专利名称：一种海工自密实高性能混凝土及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种海工自密实高性能混凝土及其制备方法。
背景技术：
随着我国工程建设的不断发展，混凝土已成为现代工程结构的主要材料，但在应用过程中对混凝土性能提出了更高的要求，主要表现在以下几个方面(1)混凝土耐久性问题。混凝土耐久性问题已经引起全世界广泛关注，尤其是海洋工程和跨海大桥等海工工程耐久性问题更为突出，因此目前大量采用高性能混凝土技术。但在高性能混凝土浇筑施工过程中，缺乏熟练工人及其它客观条件所限是不能保证混凝土完全密实成为导致其耐久性不良的重要原因之一。( 混凝土的工作性问题。现在工程大量采用泵送混凝土进行施工，对新拌混凝土流动性和运输过程中的保塑性要求越来越高。( 振捣密实性问题。现在大型结构配筋稠密且复杂，不易振捣；一些薄壁结构、隧道和地下结构，根本没有振捣可操作空间，施工振捣非常困难。(4)生产效率和安全性问题。传统的混凝土振捣施工不但产生噪声污染，而且费时费工，工作劳动强度大，工作环境恶劣，存在安全隐患。(5)环保节能和经济性。需大量采用粉煤灰、矿渣等矿物掺合料，保护环境，并需提高施工速度、减少劳动力、减少机械设备等方面，降低工程造价，提高经济效益。在上海国际航运中心洋山深水港的建设中，普遍采用高性能混凝土技术，也对高性能混凝土提出了更高要求。洋山深水港工程受海水侵蚀，对混凝土结构耐久性要求较高， 往往存在大体积混凝土构件，这些构件的混凝土配筋往往钢筋间距较小，采用机械振捣容易产生蜂窝、麻面、气泡、空洞等缺陷，从而对混凝土的强度和耐久性产生影响；钢桩管的桩芯混凝土内也需要采用自密实混凝土进行浇筑。此外，随着上海国际航运中心工程的不断建设，航运中心基础设施建设将日趋完善，其基础设施将需要维护和保养。上海航运中心的洋山深水港和东海大桥等主要基础设施将受船舶撞击、自然环境侵蚀等方面作用，必须对受损部位进行修补。在这些部位采用海工自密实混凝土浇筑，混凝土填充性好，能确保混凝土均勻性和质量。与普通混凝土相比较，自密实混凝土的关键技术是在新拌阶段能够依靠自重作用充填、密实，而不需要额外的人工振捣，它包括流动性或填充性、间隙通过性以及抗离析性等3个方面。而海工自密实高性能混凝土不仅需要满足自密实混凝土的所需工作性的要求，而且需要具有较高的抗氯盐侵蚀能力，应提出抗氯盐侵蚀的指标要求，同时，还应兼顾自密实混凝土变形、碳化等其它方面的性能，使配制的自密实混凝土具有高性能。因此，海工自密实高性能混凝土的配制应从原材料的优选和混凝土主要配制参数以及性能控制指标等方面综合考虑。通过开展用于海洋环境下的自密实混凝土的研究，可开发研制海工自密实高性能混凝土，为海洋环境下提供一种高耐久性、高工作性和无需振捣的高性能混凝土，是有效解决混凝土振捣，减轻劳动强度，提高生产效率，降低工程造价和提高工程结构耐久性的重要技术途径。同时，海工自密实高性能混凝土开发研究还可有效解决深水港建设中的大体积混凝土、钢管桩桩芯混凝土施工技术问题以及受损部位在较为恶劣条件下的修补问题，对 保证深水港工程建设顺利进行和运行具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供ー种具有高耐久性、高工作性和无需振捣的适用于海洋环 境下的自密实混凝土，以克服现有技术中的不足。本发明系统研究了海エ自密实高性能混凝土工作性测试方法、配制技术、工作性、 力学性能、耐久性以及工程应用等方面，提供了一种可满足海洋环境下自密实高性能混凝 土。本发明采用的技术方案如下一种海エ自密实高性能混凝土，其原料组分包括胶凝材料、骨料、聚羧酸系减水剂 和水，各组分的重量配比如下
胶凝材料450 540重量份
骨料1640 1725重量份
聚羧酸系减水剂 7 8重量份
水160 175重量份；所述胶凝材料由II型52. 5硅酸盐水泥、粉煤灰和矿渣粉組成；以胶凝材料的总重 量为基准计，所述II型52. 5硅酸盐水泥占30 45%，所述粉煤灰占20 40%，所述矿渣 粉占30 50%。上述海エ自密实高性能混凝土中，较佳的水胶比为0. 33 0. 38，优选为0. 35 0. 37。所述水胶比为单位体积用水量与胶凝材料用量的重量之比。所述II型52. 5硅酸盐水泥是指性能达到《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)标准 强度等级为52. 5的II型硅酸盐水泥。例如，可以选用台泥句荣52. 511型硅酸盐水泥。所述粉煤灰是指性能达到《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T1596_20(^)标准 的I级粉煤灰。例如，采用镇江谏壁发电厂生产的苏源牌I级粉煤灰。所述矿渣粉是指性能达到《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》(GB/ T18046-2008)标准的S95矿渣粉。例如，采用宝山钢铁有限公司宝田S95矿渣粉。所述骨料由粗骨料和细骨料組成，所述细骨料和粗骨料的重量比为1.2 1.0 1。所述较佳的细骨料采用细度模数2. 5 3. 0河砂。例如，可选用细度模数为2. 76 的II区中砂，所述河砂中粒径小于0. 16mm的石粉含量为1. 4%。所述较佳的粗骨料采用5-20mm连续级配的碎石，由5_10mm和10_20mm的碎石按 比例为3 7配制而成。由于海エ自密实高性能混凝土多用于薄壁构件以及钢筋较为密集 的混凝土构件，因此粗骨料的粒径不宜大于20mm，否则将増大混凝土拌合物的流动阻カ和 分层离析的几率。粗骨料较佳的最大粒径小于20mm，针片状颗粒含量小于8 %，空隙率小于40%，含 泥量不大于1%，泥块含量不大于0. 5%
所述聚羧酸系减水剂选自RP25或ASTP504-1聚羧酸系高效减水剂、ADVER152聚羧酸高效减水剂以及HP400聚羧酸系高效减水剂。例如巴斯夫有限公司RP25或ASTP504-1 聚羧酸系高效减水剂、格雷斯公司ADVER152聚羧酸高效减水剂以及上海华登HP400聚羧酸系高效减水剂。本发明提供的上述复掺粉煤灰和矿渣料的自密实高性能混凝土，经过流动性和填充性试验、间隙通过性试验、抗离析稳定性试验、抗压强度试验以及耐久性试验，从各个方面均可满足海工自密实高性能混凝土的指标要求。其坍落扩展度在708-740mm，具有较高流动性和填充性；L型仪高度比均大于0. 80，U型仪填充高度均大于320mm，具有较高的间隙通过能力和抗离析稳定性。此外，还具有优异的抗氯盐腐蚀耐久性、抗冻性和良好的热学性能。
图1为水泥的描电镜照片；图2为粉煤灰的描电镜照片；图3为矿渣粉的描电镜照片；图4为细骨料河砂的筛分曲线图；图5为碎石的筛分曲线图；图6为六种自密实海工高性能混凝土绝热温升与水化时间关系图。
具体实施例方式下面结合实施例进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明，而非限制本发明的范围。一、原材料的选择(1)胶凝材料水泥采用台泥句荣52. 511型硅酸盐水泥。对水泥的胶砂强度、安定性、细度、 凝结时间等指标进行了试验，其性能指标测试结果如表1所示，其安定性合格，性能达到了 《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)标准强度等级为52. 5的II型硅酸盐水泥的质量标准。此外，测定水泥的密度为3. lg/cm3。表1水泥的物理力学性能指标测试结构
权利要求
1. 一种海工自密实高性能混凝土，其原料组分包括胶凝材料、骨料、聚羧酸系减水剂和水，各组分的重量配比如下所述胶凝材料由II型52. 5硅酸盐水泥、粉煤灰和矿渣粉组成；以胶凝材料的总重量为基准计，所述II型52. 5硅酸盐水泥占30 45%，所述粉煤灰占20 40%，所述矿渣粉占 30 50%。
2.如权利要求1所述的海工自密实高性能混凝土，其特征在于，水胶比为0.33 0. 38。
3.如权利要求1所述的海工自密实高性能混凝土，其特征在于，所述粉煤灰是性能达到GB/T1596-2005标准的I级粉煤灰；所述矿渣粉性能达到GB/T18046-2008标准的S95矿渣粉。
4.如权利要求1所述的海工自密实高性能混凝土，其特征在于，所述骨料由细骨料和粗骨料组成，所述细骨料和粗骨料的重量比为1.2 1.0 1。
5.如权利要求4所述的海工自密实高性能混凝土，其特征在于，所述细骨料采用河砂， 该河砂为细度模数为2. 5 3. 0的II区中砂。
6.如权利要求4所述的海工自密实高性能混凝土，其特征在于，所述粗骨料采用 5-20mm连续级配的碎石，由5_10mm和10_20mm的碎石按比例为3 7配制而成。
7.如权利要求1-6任一所述的海工自密实高性能混凝土，其特征在于，所述聚羧酸系减水剂选自RP25或ASTP504-1聚羧酸系高效减水剂、ADVER152聚羧酸高效减水剂以及 HP400聚羧酸系高效减水剂。胶凝材料骨料450 540重量份 1640 1725重量份聚羧酸系减水剂 7 8重量份160 175重量份;
全文摘要
本发明提供了一种海工自密实高性能混凝土，其原料组分包括胶凝材料450～540重量份、骨料1640～1725重量份、聚羧酸系减水剂7～8重量份和水160～175重量份；所述胶凝材料由Ⅱ型52.5硅酸盐水泥、粉煤灰和矿渣粉组成；以胶凝材料的总重量为基准计，所述Ⅱ型52.5硅酸盐水泥占30～45%，所述粉煤灰占20～40%，所述矿渣粉占30～50%。本发明提供的上述复掺粉煤灰和矿渣料的自密实高性能混凝土，具有较高流动性和填充性、较高的间隙通过能力和抗离析稳定性。此外，还具有优异的抗氯盐腐蚀耐久性、抗冻性和良好的热学性能。
文档编号C04B28/08GK102276224SQ20111020769
公开日2011年12月14日 申请日期2011年7月22日 优先权日2011年7月22日
发明者张悦然, 汪冬冬, 王成启, 谷坤鹏 申请人:中交上海三航科学研究院有限公司