一种强度等级不大于c50的地下防渗抗裂混凝土及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种强度等级不大于C50的地下防渗抗裂混凝土，所述的地下防渗抗裂混凝土主要由胶凝材料、碎石、砂水和外掺料制备而成；所述的胶凝材料为水泥、矿粉和粉煤灰；所述的外掺料为减水剂，或者为防渗抗裂剂和减水剂。本发明制备出的地下抗渗防裂混凝土，复合使用大量的矿粉和粉煤灰制备出绿色高性能混凝土，C30-C50防渗抗裂混凝土的水泥用量较普通混凝土降低30%-50%，即降低了混凝土生产成本，又对环境起到保护作用具有显著的经济效益和社会效益。
【专利说明】—种强度等级不大于C50的地下防渗抗裂混凝土及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于土木建筑科学技术的新型无机非金属材料领域，涉及一种使用防渗抗裂剂、聚羧酸系高性能减水剂、S95矿粉、粉煤灰和水泥的多元复合技术制备出的抗渗等级大于P12的抗裂混凝土。
【背景技术】
[0002]混凝土是现代工程结构的主要材料，我国每年混凝土的用量约为20亿m3，居世界前列。随着材料科学和工程技术的不断发展以及混凝土性能的不断提高，混凝土越来越多地被应用在超高层建筑、水利大坝、核电站、地下建筑物等重要的结构部位。
[0003]由于设计问题、施工问题，以及混凝土自身物理收缩和内外温差等不利因素的影响，使混凝土结构产生损伤积累和抗力衰减，从而产生裂缝和渗漏等问题。因此，裂缝和渗漏一直都是混凝土结构面临的重大问题。
[0004]同时，随着高层建筑的迅速发展，对混凝土的施工要求越来越高，泵送混凝土已经成为混凝土施工的重要手段。为了提高混凝土的工作性能，不可避免地会增加混凝土的用水量，混凝土的开裂渗透问题也就更加日益突出。而且，高层建筑物对地下室结构的要求也越来越高，特别是地下水位较高的地区，其防止渗漏的问题更加突出。但是，目前高层建筑混凝土地下室墙裂纹的现象普遍存在，不仅因渗漏而影响建筑物的使用，而且还严重降低建筑物的耐久性，对今后处理补救造成极大困难。据统计，当前我国城市建筑物的漏水率约为60%，竣工的漏水房屋高达37%，每年因建筑物渗漏维修便消耗大量资金。
[0005]为了解决混凝土的开裂问题，国内外主要采取的做法是将膨胀剂和抗裂纤维复合使用，这种方法不仅成本较高，而且对混凝土的养护要求较严格，常因养护不当造成混凝土的抗裂性能不足；为了解决混凝土的抗渗问题，通常使用各种防水剂，导致混凝土的成本较闻。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是在于克服上述不足而提供了一种用于建筑物地下室工程的防渗抗裂混凝土，这种防渗抗裂混凝土在保证工作性和强度的前提下，还具有很好的抗渗性、抗裂性好、水化热低等优点，耐久性也优于普通混凝土，特别适合于高层建筑混凝土地下室作业。
[0007]本发明的另一个目的是提供一种用于建筑物地下室工程的防渗抗裂混凝土的制备方法，通过该制备方法生产出来的防渗抗裂混凝土具有公正性好、抗渗性和抗裂性能高、耐久性好等特点，并能有效降低水化热，保证产品稳定可靠。
[0008]为了实现本发明的目的，发明人通过大量试验研究并不懈探索，最终获得了如下技术方案:
[0009]一种强度等级不大于C50的地下防渗抗裂混凝土，所述的地下防渗抗裂混凝土主要由胶凝材料、碎石、砂水和外掺料制备而成；所述的胶凝材料为水泥、矿粉和粉煤灰；所述的外掺料为减水剂，或者为防渗抗裂剂和减水剂。
[0010]优选地，如上所述的强度等级不大于C50的地下防渗抗裂混凝土，其中:
[0011]当强度等级为C30时，所述的地下防渗抗裂混凝土由如下重量份数的原料制备而成:水泥140~170份，矿粉70~90份，粉煤灰70~90份，减水剂4~5份，水140~160份，砂700~800份，碎石1100~1200份；
[0012]当强度等级为C35时，所述的地下防渗抗裂混凝土由如下重量份数的原料制备而成:水泥160~190份，矿粉80~100份，粉煤灰80~100份，减水剂5~6份，水130~160份，砂700~800份，碎石1100~1200份；
[0013]当强度等级为C40时，所述的地下防渗抗裂混凝土由如下重量份数的原料制备而成:水泥210~250份，矿粉50~70份，粉煤灰50~80份，防渗抗裂剂25~35份，减水剂 5~7份，水130~160份，砂700~800份，碎石1100~1200份；
[0014]当强度等级为C45时，所述的地下防渗抗裂混凝土由如下重量份数的原料制备而成:水泥230~260份，矿粉60~80份，粉煤灰60~80份，防渗抗裂剂28~40份，减水剂 5~7份，水120~150份，砂710~780份，碎石1050~1150份；
[0015]当强度等级为C50时，所述的地下防渗抗裂混凝土由如下重量份数的原料制备而成:水泥250~300份，矿粉70~90份，粉煤灰70~90份，防渗抗裂剂30~40份，减水剂 6~8份，水130~160份，砂700~750份 ，碎石1000~1100份。
[0016]进一步优选地，如上所述的强度等级不大于C50的地下防渗抗裂混凝土，其中:
[0017]当强度等级为C30时，所述的地下防渗抗裂混凝土由如下重量份数的原料制备而成:水泥156份，矿粉78份，粉煤灰78份，减水剂4.67份，水153份，砂776份，碎石1164份；
[0018]当强度等级为C35时，所述的地下防渗抗裂混凝土由如下重量份数的原料制备而成:水泥177份，矿粉89份，粉煤灰89份，减水剂5.33份，水146份，砂757份，碎石1135份；
[0019]当强度等级为C40时，所述的地下防渗抗裂混凝土由如下重量份数的原料制备而成:水泥226份，矿粉60份，粉煤灰60份，防渗抗裂剂30.1份，减水剂5.64份，水143份，砂746份，碎石1120份；
[0020]当强度等级为C45时，所述的地下防渗抗裂混凝土由如下重量份数的原料制备而成:水泥247份，矿粉65.6份，粉煤灰65.6份，防渗抗裂剂32.9份，减水剂6.17份，水144份,砂733份，碎石1100份；
[0021]当强度等级为C50时，所述的地下防渗抗裂混凝土由如下重量份数的原料制备而成:水泥274份，矿粉72.8份，粉煤灰72.8份，防渗抗裂剂36.5份，减水剂6.84份，水146份，砂716份，碎石1073份。
[0022]本发明所述的强度等级不大于C50的地下防渗抗裂混凝土，其中:所述的水泥为强度等级42.5级的普通硅酸盐水泥；所述的矿粉为S95矿粉；所述的粉煤灰为二级粉煤灰；所述的砂为II区中砂；所述的碎石为5-25_连续级配花岗岩碎石；所述的减水剂为聚羧酸减水剂；所述的防渗抗裂剂为防渗抗裂剂A或防渗抗裂剂B，所述的防渗抗裂剂A由重量比为7:13的超细矿粉与硬石膏组成，用于配制强度等级低于C50的混凝土 ；所述的防渗抗裂剂B由重量比为7:13的硅灰与硬石膏组成，用于配制强度等级为C50以上的混凝土。
[0023]需要说明的是，本发明涉及的超细矿粉为比表面积不小于1000mVkg的磨细矿渣；娃灰的比表面积为15000-25000m2/kg, SiO2含量大于90% ;硬石骨的比表面积大于300m2/kg, SO3含量大于50%。
[0024]本发明所提供的一种用于强度等级不大于C50的地下防渗抗裂混凝土的制备方法，该方法包括以下步骤:
[0025](I)原材料的预处理:剔除胶凝材料中的硬块等；
[0026](2)称量:按照配比称量各组分； [0027](3)上料及搅拌:向搅拌机中依次加入胶凝材料、砂、碎石、占总水量70%~90%的水、防渗抗裂剂、减水剂，搅拌均匀；
[0028](4)将剩余水加入混凝土中继续搅拌，当混凝土塌落度达到160-200时，地下防渗抗裂混凝土制备完成。
[0029]与现有技术相比，本发明涉及的地下防渗抗裂混凝土具有如下优点和显著进步:
[0030](I)现有的地下室工程混凝土常因养护不当造成混凝土的抗裂性能不足，且防渗性能不足，利用本发明可生产出一种除了具有具有抗压、抗折等功能，还具有很好的防渗抗裂性能，特别适合于地下室工程等的防渗抗裂混凝土，该配方克服了普通混凝土用于地下室工程中出现的开裂、渗水问题；也解决了泵送过程中出现的堵管等问题。
[0031](2)所采用的的方案中，为了增加混凝土的防渗抗裂性能，采用了多元复合技术，复合使用大量的矿粉和粉煤灰改善混凝土收缩与抗渗透性，抗渗等级大于P12，根据混凝土预养24h抗裂性能试验方法测得的单位面积上的总开裂面积c24 < 100mm2/m2。
[0032](3)由于地下防渗抗裂混凝土强度可以通过设计配比灵活调节，这样可以针对不同建筑结构提供不同的强度等级，与现有的混凝土设计配比相比，可以大大节省原材料，尤其是水泥用量，其中C30-C50防渗抗裂混凝土的水泥用量较普通混凝土降低30%-50%，从而在很大程度上节省成本。试验结果表明:地下防渗抗裂混凝土强度等级为C40，密度为2300kg/m3时，I立方地下防渗抗裂混凝土的水泥、粉煤灰和矿粉用量仅为230kg、60kg和60kg，抗压强度达到了 38.6MPa，并且工作性能良好。
【具体实施方式】
[0033]以下通过实施例形式对本发明的上述内容再作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
[0034]1、掺矿物掺合料的不同强度等级混凝土最佳配合比
[0035]1.1不同胶凝材料体系混凝土试验配合比设计
[0036]利用粉煤灰和矿粉等掺合料取代水泥，不仅可以降低混凝土的生产成本，还可以减轻混凝土的抗裂性和提高混凝土的耐久性。本试验胶凝材料用量分别为350kg/m3、390kg/m3、430kg/m3和470kg/m3 ;胶凝材料体系包括水泥-粉煤灰、水泥-矿粉和水泥-粉煤灰-矿粉3大体系；混凝土的砂率均采用40% ;聚羧酸系高性能减水剂的掺量占胶凝材料的总量1.5% ;混凝土的用水量按照混凝土坍落度在160~210mm范围内进行控制。具体的试验方案见表1~表3 (表中FA为粉煤灰、S95为矿粉、C为水泥、W为用水量、B为胶凝材料总量)。
[0037]表1水泥-粉煤灰系列混凝土配合比设计
[0038]
【权利要求】
1.一种强度等级不大于C50的地下防渗抗裂混凝土，其特征在于:所述的地下防渗抗裂混凝土主要由胶凝材料、碎石、砂水和外掺料制备而成；所述的胶凝材料为水泥、矿粉和粉煤灰；所述的外掺料为减水剂，或者为防渗抗裂剂和减水剂。
2.根据权利要求1所述的强度等级不大于C50的地下防渗抗裂混凝土，其特征在于:当强度等级为C30时，所述的地下防渗抗裂混凝土由如下重量份数的原料制备而成:水泥140~170份，矿粉70~90份，粉煤灰70~90份，减水剂4~5份，水140~160份，砂700~800份，碎石1100~1200份； 当强度等级为C35时，所述的地下防渗抗裂混凝土由如下重量份数的原料制备而成:水泥160~190份，矿粉80~100份，粉煤灰80~100份，减水剂5~6份，水130~160份，砂700~800份，碎石1100~1200份； 当强度等级为C40时，所述的地下防渗抗裂混凝土由如下重量份数的原料制备而成:水泥210~250份，矿粉50~70份，粉煤灰50~80份，防渗抗裂剂25~35份，减水剂5~7份，水130~160份，砂700~800份，碎石1100~1200份； 当强度等级为C45时，所述的地下防渗抗裂混凝土由如下重量份数的原料制备而成:水泥230~260份，矿粉60~80份，粉煤灰60~80份，防渗抗裂剂28~40份，减水剂5~7份，水120~150份，砂710~780份，碎石1050~1150份； 当强度等级为C50时，所述的地下防渗抗裂混凝土由如下重量份数的原料制备而成:水泥250~300份，矿粉70~90份，粉煤灰70~90份，防渗抗裂剂30~40份，减水剂6~8份，水130~160份，砂700~750份，碎石1000~1100份。
3.根据权利要求2所述的强度等级不大于C50的地下防渗抗裂混凝土，其特征在于:当强度等级为C30时，所述的地下防渗抗裂`混凝土由如下重量份数的原料制备而成:水泥156份，矿粉78份，粉煤灰78份，减水剂4.67份，水153份，砂776份，碎石1164份；当强度等级为C35时，所述的地下防渗抗裂混凝土由如下重量份数的原料制备而成:水泥177份，矿粉89份，粉煤灰89份，减水剂5.33份，水146份，砂757份，碎石1135份；当强度等级为C40时，所述的地下防渗抗裂混凝土由如下重量份数的原料制备而成:水泥226份，矿粉60份，粉煤灰60份，防渗抗裂剂30.1份，减水剂5.64份，水143份，砂746份,碎石1120份； 当强度等级为C45时，所述的地下防渗抗裂混凝土由如下重量份数的原料制备而成:水泥247份，矿粉65.6份，粉煤灰65.6份，防渗抗裂剂32.9份，减水剂6.17份，水144份，砂733份，碎石1100份； 当强度等级为C50时，所述的地下防渗抗裂混凝土由如下重量份数的原料制备而成:水泥274份，矿粉72.8份，粉煤灰72.8份，防渗抗裂剂36.5份，减水剂6.84份，水146份，砂716份,碎石1073份。
4.根据权利要求1-3任一项所述的强度等级不大于C50的地下防渗抗裂混凝土，其特征在于:所述的水泥为强度等级42.5级的普通硅酸盐水泥。
5.根据权利要求1-3任一项所述的强度等级不大于C50的地下防渗抗裂混凝土，其特征在于:所述的矿粉为S95矿粉。
6.根据权利要求1-3任一项所述的强度等级不大于C50的地下防渗抗裂混凝土，其特征在于:所述的粉煤灰为二级粉煤灰。
7.根据权利要求1-3任一项所述的强度等级不大于C50的地下防渗抗裂混凝土，其特征在于:所述的砂为II区中砂，所述的碎石为5-25mm连续级配花岗岩碎石。
8.根据权利要求1-3任一项所述的强度等级不大于C50的地下防渗抗裂混凝土，其特征在于:所述的减水剂为聚羧酸减水剂。
9.根据权利要求1-3任一项所述的强度等级不大于C50的地下防渗抗裂混凝土，其特征在于:所述的防渗抗裂剂为防渗抗裂剂A或防渗抗裂剂B，所述的防渗抗裂剂A由重量比为7:13的超细矿粉与硬石膏组成，用于配制强度等级低于C50的混凝土 ；所述的防渗抗裂剂 B由重量比为7:13的硅灰与硬石膏组成，用于配制强度等级为C50以上的混凝土。
10.一种用于强度等级不大于C50的地下防渗抗裂混凝土的制备方法，该方法包括以下步骤: (1)原材料的预处理:剔除胶凝材料中的硬块等； (2)称量:按照配比称量各组分； (3)上料及搅拌:向搅拌机中依次加入胶凝材料、砂、碎石、占总水量70%~90%的水、防渗抗裂剂、减水剂，搅拌均匀； (4)将剩余水加入混凝土中继续搅拌，当混凝土塌落度达到160-200时，地下防渗抗裂混凝土制备完成 。
【文档编号】C04B111/27GK103739254SQ201310699540
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月18日 优先权日:2013年12月18日
【发明者】吴爱芹, 罗金垒, 于琦, 杨涛, 于飞, 邵圣凯 申请人:青岛青建新型材料有限公司