专利名称：一种用于早期张拉预应力结构混凝土的功能型掺合料及其用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于早期张拉预应力结构混凝土的功能型掺合料。
背景技术：
高速铁路桥梁的主要功能是为高速列车提供平顺、稳定的桥上线路，确保运营安全和乘坐舒适；桥梁应具有足够的竖向、横向、纵向和抗扭刚度，使结构的各种变形很小； 避免结构出现车桥共振或过大振动。由于桥梁节省土地资源、质量容易控制等突出特点，以桥带路的设计理念已经被广泛应用于高速铁路与客运专线的设计中。高架、长桥、大跨度桥梁多，桥梁比例大是我国高速铁路的典型特征之一。以京沪高速铁路为例，全线正线长度 1318公里，正线桥梁247座，延长1059. 351公里，占线路全长的80. 4%，其中箱梁31034孔， 各种特殊结构397座。京沪沿线约96%的简支箱梁采用梁场预制、架桥机架设的施工方法， 另有397处特殊桥梁和1000余孔梁采用桥位灌筑的施工方法。混凝土是人类近代最广泛使用的建筑材料，也是当前最大宗的人造材料。与其他常用建筑材料相比，水泥混凝土生产能耗低，原料来源广，工艺简便，生产成本低，它还具有耐久、防火、适用性强、应用方便等特点。因而，世界范围内的高速铁路90%以上的桥梁都选用混凝土结构，随着混凝土技术的发展，人们意识到矿物掺和料对于改善混凝土工作性，提高混凝土耐久性，降低水泥用量减少环境污染方面具有重要作用，矿物掺和料已经成为高性能混凝土不可或缺的组分，常用的混凝土掺合料包括粉煤灰、磨细矿渣粉、硅灰、偏高岭土等，近年来随着基础建设规模的不断扩大，优质矿物掺合料已经面临严重的资源短缺问题，同时具有特殊功能的掺合料也对于特殊结构的混凝土施工也能起到重要作用。现浇梁尤其是采用悬臂浇筑法施工的预应力混凝土连续梁，受各悬臂阶段施工周期限制等因素的影响，往往成为工程建设中的控制节点。为了提高施工效率，施工单位希望能够尽早进行张拉，以保证施工进度。然而，我国公路领域在20世纪80 90年代修建了大量预应力混凝土连续梁(悬臂施工)，后期针对运营过程中暴露的梁体开裂、跨中下挠等病害问题，国内科研机构和高校进行了较系统研究，研究表明预施应力时混凝土弹性模量偏低、导致预应力徐变损失偏大是导致病害产生的主要原因之一。对于预应力混凝土结构， 混凝土预施应力龄期主要影响混凝土徐变变形以及预应力损失；受荷龄期越早，混凝土徐变变形和预应力损失越大。如何在保证后期徐变变形和梁体抗裂性满足要求的前提下，通过采用有效的措施，通过调整混凝土预施应力龄期以满足建设工期要求是需要解决的关键问题。
发明内容
基于以上工程建设中存在的实际问题，本发明提出了一种用于早期张拉预应力结构混凝土的功能型掺合料，并将其应用于快速张拉现浇梁混凝土的制备中，创造性的将碳酸盐石粉引入功能型掺合料中，采用该功能型掺合料制备出的现浇梁混凝土具有高早强、高弹模与后期强度持续稳定增长的特性。采用该功能型掺合料可以在不提高混凝土设计强度等级的前提下，制备出满足快速张拉要求的混凝土。将该功能型掺合料应用于现浇梁混凝土的制备，可有效解决传统现浇梁混凝土预施应力龄期长、建设工期长的问题。本发明的技术方案一种用于早期张拉预应力结构混凝土的功能型掺合料，其特征在于由碳酸盐石粉和矿物掺合料组合而成，该功能型掺合料以重量计算的配合比为碳酸盐石粉5% -95% ;矿物粉料5% -90 %。上述的一种用于早期张拉预应力结构混凝土的功能型掺合料，其特征在于上述碳酸盐石粉是由含碳酸钙矿石经破碎、磨细等工艺加工而成的，所用的含碳酸钙矿石包括白云石、方解石等。上述的一种用于早期张拉预应力结构混凝土的功能型掺合料，其特征在于上述矿物粉料主要是粉煤灰、磨细矿渣、硅灰、偏高岭土、硅微粉、钢渣粉、磷渣粉、锂渣粉之中的一种或二种以上的混合物。上述的一种用于早期张拉预应力结构混凝土的功能型掺合料的制备方法，其特征在于制备工艺的步骤是先将含碳酸钙矿石破碎、粉磨成碳酸盐石粉，再按配方的比例将碳酸盐石粉与矿物粉料混合，用搅拌机对其进行充分搅拌，直至两者被均匀混合成功能型掺合料。上述的一种用于早期张拉预应力结构混凝土的功能型掺合料的用途，其特征在于应用于快速张拉的桥梁现浇梁高性能混凝土。本发明与现有传统技术相比具有的有益效果将碳酸盐石粉与矿物粉料组合，既可以发挥碳酸盐石粉早期强度高、早期弹模高的优点，又可以发挥矿物粉料后期持续水化， 后期强度持续增长的优点。将其应用于现浇梁高性能混凝土的制备，可配制出早期强度高、 早期弹模高的混凝土，与普通矿物掺合料制备的混凝土相比，提高了早期弹性模量，可以实现现浇梁的早期张拉，对于降低模板周转周期、缩短现浇梁施工周期、节约工程建设资金具有重要意义。本发明功能型掺合料应用于混凝土时应同时掺加高效减水剂，以使粉体颗粒充分分散，充分发挥出本发明复合掺和料的填充及减水效应。本发明功能型掺合料，具有显著的填充、减水以及具有与水泥的反应活性，可替代 10% -80%的水泥，配制出高性能混凝土。本发明功能型掺合料，作为掺和料可替代10% -80%水泥，配制出多种用途的高性能混凝土。如闻速铁路无昨轨道轨道板混凝土、闻速铁路道床板混凝土、闻速铁路充填层自密实混凝土、活性粉末混凝土等。
具体实施例方式本发明是一种用于早期张拉预应力结构混凝土的功能型掺合料的用途，其特征在于由碳酸盐石粉和矿物掺合料组合而成，该功能型掺合料以重量计算的配合比为碳酸盐石粉5% -95% ;矿物粉料5% -90%。上述的一种用于早期张拉预应力结构混凝土的功能型掺合料的用途，其特征在于上述碳酸盐石粉是由含碳酸钙矿石经破碎、磨细等工艺加工而成的，所用的含碳酸钙矿石包括白云石、方解石等。上述的一种用于早期张拉预应力结构混凝土的功能型掺合料的用途，其特征在于上述矿物粉料主要是粉煤灰、磨细矿渣、硅灰、偏高岭土、硅微粉、钢渣粉、磷渣粉、锂渣粉之中的一种或二种以上的混合物。上述的一种用于早期张拉预应力结构混凝土的功能型掺合料的用途，其特征在于制备工艺的步骤是先将含碳酸钙矿石破碎、粉磨成碳酸盐石粉，再按配方的比例将碳酸盐石粉与矿物粉料混合，用搅拌机对其进行充分搅拌，直至两者被均匀混合成功能型掺合料。上述的一种用于早期张拉预应力结构混凝土的功能型掺合料的用途，其特征在于应用于快速张拉的桥梁现浇梁高性能混凝土。下面通过实施例说明其
具体实施例方式实施例I碳酸盐石粉制备将方解石破碎、磨细成碳酸盐石粉。功能型掺合料的配比为碳酸盐石粉70% ;粉煤灰10% ;磨细矿渣粉20%。混凝土配合比(kg/m3):水泥384 ;功能型掺合料96 ;细骨料750 ;粗骨料 1080 ;水:129 ;减水剂4. 8。混凝土性能初始坍落度220mm，含气量2. 4%，Id抗压强度34. 9MPa，3d抗压强度 50. 8MPa，28d抗压强度59. IMPa, Id弹性模量27. IGPa, 3d弹性模量37. 5GPa，该混凝土用于现浇梁施工，3d即可满足张拉要求。实施例2碳酸盐石粉制备将白云石破碎、磨细成碳酸盐石粉。功能型掺合料的配比为碳酸盐石粉95% ;磨细矿渣粉5%。混凝土配合比(kg/m3):水泥376 ;功能型掺合料75 ;细骨料760 ;粗骨料 1050 ;水:152 ;减水剂1. 9。混凝土性能初始坍落度200mm，含气量3. I %，3d抗压强度53. 6MPa，5d抗压强度 64. 5MPa，28d抗压强度74. 8MPa，3d弹性模量40. 5GPa，28d弹性模量47. 2GPa，该混凝土用于现浇梁施工，3d即可满足张拉要求。实施例3碳酸盐石粉制备将石灰石采矿加工过程中尾矿、石屑等破碎、磨细成碳酸盐石粉。功能型掺合料的配比为碳酸盐石粉40%，硅灰20%，粉煤灰40% ；混凝土配合比(kg/m3):水泥488 ;功能型掺合料166 ;细骨料601 ;粗骨料 1116，水195. 2，减水剂5. 6 ；混凝土性能初始坍落度180mm，含气量3. 8%，3d抗压强度42. 2MPa，28d抗压强度57. 2MPa，3d弹性模量42. 3GPa，该混凝土用于现浇梁施工，3d即可满足张拉要求。实施例4碳酸盐石粉制备将方解石破碎、磨细成碳酸盐石粉。功能型掺合料的配比为碳酸盐石粉20% ;磨细矿渣粉50% ;钢渣粉15% ;偏高岭土 15%。混凝土配合比水泥240 ;功能型掺合料240 ;细骨料754 ;粗骨料1086 ；/jC 130 ;减水剂3. 2。混凝土性能初始坍落度210mm，含气量I. 8%，3d抗压强度55. 2MPa，28d抗压强度65. 2MPa，3d弹性模量38. 7GPa，28d弹性模量50. 3GPa，该混凝土用于现浇梁施工，3d即可满足张拉要求。实施例5碳酸盐石粉制备将方解石破碎、磨细成碳酸盐石粉。功能型掺合料的配比为碳酸盐石粉10% ;石灰石粉40% ;磷渣粉35% ;锂渣粉15%。混凝土配合比水泥380 ;功能型掺合料130 ;细骨料815 ;粗骨料885 ;水 150 ;减水剂4. 5。混凝土性能初始坍落度190mm，含气量4. 0%，Id抗压强度46. IMPa, 3d抗压强度 58. OMPa, 28d抗压强度72. OMPa, Id弹性模量36. 2GPa，3d弹性模量40. 2GPa，该混凝土用于现浇梁施工，3d即可满足张拉要求。上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种用于早期张拉预应力结构混凝土的功能型掺合料，其特征在于由碳酸盐石粉和矿物掺合料组合而成，该功能型掺合料以重量计算的配合比为碳酸盐石粉5% -95% ;矿物粉料5% -90%。
2.按权利要求I所述的一种用于早期张拉预应力结构混凝土的功能型掺合料，其特征在于上述碳酸盐石粉是由含碳酸钙矿石经破碎、磨细等工艺加工而成的，所用的含碳酸钙矿石包括白云石、方解石等。
3.按权利要求I所述的一种用于早期张拉预应力结构混凝土的功能型掺合料，其特征在于上述矿物粉料主要是粉煤灰、磨细矿渣、硅灰、偏高岭土、硅微粉、钢渣粉、磷渣粉、锂渣粉之中的一种或二种以上的混合物。
4.按权利要求I所述的一种用于早期张拉预应力结构混凝土的功能型掺合料，其特征在于制备工艺的步骤是先将含碳酸钙矿石破碎、粉磨成碳酸盐石粉，再按配方的比例将碳酸盐石粉与矿物粉料混合，用搅拌机对其进行充分搅拌，直至两者被均匀混合成功能型掺合料。
5.按权利要求I所述的一种用于早期张拉预应力结构混凝土的功能型掺合料，其特征在于应用于快速张拉的桥梁现浇梁高性能混凝土。
全文摘要
本发明涉及一种用于早期张拉预应力结构混凝土的功能型掺合料，由碳酸盐石粉、矿物掺合料按5％-95％∶5％-95％重量百分比组成；上述碳酸盐石粉是由含碳酸钙矿石经破碎、磨细等工艺加工而成的。其制备工艺是将碳酸盐矿石磨成细粉，再与其它矿物粉料按比例混合均匀，制成的功能型掺合料应用于现浇梁混凝土的制备，可在不提高混凝土设计强度等级的前提下，制备出满足快速张拉要求的混凝土，可有效解决传统现浇梁混凝土预施应力龄期长、建设工期长的问题。
文档编号C04B18/12GK102584063SQ20121004516
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月27日 优先权日2012年2月27日
发明者易忠来, 李化建, 谢永江, 赵国堂 申请人:中国铁道科学研究院铁道建筑研究所