一种高保坍快硬早强混凝土及其制备方法与流程

1.本发明涉及混凝土工程技术领域，特别是涉及一种高保坍快硬早强混凝土及其制备方法。


背景技术：

2.快硬早强混凝土具有较高的早期强度、较短的凝结时间、良好的耐久性能等特点，被广泛用在机场跑道、应急道路等需要快速修补的工程以及桥梁隧道、海港码头等抗海水腐蚀和快速抢建抢修工程。一般配制快硬早强混凝土多选用初始强度较高的快硬硫铝酸盐水泥，因其熟料矿物的主要成分为c4a3s和c2s，具有高强度、快凝结、低收缩以及抗渗和抗裂等耐久性能良好的优点，但使用该特种水泥也会使施工浇注难度加大。c4a3s的高水化活性使混凝土在早期获得较高强度，一般几分钟便可以完成其凝结硬化过程，使得混凝土实际浇筑施工难以开展，泵送施工时尤其困难。硫铝酸盐水泥价格远超普通硅酸盐水泥，使得生产成本也大大增加。
3.由于普通硅酸盐水泥凝结时间长，早期强度较低，所以对于在实际工程中存在的快硬早强混凝土工作性能和早期力学性能之间的矛盾，需要我们制备一种能够兼顾良好工作性和力学性能的快硬早强混凝土。


技术实现要素：

4.本发明的目的是克服在实际工程中存在的快硬早强混凝土工作性能和早期力学性能之间的矛盾，提供了一种高保坍快硬早强混凝土，本发明能够显著改善快硬早强混凝土拌合物的和易性能，提高其早期强度。本发明制备的混凝土具有和易性好、坍落度损失小、凝结时间快、早期强度高、泵送性能好的特点，混凝土在1h内坍落度＞200mm、扩展度＞400mm，1h坍落度损失≤20mm，18h内的抗压强度达30mpa以上、3d抗压强度达到50mpa以上，且制备方法简单，能有效缩短工期，满足道路、桥隧等快速抢检抢修的要求。此外，本发明还要提供一种高保坍快硬早强混凝土的制备方法。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本发明采用以下技术方案：
6.本发明的第一方面，提供一种高保坍快硬早强混凝土，按照重量份计，包括以下各组分：硅酸盐水泥100份、矿粉10份、砂子132-138份、碎石190-196份、减水剂0.88-1.1份、早强剂1.1-2.2份、水28-31.4份，所述早强剂为固含量40％且具有促凝非减水作用的外加剂，由硝酸钙与亚硝酸钙按1:1的质量比复合而成，水化初期亚硝酸钙的线状物以及与硝酸钙晶体交联作用，促进了水泥水化和凝结过程。
7.作为优选的技术方案，所述的硅酸盐水泥的强度等级为52.5。
8.作为优选的技术方案，所述砂子为细度模数在2.3-3.0之间，含泥量≤1.0％，泥块含量≤0.5％，氯离子含量≤0.006％的天然河砂或者湖砂。
9.作为优选的技术方案，所述碎石为5-20mm粒径的碎石，其针片状颗粒含量≤5％，含泥量≤0.5％，泥块含量≤0.2％。
10.作为优选的技术方案，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。
11.作为优选的技术方案，单方混凝土中，按重量计，包括以下各组分：pii52.5水泥500千克、s95矿粉50千克、自来水153千克、中砂690千克、5-20mm碎石950千克、聚羧酸高性能减水剂5.0千克、早强剂11.0千克。
12.本发明的第二方面，提供一种高保坍快硬早强混凝土的制备方法，用于制备上述的高保坍快硬早强混凝土，包括以下步骤：
13.步骤一、按权利要求1配合比称取各原材料；
14.步骤二、将砂子和碎石混合搅拌均匀后，将硅酸盐水泥、矿粉加入拌合物中干拌1-2min；
15.步骤三、将聚羧酸减水剂和自来水混合后加入步骤2所述的拌合物中搅拌2-3min；
16.步骤四、将早强剂加入步骤三所述的拌合物中继续拌合1-2min，即可得到高保坍快硬早强混凝土。
17.本发明通过采用硅酸盐水泥并掺加了具有促凝、抗渗作用的早强剂，配制出了工作性能与早期强度两者之间的协调统一的快硬早强混凝土：1)硝酸钙和亚硝酸钙复合进入水泥浆后，能够形成网状的结晶骨架。在水泥水化作用过程中，由于水泥颗粒在溶液中的热运动，在范式力作用下形成絮状结构。硝酸钙和亚硝酸钙的网状骨架和水泥的絮状结构相交织使得水泥硬化后形成致密物质，提高了混凝土的最终强度和抗渗性。2)在水化初期，亚硝酸钙的线装物和晶体交联作用能很快伴随水泥水化作用发生，水泥中絮凝聚集体内的游离水被吸附，从而表现出对混凝土的快硬早强作用。3)氯盐类外加剂、硫酸盐类外加剂、有机胺类外加剂都具有早强效果，但都会使混凝土的后期强度不足，通过硝酸钙和亚硝酸钙的复合，可明显提高混凝土后期强度。4)采用聚羧酸高性能减水剂，其中的羧酸与水泥中的钙离子形成络合物，能延缓水泥的水化时间，使混凝土保坍效果增强，有利于泵送施工。
18.如上所述，本发明具有以下有益效果：
19.(1)本发明的快硬早强混凝土采用了硅酸盐水泥并掺加了具有促凝作用的早强剂，能够调节混凝土的凝结时间，并促进早期强度快速增长，能够有效使得制备的混凝土混凝土在1h内坍落度＞200mm、扩展度＞400mm、1h坍落度损失≤20mm，18h内的抗压强度达30mpa以上、3d抗压强度达到50mpa以上，可广泛用在机场跑道、应急道路等需要快速修补的工程以及桥梁隧道、海港码头等抗海水腐蚀和快速抢建抢修工程。
20.(2)本发明的快硬早强混凝土制备方法简单、材料成本低廉，可为企业节约生产成本。
21.(3)本发明的快硬早强混凝土流动性好，有利于泵送施工，提升施工效率，有效缩短工期。
具体实施方式
22.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
23.本实施例中，未做特别说明，各原材料均未市售产品，所述早强剂为固含量40％且具有促凝非减水作用的外加剂，由硝酸钙与亚硝酸钙按1:1的质量比复合而成。所述的硅酸盐水泥的强度等级为52.5。所述的砂子为细度模数在2.3-3.0之间，含泥量≤1.0％，泥块含
量≤0.5％，氯离子含量≤0.006％的天然河砂或者湖砂。所述碎石为5-20mm粒径的碎石，其针片状颗粒含量≤5％，含泥量≤0.5％，泥块含量≤0.2％。所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。
24.实施例1
25.本实施例提供一种高保坍快硬早强混凝土的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)称取100质量份的硅酸盐水泥、10质量份的矿粉、31.4质量份的自来水、132质量份的砂子、196质量份的碎石、1.1质量份的聚羧酸减水剂以及1.1质量份的早强剂；(2)将砂子和碎石混合搅拌均匀后，将硅酸盐水泥、矿粉加入拌合物中干拌1-2min；(3)将聚羧酸减水剂和自来水混合后加入步骤2所述的拌合物中搅拌2-3min；(4)将早强剂加入步骤3所述的拌合物中继续拌合1-2min，搅拌均匀得到快硬早强混凝土a。
26.实施例2
27.本实施例提供一种高保坍快硬早强混凝土的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)称取100质量份的硅酸盐水泥、10质量份的矿粉、31质量份的自来水、132质量份的砂子、196质量份的碎石、1.1质量份的聚羧酸减水剂以及1.65质量份的早强剂，(2)将砂子和碎石混合搅拌均匀后，将硅酸盐水泥、矿粉加入拌合物中干拌1-2min；(3)将聚羧酸减水剂和自来水混合后加入步骤2所述的拌合物中搅拌2-3min；(4)将早强剂加入步骤3所述的拌合物中继续拌合1-2min，搅拌均匀得到快硬早强混凝土b。
28.实施例3
29.本实施例提供一种高保坍快硬早强混凝土的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)称取100质量份的硅酸盐水泥、10质量份的矿粉、30.6质量份的自来水、132质量份的砂子、196质量份的碎石、1.1质量份的聚羧酸减水剂以及2.2质量份的早强剂，(2)将砂子和碎石混合搅拌均匀后，将硅酸盐水泥、矿粉加入拌合物中干拌1-2min；(3)将聚羧酸减水剂和自来水混合后加入步骤2所述的拌合物中搅拌2-3min；(4)将早强剂加入步骤3所述的拌合物中继续拌合1-2min，搅拌均匀得到快硬早强混凝土c。
30.实施例4
31.本实施例提供一种高保坍快硬早强混凝土的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)称取100质量份的硅酸盐水泥、10质量份的矿粉、30.6质量份的自来水、138质量份的砂子、190质量份的碎石、1.0质量份的聚羧酸减水剂以及2.2质量份的早强剂，(2)将砂子和碎石混合搅拌均匀后，将硅酸盐水泥、矿粉加入拌合物中干拌1-2min；(3)将聚羧酸减水剂和自来水混合后加入步骤2所述的拌合物中搅拌2-3min；(4)将早强剂加入步骤3所述的拌合物中继续拌合1-2min，搅拌均匀得到快硬早强混凝土d。
32.实施例5
33.本实施例提供一种高保坍快硬早强混凝土的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)称取100质量份的硅酸盐水泥、10质量份的矿粉、28质量份的自来水、138质量份的砂子、190质量份的碎石、0.88质量份的聚羧酸减水剂以及2.2质量份的早强剂，(2)将砂子和碎石混合搅拌均匀后，将硅酸盐水泥、矿粉加入拌合物中干拌1-2min；(3)将聚羧酸减水剂和自来水混合后加入步骤2所述的拌合物中搅拌2-3min；(4)将早强剂加入步骤3所述的拌合物中继续拌合1-2min，搅拌均匀得到快硬早强混凝土e。
34.性能检验测试
35.本发明的实施例所制得的快硬早强混凝土按gb/t50080-2016、gb/t50081-2019进行性能检测，具体测试结果见表1。
36.表1快硬早强混凝土性能情况
[0037][0038]
由表1数据可知，实施例1-5所配置的快硬早强混凝土是一种高保坍型混凝土，其拌合物工作性能良好，坍落度和扩展度经时损失小，1h坍落度损失≤20mm，易于泵送施工，且早期强度高，18h的抗压强度均能达到30mpa以上。随着配合比中早强剂和减水剂掺量以及砂率的变化，混凝土的工作性能与力学性能也产生相应的变化，但均符合高保坍、超早强的要求，在早强剂掺量为2.0％、减水剂掺量在0.9％时，混凝土的抗压强度最高且拌合物的和易性良好。
[0039]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。