专利名称：高性能混凝土的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种高性能混凝土的制备方法。
背景技术：
1990年美国首先提出高性能混凝土这个名词，日本东京大学网村甫学者开发了 “不振捣的高耐久性混凝土”。我国最早提出高性能混凝土概念的是吴中伟教授，2000年北 京工业大学陈建奎教授提出现代混凝土配合比全计算法设计，2007年王昱海提出现代混凝 土配制方法及现代混凝土配合比设计，也有诸多学者进行了配合比优化设计，但对在建客 运专线用高性能混凝土配合比设计而言，价值不高，而且应用都有一定的局限性，目前尚无 高性能混凝土设计规范，只对混凝土性能有限值规定。陈建奎教授设计的配合比中的用水量是通过计算得到的，混凝土的工作性是依靠 减水剂来进行调整。也有不少学者在陈教授的配合比设计基础之上进行正交设计，混凝土 成本固然有所降低，但这种优化设计又背离了陈教授设计配合比的理论基础，最终高性能 混凝土配合比设计降低的成本也看不出是低至底线的。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提出一种高性能混凝土的制备方法，生产出满足 设计要求而成本最低高性能混凝土。本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的一种高性能混凝土的制备方法，其特征在于所述制备方法包括以下步骤(1)保持胶凝材料总成本不变下，对胶凝材料掺量及砂石掺量进行确定；(2)根据胶凝材料掺量确定减水剂掺量；(3)待得出减水剂相对于胶凝材料的掺量以后，在不改变减水剂减水率的情况下， 调整减水剂引气成分至满足设计要求的混凝土含气量；(4)根据胶凝材料和减水剂的配比及满足混凝土工作性要求确定水掺量。
所述的胶凝材料为水泥和矿物掺合料。所述的矿物掺合料为粉煤灰或粉煤灰和矿粉。所述胶凝材料掺量是按照胶砂试验方法，保持胶凝材料总成本不变，调整水泥用 量和矿物掺合料比例，且拌合物能达到同一扩展度下，成型试件，测其龄期强度，对应龄期 强度极值为满足不同设计要求的矿物掺合料在胶凝材料中的掺量。所述砂石掺量是按照混凝土本身的密实性、实际每立方米混凝土用水量、实际每 立方米混凝土胶凝材料用量及假定每立方米混凝土总重量经过计算得到的，其中砂率的选 用是为满足所采用施工方法要求确定的。所述减水剂掺量是通过实际拌制混凝土，保持胶凝材料和减水剂总成本不变，通 过二者用量增减变化，调整用水量，且拌合物能达到满足设计要求的工作性，得出的成本相 同而配合比对应不同的减胶比和不同的水胶比，将这几组配合比的水胶比与对应的减胶比拟合二次函数，二次函数的水胶比极值即对应着减胶比。所述确定水掺量是胶凝材料总量从最小用量开始依次递增，以调整用水量满足混 凝土工作性要求，实际拌合混凝土，得到不同混凝土龄期强度，总结水胶比与龄期强度线性 函数关系，由此得出水胶比确定水掺量。本发明具有如下优点采用本发明的方法作为设计高性能混凝土配合比，在高性能混凝土满足设计要求 的同时，实现高性能混凝土成本最低，对在建铁路客运专线混凝土配合比设计具有重大意 义，推动中国混凝土事业的发展。本发明的高性能混凝土是以混凝土设计要求为目标，以混凝土工作性和密实性为 基础，以混凝土强度和成本为运算参数，以混凝土耐久性为控制手段，将混凝土性能与成本 紧密结合，提出了新的设计理念、设计理论和设计方法，实现配合比设计科学性、合理性、实 用性、经济性；本发明能将设计与施工有效连接，混凝土工作性、强度、耐久性满足设计要 求，同时生产单位立方米混凝土成本最低。
具体实施例方式一种高性能混凝土的制备方法，其特征在于所述制备方法包括以下步骤(1)保持胶凝材料总成本不变下，对胶凝材料掺量及砂石掺量进行确定；(2)根据胶凝材料掺量确定减水剂掺量；(3)待得出减水剂相对于胶凝材料的掺量以后，在不改变减水剂减水率的情况下， 调整减水剂引气成分至满足设计要求的混凝土含气量；(4)根据胶凝材料和减水剂的配比及满足混凝土工作性要求确定水掺量。所述的胶凝材料为水泥和矿物掺合料。所述的矿物掺合料为粉煤灰或粉煤灰和矿粉。所述胶凝材料掺量是按照胶砂试验方法，保持胶凝材料总成本不变，调整水泥用 量和矿物掺合料比例，且拌合物能达到同一扩展度下，成型试件，测其龄期强度，对应龄期 强度极值为满足不同设计要求的矿物掺合料在胶凝材料中的掺量。所述砂石掺量是按照混凝土本身的密实性、实际每立方米混凝土用水量、实际每 立方米混凝土胶凝材料用量及假定每立方米混凝土总重量经过计算得到的，其中砂率的选 用是为满足所采用施工方法要求确定的。所述减水剂掺量是通过实际拌制混凝土，保持胶凝材料和减水剂总成本不变，通 过二者用量增减变化，调整用水量，且拌合物能达到满足设计要求的工作性，得出的成本相 同而配合比对应不同的减胶比和不同的水胶比，将这几组配合比的水胶比与对应的减胶比 拟合二次函数，二次函数的水胶比极值即对应着减胶比。所述确定水掺量是胶凝材料总量从最小用量开始依次递增，以调整用水量满足混 凝土工作性要求，实际拌合混凝土，得到不同混凝土龄期强度，总结水胶比与龄期强度线性 函数关系，由此得出水胶比确定水掺量。首先确定胶凝材料掺量，进行胶凝材料内部掺量的经济性的评价单掺粉煤灰试验本试验采用GB 17671-1999水泥胶砂强度试验方法进行试验。 保证胶凝材料总价不变，粉煤灰掺量分别占胶凝材料总量的比例分别为20 %、25 %、30 %、35%和40%，用水量以能达到相同扩展度为准，成型试件，标准养护箱养护，分别测试其龄 期强度，数据见表1单掺粉煤灰试验记录表所示。在单掺粉煤灰的配合比设计中，根据不同 龄期对强度评定值的要求，选择表1中强度最高值对应的粉煤灰掺量。以观天龄期或56 天龄期作为混凝土强度评定值时，单掺粉煤灰配合比的粉煤灰最佳掺量占胶凝材料总量的 20%。双掺粉煤灰和矿粉试验双掺粉煤灰和矿粉试验方法及原理同上中所述，粉煤灰 和矿粉掺入总量占胶凝材料总量的比例分别为25 %、30 %、35 %、40 %和45 %，数据见表2 双掺粉煤灰和矿粉试验记录表所示。在双掺粉煤灰和矿粉的配合比设计中，根据不同龄期对强度评定值的要求，选择 表2中强度最高值对应的粉煤灰和矿粉掺量。若以观天龄期作为混凝土强度评定值时，双 掺粉煤灰和矿粉配合比的粉煤灰和矿粉最佳掺量分别占胶凝材料总量的10%和25%;若以 56天龄期作为混凝土强度评定值时，双掺粉煤灰和矿粉配合比的粉煤灰和矿粉最佳掺量分 别占胶凝材料总量的10%和20%。表1单掺粉煤灰试验强度记录表
权利要求
1.一种高性能混凝土的制备方法，其特征在于所述制备方法包括以下步骤(1)凝胶材料各掺量的成本总和保持不变的情况下，对胶凝材料掺量进行确定，并对砂 石掺量进行确定；(2)根据胶凝材料掺量确定减水剂掺量；(3)待得出减水剂相对于胶凝材料的掺量以后，在不改变减水剂减水率的情况下，调整 减水剂引气成分至满足设计要求的混凝土含气量；(4)根据胶凝材料和减水剂的配比及满足混凝土工作性要求确定水掺量。
2.根据权利要求1所述的高性能混凝土的制备方法，其特征是所述的胶凝材料为水 泥和矿物掺合料。
3.根据权利要求2所述的高性能混凝土的制备方法，其特征是所述的矿物掺合料为 粉煤灰或粉煤灰和矿粉。
4.根据权利要求1或2所述的高性能混凝土的制备方法，其特征是所述胶凝材料掺 量是按照胶砂试验方法调整水泥用量和矿物掺合料比例，且拌合物能达到同一扩展度下， 成型试件，测其龄期强度，对应龄期强度极值为满足不同设计要求的矿物掺合料在胶凝材 料中的掺量。
5.根据权利要求1所述的高性能混凝土的制备方法，其特征是所述减水剂掺量是通 过实际拌制混凝土，保持胶凝材料和减水剂总成本不变，通过二者用量增减变化，调整用水 量且拌合物能达到满足设计要求的工作性，得出的成本相同而配合比对应不同的减胶比和 不同的水胶比，将这几组配合比的水胶比与对应的减胶比拟合二次函数，二次函数的水胶 比极值即对应着减胶比。
6.根据权利要求1所述的高性能混凝土的制备方法，其特征是所述确定水掺量是胶 凝材料总量从最小用量开始依次递增，以调整用水量满足混凝土工作性要求，实际拌合混 凝土，得到不同混凝土龄期强度，总结水胶比与龄期强度线性函数关系，由此得出水胶比确 定水掺量。
7.根据权利要求1所述的高性能混凝土的制备方法，其特征是所述砂石掺量是按照 混凝土本身的密实性、实际每立方米混凝土用水量、实际每立方米混凝土胶凝材料用量及 假定每立方米混凝土总重量计算得到。
8.根据权利要求7所述的高性能混凝土的制备方法，其特征是所述砂石砂率由所采 用施工方法要求确定。
全文摘要
本发明公开了一种高性能混凝土的制备方法，其特征在于所述制备方法包括以下步骤(1)保持胶凝材料总成本不变下，对胶凝材料掺量及砂石掺量进行确定；(2)根据胶凝材料掺量确定减水剂掺量；(3)待得出减水剂相对于胶凝材料的掺量以后，在不改变减水剂减水率的情况下，调整减水剂引气成分至满足设计要求的混凝土含气量；(4)根据胶凝材料和减水剂的配比及满足混凝土工作性要求确定水掺量。所述的胶凝材料为水泥和矿物掺合料。所述的矿物掺合料为粉煤灰或粉煤灰和矿粉。本发明能将设计与施工有效连接，混凝土工作性、强度、耐久性满足设计要求，同时生产单位立方米混凝土成本最低。
文档编号B28C5/00GK102059741SQ20101053311
公开日2011年5月18日 申请日期2010年11月5日 优先权日2010年11月5日
发明者周志涛 申请人:周志涛