高抗裂性混凝土及其制备方法

专利名称：：高抗裂性混凝土及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及混凝土领域，具体的说涉及一种高抗裂性混凝土及其制备方法。
背景技术：
：近年来，随着建筑业的飞速发展，高抗裂性混凝土的配制和施工备受关注。大体积混凝土结构由于水泥水化放热会引起开裂的现象，因此对于大体积混凝土的配制浇筑技术，抗裂是关键。混凝土裂缝不仅影响结构的外观，尤其对抗渗性是一个巨大的危害，从而会危及到结构的安全性和耐久性。大体积混凝土的抗裂性问题一直是建筑行业内的普遍难题，尤其是底板类受到地基约束较大的结构，极易形成较大的收缩应力而开裂。大面积混凝土底板无论从混凝土配合比设计还是浇筑施工来说，都是4艮大的挑战。对于万方左右大体积混凝土的一次性浇筑，必须制订合理的混凝土的配制浇筑程序，防止或减少混凝土有害裂缝的产生，提高结构的抗渗性，以确保工程质量。对于超大体积混凝土施工技术国内才艮导很多。对于防止大体积混凝土裂缝的问题，目前常用的施工方法有两种一、是设置后浇带，在大底板中预留一定宽度的一条带先不浇注混凝土，待两边的混凝土收缩基本稳定后，再开始后浇带的施工，后浇,部分使用掺加膨胀剂的混凝土，利用补偿收缩的原理，防止整个混凝土底板开裂。由于混凝土收缩至基本稳定需要一定时间，所以后浇带法施工工期长，且施工复杂，另外底板不能一次性浇注，容易产生缝隙。二、是分块浇注，预先把大底板分为若干小底板，然后按块逐步浇注，施工复杂，工期增长，底板还可能存在缝隙，抗渗等级不达标。因此一次性连续浇注、无缝施工对于工期和施工质量而言是一种非常有利的方法。分块浇筑法每次浇筑的混凝土一般在3000方以内，最多不超过5000方，与一次性浇筑万方左右的混凝土相比，无论是水化热形成的内外温差，还是收缩形成的应力，都有一定的区别。因此对于越来越多的出于工期、质量等要求的一次性浇筑的平板型大体积混凝土，其对抗裂性的要求越来越成为必需。4由于混凝土裂缝成因复杂，但就混凝土结构本身的形成过程而言，从混凝土配制、生产、浇筑以及养护环节，都易造成混凝土的裂缝。现有对于混凝土的抗裂性研究大多集中在设计和施工技术方面，对于混凝土配制的研究多停留在膨胀剂等对混凝土的力学性能形成的影响方面，缺少从混凝土整体配方角度去考虑进行研究。
发明内容本发明提供了一种高抗裂性混凝土及其制备方法，以解决现有技术中缺陷。本发明首先提供了一种高抗裂性混凝土，该混凝土由下列组分和含量构成水泥198-202kg/m3MSF196-204kg/m3纤维Q.59-0.61kg/m3砂709-737kg/m3石1008-1050kg/m3聚羧酸2.772-2.828kg/m3水178.2-181.8kg/m3;其中MSF由宏士粉与复合矿物掺和料SF按照质量比1:9的比例混合而成；其中复合矿物掺和料SF的比表面积为360-380m7kg，含有Si02、Fe203、A1203、CaO、MgO和S03,其重量百分比含量分别为43.5-45.5°/。、3.1-4.1%、24.3-26.3%、17.2-79.2%、3.2-4.6%和0.3-0.8%。其中复合矿物掺和料SF由粉煤灰和矿渣粉按照5:4的质量比混合配置而成；优选的水胶比为0.45,水胶比为水的质量与胶凝体系的质量比，本发明中胶凝体系包括水泥和MSF，胶凝体系作为混凝土中提供强度和密实度的主体结构，对抗裂性的作为非常重要。本发明的高抗裂性混凝土，优选的组分和含量为水泥200kg/m-MSF200kg/m3纤维0.6kg/m3砂723kg/m3石1029kg/m聚羧酸2.8kg/m3水180kg/m3。所述的水泥为普通的石圭酸盐水泥，42.5PO,购自上海水泥厂；所述的砂的细度模数为2.5-2.7;所述的石的粒径大小为5-25mm;所述的纤维为聚丙烯纤维；纤维的掺入对降温收缩期裂缝的产生具有抑制作用，其掺入能增强混凝土的抗拉强度，消除或减轻早期混凝土中原生裂隙的发生和发展，且能减少由于水化体积收缩引起的内部微裂加水化产物间的联系，改善水泥石的孔结构，从而提高混凝土的抗渗性。所述的聚羧酸型号为LEX-9P;其中所述的宏士粉为活性激发剂，购自上海宏贤新型建材有限公司。宏士粉与复合矿物掺和料SF复配成优质矿物掺和料(MSF),MSF与聚丙烯纤维的双重复合措施，在提高混凝土的抗拉强度上能产生叠加效应。其中所述的水的质量与水泥和MSF的总质量的比例，即水胶比优选为0.45。本发明还提供了制备上述高抗裂性混凝土的方法，该方法为将组分按照其组成混合，搅拌，即可。具体的方法为先将水泥和MSF混合；然后再加入砂、、石和纤维，干拌；最后加入水和聚羧酸，搅拌均匀，即可。本发明的高抗裂性混凝土具有高抗渗、抗裂性和耐久性，适合于大体积地混凝土浇筑。既能有效的降低施工难度和复杂性，无需设施工缝或后浇带，实现一次浇筑和无缝施工的要求，又可大大缩短施工工期，降低工程综合成本。具体实施例方式下列实施例仅用于对该发明进行进一步的说明和陈述，而非用于对本发明的限制。实施例11.8x106KgMSF的西己制。称量粉煤灰(购自上海新宝粉煤灰厂，型号FII)1.Oxio5Kg，其比表面积为357.40m7kg;称量矿渣粉(购自上海宝田矿粉厂，型号S95)0.8x105Kg，其比表面积为433.70m7kg。将上述粉煤灰与矿渣粉混合，得到SF1.8x105Kg。所得SF的比表面积为391.31m7kg。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>然后称耳又宏士粉1.62xl06Kg，与上述SF混合，得到MSF1.8xl06Kg。实施例2i要照如下组成和配比，配制混:疑土9000m3:水泥200kg/m3MSF200kg/m3聚丙烯纤维0,6砂723kg/m3石1029kg/m聚羧酸2.8kg/m3水180kg/m3;MSF采用实施例1的配方配制。用上述配制的混;疑土进4亍施工，一高抗裂性底^反长约90m，宽度约为86m，为不MJ'J矩形，施工面积约为6770m2,底板厚度1.40ra、局部板厚度1.00m、2.40m。底板顶面标高为-2.5m，相当于绝对标高+2.75m。板底标高为-3.90m,相当于绝对标高+1.35m。混凝土方量9000m3，一次浇筑，不设施工缝和后浇带。根据王铁梦<工程结构裂缝控制>书提出的混凝土裂缝间距计算公式[L]=l.5(H*E/Cx)。.5arcsoh(|aTI/IaT|—Ep)式中H-板或墙的计算厚度或高度Ep-混凝土的极限拉伸(*10—4)E-混凝土的弹性模量("()4MPa)Cx-地基对混凝土的约束系数(N/mm3)a-混凝土的线膨胀系数(10*10,T-综合温差(°C)arcosh-双曲余弦函数的反函数按照王铁梦教授《工程结构裂缝控制——"王铁梦法"应用实例集》，参考其他相关文章，借鉴相关工程实例，利用一系列实测值(收缩值，劈裂抗拉强度，静力受压弹性模量)，计算底板混凝土的开裂安全度和裂缝间距结果见下表表2裂缝间距测定<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由表2可看出，无论在龄期14天还是28天，伸缩缝间距均大于95m，能满足工程质量控制技术要求。抗裂安全度越高说明抗裂性越好。。表3物理力学性能测定结果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>由表3可看出，3天龄期后，收缩率、劈拉强度和抗压强度呈现增大的趋势，说明抗裂性逐渐增强；弹强比随混凝土龄期的增长而减少，在14天时弹强比最小，表明抗裂性在14d龄期时最高，之后趋向平稳。表4平板试验抗裂性评价<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>注开裂评价系数(普通基准混凝土开裂面积-受检混凝土开裂面积)/普通基准混凝土开裂面积x100%,开裂评价系数越高说明抗裂性能越好。本实施例的混凝土的开裂评价系数达到82.91，完全符合工程要求。实施例3按照如下组成，配置混凝土9000m3(MSF的配制参照实施例1)，进4亍工禾呈浇筑<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>实施例4按照如下组成，配置混凝土9000m3(MSF的配制参照实施例1),进行工程浇筑水泥199kg/m3MSF200kg/m3聚丙烯纤维0.6砂731kg/m3石1042kg/m3聚羧酸2.8kg/m3水180kg/m3。实施例5按照如下组成，配置混凝土9000m3(MSF的配制参照实施例1),进行工程浇筑水泥200kg/m3MSF198kg/m3聚丙烯纤维0.6kg/m3砂720kg/m3石1014kg/m3聚羧酸2.8kg/m3水180kg/m3。实施例6按照如下组成，配置混凝土9000m3(MSF的配制参照实施例1),进行工程浇筑水泥202kg/m3MSF200kg/m3聚丙烯纤维0.6kg/m3砂719kg/m3石1039kg/m3聚羧酸2.8kg/m310水180kg/m3。实施例7」接照如下组成，配置混凝土9000m3(MSF的配制参照实施例1),进行工程浇筑水泥200kg/m3MSF200kg/m3聚丙烯纤维0.6kg/m3砂727kg/m3石1033kg/m3聚羧酸2.8kg/m3水180kg/m3。ii权利要求1.一种高抗裂性混凝土，其特征在于由下列组分和含量构成水泥198-202kg/m3MSF196-204kg/m3纤维0.59-0.61kg/m3砂709-737kg/m3石1008-1050kg/m3聚羧酸2.772-2.828kg/m3水178.2-181.8kg/m3；其中MSF由宏士粉与复合矿物掺和料SF按照质量比1∶9的比例混合而成；其中复合矿物掺和料SF的比表面积为360-380m2/kg，含有SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO和SO3，其重量百分比含量分别为43.5-45.5％、3.1-4.1％、24.3-26.3％、17.2-79.2％、3.2-4.6％和0.3-0.8％。2.根据权利要求1所述的高抗裂性混凝土，其特征在于所述的复合矿物掺和料SF由粉煤灰和矿渣粉按照5:4的质量比混合配置而成。3.根据权利要求1所述的高抗裂性混凝土，其特征在于所述的纤维为聚丙烯纤维；所述的砂的细度模数为2.5-2.7;所述的石的粒径大小为5—25mm。4.根据权利要求1所述的高抗裂性混凝土，其特征在于水胶比为0.45。5.根据权利要求1所述的高抗裂性混凝土，其特征在于所述的组分和含量为水泥200kg/mMSF200kg/m3纤维0.6kg/m3砂723kg/m3石1029kg/m3聚羧酸2.8kg/m3水180kg/m3。6.—种制备权利要求1-5任一项所述高抗裂性混凝土的方法，其特征在于该方法为将组分按照其组成混合，搅拌，即可。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于先将水泥和MSF混合；然后再加入砂、石和纤维，干拌；最后加入水和聚羧酸，搅拌均匀，即可。全文摘要本发明公开了一种高抗裂性混凝土，该混凝土由水泥、MSF、纤维、砂、石、聚羧酸和水组成，含量分别为198-202kg/m³、196-204kg/m³、0.59-0.61kg/m³、709-737kg/m³、1008-1050kg/m³、2.772-2.828kg/m³和178.2-181.8kg/m³。本发明的高抗裂性混凝土具有高抗渗、抗裂性和耐久性，适合于大体积地混凝土浇筑，实现一次浇筑和无缝施工的要求，又可大大缩短施工工期，降低工程综合成本。文档编号C04B18/08GK101671151SQ200910197258公开日2010年3月17日申请日期2009年10月16日优先权日2009年10月16日发明者何冬明,刘雪勇,吕秀凤,李欢欢,政林,胡青莲申请人:上海隧道工程股份有限公司