小于等于12. 5mm的骨料的含量為25_35wt. %，粒徑大于12. 5mm小于等于 25mm的骨料的含量為65-75wt. %。
[0018] 采用上述優(yōu)選實(shí)施方式調(diào)控粗骨料和細(xì)骨料中不同粒徑骨料的含量可以進(jìn)一步 使骨料級配呈現(xiàn)連續(xù)級配狀態(tài)，得到的級配曲線與理想富勒氏曲線更相近，從而使混凝土 的性能更佳。
[0019] 本發(fā)明中，所述水泥、粉煤灰與礦粉可以為本領(lǐng)域的常規(guī)選擇。但是，所述水泥優(yōu) 選為P042. 5的普通硅酸鹽水泥。
[0020] 粉煤灰優(yōu)選為（熱電廠產(chǎn)生的）等級在二級以上的粉煤灰（如二級粉煤灰 或一級粉煤灰）。粉煤灰為燃煤電廠得到的微粒物質(zhì)，主要由鈣鋁硅酸鹽（calcium aluminosilicates)組成，堆積密度通常為 0. 5-1. 5g/cm3。
[0021] 礦粉優(yōu)選為等級在S95級以上的?；郀t礦渣。
[0022] 本發(fā)明中，通過配合使用特定的膠結(jié)料和骨料，可以在極大程度上降低所述膠結(jié) 料的用量。因此，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，相對于每噸的連續(xù)級配混合料，所述膠結(jié)料 的用量為200_240kg。
[0023] 本發(fā)明中，所述混凝土還可以含有減水劑。對所述減水劑的用量沒有特別的要求， 優(yōu)選情況下，相對于每噸的連續(xù)級配混合料，所述減水劑的用量為3. 5_4kg。所述減水劑可 以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的聚羧酸減水劑（使用時(shí)通常配制成固含量為10_30wt. %的溶液）， 且可以商購獲得，在此不再詳述。
[0024] 本發(fā)明的混凝土中水的含量可以為常規(guī)含量，例如，相對于每噸的連續(xù)級配混合 料，水的用量一般為90-100kg。
[0025] 本發(fā)明提供的制備所述混凝土的方法包括將膠結(jié)料、連續(xù)級配混合料和水混合。 其中，膠結(jié)料和連續(xù)級配混合料的種類和用量如前所述，在此不再贅述。
[0026] 可以采用常規(guī)的方式進(jìn)行所述混合，例如，可以借助攪拌機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí) 施方式，將膠結(jié)料、連續(xù)級配混合料和水混合的方式為：（1)先將膠結(jié)料、細(xì)骨料和水混合， (2)再將獲得的混合物與粗骨料混合。如果使用減水劑，減水劑優(yōu)選在步驟（1)中進(jìn)行混 合。
[0027] 粉煤灰的顆粒呈球型，其添加對混凝土的流動化是有所幫助的。常用粉煤灰的膠 結(jié)性很低，而且只對混凝土的后期強(qiáng)度有影響。本發(fā)明的發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，粉煤灰和細(xì) 骨料的單位重量（緊密堆積密度）越大，混凝土的流動性越好。為了獲得更佳的工作體積， 可以根據(jù)細(xì)骨料確定粉煤灰的用量。因此，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，粉煤灰與細(xì)骨料混 合后的單位重量用U表示，粉煤灰的重量用F表示，細(xì)骨料的S. S. D重量用Wa表示，粉煤灰 的添加率用F%表示且F% = FAF+Wa)，該方法還包括采用單位重試驗(yàn)確定U與F%之間的 關(guān)系，并建立二次曲線回歸方程，從而確定最佳的粉煤灰的添加率。其中，所述單位重實(shí)驗(yàn) 的具體操作可參見GB/T14685-2001。
[0028] 本發(fā)明中，對水的用量沒有特別的限制，可以為常規(guī)用量。例如，相對于每噸的連 續(xù)級配混合料，水的用量可以為90-100kg。
[0029] 以下通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)地說明，但本發(fā)明并不限定于這些實(shí)施例。
[0030] 以下實(shí)施例中，粉煤灰的添加量的確定方法如下（以實(shí)施例1為例）：
[0031] 粉煤灰與細(xì)骨料混合后的單位重量用U表示，粉煤灰的重量用F表示，細(xì)骨料的 S. S. D重量用Wa表示，粉煤灰的添加率用F%表示且F% = FAF+Wa)。根據(jù)單位重試驗(yàn)（參 見標(biāo)準(zhǔn)GB/T14685-2001)確定U(y)與F% (x)之間的關(guān)系，并建立二次曲線回歸方程"y =-5843. 2x2+946. 78x+4760. 9, R2= 0? 9251"，從而可以計(jì)算得到，x = 8%時(shí)，y 將取最大 值，因而可以進(jìn)一步根據(jù)細(xì)骨料的S. S. D重量確定粉煤灰的用量（F)。
[0032] 實(shí)施例1-4
[0033] 水泥為P042. 5的普通硅酸鹽水泥，其技術(shù)參數(shù)符合GB175-2007 ;粉煤灰為二級； 礦粉為S95級，其7天活性多75%，28天活性多95% ;骨料的選擇如下表1所示。
[0034] 制備步驟為：先將細(xì)骨料（細(xì)砂和粗砂）、水泥、礦粉、粉煤灰、水、聚羧酸減水劑 (減水率為25%，購自上海三瑞化學(xué)有限公司，使用時(shí)配制成固含量為12wt. %的溶液）投 入攪拌機(jī)內(nèi)攪拌45秒，形成砂漿，然后再將粗骨料（小石和大石）投下攪拌15秒后卸料， 得到混凝土。
[0035] 參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T50080-2002,用塌落度桶測量混凝土的擴(kuò)展度。
[0036] 采用試模制作混凝土試塊，并在養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)28天，測其強(qiáng)度應(yīng)在46MPa以上才算 合格?；炷翉?qiáng)度按照GB/T 50081-2002普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。
[0040] 從以上實(shí)施例可以看出，本發(fā)明的混凝土擴(kuò)展度在55-65cm之間，強(qiáng)度可達(dá)到 C30-C60,不會出現(xiàn)離析、泌水和浮灰等現(xiàn)象。
[0041] 以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中 的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這 些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0042] 另外需要說明的是，在上述【具體實(shí)施方式】中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛 盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可 能的組合方式不再另行說明。
[0043] 此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本 發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種混凝土，該混凝土含有膠結(jié)料以及通過所述膠結(jié)料互相粘合的連續(xù)級配混合 料，所述連續(xù)級配混合料包括細(xì)骨料與粗骨料，其特征在于，所述膠結(jié)料含有重量比為1 : 0. 3-1. 5 :0. 5-1. 5的水泥、粉煤灰與礦粉，所述細(xì)骨料與粗骨料的重量比為1 :0. 8-1. 3,所 述粗骨料的粒徑< 25mm〇2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土，其中，以所述細(xì)骨料的總重量為基準(zhǔn)，所述細(xì)骨料中 粒徑大于0. 075mm小于等于3mm的骨料的含量為65_75wt. %，粒徑大于3mm小于等于5mm 的骨料的含量為25-35wt. %。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土，其中，所述細(xì)骨料的面干飽和重量與粉煤灰的重量 之間的比值為9-16。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的混凝土，其中，以所述粗骨料的總重量為基 準(zhǔn)，所述粗骨料中粒徑大于5mm小于等于12. 5mm的骨料的含量為25-35wt. %，粒徑大于 12. 5mm小于等于25mm的骨料的含量為65-75wt. %。5. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的混凝土，其中，所述水泥為P042. 5的普通硅酸 鹽水泥；粉煤灰為二級粉煤灰或一級粉煤灰；礦粉為S95級以上的?；郀t礦渣。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土，其中，相對于每噸的連續(xù)級配混合料，所述膠結(jié)料的 用量為 200-240kg。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土，其中，所述混凝土還含有減水劑；相對于每噸的連續(xù) 級配混合料，所述減水劑的用量為3. 5-4kg。8. 制備權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的混凝土的方法，該方法包括將膠結(jié)料、連續(xù)級 配混合料和水混合。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，將膠結(jié)料、連續(xù)級配混合料和水混合的方式為： 先將膠結(jié)料、細(xì)骨料和水混合，再將獲得的混合物與粗骨料混合。10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其中，粉煤灰與細(xì)骨料混合后的單位重量用U表 示，粉煤灰的重量用F表示，細(xì)骨料的面干飽和重量用Wa表示，粉煤灰的添加率用F%表示 且F% = FAF+Wa)，該方法還包括采用單位重試驗(yàn)確定U與F%之間的關(guān)系，并建立二次曲 線回歸方程，從而確定最佳的粉煤灰的添加率。
【文檔編號】C04B18/08GK106032314SQ201510126160
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2015年3月20日
【發(fā)明人】張坤, 龍波
【申請人】中聯(lián)重科股份有限公司