一种耐久性混凝土的配制方法

专利名称：一种耐久性混凝土的配制方法
技术领域：
本发明属于建筑材料技术领域，尤其是一种耐久性混凝土的配制方法。
(二)
背景技术：
混凝土结构广泛应用于建筑、交通系统的公路、桥梁等。但是目前大量的桥梁 混凝土结构因为受到自然环境的侵蚀，病害较多导致耐久性差，因而严重影响了交 通运输的安全。世界各国每年都需要投入巨大费用用于大修或重建。欧、美、日等 国每年花在其工程维修费用已经超过新建工程费用。我国建成十几年的桥梁工程就 出现钢筋锈蚀、混凝土开裂、剥落，就得限载、大修或重建。
城市立交由于冬天散除冰盐加速了混凝土结构的劣化。混凝土结构的耐久性已经 成为当前世界各国共同关注的问题。目前北欧国家如挪威、瑞典其桥梁基本釆用高
性能(HPC)混凝土，美国、加拿大也正在大力宣传和推广应用HPC建设桥梁。美国研 制了"0.45次方最佳级配曲线"只对沥青工程工艺进行了改进，收到了很好的效果。 法国路桥研究中心采用标准高性能(HPC)混凝土材料制作了各种样块，因不能直观地 反映现场使用材料及其组成的化学、物理力学性能，因而实用性欠佳，目前我国及 .世界各国尚没有"6分层法"研制高性能混凝土的先例。
(三)

发明内容
本发明的目的在于设计一种耐久性混凝土的配制方法，它能够提高混凝土的密 实性、抵御各种恶劣环境作用、改善和提高了混凝土的防裂、防冻和氯离子的扩散 系数。
本发明的技术方案为 一种耐久性混凝土，其特征在于它含有胶凝材料、砂、
碎石及水，每立方米混凝土中，胶凝材料的质量为260 600 kg，砂的质量为500 880kg，碎石的质量为900 1380kg，水的质量为130 180kg;所说的胶凝材料含有 水泥、粉煤灰及矿渣粉，其中水泥占胶凝材料总量的40% 85%，粉煤灰占胶凝材料 总量的'5% 30%，矿渣粉占胶凝材料总量的10% 30%。
上述所说的胶凝材料中还含有减水剂和引气剂，其中减水剂占胶凝材料总量的 0. 5% 3%，引气剂占胶凝材料总量的0. 002% 0,02%。
一种耐久性混凝土的配制方法，其特征在于它包括以下步骤
(l)确定耐久性混凝土的配合比，包括
①优化胶浆的最佳性能与比例；首先设计初始配合比，将配合比中的水泥、水、
减水剂和引气剂进行搅拌，利用相关试验检验其材料间相容性，观察其流动性能及流动性保持效果；
② 根据富勒曲线制作0.5次方最佳级配曲线，应用"0.5次方最佳级配曲线" 和空隙率试验优化粗细集料的级配，通过控制集料的空隙率，试配确定集料的级配 和砂率，同时初选出几种集料比例，再进行空隙率试验，根据最小空隙原则控制空 隙率小于40%及选定密实度曲线上下浮动不超过10%的范围，通过试配确定集料的级 配和砂率；
③ 优化砂浆的最佳性能与比例，水与胶凝材料结合而成胶浆，在第①步的基础 上再加入砂子，以此考察该配合比的抗折、抗压强度等力学性能；
④ 综合考虑以上③步的结果，加入石料，初步确定耐久性混凝土待选配合比组；
⑤ 按照耐久性要求制作各种混凝土试件进行试配并按照标准要求进行验证；
⑥ 根据试验结果，通过优化配出综合性能最佳的混凝土，针对各种劣化因素， 综合提出混凝土的耐久性配合比，使混凝土结构在各种环境下满足使用期100年以 上的要求；
(2) 对每层按照常规施工要求生产和按照标准进行验证，以工程现场条件为限， 将以上步骤得出的配合比应用于生产，在施工过程中进行调整配合比，如当工地现 场由于搅拌方式不同导致混凝土坍落度达不到要求，可调整混凝土中的用水量或外 加剂用量，或因现场原材料变化作相应配合比调整，调整后的配合比为生产用正式 配合比。
(3) 最后对制作的混凝土进行测试、验证和维护，耐久性混凝土施工过程中需要 进行试验检测，以验证其硬化混凝土的性能是否达到相应规范要求，如检测合格， 则该耐久性混凝土达到预期设计目标；施工完成后严格控制养护条件，保证耐久性 混凝土的质量。
上述所说的步骤(1)的第①步中胶浆为水与胶凝材料结合而成，其中水与胶凝材 料比例即水胶比为O. 28 0.7。
上述所说的步骤(1)的第③步中砂浆为胶浆与砂混合而成，其中胶浆与砂的质量 比为0. 48 1. 52。
本发明的优越性在于由于采用了上述的工艺技术，提高了混凝土的密实性、 抵御各种恶劣环境作用、改善和提高了混凝土的防裂、防冻和氯离子的扩散系数， 实现了混凝土结构可达到IOO年以上的耐久性；显著降低了工程造价和养护维修费 用；因为该结构减少了水泥用量的比例，显著减少了C02、 S02、 NOs等有害气体量的 排放；由于上述原因明显降低了各种运输的成本；经济效益、社会效益和环境效益 很高；用本发明制作的混凝土可在市政、水利、建筑等行业的桥梁、涵洞、地铁、
水工等混凝土、预应力混凝土等工程中推广应用。(四)


图1为本发明所涉一种耐久性混凝土的配制方法的工艺流程图。
图2为本发明所涉一种耐久性混凝土的配制方法的耐久性混凝土原料组成图。
图3为本发明所涉一种耐久性混凝土的配制方法中的富勒曲线。
图4为本发明所涉一种耐久性混凝土的配制方法中的0. 5次方最佳级配曲线。
(五)
具体实施例方式
实施例 一种耐久性混凝土的配制方法为(见图l一4):首先，初步设计耐久 性混凝土配合比，其中每立方米混凝土中，胶凝材料的质量为380 kg，砂的质量为
670kg，碎石的质量为1170kg，水的质量为150kg;所说的胶凝材料含有水泥、粉煤 灰、矿渣粉、减水剂及引气剂，其中水泥占胶凝材料总量的80%，粉煤灰占胶凝材 '料总量的8%，矿渣粉占胶凝材料总量的12%，减水剂占胶凝材料总量的1.5%，引气 剂占胶凝材料总量的0.008%;然后先将水泥、粉煤灰、矿渣粉、水、减水剂、引气 剂按照上述比例配合搅拌，观察粘度、凝结时间等现象，如无异常，则可确认该混 凝土中材料间相容性良好，水胶比合适；根据富勒曲线制作0.5次方最佳级配曲线， 应用"0.5次方最佳级配曲线"和空隙率试验优化粗细集料的级配，该配合比级配 曲线与最佳级配曲线浮动不超过10%，空隙率为40%以下；将配合比中除碎石外其他 材料配合在一起制成砂浆，检测砂浆的强度等力学性能；将该耐久性混凝土配合比 中所有材料配合在一起制成混凝土，检测其常规和耐久性能，如强度，抗裂，抗冻， 氯离子扩散系数等；分析各项检测结果，验证该混凝土寿命达到100年；在现场确 定施工部位，在混凝土搅拌现场进行实际搅拌、运输、浇筑，发现该配合比使用效 '果良好，无需调整。再由现场搅拌耐久性混凝土进行相关性能检测，如检测结果均 达到要求，并满足设计100年寿命的指标要求，则最终确定该耐久性混凝土。
权利要求
1、一种耐久性混凝土的配制方法，其特征在于它包括以下步骤(1)确定耐久性混凝土的配合比，包括①优化胶浆的最佳性能与比例；首先设计初始配合比，将配合比中的水泥、水、减水剂和引气剂进行搅拌，利用相关试验检验其材料间相容性，观察其流动性能及流动性保持效果；②根据富勒曲线制作0.5次方最佳级配曲线，应用“0.5次方最佳级配曲线”和空隙率试验优化粗细集料的级配，通过控制集料的空隙率，试配确定集料的级配和砂率，同时初选出几种集料比例，再进行空隙率试验，根据最小空隙原则控制空隙率小于40％及选定密实度曲线上下浮动不超过10％的范围，通过试配确定集料的级配和砂率；③优化砂浆的最佳性能与比例，水与胶凝材料结合而成胶浆，在第①步的基础上再加入砂子，以此考察该配合比的抗折、抗压强度等力学性能；④综合考虑以上③步的结果，加入石料，初步确定耐久性混凝土待选配合比组；⑤按照耐久性要求制作各种混凝土试件进行试配并按照标准要求进行验证；⑥根据试验结果，通过优化配出综合性能最佳的混凝土，针对各种劣化因素，综合提出混凝土的耐久性配合比，使混凝土结构在各种环境下满足使用期100年以上的要求；(2)对每层按照常规施工要求生产和按照标准进行验证，以工程现场条件为限，将以上步骤得出的配合比应用于生产，在施工过程中进行调整配合比，如当工地现场由于搅拌方式不同导致混凝土坍落度达不到要求，可调整混凝土中的用水量或外加剂用量，或因现场原材料变化作相应配合比调整，调整后的配合比为生产用正式配合比。(3)最后对制作的混凝土进行测试、验证和维护，耐久性混凝土施工过程中需要进行试验检测，以验证其硬化混凝土的性能是否达到相应规范要求，如检测合格，则该耐久性混凝土达到预期设计目标；施工完成后严格控制养护条件，保证耐久性混凝土的质量。
2、 根据权利要求1所说的一种耐久性混凝土的配制方法，其特征在于所说的步 骤(1)的第①步中胶浆为水与胶凝材料结合而成，其中水与胶凝材料比例即水胶比为 0. 28 0.7。
3、 根据权利要求1所说的一种耐久性混凝土的配制方法，其特征在于所说的步 骤(1)的第③步中砂浆为胶浆与砂混合而成，其中胶浆与砂的质量比为0. 48 1. 52。
全文摘要
一种耐久性混凝土的配制方法，其特征在于它包括以下步骤(1)确定耐久性混凝土的配合比；(2)对每层按照常规施工要求生产和按照标准进行验证；(3)最后对制作的混凝土进行测试、验证和维护。其优越性在于由于采用了上述的工艺技术，提高了混凝土的密实性、抵御各种恶劣环境作用、改善和提高了混凝土的防裂、防冻和氯离子的扩散系数，实现了混凝土结构可达到100年以上的耐久性；降低了工程造价和养护维修费用；减少了CO₂、SO₂、NO₂等有害气体量的排放。
文档编号C04B28/00GK101293764SQ200810084398
公开日2008年10月29日 申请日期2008年3月21日 优先权日2007年3月26日
发明者张多马 申请人:天津市国腾公路咨询监理有限公司