專利名稱：：超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)高流態(tài)防裂混凝土的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及建筑用混凝土
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體指一種適合超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)大流動(dòng)性、防輻射、防裂混凝土的配方及其工藝。技術(shù)背景-在超長(zhǎng)度為432m的儲(chǔ)存環(huán)形結(jié)構(gòu)條件下，使用要求具有大流動(dòng)性、防輻射、防裂等特點(diǎn)的混凝土及為保證工程質(zhì)量，有效控制裂縫的混凝土，設(shè)計(jì)提出以下三點(diǎn)技術(shù)要求1.混擬土墻板結(jié)構(gòu)上不得出現(xiàn)垂直墻面寬度^0.15mm的貫穿裂縫；2.要求混凝土收縮值低(360d收縮值^500*10—6);3.易于澆筑和密實(shí)成型；4.混凝土拌和物需較大坍落度(^180mm)，現(xiàn)場(chǎng)坍落度損失小(lh損失S20mm)。據(jù)此，在現(xiàn)有技術(shù)條件下，還沒有先例。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明主要是以降低混凝土收縮，減少混凝土裂縫為目的。鑒于上述條件，針對(duì)超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)、高流態(tài)、防輻射、防裂等特點(diǎn)混凝土的要求本發(fā)明提出以下兩點(diǎn)技術(shù)路線-1.在混凝土中摻加一定量粉煤灰、礦粉來改善混凝土的泵送性能，提高混凝土的耐久性。2.摒棄使用普通或中效減水劑配制混凝土的常規(guī)模式，使用新型聚羧酸系高效減水劑配制低收縮混凝土。通過上述技術(shù)措施并使混凝土達(dá)到以下各項(xiàng)優(yōu)異性能1.在保證混凝土強(qiáng)度的條件下，改善混凝土工作性；2.在給定工作性條件下，降低水灰比，提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性；3.在保證混凝土澆注性能和強(qiáng)度的條件下，減少水和水泥用量，減少徐變、干縮、水泥水化熱等引起的混凝土初始缺陷的因素；4.坍落度保持性能好，經(jīng)時(shí)坍落度損失??；5.對(duì)環(huán)境無污染。以下是與本發(fā)明相關(guān)的研究分析一、現(xiàn)有技術(shù)分析1.木鈣、萘系減水劑對(duì)混凝土收縮值的影響分析根據(jù)有關(guān)的文獻(xiàn)資料提供了摻木鈣、萘系外加劑混凝土收縮試驗(yàn)結(jié)果如下表所示表1摻木鈣、萘系減水劑混凝土收縮試驗(yàn)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>C30R28低收縮混凝土配合比設(shè)計(jì)R25聚羧酸減水劑配制的C30R28防裂混凝土的配合比表2C30R28坍落度150土30mrn單位kg/W<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>試驗(yàn)結(jié)果及分析表3C30R28防裂混凝土性能測(cè)試數(shù)據(jù)。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>通過對(duì)所述R25聚羧酸減水劑配制的混凝土的性能測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，R25聚羧酸減水劑配制的C30R28混凝土不僅工作性能良好，強(qiáng)度性能符合設(shè)計(jì)要求，而且通過與表1木鈣、萘系減水劑對(duì)混凝土收縮值對(duì)比以及附圖4摻木鈣、蔡系、聚羧酸減水劑混凝土不同齡期收縮曲線圖可以看出在通常的摻量下(減水率在20%左右)摻R25聚羧酸減水劑的混凝土收縮值均低于其他減水劑的混凝土和基準(zhǔn)混凝土。2.試驗(yàn)結(jié)論及改進(jìn)措施2.1摻聚羧酸類減水劑(R25)在常規(guī)的摻量范圍內(nèi)不僅起到減水增強(qiáng)的效果，而且混凝土的收縮值也均低于摻其他外加劑混凝土的收縮值，對(duì)于降低混凝土的收縮防止裂縫產(chǎn)生是有利的。2.2在保證混凝土和易性，有利于泵送的前提下，遵循骨料體積含量最大的原則進(jìn)行混凝—十配合比的進(jìn)一步優(yōu)化。降低配合比中的砂率，目標(biāo)值為43%。2.3在滿足混凝土施工要求的條件下進(jìn)一步降低單位用水量，以減少混凝土中游離水的數(shù)量。目標(biāo)值每方160Kg。2.4在保證混凝土強(qiáng)度的前提下，進(jìn)一步降低單方水泥用量，以減少水泥水化過程中產(chǎn)生的水化熱，有效控制混凝土的裂縫的產(chǎn)生。二、關(guān)于R25聚羧酸減水劑性能指標(biāo)的分析R25聚羧酸減水劑的作用機(jī)理R25聚羧酸高效減水劑的作用機(jī)理是以靜電斥力，空間位阻為主。靜電斥力作用是聚羧酸系減水劑在水泥顆粒界面的吸附和形成的雙電層，使水泥顆粒間產(chǎn)生靜電斥應(yīng)力，使混凝土開始流動(dòng)的屈服剪切應(yīng)力降低，從而使團(tuán)聚的水泥顆粒得以分散，水泥顆粒間相互滑動(dòng)能力增大，改善了和易性；同時(shí)能有效控制混凝土的用水量，保證力學(xué)性能與耐久性的要求?？臻g位阻作用是聚羧酸系減水劑吸附在水泥顆粒表面，形成一層較厚的聚合物分子吸附層。當(dāng)水泥顆粒相互靠近時(shí)，吸附層相互重疊，在水泥顆粒間會(huì)產(chǎn)生斥力作用，重疊越多，斥力越大，稱之為空間位阻斥力(如附圖2所示)。R25聚羧酸減水劑由于其主鏈較短，側(cè)鏈較長(zhǎng)，主鏈吸附在水泥表面，長(zhǎng)側(cè)鏈和短側(cè)鏈隨機(jī)組合接枝在主鏈上，在溶液中充分伸展，形成厚的溶劑化外層，由于空間位阻斥力作用，使水泥顆粒之間相互排斥而分散，有效地阻止水泥粒子間的凝聚，有利于游離水的釋放，改善和易性，減少混凝土的拌水量；同時(shí)形成的較厚的聚合物分子吸附層，使得初始的水泥水化產(chǎn)物較難將減水劑分子吸附層覆蓋，仍能保持較高的空間位阻，使該減水劑在水泥顆粒表面有效作用時(shí)間較長(zhǎng)，可增強(qiáng)坍落度保持性能。本發(fā)明主要是以降低混凝土收縮，減少混凝土裂縫為目的。通過上述對(duì)聚羧酸減水劑的減水作用機(jī)理研究可以看出，正是由于R25聚羧酸減水劑化學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了比之主要靠靜電斥力作用提高水泥粒子分散性、降低水灰比的普通型減水劑以及萘系高效減水劑，R25聚羧酸減水劑通過靜電斥力，空間位阻斥力相結(jié)合能更有效的提高水泥粒子分散性，釋放游離水，減少用水量和水泥用量，降低水灰比，從而不僅得到和易性能和坍落度保持性能優(yōu)秀的混凝土拌和物，而且能更有效地降底混凝土的收縮，減少混凝土的裂縫。R25聚羧酸減水劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)RH0EPLUS25的分子(PCE)結(jié)構(gòu)即為主鏈上帶有多個(gè)活性基團(tuán)，極性較強(qiáng)，側(cè)鏈帶有親水性的聚醚鏈段，并且鏈較長(zhǎng)，數(shù)量多，疏水基的分子鏈段較短，數(shù)量較少。聚羧酸高性能減水劑的分子結(jié)構(gòu)模型如附圖3所示。表4R25減水劑勻質(zhì)性指標(biāo)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>本發(fā)明所述的混凝土，由外加劑、水泥、礦粉、粉煤灰粗骨料和細(xì)骨料組成，其中外加劑R25聚羧酸減水劑水泥42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水化熱低，與R25減水劑相容性好礦粉S95級(jí)礦粉粉煤灰II級(jí)粉煤灰粗骨料5-25mm碎石細(xì)骨料細(xì)度模數(shù)在(2.32.6)，含泥量^1.0%，泥塊含量蕓0.5%的中砂配合比水泥單方用量比例1.00;粉煤灰單方用量比例0.42;礦粉規(guī)格S95單方用量比例0.42;水單方用量比例0.89;砂單方用量比例4.44;碎石單方用量比例5.89;碎石單方用量比例5.89;外加劑單方用量比例0.012。本發(fā)明養(yǎng)護(hù)工藝鑒于施工過程中的氣候、季節(jié)和外界氣溫條件的變化大，對(duì)砼養(yǎng)護(hù)，特別是保溫、保濕養(yǎng)護(hù)尤為重要據(jù)此l.底板砼、頂板砼養(yǎng)護(hù)1.1.砼澆搗結(jié)束，待其初凝開始，即蓋一層塑料薄膜，上面再蓋一層麻袋養(yǎng)護(hù)，起保溫保濕作用。在塑料薄膜，麻袋覆蓋條件下，保溫保濕可充分發(fā)揮砼徐變特性，降低溫度應(yīng)力，減少砼降溫梯度，控制有害裂縫的出現(xiàn)；1.2.養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14天；1.3.應(yīng)在測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)指導(dǎo)下，即溫度達(dá)到最大峰值后，呈回落趨勢(shì)，當(dāng)內(nèi)部與大氣溫度差小于20°C，方可部分掀去麻袋。1.4.全部麻袋不可在同一天全部掀去或成片掀去，應(yīng)分兩天進(jìn)行，第一天只能采用間隔夾花方式掀去1/2左右，使溫度通過有限的空間逐步散去，避免急劇降溫，余下部分的麻袋應(yīng)在第二天中午掀去。2.墻頂板砼養(yǎng)護(hù)前期保留模板時(shí)間延長(zhǎng)，宜57天后拆模，后期拆模后立即采用砼外包裹雙層塑料薄膜養(yǎng)護(hù)(或一層塑料薄膜外掛麻袋)。拆模及包裹塑料薄膜應(yīng)分段進(jìn)行，包裹塑料薄膜應(yīng)搭接進(jìn)行，搭接處用封箱帶封閉，為了保證墻體不被污染及較長(zhǎng)時(shí)間的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，塑料保護(hù)薄膜應(yīng)一直保留，直到影響后道工序施工時(shí)方可去除。圖1-1、1-2為本發(fā)明的底板砼、頂板砼及墻頂板砼養(yǎng)護(hù)工藝流程;圖2為本發(fā)明的一種外加劑R2聚羧酸高效減水劑的分子結(jié)構(gòu)模型;圖3為本發(fā)明的一種外加劑R25聚羧酸高效減水劑的空間位阻作用示意圖4為本發(fā)明的一種外加劑不同齡期收縮曲線圖；圖5-1、5-2為本發(fā)明的實(shí)施例的效果照片。以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的防裂混凝土作進(jìn)一步的描述本發(fā)明所述的混凝土，由外加劑、水泥、礦粉、粉煤灰粗骨料和細(xì)骨料組成所述的外加劑為R25聚羧酸減水劑；水泥為42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水化熱低，與R25減水劑相容性好(某某水泥廠產(chǎn)品)；礦粉S95級(jí)礦粉(安徽某某建材有限公司產(chǎn)品)粉煤灰n級(jí)粉煤灰(上海某某實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的)粗骨料5-25mm碎石(產(chǎn)自浙江某某)細(xì)骨料細(xì)度模數(shù)在(2.32.6)，含泥量^1.0%,泥塊含量^0.5%的中砂(產(chǎn)自蕪湖某某)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例以強(qiáng)度等級(jí)為C30為例，其混凝土配合比如下水泥P042.5;單方用量比例1.00;粉煤灰II級(jí)灰；單方用量比例0.42;礦粉S95;單方用量比例0.42;水自來水；單方用量比例0.89;砂中砂；單方用量比例4.44;碎石5-25mm;單方用量比例5.89;外加劑R25;單方用量比例0.012。本發(fā)明所述的混凝土工藝鑒于施工過程中的氣候、季節(jié)和外界氣溫條件的變化大，對(duì)砼養(yǎng)護(hù)，特別是保溫、保濕養(yǎng)護(hù)尤為重要據(jù)此l.底板砼、頂板砼養(yǎng)護(hù)1.l.砼澆搗結(jié)束，待其初凝開始，即蓋一層塑料薄膜，上面再蓋一層麻袋養(yǎng)護(hù)，起保溫保濕作用。在塑料薄膜，麻袋覆蓋條件下，保溫保濕可充分發(fā)揮砼徐變特性，降低溫度應(yīng)力，減少砼降溫梯度，控制有害裂縫的出現(xiàn)；1.2.養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14天；1.3.應(yīng)在測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)指導(dǎo)下，即溫度達(dá)到最大峰值后，呈回落趨勢(shì)，當(dāng)內(nèi)部與大氣溫度差小于20°C，方可部分掀去麻袋；1.4.全部麻袋不可在同一天全部掀去或成片掀去，應(yīng)分兩天進(jìn)行，第一天只能采用間隔夾花方式掀去1/2左右，使溫度通過有限的空間逐步散去，避免急劇降溫，余下部分的麻袋應(yīng)在第二天中午掀去。2.墻頂板砼養(yǎng)護(hù)前期保留模板時(shí)間延長(zhǎng)，宜57天后拆模，后期拆模后立即采用砼外包裹雙層塑料薄膜養(yǎng)護(hù)(或一層塑料薄膜外掛麻袋)。拆模及包裹塑料薄膜應(yīng)分段進(jìn)行，包裹塑料薄膜應(yīng)搭接進(jìn)行，搭接處用封箱帶封閉，為了保證墻體不被污染及較長(zhǎng)時(shí)間的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，塑料保護(hù)薄膜應(yīng)一直保留，直到影響后到工序施工時(shí)方可去除。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例C30R28防裂混凝土各項(xiàng)性能試驗(yàn)結(jié)果1.混凝土拌合性能表5混凝土拌合性能<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>5.混凝土抗?jié)B試驗(yàn)結(jié)果表10混凝土抗?jié)B試驗(yàn)值<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>試驗(yàn)結(jié)果分析1.C30防裂混凝土在工程中的應(yīng)用體現(xiàn)出了良好的和易性能，出機(jī)坍落度基本控制在180mm，lh的坍落度的損失也在20ram左右，滿足了泵送施工所需高流態(tài)及低坍落度損失的要求。2.含氣量較小，混凝土體現(xiàn)出了較好的密實(shí)性。3.強(qiáng)度性能完全符合工程設(shè)計(jì)的要求，且質(zhì)量控制水平較好。4.體現(xiàn)出了防裂混凝土良好的耐久性能4.1標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的混凝土試件體現(xiàn)出了較小的收縮值，能滿足工程低收縮的要求，有利于裂縫的控制。4.2通過25次凍融循環(huán)試驗(yàn)，混凝土試件重量損失率和強(qiáng)度損失率均較小，體現(xiàn)出了防裂混凝土良好的抗凍性能。4.3C30防裂混凝土的抗?jié)B等級(jí)可以達(dá)到P16，具有良好的抗?jié)B性能。4.4C30防裂混凝土用水量降低到160kg，水泥用量降低到180kg、礦物摻和料用量提高、砂率降低到43%，通過這些改進(jìn)措施，使工程應(yīng)用混凝土體現(xiàn)出了比試驗(yàn)混凝土更為優(yōu)異的低收縮性能。4.5現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)拆模后，表面光潔，無肉眼可見裂縫，表面極少有氣泡。(如附圖5-l、5-2所示)。綜上所述本發(fā)明具有1.通過C30防裂混凝土在工程中的累計(jì)應(yīng)用方量近20000m:i，其工作性能、強(qiáng)度性能、耐久性能均體現(xiàn)出了良好的效果，滿足了工程低收縮、防裂的要求。2.對(duì)于防裂混凝土的優(yōu)化配制，應(yīng)合理選擇原材料2.1外加劑可選用聚羧酸系減水劑。聚羧酸系減水劑由于其獨(dú)特的作用機(jī)理，可以在保證混凝土澆注性能和強(qiáng)度的條件下，改善混凝土工作性能，減少水灰比，減少水和水泥用量，降低水化熱，減少徐變和收縮，有利于提高混凝土強(qiáng)度和耐久性能。在保證混凝土強(qiáng)度的前提下，進(jìn)一步降低單方水泥用量，以減少水泥水化過程中產(chǎn)生的水化熱，有效控制混凝土的裂縫的產(chǎn)生。在滿足混凝土施工要求的條件下進(jìn)一步降低單位用水量，以減少混凝土中游離水的數(shù)量。目標(biāo)值每方160Kg。2.2水泥宜選用與外加劑相容性好的中熱和低熱的硅酸鹽水泥，降低水化熱，有利于減少混凝土的收縮，控制裂縫的產(chǎn)生。2.3應(yīng)選擇細(xì)度模數(shù)在(2.32.6)之間，含泥量^1.0%,泥塊含量^0.5%的中砂細(xì)度模數(shù)在(2.32.6)之間，可以使混凝土得到良好的和易性能；含泥量、泥塊含量過高，會(huì)加大用水量和外加劑的用量，加大混凝土的收縮，降低混凝土的強(qiáng)度和耐久性。3.對(duì)于防裂混凝土的配制，應(yīng)遵循骨料體積含量最大的原則，充分利用礦粉、粉煤灰摻和料的物理效應(yīng)和填充效應(yīng)，減少水泥用量，增加混凝土的密實(shí)性，提高新拌混凝土的工作性，減少混凝土的收縮，增強(qiáng)混凝土的耐久性能。在保證混凝土和易性，有利于泵送的前提下，遵循骨料體積含量最大的原則進(jìn)行混凝土配合比的進(jìn)一步優(yōu)化。降低配合比中的砂率，目標(biāo)值為43%。4.對(duì)于防裂混凝土的應(yīng)用，要充分考慮原材料、配比設(shè)計(jì)、養(yǎng)護(hù)對(duì)混凝土收縮裂縫的影響。權(quán)利要求1.一種超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)高流態(tài)防裂混凝土，由外加劑、水泥、礦粉、粉煤灰粗骨料和細(xì)骨料組成，其特征是，外加劑R25聚羧酸減水劑；水泥與R25減水劑相容性好，水化熱低的42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥；礦粉S95級(jí)礦粉；粉煤灰II級(jí)粉煤灰；粗骨料5-25mm碎石；細(xì)骨料細(xì)度模數(shù)在2.3～2.6，含泥量≦1.0％，泥塊含量≦0.5％的中砂；其配合比如下水泥P042.5；單方用量比例1.00；粉煤灰II級(jí)灰；單方用量比例0.42；礦粉S95單方用量比例0.42；水自來水；單方用量比例0.89；砂中砂細(xì)度模數(shù)在2.3～2.6；單方用量比例4.44；碎石5-25mm；單方用量比例5.89；外加劑R25；單方用量比例0.012。2.如權(quán)利要求1所述的超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)高流態(tài)防裂混凝土的養(yǎng)護(hù)工藝A.底板砼、頂板砼養(yǎng)護(hù)A.1以保溫保濕作用，在砼澆搗結(jié)束，待其初凝開始，即蓋一層塑料薄膜，上面再蓋一層麻袋；A:2.時(shí)間不得少于14天；八.3.在測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)指導(dǎo)下，在溫度達(dá)到最大峰值后，呈回落趨勢(shì)，當(dāng)內(nèi)部與大氣溫度差小于20°C，方可部分掀去麻袋；八.4.麻袋不可在同一天全部掀去或成片掀去，應(yīng)分兩天進(jìn)行；第一天只能采用間隔夾花方式掀去1/2左右，使溫度通過有限的空間逐步散去，避免急劇降溫，余下部分的麻袋應(yīng)在第二天中午掀去；B.墻頂板砼養(yǎng)護(hù)B.1前期保留模板時(shí)間需延長(zhǎng)，宜57天后拆模；B.2后期，拆模后立即采用砼外包裹雙層塑料薄膜或一層塑料薄膜外掛麻袋；B.3拆模及包裹塑料薄膜應(yīng)分段進(jìn)行，包裹塑料薄膜應(yīng)搭接方式進(jìn)行，搭接處用封箱帶封閉，為了保證墻體不被污染及較長(zhǎng)時(shí)間的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，塑料保護(hù)薄膜應(yīng)一直保留，直到影響后道工序施工時(shí)方可除去。全文摘要本發(fā)明涉及一種超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)條件下，使用具有大流動(dòng)性、防輻射、防裂等特點(diǎn)的混凝土配方及其工藝。其中R25減水劑、42.5級(jí)水泥、S95礦粉、II級(jí)粉煤灰、5-25mm碎石、細(xì)度模數(shù)在2.3～2.6，含泥量≤1.0％，泥塊含量≤0.5％的中砂；其單方用量比依次分別為0.012；1.00；0.42；0.42；5.89；4.44和水0.89以及包含底板砼、頂板砼等的養(yǎng)護(hù)工藝。經(jīng)優(yōu)化配制，合理選材，在保證混凝土澆注性能和強(qiáng)度的條件下，改善混凝土性能，減少徐變和收縮，有效控制混凝土裂縫的產(chǎn)生。在滿足混凝土施工要求的條件下，減少了混凝土中游離水的數(shù)量，達(dá)到低收縮、防裂及耐久性能良好的效果。文檔編號(hào)C04B28/04GK101412607SQ20071004724公開日2009年4月22日申請(qǐng)日期2007年10月19日優(yōu)先權(quán)日2007年10月19日發(fā)明者劉秀紅,吳德龍,達(dá)周,王基培,王文兵,王曉華,陳堯亮,顧斌華申請(qǐng)人:上海建工材料工程有限公司;上海浦蓮預(yù)拌混凝土公司;上海建工南航預(yù)拌混凝土有限公司