专利名称：：超长结构高流态防裂混凝土的制作方法
技术领域：
：本发明涉及建筑用混凝土
技术领域：
，具体指一种适合超长结构大流动性、防辐射、防裂混凝土的配方及其工艺。技术背景-在超长度为432m的储存环形结构条件下，使用要求具有大流动性、防辐射、防裂等特点的混凝土及为保证工程质量，有效控制裂缝的混凝土，设计提出以下三点技术要求1.混擬土墙板结构上不得出现垂直墙面宽度^0.15mm的贯穿裂缝；2.要求混凝土收縮值低(360d收縮值^500*10—6);3.易于浇筑和密实成型；4.混凝土拌和物需较大坍落度(^180mm)，现场坍落度损失小(lh损失S20mm)。据此，在现有技术条件下，还没有先例。
发明内容本发明主要是以降低混凝土收縮，减少混凝土裂缝为目的。鉴于上述条件，针对超长结构、高流态、防辐射、防裂等特点混凝土的要求本发明提出以下两点技术路线-1.在混凝土中掺加一定量粉煤灰、矿粉来改善混凝土的泵送性能，提高混凝土的耐久性。2.摒弃使用普通或中效减水剂配制混凝土的常规模式，使用新型聚羧酸系高效减水剂配制低收縮混凝土。通过上述技术措施并使混凝土达到以下各项优异性能1.在保证混凝土强度的条件下，改善混凝土工作性；2.在给定工作性条件下，降低水灰比，提高混凝土的强度和耐久性；3.在保证混凝土浇注性能和强度的条件下，减少水和水泥用量，减少徐变、干縮、水泥水化热等引起的混凝土初始缺陷的因素；4.坍落度保持性能好，经时坍落度损失小；5.对环境无污染。以下是与本发明相关的研究分析一、现有技术分析1.木钙、萘系减水剂对混凝土收縮值的影响分析根据有关的文献资料提供了掺木钙、萘系外加剂混凝土收縮试验结果如下表所示表1掺木钙、萘系减水剂混凝土收縮试验结果<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>C30R28低收縮混凝土配合比设计R25聚羧酸减水剂配制的C30R28防裂混凝土的配合比表2C30R28坍落度150土30mrn单位kg/W<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>试验结果及分析表3C30R28防裂混凝土性能测试数据。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>通过对所述R25聚羧酸减水剂配制的混凝土的性能测试数据可以看出，R25聚羧酸减水剂配制的C30R28混凝土不仅工作性能良好，强度性能符合设计要求，而且通过与表1木钙、萘系减水剂对混凝土收縮值对比以及附图4掺木钙、蔡系、聚羧酸减水剂混凝土不同龄期收縮曲线图可以看出在通常的掺量下(减水率在20%左右)掺R25聚羧酸减水剂的混凝土收缩值均低于其他减水剂的混凝土和基准混凝土。2.试验结论及改进措施2.1掺聚羧酸类减水剂(R25)在常规的掺量范围内不仅起到减水增强的效果，而且混凝土的收縮值也均低于掺其他外加剂混凝土的收缩值，对于降低混凝土的收缩防止裂缝产生是有利的。2.2在保证混凝土和易性，有利于泵送的前提下，遵循骨料体积含量最大的原则进行混凝—十配合比的进一步优化。降低配合比中的砂率，目标值为43%。2.3在满足混凝土施工要求的条件下进一步降低单位用水量，以减少混凝土中游离水的数量。目标值每方160Kg。2.4在保证混凝土强度的前提下，进一步降低单方水泥用量，以减少水泥水化过程中产生的水化热，有效控制混凝土的裂缝的产生。二、关于R25聚羧酸减水剂性能指标的分析R25聚羧酸减水剂的作用机理R25聚羧酸高效减水剂的作用机理是以静电斥力，空间位阻为主。静电斥力作用是聚羧酸系减水剂在水泥颗粒界面的吸附和形成的双电层，使水泥颗粒间产生静电斥应力，使混凝土开始流动的屈服剪切应力降低，从而使团聚的水泥颗粒得以分散，水泥颗粒间相互滑动能力增大，改善了和易性；同时能有效控制混凝土的用水量，保证力学性能与耐久性的要求。空间位阻作用是聚羧酸系减水剂吸附在水泥颗粒表面，形成一层较厚的聚合物分子吸附层。当水泥颗粒相互靠近时，吸附层相互重叠，在水泥颗粒间会产生斥力作用，重叠越多，斥力越大，称之为空间位阻斥力(如附图2所示)。R25聚羧酸减水剂由于其主链较短，侧链较长，主链吸附在水泥表面，长侧链和短侧链随机组合接枝在主链上，在溶液中充分伸展，形成厚的溶剂化外层，由于空间位阻斥力作用，使水泥颗粒之间相互排斥而分散，有效地阻止水泥粒子间的凝聚，有利于游离水的释放，改善和易性，减少混凝土的拌水量；同时形成的较厚的聚合物分子吸附层，使得初始的水泥水化产物较难将减水剂分子吸附层覆盖，仍能保持较高的空间位阻，使该减水剂在水泥颗粒表面有效作用时间较长，可增强坍落度保持性能。本发明主要是以降低混凝土收縮，减少混凝土裂缝为目的。通过上述对聚羧酸减水剂的减水作用机理研究可以看出，正是由于R25聚羧酸减水剂化学结构特点决定了比之主要靠静电斥力作用提高水泥粒子分散性、降低水灰比的普通型减水剂以及萘系高效减水剂，R25聚羧酸减水剂通过静电斥力，空间位阻斥力相结合能更有效的提高水泥粒子分散性，释放游离水，减少用水量和水泥用量，降低水灰比，从而不仅得到和易性能和坍落度保持性能优秀的混凝土拌和物，而且能更有效地降底混凝土的收縮，减少混凝土的裂缝。R25聚羧酸减水剂的结构特点RH0EPLUS25的分子(PCE)结构即为主链上带有多个活性基团，极性较强，侧链带有亲水性的聚醚链段，并且链较长，数量多，疏水基的分子链段较短，数量较少。聚羧酸高性能减水剂的分子结构模型如附图3所示。表4R25减水剂匀质性指标<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>本发明所述的混凝土，由外加剂、水泥、矿粉、粉煤灰粗骨料和细骨料组成，其中外加剂R25聚羧酸减水剂水泥42.5级普通硅酸盐水泥，水化热低，与R25减水剂相容性好矿粉S95级矿粉粉煤灰II级粉煤灰粗骨料5-25mm碎石细骨料细度模数在(2.32.6)，含泥量^1.0%，泥块含量芸0.5%的中砂配合比水泥单方用量比例1.00;粉煤灰单方用量比例0.42;矿粉规格S95单方用量比例0.42;水单方用量比例0.89;砂单方用量比例4.44;碎石单方用量比例5.89;碎石单方用量比例5.89;外加剂单方用量比例0.012。本发明养护工艺鉴于施工过程中的气候、季节和外界气温条件的变化大，对砼养护，特别是保温、保湿养护尤为重要据此l.底板砼、顶板砼养护1.1.砼浇捣结束，待其初凝开始，即盖一层塑料薄膜，上面再盖一层麻袋养护，起保温保湿作用。在塑料薄膜，麻袋覆盖条件下，保温保湿可充分发挥砼徐变特性，降低温度应力，减少砼降温梯度，控制有害裂缝的出现；1.2.养护时间不得少于14天；1.3.应在测温数据指导下，即温度达到最大峰值后，呈回落趋势，当内部与大气温度差小于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，应分两天进行，第一天只能采用间隔夹花方式掀去1/2左右，使温度通过有限的空间逐步散去，避免急剧降温，余下部分的麻袋应在第二天中午掀去。2.墙顶板砼养护前期保留模板时间延长，宜57天后拆模，后期拆模后立即采用砼外包裹双层塑料薄膜养护(或一层塑料薄膜外挂麻袋)。拆模及包裹塑料薄膜应分段进行，包裹塑料薄膜应搭接进行，搭接处用封箱带封闭，为了保证墙体不被污染及较长时间的养护时间，塑料保护薄膜应一直保留，直到影响后道工序施工时方可去除。图1-1、1-2为本发明的底板砼、顶板砼及墙顶板砼养护工艺流程;图2为本发明的一种外加剂R2聚羧酸高效减水剂的分子结构模型;图3为本发明的一种外加剂R25聚羧酸高效减水剂的空间位阻作用示意图4为本发明的一种外加剂不同龄期收縮曲线图；图5-1、5-2为本发明的实施例的效果照片。以下结合附图对本发明的防裂混凝土作进一步的描述本发明所述的混凝土，由外加剂、水泥、矿粉、粉煤灰粗骨料和细骨料组成所述的外加剂为R25聚羧酸减水剂；水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，水化热低，与R25减水剂相容性好(某某水泥厂产品)；矿粉S95级矿粉(安徽某某建材有限公司产品)粉煤灰n级粉煤灰(上海某某实业有限公司生产的)粗骨料5-25mm碎石(产自浙江某某)细骨料细度模数在(2.32.6)，含泥量^1.0%,泥块含量^0.5%的中砂(产自芜湖某某)本发明的一个实施例以强度等级为C30为例，其混凝土配合比如下水泥P042.5;单方用量比例1.00;粉煤灰II级灰；单方用量比例0.42;矿粉S95;单方用量比例0.42;水自来水；单方用量比例0.89;砂中砂；单方用量比例4.44;碎石5-25mm;单方用量比例5.89;外加剂R25;单方用量比例0.012。本发明所述的混凝土工艺鉴于施工过程中的气候、季节和外界气温条件的变化大，对砼养护，特别是保温、保湿养护尤为重要据此l.底板砼、顶板砼养护1.l.砼浇捣结束，待其初凝开始，即盖一层塑料薄膜，上面再盖一层麻袋养护，起保温保湿作用。在塑料薄膜，麻袋覆盖条件下，保温保湿可充分发挥砼徐变特性，降低温度应力，减少砼降温梯度，控制有害裂缝的出现；1.2.养护时间不得少于14天；1.3.应在测温数据指导下，即温度达到最大峰值后，呈回落趋势，当内部与大气温度差小于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，应分两天进行，第一天只能采用间隔夹花方式掀去1/2左右，使温度通过有限的空间逐步散去，避免急剧降温，余下部分的麻袋应在第二天中午掀去。2.墙顶板砼养护前期保留模板时间延长，宜57天后拆模，后期拆模后立即采用砼外包裹双层塑料薄膜养护(或一层塑料薄膜外挂麻袋)。拆模及包裹塑料薄膜应分段进行，包裹塑料薄膜应搭接进行，搭接处用封箱带封闭，为了保证墙体不被污染及较长时间的养护时间，塑料保护薄膜应一直保留，直到影响后到工序施工时方可去除。本发明的一个实施例C30R28防裂混凝土各项性能试验结果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.混凝土抗渗试验结果表10混凝土抗渗试验值<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>试验结果分析1.C30防裂混凝土在工程中的应用体现出了良好的和易性能，出机坍落度基本控制在180mm，lh的坍落度的损失也在20ram左右，满足了泵送施工所需高流态及低坍落度损失的要求。2.含气量较小，混凝土体现出了较好的密实性。3.强度性能完全符合工程设计的要求，且质量控制水平较好。4.体现出了防裂混凝土良好的耐久性能4.1标准养护的混凝土试件体现出了较小的收縮值，能满足工程低收縮的要求，有利于裂缝的控制。4.2通过25次冻融循环试验，混凝土试件重量损失率和强度损失率均较小，体现出了防裂混凝土良好的抗冻性能。4.3C30防裂混凝土的抗渗等级可以达到P16，具有良好的抗渗性能。4.4C30防裂混凝土用水量降低到160kg，水泥用量降低到180kg、矿物掺和料用量提高、砂率降低到43%，通过这些改进措施，使工程应用混凝土体现出了比试验混凝土更为优异的低收縮性能。4.5现场结构拆模后，表面光洁，无肉眼可见裂缝，表面极少有气泡。(如附图5-l、5-2所示)。综上所述本发明具有1.通过C30防裂混凝土在工程中的累计应用方量近20000m:i，其工作性能、强度性能、耐久性能均体现出了良好的效果，满足了工程低收縮、防裂的要求。2.对于防裂混凝土的优化配制，应合理选择原材料2.1外加剂可选用聚羧酸系减水剂。聚羧酸系减水剂由于其独特的作用机理，可以在保证混凝土浇注性能和强度的条件下，改善混凝土工作性能，减少水灰比，减少水和水泥用量，降低水化热，减少徐变和收縮，有利于提高混凝土强度和耐久性能。在保证混凝土强度的前提下，进一步降低单方水泥用量，以减少水泥水化过程中产生的水化热，有效控制混凝土的裂缝的产生。在满足混凝土施工要求的条件下进一步降低单位用水量，以减少混凝土中游离水的数量。目标值每方160Kg。2.2水泥宜选用与外加剂相容性好的中热和低热的硅酸盐水泥，降低水化热，有利于减少混凝土的收縮，控制裂缝的产生。2.3应选择细度模数在(2.32.6)之间，含泥量^1.0%,泥块含量^0.5%的中砂细度模数在(2.32.6)之间，可以使混凝土得到良好的和易性能；含泥量、泥块含量过高，会加大用水量和外加剂的用量，加大混凝土的收縮，降低混凝土的强度和耐久性。3.对于防裂混凝土的配制，应遵循骨料体积含量最大的原则，充分利用矿粉、粉煤灰掺和料的物理效应和填充效应，减少水泥用量，增加混凝土的密实性，提高新拌混凝土的工作性，减少混凝土的收縮，增强混凝土的耐久性能。在保证混凝土和易性，有利于泵送的前提下，遵循骨料体积含量最大的原则进行混凝土配合比的进一步优化。降低配合比中的砂率，目标值为43%。4.对于防裂混凝土的应用，要充分考虑原材料、配比设计、养护对混凝土收縮裂缝的影响。权利要求1.一种超长结构高流态防裂混凝土，由外加剂、水泥、矿粉、粉煤灰粗骨料和细骨料组成，其特征是，外加剂R25聚羧酸减水剂；水泥与R25减水剂相容性好，水化热低的42.5级普通硅酸盐水泥；矿粉S95级矿粉；粉煤灰II级粉煤灰；粗骨料5-25mm碎石；细骨料细度模数在2.3～2.6，含泥量≦1.0％，泥块含量≦0.5％的中砂；其配合比如下水泥P042.5；单方用量比例1.00；粉煤灰II级灰；单方用量比例0.42；矿粉S95单方用量比例0.42；水自来水；单方用量比例0.89；砂中砂细度模数在2.3～2.6；单方用量比例4.44；碎石5-25mm；单方用量比例5.89；外加剂R25；单方用量比例0.012。2.如权利要求1所述的超长结构高流态防裂混凝土的养护工艺A.底板砼、顶板砼养护A.1以保温保湿作用，在砼浇捣结束，待其初凝开始，即盖一层塑料薄膜，上面再盖一层麻袋；A:2.时间不得少于14天；八.3.在测温数据指导下，在温度达到最大峰值后，呈回落趋势，当内部与大气温度差小于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，应分两天进行；第一天只能采用间隔夹花方式掀去1/2左右，使温度通过有限的空间逐步散去，避免急剧降温，余下部分的麻袋应在第二天中午掀去；B.墙顶板砼养护B.1前期保留模板时间需延长，宜57天后拆模；B.2后期，拆模后立即采用砼外包裹双层塑料薄膜或一层塑料薄膜外挂麻袋；B.3拆模及包裹塑料薄膜应分段进行，包裹塑料薄膜应搭接方式进行，搭接处用封箱带封闭，为了保证墙体不被污染及较长时间的养护时间，塑料保护薄膜应一直保留，直到影响后道工序施工时方可除去。全文摘要本发明涉及一种超长结构条件下，使用具有大流动性、防辐射、防裂等特点的混凝土配方及其工艺。其中R25减水剂、42.5级水泥、S95矿粉、II级粉煤灰、5-25mm碎石、细度模数在2.3～2.6，含泥量≤1.0％，泥块含量≤0.5％的中砂；其单方用量比依次分别为0.012；1.00；0.42；0.42；5.89；4.44和水0.89以及包含底板砼、顶板砼等的养护工艺。经优化配制，合理选材，在保证混凝土浇注性能和强度的条件下，改善混凝土性能，减少徐变和收缩，有效控制混凝土裂缝的产生。在满足混凝土施工要求的条件下，减少了混凝土中游离水的数量，达到低收缩、防裂及耐久性能良好的效果。文档编号C04B28/04GK101412607SQ20071004724公开日2009年4月22日申请日期2007年10月19日优先权日2007年10月19日发明者刘秀红,吴德龙,达周,王基培,王文兵,王晓华,陈尧亮,顾斌华申请人:上海建工材料工程有限公司;上海浦莲预拌混凝土公司;上海建工南航预拌混凝土有限公司