混凝土及降低胶凝材料用量的混凝土的制备方法与流程

本发明涉及建筑施工
技术领域：
，具体来说涉及一种混凝土及降低胶凝材料用量的混凝土的制备方法。
背景技术：
现有施工用混凝土中，为了增加其工作性能，降低胶凝材料用量，往往在混凝土配合比中加入适量的外加剂，减水剂和引气剂就是其中常用的两种。这两种外加剂均具有减水效果，但引气剂的减水作用在配合比设计中往往被忽视，即引气剂的减水率为0，从而带来施工成本的增加。在实际工程中，如预应力箱梁的制备，为了后续预应力筋的张拉，对混凝土的早期强度和最终强度要求均很高，尤其在冬季，这种需求就更加明显；同时，企业为了节约成本，希望能用最少的胶凝材料来达到这一目标。技术实现要素：鉴于上述情况，本发明提供一种混凝土及降低胶凝材料用量的混凝土的制备方法，解决现有的混凝土配合比设计不考虑引气剂的减水作用导致胶凝材料用量增加、施工成本增加的技术问题。为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：提供一种降低胶凝材料用量的混凝土的制备方法，所述混凝土包括胶凝材料、外加剂、水、砂及石，所述胶凝材料包括水泥、粉煤灰及矿渣，所述外加剂包括减水剂和引气剂，所述制备方法包括以下步骤；s1：确定每立方米混凝土的计算用水量为mw0，(kg/m3)；s2：确定以下参数：水胶比γ；减水剂、引气剂的质量msp、mae，单位为kg/m3；减水剂、引气剂的含固量λsp、λae，单位为％；减水剂、引气剂的掺量αsp、αae，单位为％；粉煤灰、矿渣分别占胶凝材料用量的比例δf、δg，单位为％；减水剂的减水率βsp，单位为％；引气剂的减水率βae，单位为％；混凝土的含气量α，单位为％；砂率单位为％；s3：根据s1、s2获得的数据通过以下式(1)～式(8)，计算获得混凝土的配合比；式(1)实际用水的质量计算公式为：mw＝mw0×(1-βsp-βae)-msp(1-λsp)-mae(1-λae)(1)式(2)水泥的质量计算公式为：式(3)粉煤灰的质量计算公式为：式(4)矿渣的质量计算公式为：式(5)减水剂的质量计算公式为：msp＝(mc+mf+mg)×αsp(5)式(6)引气剂的质量计算公式为：mae＝(mc+mf+mg)×αae(6)式(7)砂的质量计算公式为：式(8)石的质量计算公式为：式中：mw、mc、mf、mg、msp、mae、mfa、mca分别为水、水泥、粉煤灰、矿渣、引气剂、砂、石的实际用量，单位为kg/m3；ρw、ρc、ρf、ρg、ρsp、ρae、ρfa、ρca分别为现有与改进方案中水、水泥、粉煤灰、矿渣、引气剂、砂、石的密度，单位为kg/m3；s4：根据s3中的配合比混合材料后拌制成混凝土。本发明实施例中，mw0＝226kg/m3、α＝3％、γ＝0.32、δf＝13％、δg＝12％、λsp＝28％、λae＝5.63％，αsp＝1％、αae＝0.3％、βsp＝30％，msp＝4.94kg/m3、mae＝1.48kg/m3，所述引气剂的减水率范围为3％～7％。本发明实施例中，所述引气剂的减水率为3％，龄期28天的混凝土的强度为55.7mpa。本发明实施例中，所述引气剂的减水率为7％，龄期28天的混凝土的强度为59.2mpa。本发明另提供一种混凝土，所述混凝土由所述的降低胶凝材料用量的混凝土的制备方法获得。本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：本发明通过在混凝土的配比计算中考虑引气剂的减水作用，减少了胶凝材料的用量，降低了施工成本，通过本发明制备方法获得的混凝土与现有技术相比具有较高的强度。附图说明图1是本发明引气剂减水率与成本之间的关系曲线图。具体实施方式为利于对本发明的了解，以下结合附图及实施例进行说明。本发明提供一种降低胶凝材料用量的混凝土的制备方法，所述混凝土包括胶凝材料、外加剂、水、砂及石，所述胶凝材料包括水泥、粉煤灰及矿渣，所述外加剂包括减水剂和引气剂，所述制备方法包括以下步骤：s1：确定每立方米混凝土的计算用水量为mw0，(kg/m3)；s2：确定以下参数：水胶比γ；减水剂、引气剂的质量msp、mae，单位为kg/m3；减水剂、引气剂的含固量λsp、λae，单位为％；减水剂、引气剂的掺量αsp、αae，单位为％；粉煤灰、矿渣分别占胶凝材料用量的比例δf、δg，单位为％；减水剂的减水率βsp，单位为％；引气剂的减水率βae，单位为％；混凝土的含气量α，单位为％；砂率单位为％；s3：根据s1、s2获得的数据通过以下式(1)～式(8)，计算获得混凝土的配合比；式(1)确定水的质量计算公式为：mw＝mw0×(1-βsp-βae)-msp(1-λsp)-mae(1-λae)(1)式(2)确定水泥的质量计算公式为：式(3)确定粉煤灰的质量计算公式为：式(4)确定矿渣的质量计算公式为：式(5)确定减水剂的质量计算公式为：msp＝(mc+mf+mg)×αsp(5)式(6)确定引气剂的质量计算公式为：mae＝(mc+mf+mg)×αae(6)式(7)确定引气剂的质量计算公式为：式(8)确定引气剂的质量计算公式为：式中：mw、mc、mf、mg、msp、mae、mfa、mca分别为水、水泥、粉煤灰、矿渣、引气剂、砂、石的质量，单位为kg/m3；ρw、ρc、ρf、ρg、ρsp、ρae、ρfa、ρca分别为水、水泥、粉煤灰、矿渣、引气剂、砂、石的密度，单位为kg/m3；本发明实施例中，现有技术中引气剂、减水剂的质量分别与改进方案中引气剂、减水剂的基本质量相同。s4：根据s3中的配合比混合材料后拌制成混凝土。本发明实施例中，石的粒径为5～10cm、10～20cm，其中5～10cm的石的占比为ω，则可以得到两种粒径的石的质量分别为：式中：mca1、mca2分别为5～10cm石、10～20cm石的质量，单位为kg/m3。实施例以某实际工程为例，假设α＝3％，水胶比为γ＝0.32，计算用水量为mw0＝226kg/m3，粉煤灰和矿渣分别占胶凝材料用量的比例为δf＝13％和δg＝12％，减水剂和引气剂含固量分别为λsp＝28％和λae＝5.63％，掺量分别为αsp＝1％和αae＝0.3％，减水剂的减水率为βsp＝30％，引气剂的减水率βae未知；水、水泥、粉煤灰、矿渣、减水剂、引气剂、砂和石的密度分别为ρw＝1.0×103kg/m3、ρc＝3.06×103kg/m3、ρf＝2.39×103kg/m3、ρg＝2.83×103kg/m3、ρsp＝1.06×103kg/m3、ρae＝1.004×103kg/m3、ρfa＝2.62×103kg/m3和ρca＝2.72×103kg/m3，砂率石(5-10cm)占比ω＝20％。设现有和改进方案混凝土理论配合比代表符号如下表1。表1显示为现有和改进方案混凝土理论配合比中的代表符号方案水水泥粉煤灰矿渣减水剂引气剂砂石(5-10cm)石(10-20cm)现有mwmcmfmgmspmaemfamcalmca2改进mwmcmfmgmspmaemfamcalmca2现有方案混凝土理论配合比的计算公式如下：mw＝mw0×(1-βsp)-msp(1-λsp)-mae(1-λae)＝153.2msp＝(mc+mf+mg)×αsp＝4.944mae＝(mc+mf+mg)×αae＝1.4832改进方案各成分的含量表达式为：mw＝mw0×(1-βsp-βae)-msq(1-λae)＝153.2-226βaemsp＝(mc+mf+mg)×αsp＝4.944-7.063βaemae＝(mc+mf+mg)×αae＝1.4832-2.1189βae经调查，市场上水、水泥、粉煤灰、矿渣、减水剂、引气剂、砂和石的单价分别为pw＝5元/吨、pc＝317元/吨、pf＝238元/吨、pg＝320元/吨、psp＝3330元/吨、pae＝4000元/吨、pfa＝70元/吨、pcal＝50元/吨和pca2＝60元/吨。则每立方混凝土节约的成本c(元/m3)为：c＝226βae×0.005+529.7βae×0.317+91.8βae×0.238+84.75βae×0.32+7.063βae×3.33+2.1189βae×4-510.4βae×0.07-153.1βae×0.05-612.5βae×0.06＝169.9βae如图1所示为引气剂减水率与每立方米混凝土节约成本的关系曲线图，随着引气剂减水率的增加，节约成本金额增加，如当引气剂减水率βae＝5％时，每立方混凝土节约成本为8.495元，当引气剂减水率βae＝7％时，每立方米混凝土节约成本11.893元。理论上，随着引气剂减水率βae增大，混凝土在拌和时工作性能逐步下降，当βae过大时，会给实际施工带来较大困难，以下说明现有方案和改进方案制备得到的混凝土(βae＝3％和βae＝7％)在不同龄期下(1、3、7、10和28天)的抗压强度试验结果。表3显示为早龄期混凝土强度试验结果由表3数据表明，随着所用引气剂碱水率的增加，混凝土强度的提高率逐渐增加，混凝土的强度相比现有技术的混凝土强度有明显提高，可以得知本发明通过考虑引气剂的减水效果并降低了胶凝材料用量，得到的混凝土强度提高明显。事实上，当βae＝7％时，混凝土在拌和过程中工作性开始下降，在拌和结束后的坍落度测试中，现有方案的坍落度为230mm，改进方案(βae＝3％)中混凝土的坍落度为235mm，改进方案(βae＝7％)中混凝土的坍落度为210mm，在βae＝7％时混凝土的坍落度开始出现明显下降，当βae>7％时，坍落度下降更为明显，实际施工难度随着βae增加逐渐加大，因此通过考虑引气剂的减水率来降低胶凝材料用量、增加混凝土强度的方法只能在有限的引气剂减水率{0<βae<(βae)max}下使用，对于该实际工程，理论上认为(βae)max应不大于7％，此时对应的最大成本节约为11.893元/立方。以上结合附图及实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。当前第1页12