一種自密實(shí)輕骨料混凝土及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種自密實(shí)輕骨料混凝土及其制備方法，屬于混凝土制備【技術(shù)領(lǐng)域】。所述自密實(shí)輕骨料混凝土，包括如下原料：水泥、粉煤灰、硅灰、漂珠、輕質(zhì)細(xì)骨料、輕質(zhì)粗骨料、減水劑和水。本發(fā)明所述自密實(shí)輕骨料混凝土，具有表觀密度低、塌落擴(kuò)展度大、漂珠不上浮的優(yōu)點(diǎn)，適于制備不同標(biāo)號(hào)的自密實(shí)輕骨料混凝土，尤其是采用上述原料還可以制備強(qiáng)度等級(jí)在C60以上、表觀密度在1400~1800kg/m3的自密實(shí)輕骨料混凝土。
【專利說(shuō)明】一種自密實(shí)輕骨料混凝土及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)自密實(shí)輕骨料混凝土及其制備方法，屬于混凝土【技術(shù)領(lǐng)域】。【背景技術(shù)】
[0002]混凝土是目前土木工程領(lǐng)域應(yīng)用最多的建筑材料，自水泥和普通混凝土發(fā)明以來(lái)，經(jīng)過(guò)一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，人們通過(guò)不斷改變混凝土的組成材料，越來(lái)越多的新型高性能復(fù)合型混凝土不斷出現(xiàn)，混凝土向高強(qiáng)度、低密度、環(huán)境污染小、施工方便的方向發(fā)展，更多地體現(xiàn)了混凝土“綠色、可持續(xù)”發(fā)展的理念。其中自密實(shí)輕骨料混凝土就是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種，它是在自密實(shí)混凝土和輕骨料混凝土的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的一種新型高性能混凝土。
[0003]自密實(shí)輕骨料混凝土是在普通輕骨料混凝土和自密實(shí)混凝土基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，因此，兼有二者的特性。首先，自密實(shí)輕骨料混凝土的密度小，通常小于1950kg/m3，比普通骨料混凝土輕約25~40%，可以大大減輕結(jié)構(gòu)自重，節(jié)省了建筑鋼材用量，在相同鋼材用量條件下，提高了結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備；其次，自密實(shí)輕骨料混凝土施工不需要振搗，便可以在自重作用下在模板里填充成型，具有施工噪音小、速度快的特點(diǎn)，在加快施工進(jìn)度的同時(shí)顯著地改善了施工環(huán)境，減小了施工噪音對(duì)周圍環(huán)境的污染。由于自密實(shí)輕骨料混凝土具有的特殊優(yōu)點(diǎn)，使其逐漸成為建筑領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
[0004]自密實(shí)輕骨料混凝土雖然是在普通輕骨料混凝土和自密實(shí)混凝土基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，但是其配合比設(shè)計(jì)不同于一般的普通輕骨料混凝土，也不同于普通骨料自密實(shí)高性能混凝土。在自密實(shí)輕骨料高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)中既要保持足夠的拌合物擴(kuò)展度，以保證拌合物能夠自密實(shí)成型，又要保持拌合物足夠的粘性，防止拌合物在大流動(dòng)性條件下，輕骨料上浮、漂移而導(dǎo)致拌合物勻質(zhì)性不好。在文獻(xiàn)《自密實(shí)輕骨料混凝土性能研究》(張?jiān)茋?guó)，大連理工大學(xué)，2009年9月)公開了一種自密實(shí)輕骨料混凝土，以每立方米自密實(shí)輕骨料混凝土計(jì)，其由如下原料組成:水泥`425kg、粉煤灰182kg、砂787kg、輕粗骨料408kg、水176kg、減水劑10.9kg，其中所述輕粗骨料選擇筒壓強(qiáng)度為6.0MPa、表觀密度為1363Kg/m3、24h吸收率為4%、5~20mm連續(xù)級(jí)配的800級(jí)碎石型的人造膨脹頁(yè)巖陶粒。
[0005]上述技術(shù)以水泥和粉煤灰為膠凝材料，以碎石型頁(yè)巖陶粒為輕粗骨料，得到強(qiáng)度等級(jí)為C50的自密實(shí)輕骨料混凝土，具有流動(dòng)性好、骨料不上浮、抗壓強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。但是，上述技術(shù)中的自密實(shí)輕骨料混凝土的表觀密度高達(dá)1988kg/m3，而如果能夠在不降低自密實(shí)輕骨料混凝土強(qiáng)度等級(jí)的前提下，進(jìn)一步降低自密實(shí)輕骨料混凝土的表觀密度，則可以進(jìn)一步減輕自密實(shí)輕骨料混凝土的結(jié)構(gòu)自重，更有利于其在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0006]漂珠是粉煤灰珠狀顆粒中的一種，它是薄壁的空心玻璃微珠，因其密度較小、能漂浮在水上而得名。現(xiàn)有技術(shù)中已有將漂珠用于制備輕骨料混凝土的技術(shù)。諸如中國(guó)專利文獻(xiàn)CN1096501A公開了一種超輕結(jié)構(gòu)混凝土，其是將100份普通硅酸鹽水泥、50-150份陶粒、粉煤灰提取物的漂珠和微珠15~35份、砂10-60份、外加劑0.5~15份、水30-50份，經(jīng)混合攪拌制成；在施工過(guò)程中，得到的超輕結(jié)構(gòu)混凝土需要采用12000次/分的高頻震動(dòng)器，震動(dòng)成型。上述技術(shù)中采用漂珠制備得到超輕結(jié)構(gòu)混凝土，其表觀密度可以低至124(Tl400kg/m3，具有表觀密度低的優(yōu)點(diǎn)。
[0007]如果能夠?qū)⑵閼?yīng)用于自密實(shí)輕骨料混凝土，且保證自密實(shí)輕骨料混凝土的強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到C50以上，就可以得到高強(qiáng)低密的自密實(shí)輕骨料混凝土。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員公知，如果將漂珠用于自密實(shí)輕骨料混凝土的話，由于自密實(shí)輕骨料混凝土的特點(diǎn)是施工不需要振搗，便可以在自重作用下在模板里填充成型，而由于漂珠的密度小，特別容易上浮、漂移，而漂珠的上浮、漂移極易導(dǎo)致自密實(shí)輕骨料拌合物的勻質(zhì)性不好。如何將漂珠用于自密實(shí)輕骨料混凝土中，降低自密實(shí)輕骨料混凝土的容重，同時(shí)不會(huì)使漂珠上浮漂移，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的是現(xiàn)有技術(shù)中漂珠用于自密實(shí)輕骨料混凝土中時(shí)，會(huì)上浮、漂移，極易導(dǎo)致自密實(shí)輕骨料拌合物的勻質(zhì)性不好，進(jìn)而提供一種采用漂珠作為膠凝材料的自密實(shí)輕骨料混凝土及其制備方法，具有容重低、漂珠不上浮、不漂移的優(yōu)點(diǎn)。
[0009]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種自密實(shí)輕骨料混凝土，包括如下原料:水泥、粉煤灰、硅灰、漂珠、輕質(zhì)細(xì)骨料、輕質(zhì)粗骨料、減水劑和水。
[0010]所述自密實(shí)輕骨料混凝土，由如下原料組成:水泥、粉煤灰、硅灰、漂珠、輕質(zhì)細(xì)骨料、輕質(zhì)粗骨料、減水劑和水。
[0011]所述自密實(shí)輕骨料混凝土，以每立方米自密實(shí)輕骨料混凝土計(jì)，由如下原料組成:水泥40(T480kg、粉煤灰50~90kg、硅灰60~80kg、漂珠180~250kg、輕質(zhì)細(xì)骨料330~380kg、輕質(zhì)粗骨料40(T450kg、減水劑22~28kg、水13(Tl70kg。
[0012]所述漂珠的粒徑為0.Ο Ο.6mm,堆積密度為30(T400kg/m3。
[0013]所述輕質(zhì)細(xì)骨料為粒徑為0.5^2.0mm、細(xì)度模數(shù)為3.4.0、堆積密度為80(T900kg/m3的頁(yè)巖陶砂。
[0014]所述輕質(zhì)粗骨料為粒徑5~20mm，連續(xù)級(jí)配，堆積密度為60(T900kg/m3，筒壓強(qiáng)度
2.5飛.5MPa的頁(yè)巖陶粒、粉煤灰陶?；蛘惩撂樟！?br> [0015]所述粉煤灰的通過(guò)45 μ m方孔篩篩余量為8%~20%，需水量比含105%,表觀密度為2000~2500kg/m3。
[0016]所述輕質(zhì)粗骨料為碎石型輕質(zhì)粗骨料。
[0017]所述硅灰的表觀密度為200(T2500kg/m3，堆積密度為200~350kg/m3，平均粒徑為
0.1 ~0.3 μ m，比表面積為 15000 ~25000m2/kg。
進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供了所述自密實(shí)輕骨料混凝土的制備方法，包括如下步驟:
(1)將一定量的輕質(zhì)細(xì)骨料、輕質(zhì)粗骨料、漂珠混合均勻；
(2)將一定量的水泥、粉煤灰、娃灰混合均勻；
(3 )將所述步驟(2 )中混合均勻的物料加入至所述步驟(1)混合均勻后的物料中，再混合均勻，得到拌合料；
(4)將一定量的減水劑溶于一定量的水中，得到減水劑的水溶液；
(5)將所述步驟(4)中的減水劑的水溶液加入至所述拌合料中，攪拌均勻，得到自密實(shí)輕骨料混凝土。[0018]本發(fā)明所述自密實(shí)輕骨料混凝土及其制備方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
(I)本發(fā)明所述自密實(shí)輕骨料混凝土，以水泥、粉煤灰、硅灰、漂珠為膠凝材料，與輕質(zhì)
細(xì)骨料、輕質(zhì)粗骨料、減水劑和水共同作用，形成自密實(shí)輕骨料混凝土。本發(fā)明中采用的原料中，硅灰和漂珠同時(shí)使用時(shí)，硅灰能夠作用于漂珠的表面，在漂珠表面形成一層粘膜，從而增加了漂珠表面與拌合物之間的粘性，而漂珠表面粘性增大后，也就相當(dāng)于增加了漂珠與拌合物之間的摩擦力，從而能夠有效地防止漂珠上浮，克服了現(xiàn)有技術(shù)中漂珠用于自密實(shí)輕骨料混凝土中時(shí)存在上浮、漂移的問(wèn)題；而粉煤灰、硅灰和漂珠具有密度小的優(yōu)點(diǎn)，其與輕質(zhì)細(xì)骨料和輕質(zhì)粗骨料共同作用，能大幅度降低自密實(shí)輕骨料混凝土的表觀密度；此外，粉煤灰、漂珠和硅灰不但具有填充顆粒之間空隙，使硬化體結(jié)構(gòu)更加密實(shí)的作用，在水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣的作用下，上述三種原料還均能夠進(jìn)行二次水化，改善界面結(jié)構(gòu)，增加密實(shí)度，提高自密實(shí)輕骨料混凝土的強(qiáng)度；在本發(fā)明所述自密實(shí)輕骨料混凝土原料的共同作用下，制備的自密實(shí)輕骨料混凝土具有表觀密度低、流動(dòng)性好、漂珠不上浮漂移的優(yōu)點(diǎn)，適于制備C60及C60以上等級(jí)、表觀密度在1800kg/m3以下的高強(qiáng)低密自密實(shí)輕骨料混凝土。
[0019](2)本發(fā)明所述自密實(shí)輕骨料混凝土，進(jìn)一步地，輕質(zhì)細(xì)骨料進(jìn)一步選擇陶砂，由于陶砂具有密度低的優(yōu)點(diǎn)，選擇陶砂作為輕質(zhì)細(xì)骨料可以進(jìn)一步降低自密實(shí)輕骨料混凝土的表觀密度；此外，雖然陶砂的顆粒相對(duì)于普通砂來(lái)說(shuō)級(jí)配較差，用于自密實(shí)親骨料混凝土?xí)r會(huì)存在流動(dòng)性差的問(wèn)題，但是，由于本發(fā)明中還選擇了漂珠作為膠凝材料，而漂珠與陶砂共同作用時(shí)，漂珠的球形結(jié)構(gòu)好，其能夠改善陶砂的級(jí)配的問(wèn)題。在本發(fā)明所述水泥、粉煤灰、硅灰、漂珠、輕質(zhì)粗骨料的共同作用下，采用陶砂為輕質(zhì)細(xì)骨料的自密實(shí)輕骨料混凝土在保證大塌落擴(kuò)展度的同時(shí)，大大降低自密實(shí)輕骨料混凝土表觀密度，具有流動(dòng)度大、強(qiáng)度高、表觀密度低的優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)一步地，采用陶砂作為輕質(zhì)細(xì)骨料，與其它原料在本發(fā)明所述配比條件下得到的自密實(shí)輕骨料混凝土的強(qiáng)度等級(jí)可達(dá)C60以上，密度可以低至1400 kg/m3。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體描述，但不局限于此。
[0021]本發(fā)明所述實(shí)施例中所用原材料如非特制，均為市售產(chǎn)品。原材料具體選擇如下:
水泥:市售P.042.5水泥或P.052.5水泥；
漂珠:市售
頁(yè)巖陶砂:粒徑為0.5^2.0_、細(xì)度模數(shù)為3.4.0，連續(xù)級(jí)配，市售。
[0022]頁(yè)巖陶粒、粉煤灰陶粒或粘土陶粒:粒徑5~20_，連續(xù)級(jí)配，市售。
[0023]硅灰:平均粒徑為0.1~0.3 μ m，比表面積為15000~25000m2/kg，市售。
[0024]粉煤灰:通過(guò)45 μ m方孔篩篩余量為8~20%,需水量比蘭105%,市售。
[0025]實(shí)施例1
本實(shí)施例所述自密實(shí)輕骨料混凝土由以下原料組成:p.0 52.5水泥480kg，表觀密度為2000 kg/m3的粉煤灰90kg，表觀密度為2000kg/m3、堆積密度為200kg/m3的硅灰80kg，粒徑為0.0 0.2mm、堆積密度為300 kg/m3的漂珠180kg，堆積密度為800/m3的陶砂360kg，堆積密度為600kg/m3、筒壓強(qiáng)度2.5MPa的碎石型頁(yè)巖陶粒440kg，減水劑25kg，水150kg。[0026]實(shí)施例2
P.0 52.5水泥470kg，表觀密度為2017 kg/m3的粉煤灰60kg，表觀密度為2107kg/m3、堆積密度為326kg/m3的硅灰70kg，粒徑為0.θ θ.2mm、堆積密度為312 kg/m3的漂珠180kg，堆積密度為812kg/m3的陶砂360kg，堆積密度為683kg/m3、筒壓強(qiáng)度3.6MPa的碎石型頁(yè)巖陶粒440kg，減水劑23kg，水160kg。
[0027]實(shí)施例3
P *0 52.5水泥450kg，表觀密度為2078kg/m3的粉煤灰70kg，表觀密度為2231kg/m3、堆積密度為243kg/m3的硅灰80kg，粒徑為0.θ θ.2mm、堆積密度為324 kg/m3的漂珠200kg，堆積密度為827kg/m3的陶砂330kg，堆積密度為732kg/m3、筒壓強(qiáng)度4.3MPa的碎石型頁(yè)巖陶粒450kg，減水劑26kg，水140kg。
[0028]實(shí)施例4
P *0 52.5水泥430kg，表觀密度為2162kg/m3的粉煤灰50kg，表觀密度為2267kg/m3、堆積密度為261kg/m3的硅灰60kg，粒徑為0.θ θ.2mm、堆積密度為337 kg/m3的漂珠230kg，堆積密度為842kg/m3的陶砂370kg，堆積密度為764kg/m3、筒壓強(qiáng)度4.9MPa的碎石型頁(yè)巖陶粒430kg，減水劑27kg，水135kg。
[0029]實(shí)施例5
P.0 52.5水泥420kg，表觀密度為2283kg/m3的粉煤灰60kg，表觀密度為2327kg/m3、堆積密度為284kg/m3的硅灰80kg，粒徑為0.2~0.6mm、堆積密度為352 kg/m3的漂珠250kg，堆積密度為857kg/m3的陶砂350kg，堆積密度為717kg/m3、筒壓強(qiáng)度5.2MPa的碎石型頁(yè)巖陶粒450kg，減水劑28kg，水130kg。
[0030]實(shí)施例6
P.0 52.5水泥425kg，表觀密度為2326kg/m3的粉煤灰70kg，表觀密度為2392kg/m3、堆積密度為307kg/m3的硅灰80kg，粒徑為0.2~0.6mm、堆積密度為369 kg/m3的漂珠220kg，堆積密度為873kg/m3的陶砂370kg，堆積密度為792kg/m3、筒壓強(qiáng)度5.6MPa的碎石型頁(yè)巖陶粒430kg，減水劑22kg，水170kg。
[0031]實(shí)施例7
P.0 42.5水泥400kg，表觀密度為2410kg/m3的粉煤灰50kg，表觀密度為2411kg/m3、堆積密度為332kg/m3的硅灰80kg，粒徑為0.2~0.6mm、堆積密度為389 kg/m3的漂珠250kg，堆積密度為874kg/m3的陶砂380kg，堆積密度為841kg/m3、筒壓強(qiáng)度6.1MPa的碎石型粘土陶粒420kg，減水劑25kg，水150kg。
[0032]實(shí)施例8
P.0 52.5水泥410kg，表觀密度為2500kg/m3的粉煤灰60kg，表觀密度為2500kg/m3、堆積密度為350kg/m3的硅灰80kg，粒徑為0.2~0.6mm、堆積密度為400 kg/m3的漂珠230kg，堆積密度為900kg/m3的陶砂380kg，堆積密度為900kg/m3、筒壓強(qiáng)度3.6MPa的碎石型粉煤灰陶粒400kg，減水劑26kg，水145kg。
[0033]對(duì)比例
進(jìn)一步地，本發(fā)明采用【背景技術(shù)】中所述文獻(xiàn)《自密實(shí)輕骨料混凝土性能研究》(張?jiān)茋?guó)，大連理工大學(xué)，2009年9月)中提供的自密實(shí)輕骨料混凝土的原料和配比作為對(duì)比例，具體組成如下:52.5水泥425kg，表觀密度為2410kg/m3的粉煤灰182kg，堆積密度為130(Tl600kg/m3的砂子787kg，堆積密度為841kg/m3、筒壓強(qiáng)度6.1MPa的碎石型頁(yè)巖陶粒408kg，減水劑 10.9kg，水 176kg。
[0034]對(duì)實(shí)施例f 8及對(duì)比例中制備得到的自密實(shí)輕骨料混凝土進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1所示。
[0035]表1自密實(shí)輕骨料混凝土的性能測(cè)試結(jié)果
【權(quán)利要求】
1.一種自密實(shí)輕骨料混凝土，其特征在于，包括如下原料:水泥、粉煤灰、硅灰、漂珠、輕質(zhì)細(xì)骨料、輕質(zhì)粗骨料、減水劑和水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述自密實(shí)輕骨料混凝土，其特征在于，由如下原料組成:水泥、粉煤灰、硅灰、漂珠、輕質(zhì)細(xì)骨料、輕質(zhì)粗骨料、減水劑和水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述自密實(shí)輕骨料混凝土，其特征在于，以每立方米自密實(shí)輕骨料混凝土計(jì)，由如下原料組成:水泥400~480kg、粉煤灰50~90kg、硅灰60~80kg、漂珠180~250kg、輕質(zhì)細(xì)骨料330~380kg、輕質(zhì)粗骨料400~450kg、減水劑22~28kg、水130~l60kg。
4.根據(jù)權(quán)利要求f3任一所述自密實(shí)輕骨料混凝土，其特征在于，所述漂珠的粒徑為0.Ο1~Ο.6_，堆積密度為 300~400kg/m3。
5.根據(jù)權(quán)利要求f4任一所述自密實(shí)輕骨料混凝土，其特征在于，所述輕質(zhì)細(xì)骨料為粒徑為0.5^2.0mm、細(xì)度模數(shù)為3.1~4.0、堆積密度為800~900kg/m3的頁(yè)巖陶砂。
6.根據(jù)權(quán)利要求1飛任一所述自密實(shí)輕骨料混凝土，其特征在于，所述輕質(zhì)粗骨料為粒徑5~20mm，連續(xù)級(jí)配，堆積密度為600~900kg/m3，筒壓強(qiáng)度2.5~6.5MPa的頁(yè)巖陶粒、粉煤灰陶?；蛘惩撂樟?。
7.根據(jù)權(quán)利要求1飛任一所述自密實(shí)輕骨料混凝土，其特征在于，所述硅灰的表觀密度為2000~2500kg/m3，堆積密度為200~350kg/m3，平均粒徑為0.1~0.3 μ m，比表面積為15000 ~25000m2/kg。
8.根據(jù)權(quán)利要求f7任一所述自密實(shí)輕骨料混凝土，其特征在于，所述粉煤灰通過(guò)45 μ m方孔篩篩余量為8~20%，需水量比含105%,表觀密度為2000~2500kg/m3。
9.根據(jù)權(quán)利要求f8任一所述自密實(shí)輕骨料混凝土，其特征在于，所述輕質(zhì)粗骨料為碎石型輕質(zhì)粗骨料。
10.權(quán)利要求1、任一所述自密實(shí)輕骨料混凝土的制備方法，包括如下步驟: (1)將一定量的輕質(zhì)細(xì)骨料、輕質(zhì)粗骨料、漂珠混合均勻； (2)將一定量的水泥、粉煤灰、娃灰混合均勻； (3 )將所述步驟(2 )中混合均勻的物料加入至所述步驟(1)混合均勻后的物料中，再混合均勻，得到拌合料； (4)將一定量的減水劑溶于一定量的水中，得到減水劑的水溶液； (5)將所述步驟(4)中的減水劑的水溶液加入至所述拌合料中，攪拌均勻，得到自密實(shí)輕骨料混凝土。
【文檔編號(hào)】C04B18/08GK103803904SQ201310742631
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】孫占興, 聶法智, 賈偉進(jìn) 申請(qǐng)人:北京新航建材集團(tuán)有限公司