專利名稱：一種預(yù)拌混凝土制品及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水泥組合物以及使用它的混凝土制品及其制造方法，特別是涉及用于泵送、澆筑、搗實(shí)的大摻量復(fù)合礦物外摻料預(yù)拌混凝土制品及其制造方法。
符合環(huán)保、節(jié)能要求的預(yù)拌混凝土的開發(fā)和應(yīng)用是當(dāng)今國(guó)際建筑領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。在現(xiàn)有的混凝土配制技術(shù)中主要存在以下問題
一、單方混凝土中水泥用量較大。目前，國(guó)內(nèi)混凝土行業(yè)，礦物摻合料的摻量一般為水泥用量的10～30％。
二、傳統(tǒng)的混凝土配制采用粉煤灰、外加劑的“雙摻”技術(shù)，其主要解決泵送、降低水化熱地問題。隨著建筑技術(shù)的不斷發(fā)展和建筑物向超高、超深和超大方向發(fā)展，特別在大體積混凝土中因水化熱集中，容易引起內(nèi)外溫差，造成產(chǎn)生裂縫，影響建筑物的質(zhì)量。
本發(fā)明的制品通過增加復(fù)合礦物外摻料的摻量，降低混凝土中的水泥用量為主要途徑，充分利用復(fù)合礦物外摻料其在混凝土中的特殊作用即無(wú)論對(duì)混凝土的強(qiáng)度、脆性、徐變、彈模等力學(xué)性能，還是對(duì)體積穩(wěn)定性、耐久性等混凝土長(zhǎng)期性能，均有較好的改性作用等的特點(diǎn)，以達(dá)到大幅度節(jié)約自然資源、節(jié)約水泥、減少污染、保護(hù)環(huán)境的目的。
本發(fā)明制品的主要技術(shù)及解決技術(shù)的關(guān)鍵
一、根據(jù)混凝土的不同強(qiáng)度等級(jí)，采用的礦渣微粉、粉煤灰按一定比例(8∶2～6∶4)并按一定的水泥折算率(礦渣微粉的折算率為1∶0.9，粉煤灰的折算率為2∶1)配制成復(fù)合礦物外摻料，并在混凝土中按水泥用量的30～50％摻入。同時(shí)，選用適合的攪拌工藝，拌制復(fù)合礦物外摻料預(yù)拌混凝土。
二、配制情況根據(jù)具體供應(yīng)條件的波動(dòng)而調(diào)整、控制。常規(guī)條件下，經(jīng)過試驗(yàn)分析確定選用42.5普通硅酸鹽水泥或42.5II硅酸鹽水泥、細(xì)度模數(shù)為2.3～2.7的黃砂和5～25mm或5～40mm的碎石、S95礦渣微粉和II級(jí)磨細(xì)粉煤灰及EA-1(2)或FTH-2C的外加劑。
三、復(fù)合礦物外摻料混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C20～C60，坍落度為120～180mm。
本申請(qǐng)中有關(guān)文字的幾點(diǎn)說明
按新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定原水泥525牌號(hào)的標(biāo)注，一律改為42.5的標(biāo)注。
集料是黃砂和碎石的簡(jiǎn)稱。
粗骨料和細(xì)骨料分別是碎石和黃砂的簡(jiǎn)稱。
膠凝材料是水泥和復(fù)合礦物外摻料的簡(jiǎn)稱。
本發(fā)明制品的制造工藝的主要特點(diǎn)
1、突破了傳統(tǒng)的混凝土“雙摻”配制技術(shù)。傳統(tǒng)的混凝土配制采用粉煤灰、外加劑的雙摻技術(shù)，其主要解決泵送、降低水化熱問題。隨著建筑技術(shù)的不斷發(fā)展和建筑物向超高、超深和超大方向發(fā)展，人們對(duì)混凝土地耐久性、環(huán)保性等提出了更新、更高的要求。
2、首次提出了礦物外摻料具有減水劑的作用觀點(diǎn)并加以實(shí)際應(yīng)用。在對(duì)粉煤灰試驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)其球形粒子或微細(xì)粉末能改善新拌混凝土的和易性，在滿足施工要求的條件下，適當(dāng)減少了混凝土的用水量。對(duì)礦渣微粉試驗(yàn)研究表明，比表面積越大，礦渣微粉的需水量就越小，其原因在于雖然表面裹了一層水要耗用一部分水，但由于礦渣微粉的水化速率較慢，本身水化所需水份又少，故其需要的用水量低于基準(zhǔn)的水泥膠砂的用水量。通過上述兩項(xiàng)試驗(yàn)研究，得出了礦物外摻料同樣具有化學(xué)外加劑的減水作用。通過工程實(shí)踐，用一定細(xì)度的礦物外摻料配制混凝土其用水量比普通混凝土減少5～8kg/m3。
3、在配比設(shè)計(jì)中，調(diào)整了原保羅公式中的A、B系數(shù)?！镀胀ɑ炷僚浜媳仍O(shè)計(jì)規(guī)程》中推薦的配合比設(shè)計(jì)基本公式是針對(duì)水泥、水、砂、石四組分普通混凝土規(guī)定的。而在混凝土中摻合了由礦渣微粉、粉煤灰復(fù)合組成的膠凝材料后，那么在復(fù)合膠凝材料中的水泥性能會(huì)因摻合料的不同，并由相互影響而產(chǎn)生互補(bǔ)效應(yīng)，如按照常規(guī)公式中的A、B系數(shù)設(shè)計(jì)，將造成混凝土配制強(qiáng)度的偏差。通過大量試驗(yàn)研究終于得出了當(dāng)膠凝材料由三組份(水泥、礦渣微粉和粉煤灰)所占不同百分比時(shí)，水膠比與混凝土強(qiáng)度之間的關(guān)系，進(jìn)一步回歸出新的A、B系數(shù)，確定了水泥、復(fù)合礦物外摻料、外加劑、黃砂和碎石等組成的合理匹配，精心設(shè)計(jì)了一套從C20～C60混凝土配合比。
4、采用獨(dú)特的外加劑滯水法、界面增強(qiáng)法等新工藝。由于復(fù)合膠凝材料配制的新型預(yù)拌混凝土，比普通混凝土的組分復(fù)雜，為了保證混凝土的拌和質(zhì)量，通過試驗(yàn)研究改變了原先的攪拌工藝，根據(jù)客戶的要求可采用外加劑滯水法，即在黃砂和碎石、礦物摻合料、水泥與水?dāng)嚢璧幕A(chǔ)上再加入外加劑進(jìn)行攪拌，達(dá)到二次水化、二次減水效果。亦可采用增強(qiáng)水泥漿集料界面法，即將黃砂和碎石與部分水泥先進(jìn)行攪拌，使其表面裹一層濃厚的漿體，然后再加入水和外加劑與水泥進(jìn)行攪拌，從而在不增加各配成材料的條件下使混凝土抗?jié)B透性、耐凍融性得以提高。
5、研制了與復(fù)合礦物外摻料具有良好相容性的混凝土外加劑。復(fù)合礦物外摻料采用的外加劑與一般的外加劑不同，它一方面要使含膠凝材料(水泥和復(fù)合礦物外摻料)較多的漿體稀化，減少流動(dòng)性，另一方面又要使混凝土具有適度的粘稠性，使黃砂和碎石在外力的作用下自始至終在漿體中保持均勻分布的能力，即混凝土具有良好的穩(wěn)定性。針對(duì)粉煤灰和礦渣微粉兩種不同物理特征，根據(jù)復(fù)合礦物外摻料預(yù)拌混凝土配制要求，研制開發(fā)了兩種不同型號(hào)的外加劑EA-1(2)和FTH-2C。
附表說明
表1～4為本發(fā)明制品采用不同水膠比和膠凝材料、外加劑與強(qiáng)度相關(guān)性試驗(yàn)結(jié)果
表5為本發(fā)明制品的一種預(yù)拌混凝土級(jí)配(42.5P.O水泥)
表6為本發(fā)明制品的預(yù)拌混凝土性能表
表7為本發(fā)明制品的預(yù)拌混凝土某一實(shí)施例C30的混凝土配合比
表8為本發(fā)明制品的預(yù)拌混凝土某一實(shí)施例C30的新拌混凝土性能試驗(yàn)結(jié)果
表9為本發(fā)明制品的預(yù)拌混凝土某一實(shí)施例C30的混凝土抗壓強(qiáng)度
表10為本發(fā)明制品的預(yù)拌混凝土某一實(shí)施例C30的混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果
表11為本發(fā)明制品的預(yù)拌混凝土某一實(shí)施例C30的抗?jié)B、抗凍性能試驗(yàn)結(jié)果
表12為本發(fā)明制品的預(yù)拌混凝土某一實(shí)施例C30的不同齡期收縮試驗(yàn)結(jié)果
表13為本發(fā)明制品的預(yù)拌混凝土某一實(shí)施例C30的不同齡期碳化試驗(yàn)結(jié)果


附圖1、復(fù)合礦物外摻料預(yù)拌混凝土制品生產(chǎn)基本工藝流程圖
2、復(fù)合礦物外摻料預(yù)拌混凝土制品拌和工藝圖
以下結(jié)合附圖作進(jìn)一步說明
本發(fā)明所述的由水泥、復(fù)合礦物外摻料、黃砂、石子、外加劑及水組成的預(yù)拌混凝土制品，其特征在于復(fù)合礦物外摻料是由礦渣微粉和粉煤灰拌和而成，其摻量為水泥用量的30～50％。
其中的礦渣微粉和粉煤灰規(guī)格分別為S95礦渣微粉和II級(jí)磨細(xì)粉煤灰；礦渣微粉和粉煤灰兩者配合比為8∶2～6∶4；它們與水泥的折算率分別為1∶0.9和2∶1。
使用的水泥為42.5II型硅酸鹽水泥(P.II)(或42.5普通硅酸鹽水泥(P.O))。
其中的黃砂其細(xì)度模數(shù)為2.3～2.7，石子為5～25mm(或5～40mm的碎石)。
其中的外加劑的牌號(hào)為EA-1(2)其摻量為0.5～0.8％的水泥用量(或FTH-2C其摻量為1500～2200ml/100kg的水泥用量)。
本發(fā)明所述的一種預(yù)拌混凝土制品其基本工藝流程
將按上述配制的(一)水泥、粉煤灰和礦渣微粉由貯倉(cāng)經(jīng)螺旋輸送機(jī)給料經(jīng)電子稱(重量計(jì))稱量進(jìn)入BLBA攪拌機(jī)進(jìn)行混合攪拌；與此同時(shí)，(二)黃砂和碎石由貯倉(cāng)經(jīng)拉鏟給料經(jīng)電子稱(重量計(jì))稱量進(jìn)入BLBA攪拌機(jī)進(jìn)行混合攪拌；(三)水由供水設(shè)備經(jīng)電子稱稱量進(jìn)入BLBA攪拌機(jī)進(jìn)行混合攪拌；與此同時(shí)，(四)外加劑溶液由貯池經(jīng)輸送管道、泵送給料經(jīng)電子稱(體積計(jì)量)稱量進(jìn)入BLBA攪拌機(jī)進(jìn)行混合攪拌；待上述膠凝材料、集料、外加劑和水四路經(jīng)過BLBA攪拌機(jī)攪拌后由攪拌輸送車經(jīng)具有氣動(dòng)攪拌裝置將混凝土拌和物運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)由混凝土泵泵送通過輸送管、布料桿入模(如附圖1所示)。
本發(fā)明所述的一種預(yù)拌混凝土制品的制造方法---外加劑滯水法，其特征在于將上述預(yù)拌混凝土按以下順序進(jìn)行操作(如附圖2所示)將碎石和黃砂同時(shí)加入強(qiáng)制式攪拌機(jī)，經(jīng)攪拌10秒鐘后加入膠凝材料(水泥和復(fù)合礦物外摻料)，再攪拌10秒鐘后加水，又?jǐn)嚢?0秒鐘后加入外加劑，再經(jīng)過30秒鐘的攪拌即可。
本發(fā)明的一種預(yù)拌混凝土制品的另一制造方法---界面增強(qiáng)法，將上述的預(yù)拌混凝土按以下順序進(jìn)行操作將黃砂和碎石與部分水泥先進(jìn)行攪拌，使其表面裹一層濃厚的漿體，然后再加入水和外加劑與水泥進(jìn)行攪拌。
本發(fā)明的最佳實(shí)施例之一
同時(shí)將細(xì)度模數(shù)為2.4的黃砂和5～25mm(或5～40mm)的碎石加入強(qiáng)制式攪拌機(jī)，經(jīng)攪拌10秒鐘后加入42.5II型硅酸鹽水泥(P.II)和摻入按水泥用量的30～50％摻量的S95礦渣微粉和II級(jí)磨細(xì)粉煤灰兩者的配合比為7∶3(它們與水泥的折算率分別為1∶0.9和2∶1)的復(fù)合礦物外摻料，再攪拌10秒鐘后加水，又?jǐn)嚢?0秒鐘后加入牌號(hào)為FTH-2C其摻量為1500～2200ml/100kg水泥用量的外加劑再經(jīng)過30秒鐘的攪拌即可。
本發(fā)明的最佳實(shí)施例之二
同時(shí)將細(xì)度模數(shù)為2.4的黃砂和5～25mm(或5～40mm)的碎石加入強(qiáng)制式攪拌機(jī)，經(jīng)攪拌10秒鐘后加入42.5普通硅酸鹽水泥(P.O)和摻入按水泥用量的30～50％摻量的S95礦渣微粉和II級(jí)磨細(xì)粉煤灰兩者的配合比為7∶3(它們與水泥的折算率分別為1∶1和2∶1)的復(fù)合礦物外摻料，再攪拌10秒鐘后加水，又?jǐn)嚢?0秒鐘后加入牌號(hào)為EA-1(2)其摻量為0.6％水泥用量的外加劑再經(jīng)過30秒鐘的攪拌即可。
本發(fā)明的最佳實(shí)施例之三
將細(xì)度模數(shù)為2.4的黃砂和5～25mm(或5～40mm)的碎石與部分42.5普通硅酸鹽(P.O)水泥先進(jìn)行攪拌，使其表面裹一層濃厚的漿體，然后再加入水和外加劑并加入42.5型硅酸鹽水泥(P.O)和摻入按水泥用量的30～50％摻量的S95礦渣微粉和II級(jí)磨細(xì)粉煤灰兩者的配合比為7∶3(它們與水泥的折算率分別為1∶0.9和2∶1)的復(fù)合礦物外摻料攪拌后，加入牌號(hào)為EA-1(2)其摻量為0.6％水泥用量的外加劑。
本發(fā)明的最佳實(shí)施例之四
將集料細(xì)度模數(shù)為2.4的黃砂和5～25mm(或5～40mm)的碎石與部分水泥先進(jìn)行攪拌，使集料表面裹一層濃厚的漿體，然后再加入水和外加劑，并加入42.5II普通硅酸鹽水泥(P.II)和摻入按水泥用量的30～50％摻量的S95礦渣微粉和II級(jí)磨細(xì)粉煤灰兩者的配合比為7∶3(它們與水泥的折算率分別為1∶0.9和2∶1)的復(fù)合礦物外摻料攪后，加入牌號(hào)為FTH-2C其摻量為1500～2200ml/100kg水泥用量的外加劑。
有關(guān)本發(fā)明制品的采用不同水膠比和膠凝材料、外加劑與強(qiáng)度相關(guān)性試驗(yàn)結(jié)果；預(yù)拌混凝土級(jí)配(42.5P.O水泥)；預(yù)拌混凝土性能表詳見附表1～7。
本發(fā)明制品的預(yù)拌混凝土某一實(shí)施例C30的混凝土配合比；新拌混凝土性能試驗(yàn)結(jié)果；混凝土抗壓強(qiáng)度；混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果抗?jié)B、抗凍性能試驗(yàn)結(jié)果；不同齡期收縮試驗(yàn)結(jié)果；不同齡期碳化試驗(yàn)結(jié)果詳見附表8～13。
本發(fā)明制品的主要特點(diǎn)
1、和易性提高。在相同的坍落度時(shí)，經(jīng)時(shí)坍落度損失小于20～30mm。
2、可泵性改善。由于復(fù)合礦物外摻料比重小，漿體量增加，產(chǎn)生較好的填充孔洞作用，增加了混凝土拌合物的粘聚性，減少了壓力泌水性。
3、凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)。特別在夏季施工初凝時(shí)間延長(zhǎng)1～2小時(shí)。
4、水化熱溫升減少。由于水泥用量比較低，因而總發(fā)熱量減少(每少用10kg/m3水泥可降低溫升約1℃)，能夠降低混凝土早期水化熱，推遲混凝土溫升峰值達(dá)到時(shí)間，可改善和消除混凝土因內(nèi)外溫差而引起的開裂。
5、混凝土的抗化學(xué)性的提高和改善。由于混凝土密實(shí)，從而提高了混凝土的抗硫酸鹽性能和抗?jié)B透性，改善了混凝土的抗碳化性和耐凍融循環(huán)的耐久性。
6、長(zhǎng)期強(qiáng)度增加。60天、90天強(qiáng)度增長(zhǎng)率分別為110％和120％。
7、混凝土較為致密。因此變形較小，減少了混凝土地收縮，徐變率可減少20％。
8、礦物外摻料替代率由10～30％提高到30～50％。
綜上所述，本發(fā)明所述的復(fù)合礦物外摻料預(yù)拌混凝土的開發(fā)和應(yīng)用，有利于提高工程質(zhì)量，降低成本、節(jié)約能源，有利于改善人類的生態(tài)環(huán)境。附表
水膠比和膠凝材料(42.5P.O+II級(jí)磨細(xì)粉煤灰)與強(qiáng)度
相關(guān)性試驗(yàn)表1
水膠比和膠凝材料(42.5P.II+II級(jí)磨細(xì)粉煤灰)與強(qiáng)度
相關(guān)性試驗(yàn)表2
水膠比和膠凝材料(42.5P.O+復(fù)合型礦渣微粉+II級(jí)磨細(xì)粉煤灰)
與強(qiáng)度相關(guān)性試驗(yàn)表3
水膠比和膠凝材料(42.5P.II+復(fù)合型礦渣微粉+II級(jí)磨細(xì)粉煤灰)
與強(qiáng)度相關(guān)性試驗(yàn)表4
復(fù)合礦物外摻料預(yù)拌混凝土級(jí)配(42.5P.O)表5
復(fù)合礦物外摻料預(yù)拌混凝土性能表表6
C30混凝土配合比(kg/m3)表7
新拌混凝土性能試驗(yàn)結(jié)果表8
C30混凝土抗壓強(qiáng)度(Mpa)表9
C30混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果表10
混凝土抗?jié)B、抗凍性能試驗(yàn)結(jié)果表11
C30混凝土不同齡期收縮試驗(yàn)結(jié)果表12
C30混凝土不同齡期碳化試驗(yàn)結(jié)果表1權(quán)利要求
1.一種預(yù)拌混凝土制品由水泥、黃砂、碎石、復(fù)合礦物外摻料、外加劑及水?dāng)嚢瓒桑涮卣髟谟趶?fù)合礦物外摻料是由S95礦渣微粉和II級(jí)磨細(xì)粉煤灰按8∶2～6∶4的比例拌和而成(兩者與水泥的折算率分別為1∶0.9和2∶1)，并以30～50％的水泥用量摻入。
2.如權(quán)利要求1所述的一種預(yù)拌混凝土制品，其特征在于水泥是42.5II型硅酸鹽水泥(P.II)(或42.5普通硅酸鹽水泥(P.O))。
3.如權(quán)利要求1、2所述的一種預(yù)拌混凝土制品，其特征在于黃砂的細(xì)度模數(shù)為2.3～2.7和碎石為5～25mm(或5～40mm)。
4.如權(quán)利要求1～3所述的一種預(yù)拌混凝土制品，其特征在于外加劑的牌號(hào)為EA-1(2)其摻量為0.5～0.8％的水泥用量(或牌號(hào)為FTH-2C其摻量為1500～2200ml/100kg的水泥用量)。
5.一種預(yù)拌混凝土制品的制造方法，其特征在于將權(quán)利要求1～4所述的預(yù)拌混凝土制品按以下順序進(jìn)行操作將碎石和黃砂同時(shí)加入強(qiáng)制式攪拌機(jī)，經(jīng)攪拌10秒鐘后加入膠凝材料---水泥和復(fù)合礦物外摻料，再攪拌10秒鐘后加水，又?jǐn)嚢?0秒鐘后加入外加劑，再經(jīng)過30秒鐘的攪拌即可。
6.一種預(yù)拌混凝土制品的制造方法，其特征在于將權(quán)利要求1～4所述的預(yù)拌混凝土制品按以下順序進(jìn)行操作將黃砂和碎石與部分水泥先進(jìn)行攪拌，使其表面裹一層濃厚的漿體，然后再加入水和外加劑與水泥攪拌即可。
全文摘要
由水泥、復(fù)合礦物外摻料、黃砂、石子、外加劑及水等組成的一種預(yù)拌混凝土，其特征在于其中復(fù)合礦物外摻料——礦渣微粉和粉煤灰的摻量超過現(xiàn)有的水平，達(dá)到了30～50％的水泥用量。同時(shí)，它具有提高和易性、改善可泵性、延長(zhǎng)凝結(jié)時(shí)間、減少水化熱溫升、提高和改善混凝土地抗化學(xué)性、增加長(zhǎng)期強(qiáng)度等特點(diǎn)。綜上所述，本發(fā)明所述的復(fù)合礦物外摻料預(yù)拌混凝土的開發(fā)和應(yīng)用，有利于提高工程質(zhì)量，降低成本、節(jié)約能源，有利于改善人類的生態(tài)環(huán)境。
文檔編號(hào)C04B14/06GK1417153SQ01132040
公開日2003年5月14日 申請(qǐng)日期2001年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月29日
發(fā)明者張克文, 劉長(zhǎng)民, 張?jiān)? 陳堯亮, 馬泓 申請(qǐng)人:上海建工材料工程有限公司