专利名称：一种高性能混凝土及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种普通或高强高性能混凝土及其制备方法。
技术背景
生存、发展、获利是企业一贯追求的目标，加强成本管理，获取最大利润是企业永恒的主题。混凝土，作为目前世界上应用最广泛的结构材料，如何在保证其性能的前提下尽量降低其生产成本，一直是混凝土及其制品厂家关注的焦点之一。对于现有的混凝土配比， 水泥成本占到混凝土生产成本的近40% 70%，因此，如何在保证混凝土性能的前提下降低水泥成本成为降低混凝土成本的关键点。此外，在混凝土及其制品中降低水泥用量，可减少资源消耗和节约能源，且能减少氮氧化物、硫氧化物及碳氧化物等的排放量，具有良好的社会和经济效益。发明内容
发明目的本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种能通过降低水泥用量达到降低成本，同时又能提高性能的高性能混凝土。
本发明的另一目的在于提供这种高性能混凝土的制备方法。
技术方案本发明所述的高性能混凝土，包括如下组分胶凝材料、砂、碎石或卵石、减水剂、水泥改质剂和水；其中，本发明中所述组分之间的配比可由如下参数确定所述胶凝材料用量为200 500kg/m3，水胶比为0. 24 0. 6，砂率为30 45%，所述减水剂为萘系高效减水剂或聚羧酸高性能减水剂，所述萘系高效减水剂掺量为所述胶凝材料重量的0. 3% 1. 5%，所述聚羧酸高性能减水剂掺量为所述胶凝材料重量的0. 1 0. 5%，所述水泥改质剂的掺量为减水剂重量的0.2% 1.0%。其中，混凝土的容重参数根据不同地区的情况，由使用者自行确定。
所述胶凝材料按重量百分比由55 100%的水泥和0 45%的掺合料组成，所述掺合料为磨细砂、矿粉或粉煤灰中的任意一种或两种。所述水泥为强度等级不低于32. 5的符合GB175标准的通用硅酸盐水泥。
优选地，所述胶凝材料的比表面积为300 500m2/kg。
优选地，所述碎石或卵石的粒径为5 25mm或5 31. 5mm连续级配，压碎值小于 10%，针片状小于10%。
优选地，所述砂的细度模数为2. 0 3. 5，含泥量< 1. 0%。
本发明所述的高性能混凝土的制备方法，包括如下步骤
(1)将胶凝材料和砂加入搅拌机中，搅拌10 40s ；
(2)向搅拌机中加入水，搅拌10 30s，再加入碎石或卵石；
(3)将水泥改质剂和减水剂混合后，再加入到搅拌机中，继续搅拌；
(4)待所有材料全部加入搅拌机后，净搅拌90 180s后出料。
本发明与现有技术相比，其有益效果是1、本发明制得的混凝土的坍落度为10 200mm，具有良好的保水性、黏聚性及不同工作条件下所需的流动性，经一定条件养护后，可达到所需的混凝土强度等级；2、本发明混凝土通过各组分之间的合理配比，在保证所需混凝土强度等级的前提下，可使每方混凝土中水泥用量减少10 50kg，从而降低混凝土生产成本；3、本发明产品通过各组分之间的合理配比以及合理制备工艺，一方面，改善了混凝土的工作性能，对于泵送混凝土，可使输送压力降低10% ；另一方面，因使水泥的水化反应更充分地进行，有效减少了毛细孔隙率，能提高早期强度并使后期强度持续增长。此外，添加合适比例的水泥改质剂后，能有效排除所含的氯离子，防止钢筋锈蚀，且有良好的抗冻效果，便于低温环境下施工顺利进行；4、在水泥的生产及使用过程中，不可避免地会排放出对环境造成污染的物质，本发明通过各组分之间的合理配比，使每方混凝土中水泥用量减少， 即减少了氮氧化物、硫氧化物及碳氧化物等的排放量，在节能环保方面有积极作用。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1 本发明普通高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤
A、先向搅拌机中加入砂、胶凝材料，搅拌IOs ；
B、然后向搅拌机中加入水，搅拌15s，加入碎石；
C、再向搅拌机中加入添加了水泥改质剂的减水剂，继续搅拌；
D、将所有原料全部加入搅拌机后，净搅拌90s，出料。
普通混凝土(C30级)由胶凝材料、砂、碎石、减水剂、水泥改质剂和水组成。混凝土容重设为2350kg/m3，胶凝材料为32. 5强度等级的复合硅酸盐水泥，用量为200kg/m3，比表面积为300m2/kg，水胶比为0. 6，砂的细度模数为2. 6，砂率为30%，碎石为5 31. 5mm连续级配，压碎值为8%，针片状为7%，减水剂为萘系高效减水剂，所述萘系高效减水剂掺量为所述胶凝材料重量的0.30%，水泥改质剂产自申洋科技有限公司，型号为SY-II ；是一种白色微丝透明液体，比重为0. 90 1. 10，掺量为0.2%，其作用原理为释放的巨量粒子， 以光速运行，在瞬间击破分子表面张力，从而促使水泥水化作用达到极限发挥。本实施例制得的混凝土料的坍落度为80mm，28d标养强度为34MPa。
对比例1 未添加水泥改质剂的普通高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤
A、先向搅拌机中加入砂、胶凝材料，搅拌IOs ；
B、然后向搅拌机中加入水，搅拌15s，加入碎石；
C、再向搅拌机中加入减水剂，继续搅拌；
D、将所有原料全部加入搅拌机后，净搅拌90s，出料。
普通混凝土(C30级)由胶凝材料、砂、碎石、减水剂和水组成。混凝土容重设为 2350kg/m3，胶凝材料为32. 5强度等级的复合硅酸盐水泥，用量为220kg/m3，比表面积为 300m2/kg,水胶比为0. 6，砂的细度模数为2. 6，砂率为30%，碎石为5 31. 5mm连续级配，压碎值为8%，针片状为7 %，减水剂为萘系高效减水剂，所述萘系高效减水剂掺量为所述胶凝材料重量的0. 30%。本实施例制得的混凝土料的坍落度为90mm，28d标养强度为32MPa。
实施例1和对比例1两者对比可知本发明通过添加合适剂量的水泥改质剂并在上述步骤的制备条件下，制得相同规格的混凝土每立方可节约胶凝材料20kg，制得的混凝土性能更加优越。
实施例2 本发明普通高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤
A、先向搅拌机中加入砂、胶凝材料，搅拌15s ；
B、然后向搅拌机中加入水，搅拌10s，加入卵石；
C、再向搅拌机中加入添加了水泥改质剂的减水剂，继续搅拌；
D、将所有原料全部加入搅拌机后，净搅拌150s，出料。
普通混凝土(C50级)由胶凝材料、砂、卵石、减水剂、水泥改质剂和水组成。混凝土容重设为M00kg/m3，胶凝材料由水泥和掺合料组成，胶凝材料总用量为320kg/m3，掺合料为粉煤灰，按重量百分比占胶凝材料用量的12%，粉煤灰的比表面积为400m2/kg，水泥为42. 5强度等级的普通硅酸盐水泥，比表面积为350m2/kg，水胶比为0. 45，砂的细度模数为3. 4，砂率为38%，卵石为5 31. 5mm连续级配，压碎值为5%，针片状为5%，减水剂为聚羧酸高性能减水剂，聚羧酸高性能减水剂为所述胶凝材料重量的0. 10%，水泥改质剂掺量为0.3%，产自申洋科技有限公司，型号为SY-II。本实施例制得的混凝土料的坍落度为 70mm, 28d标养强度为60MPa。
对比例2 未添加水泥改质剂的普通高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤
A、先向搅拌机中加入砂、胶凝材料，搅拌15s ；
B、然后向搅拌机中加入水，搅拌10s，加入卵石；
C、再向搅拌机中加入减水剂，继续搅拌；
D、将所有原料全部加入搅拌机后，净搅拌150s，出料。
普通混凝土(C50级)由胶凝材料、砂、卵石、减水剂和水组成。混凝土容重设为 M00kg/m3，胶凝材料由水泥和掺合料组成，胶凝材料总用量为350kg/m3，掺合料为粉煤灰， 按重量百分比占胶凝材料用量的12%，粉煤灰的比表面积为400m2/kg，水泥为42. 5强度等级的普通硅酸盐水泥，比表面积为350m2/kg，水胶比为0. 45，砂的细度模数为3. 4，砂率为 38 %，卵石为5 31. 5mm连续级配，压碎值为5 %，针片状为5 %，减水剂为聚羧酸高性能减水剂，聚羧酸高性能减水剂为所述胶凝材料重量的0. 10%。本实施例制得的混凝土料的坍落度为70mm，28d标养强度为52MPa。
实施例2和对比例2两者对比可知本发明通过添加合适剂量的水泥改质剂并在上述步骤的制备条件下，制得相同规格的混凝土每立方可节约胶凝材料30kg，制得的混凝土性能更加优越。
实施例3 本发明高强高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤
A、先向搅拌机中加入砂、胶凝材料，搅拌40s ；
B、然后向搅拌机中加入水，搅拌15s，加入卵石；
C、再向搅拌机中加入添加了水泥改质剂的减水剂，继续搅拌；
D、将所有原料全部加入搅拌机后，净搅拌150s，出料。
高强高性能混凝土(C80级)由胶凝材料、砂、碎石、减水剂、改质剂和水组成。混凝土容重设为M50kg/m3，胶凝材料由水泥和掺合料组成，胶凝材料总用量为410kg/m3，掺合料为磨细砂和矿粉的混合物，该混合物按重量百分比占胶凝材料用量的30 %，掺和料的比表面积为380 420m2/kg，水泥为42. 5强度等级的硅酸盐水泥，比表面积为420m2/kg，水胶比为0.四，砂的细度模数为2. 5，砂率为35%;卵石为5 25mm连续级配，压碎值为6%，针片状为5%，减水剂为萘系高效减水剂，萘系高效减水剂为所述胶凝材料重量的1.5%， 水泥改质剂掺量为0.8%，产自申洋科技有限公司，型号为SY-II。本实施例制得的混凝土料的坍落度为40mm，常压蒸养强度为55MPa，高压蒸养强度为96MPa。
对比例3 未添加水泥改质剂的高强高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤
A、先向搅拌机中加入砂、胶凝材料，搅拌40s ；
B、然后向搅拌机中加入水，搅拌15s，加入卵石；
C、再向搅拌机中加入减水剂，继续搅拌；
D、将所有原料全部加入搅拌机后，净搅拌150s，出料。
高强高性能混凝土(C80级)由胶凝材料、砂、碎石、减水剂和水组成。混凝土容重设为M50kg/m3，胶凝材料由水泥和掺合料组成，胶凝材料总用量为450kg/m3，掺合料为磨细砂和矿粉的混合物，该混合物按重量百分比占胶凝材料用量的30 %，掺和料的比表面积为380 420m2/kg，水泥为42. 5强度等级的硅酸盐水泥，比表面积为420m2/kg，水胶比为 0.四，砂的细度模数为2. 5，砂率为35% ；卵石为5 25mm连续级配，压碎值为6%，针片状为5%，减水剂为萘系高效减水剂，萘系高效减水剂为所述胶凝材料重量的1. 5%。本实施例制得的混凝土料的坍落度为40mm，常压蒸养强度为50MPa，高压蒸养强度为90MPa。
实施例3和对比例3两者对比可知本发明通过添加合适剂量的水泥改质剂并在上述步骤的制备条件下，制得相同规格的混凝土每立方可节约胶凝材料40kg，制得的混凝土性能更加优越。
实施例4 本发明高强高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤
A、先向搅拌机中加入砂、胶凝材料，搅拌20s ；
B、然后向搅拌机中加入水，搅拌15s，加入碎石；
C、再向搅拌机中同时加入减水剂、改质剂，继续搅拌；
D、将所有原料全部加入搅拌机后，净搅拌180s，出料。
高强高性能混凝土(C100级)由胶凝材料、砂、碎石、减水剂、改质剂和水组成。混凝土容重设为2500kg/m3，胶凝材料由水泥和掺合料组成，胶凝材料总用量为500kg/m3，掺合料为磨细砂和矿粉的混合物，该混合物按重量百分比占胶凝材料用量的45 %，掺和料的比表面积为460 480m2/kg，水泥为52. 5强度等级的硅酸盐水泥，比表面积为500m2/kg，水胶比为0. 40，砂的细度模数为2. 1，砂率为44%;碎石为5 25mm连续级配，压碎值为4%， 针片状为6%，减水剂为聚羧酸高性能减水剂，聚羧酸高性能减水剂为所述胶凝材料重量的 0.5%，水泥改质剂掺量为1.0%，产自申洋科技有限公司，型号为SY-II。本实施例制得的混凝土料的坍落度为200mm，常压蒸养强度为58MPa，高压蒸养强度为112MPa。
对比例4 未添加水泥改质剂的高强高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤
A、先向搅拌机中加入砂、胶凝材料，搅拌20s ；
B、然后向搅拌机中加入水，搅拌15s，加入碎石；
C、再向搅拌机中同时加入减水剂，继续搅拌；
D、将所有原料全部加入搅拌机后，净搅拌180s，出料。
高强高性能混凝土(C100级)由胶凝材料、砂、碎石、减水剂和水组成。混凝土容重设为2500kg/m3，胶凝材料由水泥和掺合料组成，胶凝材料总用量为550kg/m3，掺合料为磨细砂和矿粉的混合物，该混合物按重量百分比占胶凝材料用量的45%，掺和料的比表面积为460 480m2/kg，水泥为52. 5强度等级的硅酸盐水泥，比表面积为500m2/kg，水胶比为0. 40，砂的细度模数为2. 1，砂率为44% ；碎石为5 25mm连续级配，压碎值为4%，针片状为6%，减水剂为聚羧酸高性能减水剂，聚羧酸高性能减水剂为所述胶凝材料重量的 0. 5%。本实施例制得的混凝土料的坍落度为200mm，常压蒸养强度为55MPa，高压蒸养强度为 106MPa。
实施例4和对比例4两者对比可知本发明通过添加合适剂量的水泥改质剂并在上述步骤的制备条件下，制得相同规格的混凝土每立方可节约胶凝材料50kg，制得的混凝土性能更加优越。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
权利要求
1.一种高性能混凝土，其特征在于包括如下组分胶凝材料、砂、碎石或卵石、减水剂、 水泥改质剂和水；其中，所述胶凝材料用量为200 500kg/m3，水胶比为0. 24 0. 6，砂率为30 45%，所述减水剂为萘系高效减水剂或聚羧酸高性能减水剂，所述萘系高效减水剂掺量为所述胶凝材料重量的0. 3% 1. 5 %，所述聚羧酸高性能减水剂掺量为所述胶凝材料重量的0. 1 0. 5%，所述水泥改质剂的掺量为减水剂重量的0. 2% 1. 0%。
2.根据权利要求1所述的高性能混凝土，其特征在于所述胶凝材料按重量百分比由 55 100%的水泥和0 45%的掺合料组成，所述掺合料为磨细砂、矿粉或粉煤灰中的任意一种或两种。
3.根据权利要求1所述的高性能混凝土，其特征在于所述胶凝材料的比表面积为 300 500m2/kgo
4.根据权利要求1所述的高性能混凝土，其特征在于所述碎石或卵石的粒径为5 25mm或5 31. 5mm连续级配，压碎值小于10%，针片状小于10%。
5.根据权利要求1所述的高性能混凝土，其特征在于所述砂的细度模数为2.0 3. 5，含泥量< 1.0%。
6.根据权利要求1 5中任一权利要求所述的高性能混凝土的制备方法，其特征在于包括如下步骤(1)将胶凝材料和砂加入搅拌机中，搅拌10 40s；(2)向搅拌机中加入水，搅拌10 30s，再加入碎石或卵石；(3)将水泥改质剂和减水剂混合后，再加入到搅拌机中，继续搅拌；(4)待所有材料全部加入搅拌机后，净搅拌90 180s后出料。
全文摘要
本发明公开一种高性能混凝土，包括如下组分胶凝材料、砂、碎石或卵石、减水剂、水泥改质剂和水；其中，所述胶凝材料用量为200～500kg/m3，水胶比为0.24～0.6，砂率为30～45％，所述减水剂为萘系高效减水剂或聚羧酸高性能减水剂，所述萘系高效减水剂掺量为所述胶凝材料重量的0.3％～1.5％，所述聚羧酸高性能减水剂掺量为所述胶凝材料重量的0.1～0.5％，所述水泥改质剂的掺量为减水剂重量的0.2％～1.0％。本发明混凝土通过各组分之间的合理配比，在保证所需混凝土强度等级的前提下，可使每方混凝土中水泥用量减少10～50Kg，从而降低混凝土生产成本。
文档编号C04B28/00GK102503283SQ20111035295
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月10日 优先权日2011年11月10日
发明者万小华, 苟德胜 申请人:江苏建华管桩有限公司