一种高性能清水混凝土及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种混凝土，具体而言涉及一种高性能的清水混凝土组合物及其应 用。
【背景技术】
[0002] 清水混凝土系一次成型，直接以混凝土原浇筑表面或以透明保护剂做保护性处理 后的混凝土表面作为外表面，要求表面平整光滑、色泽均匀、无碰损和污染，通过混凝土的 本色和自身质感实现美观效果的混凝土结构。20世纪70年代，在内浇外挂体系的施工中， 清水混凝土主要应用在预制混凝土外墙板反打施工中，取得了进展。后来，由于人们将外装 饰的目光都投诸于面砖和玻璃幕墙中，清水混凝土的应用和实践几乎处于停滞状态。直至 1997年，北京市设立了"结构长城杯工程"奖，推广清水混凝土施工，使清水混凝土重获发 展。近年来，少量高档建筑工程如海南三亚机场、首都机场、上海浦东国际机场航站楼、东方 明珠的大型斜筒体等都采用了清水混凝土。
[0003] 清水混凝土显示的是一种最本质的美感，体现了建筑材料的自然之美，是名副其 实的绿色建筑，显示了最纯粹、最简单的建筑语言的特质，是混凝土材料中最高级的表达形 式。随着绿色建筑的客观需求，人们环保意识的不断提高，返朴归真的自然思想的深入人 心，我国清水混凝土工程的需求已不再局限于道路桥梁、厂房和机场，在工业与民用建筑中 也得到了一定的应用。
[0004] 清水混凝土是将结构与装饰功能合二为一，混凝土层面上不再做饰面，直接接受 各种气候条件以及化学物质的侵蚀，所以材质必须要有良好的耐久性和稳定性，从而也就 对混凝土的材料提出了更高的要求。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种高性能清水混凝土，发明人通过对混凝土组成材料的选择、配比 的优化研究出一种抗压能力强、稳定性高并且坍落度经时损失小的清水混凝土。
[0006] 具体的本发明提供一种高性能清水混凝土，配方包含下列重量份数的原料，水泥 300-500份，石英粉30-50份，粉煤灰50-150份，粗骨料1000-1100份，细骨料600-750份， 减水剂5-15份，水130-180份。
[0007] 在普通混凝土的水泥浆中，由于水泥水化后仍剩余许多水分及空气，于是产生许 多孔隙，使混凝土的强度及耐久性降低。因此，要混凝土达到高性能，首先要选择合适的水 泥。优选地，所述水泥的白度大于87,初凝时间大于45分钟，终凝时间小于10小时，确保混 凝土的强度、流动性、保水性。
[0008] 粗骨料为粒径大于5_的骨料，普通混凝土常用的粗骨料有天然的卵石（有时称 为砾或砾石）和人工的碎石（包括碎卵石）两类。混凝土中粗骨料的最大粒径选用，要受 建筑物结构断面大小、钢筋净距和施工条件的限制。太大的最大骨料粒径，使骨料与水泥砂 浆的粘结面积减小、造成混凝土的不连续性等缺点。本发明中粗骨料最大粒径不大于25_， 针片状颗粒含量不大于5 %，含泥量不大于1 %。
[0009] 细骨料通常按来源分为天然砂和人工砂。细骨料应选择质地均匀坚固、级配良好、 吸水率低的中粗河砂或人工砂，一般其细度模数应大于2. 6,含泥量应小于1. 5%。
[0010] 在混凝土中掺加粉煤灰，一方面，可以减少水泥用量，降低成本：另一方面，粉煤灰 可以改善砂子的级配，填充一部分砂粒之间的微小空隙，间接地降低混凝土的水灰比，使密 实度和抗渗性有一定提高；能提高混凝土的和易性，减少混凝土外表气泡，标准见《用于水 泥和混凝土中的粉煤灰》（GB1596-91)。
[0011] 发明人在研究时意外的发现，石英粉、粉煤灰配合使用，可以提高清水混凝土的抗 压能力。其中，石英粉和粉煤灰的重量配比优选1:3,具体效果参见实施例1。
[0012] 优选地，所述的高性能清水混凝土中，粉煤灰的孔隙率大于70% ;所述的高性能清 水混凝土中，石英粉的粒度范围为200-250目，二氧化硅含量大于95%。
[0013] 优选地，所述的高性能清水混凝土中，还包含沸石40-60重量份。沸石具有提高强 度的作用，更为重要的是沸石的格架状多孔结构，内部表面积大，吸附性强，可以使在混凝 土中分散均匀，易于快速、充分发挥外加剂的作用，沸石空隙中原来填充的水分，对混凝土 具有保水作用，不离析，不泌水，可减小坍落度损失，使混凝土具有良好的工作性能。
[0014] 所述的高性能清水混凝土，其中所述的减水剂由木质素磺酸钠、三聚氰胺、三聚磷 酸钠组成。优选地，其中木质素磺酸钠、三聚氰胺、三聚磷酸钠的配比为2:2:1，具体效果参 见实施例2。
[0015] 优选地，所述的高性能清水混凝土，还含有水溶性丙烯酸树脂和硅烷改性剂，能够 对清水混凝土表面起到保护作用。优选地，包含水溶性丙烯酸树脂15-25重量份，包含硅烷 改性剂10-15重量份；更优选地，其中水溶性丙烯酸树脂和硅烷改性剂的重量配比为3:2。
[0016] 优选地，所述混凝土中还可以还有适量的钛白粉、消泡剂和分散剂。
[0017] 高性能清水混凝土的拌合用水应符合《混凝土用水标准》(JGJ63)的要求。拌合用 水不得采用海水，应采用不含有害物质的洁净水。
[0018] 本发明的另一个目的是提供高性能清水混凝土的应用，其特征在于，应用于桥梁、 建筑物外墙、混凝土路面。
[0019] 本发明的有益效果在于：本发明选择石英粉和粉煤灰配合使用，选择木质素磺酸 钠、三聚氰胺、三聚磷酸钠组合作为减水剂，并且含有水溶性丙烯酸树脂和硅烷改性剂进一 步提高清水混凝土的性能，得到一种抗压能力强、稳定性高并且坍落度经时损失小的清水 混凝土。
[0020] 下面结合具体的实施例进一步阐述本发明的高性能清水混凝土。
【具体实施方式】
[0021] 实施例1 :石英粉和粉煤灰对抗压强度的影响
[0022] 表1 :配方1-5以及对比例1-4的配方组成
[0023]
[0024] 试验方法：
[0025] 按照表1的配方制备各个样品；配方1-5和对比1-4中的原材料水泥、石英粉、粉 煤灰、细骨料、粗骨料、减水剂和水均采用同种规格、标准或者成分。
[0026] 将混凝土坍落度调整为160±20mm，用强制式搅拌机搅拌时间为180秒。抗压强度 按GB/T50081标准实施。养护条件为温度20°C、相对湿度95%以上。测试其各龄期的抗压 强度。
[0027] 实验结果：
[0028] 从表2中可以得出，选择石英粉和粉煤灰二者相互配合使用，可以增加清水混凝 土的抗压强度，尤其是当石英粉和粉煤灰为1:3时，抗压强度最高；而当仅仅使用石英粉或 者粉煤灰时，抗压强度都会下降。
[0029] 表2 :配方1-5以及对比1-4的清水混凝土抗压强度实验结果
[0030]
[0031] 实施例2 :不同减水剂对坍落度、抗压强度的影响
[0032] 试验方法：按照表3的配方制备各个样品；配方6-8和对比5-10中的原材料水泥、 石英粉、粉煤灰、细骨料、粗骨料、减水剂和水均采用同种规格、标准或者成分。
[0033] 坍落度是历史最久、最为普遍的测定混合料流动性的方法。坍落度测试参照标准 JTGE30 - 2005,坍落扩展度值的测试是在坍落度试验的基础上，同时测定拌合物在水平方 向上的扩展值，再测量两垂直方向上的扩展值，取平均值，即为坍落扩展度值。
[0034] 实验结果：
[0035] 从表4中可以得出，选择木质素磺酸钠、三聚氰胺、三聚磷酸钠作为减水剂能够提 高混凝土的流动性，降低坍落度损失，并且能够提高清水混凝土的抗压强度，尤其是当木质 素磺酸钠、三聚氰胺、三聚磷酸钠的配比为2:2:1时，效果最好。
[0036] 表3 :配方6-8以及对比5-10的配方组成
[0037]
[0038]
[0041] 实施例3 :
[0042] 本发明所述的高性能清水混凝土的组成及其重量份数如下：
[0043] 水泥 300份 石英粉 30份 粉煤灰 份 细骨料 1000份 粗骨料 600份 减水剂 5份
[0044] 水溶性丙烯酸树脂 1:5份 硅烷改性剂 10份 水 130份。
[0045] 实施例4 :
[0046] 本发明所述的高性能清水混凝土的组成及其重量份数如下：
[0047] 水泥 300份 石英粉 30份 粉煤灰 90份 细骨料 1000份 粗骨料 600份 减水剂 § # 水溶性丙烯酸树脂 2:1份 硅烷改性剂 14份 水 130份。：
[0048] 对比例1 :
[0049] 配方如下：
[0050] 水泥 300份 石英粉 30份 粉煤灰 變份 细骨料 1000份 粗骨料 600份 减水剤 5份 水溶性丙烯酸树脂 25份 水 130份《
[0051] 对比例2:
[0052] 配方如下：
[0053] 水泥 總Q份 石英粉 3Q份 粉煤灰 90份 细骨料 1Q份
[0054] 粗骨料 600份 减水剂 5份 水溶性丙烯酸树脂 15份 硅烷改性剂 15份 水 130份。
[0055] 按照GB/T1865-1997测试实施例3-4所制备的高性能清水混凝土的耐人工气候老 化，按照GB/T50082-2009测试碳化深度。
[0056] 表 5
[0057]
[0058] 通过表5中的数据，可以得出添加水溶性丙烯酸树脂和硅烷改性剂，尤其是特定 配比的水溶性丙烯酸树脂和硅烷改性剂能够提高清水混凝土的耐久性。
【主权项】
1. 一种高性能清水混凝土，其特征在于，包含下列重量份数的原料：水泥300-500份， 石英粉30-50份，粉煤灰50-150份，粗骨料1000-1100份，细骨料600-750份，减水剂5-15 份，水130-180份。2. 根据权利要求1所述的高性能清水混凝土，其中石英粉和粉煤灰的重量比为1:3。3. 根据权利要求1所述的高性能清水混凝土，还包含沸石40-60份。4. 根据权利要求1所述的高性能清水混凝土，还含有丙烯酸树脂和硅烷改性剂。5. 根据权利要求4所述的高性能清水混凝土，其中丙烯酸树脂和硅烷改性剂的重量配 比为3:2。6. 根据权利要求1所述的高性能清水混凝土，其中所述的减水剂由木质素磺酸钠、三 聚氰胺、三聚磷酸钠组成。7. 根据权利要求6所述的高性能清水混凝土，其中木质素磺酸钠、三聚氰胺、三聚磷酸 钠的配比为2:2:1。8. 根据权利要求1-6所述的高性能清水混凝土，其中粉煤灰的孔隙率大于70%。9. 根据权利要求1-6所述的高性能清水混凝土，其中石英粉的粒度范围为200-250目， 二氧化娃含量大于95%。10. 权利要求1-9所述的高性能清水混凝土的应用，其特征在于，应用于桥梁、建筑物 外墙、混凝土路面。
【专利摘要】本发明涉及一种高性能清水混凝土，配方包含下列重量份数的原料，水泥300-500份，石英粉30-50份，粉煤灰50-150份，粗骨料1000-1100份，细骨料600-750份，减水剂5-15份，水130-180份。该清水混凝土抗压能力强、耐久性高并且坍落度经时损失小，能够应用于桥梁、建筑物外墙以及路面建设。
【IPC分类】E01D19/12, C04B28/00, E04F13/02, E01C7/14
【公开号】CN105036625
【申请号】CN201510409938
【发明人】王培培
【申请人】王培培
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月13日