一种适用于拱形结构的C60高性能自密实混凝土及其制备方法

一种适用于拱形结构的c60高性能自密实混凝土及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及混凝土制备技术领域，具体涉及一种适用于拱形结构的c60高性能自密实混凝土配方及其制备方法。


背景技术：

2.随着建筑行业的快速发展，新型施工工艺的不断涌现和完善，建筑设备水平的不断提高，拱形结构，由于其较为出色的力学性能和精美别致的外观，在施工建筑中得到了广泛的应用，但是其自身复杂的结构和密实的配筋，对混凝土的浇筑和振捣造成了极大的困难。配置高性能自密实混凝土是解决上述问题的有效手段之一。
3.自密实混凝土是指具有高流动性、均匀性和稳定性，浇筑时无需外力振捣，能够在自重作用下流动并充满模板空间的混凝土。由于其特性不需要振捣，可以浇筑成配筋密实和复杂形势的结构，使结构在设计方面的自由度大大提高，具有良好的施工性能。
4.目前在该技术领域，始终存在两个基本问题有待解决：其一，目前自密实混凝土的强度普遍偏低，若配置高强度自密实混凝土，仍需进一步调整和优化混凝土配合比；其二，对于高强度混凝土而言，通常需要掺加适量的钢纤维等特殊掺合料，并伴随着大量高标号水泥的使用，这将导致所配置的超高强度混凝土和易性较差。


技术实现要素：

5.针对上述难题，本发明提出了一种适用于拱形结构的c60高性能自密实混凝土。
6.为实现如上目的，本发明具体的技术方案如下：
7.一种适用于拱形结构的c60高性能自密实混凝土，包括以下重量份数的组分：
8.水泥445～460份、粉煤灰55～57份、矿粉55～57份、砂750～780份、碎石940～970份、钢纤维18～22份、分散剂10.2～10.5份、减水剂8.3～8.6份、水158份；
9.所述粗集料为5mm～20mm的连续级配碎石，由10mm～20mm的大粒径骨料与5mm～10mm的小粒径骨料按照1:(1～2.5)的重量比混合而成；
10.所述钢纤维的长度6～12mm，直径0.12～0.2mm。
11.进一步地，所述水泥为p.ⅱ52.5硅酸盐水泥，所述粉煤灰为f类ⅰ级粉煤灰，所述矿粉为s95级矿粉。
12.进一步地，所述细集料为ⅱ区中砂，含泥量≤2.0％，泥块含量≤0.5％。
13.进一步地，所述粗集料为5mm～20mm的连续级配碎石，针片状含量≤8％，含泥量≤0.5％，不含碱活性的骨料。
14.进一步地，所述钢纤维为表面镀铜钢纤维，长度6～11mm，直径0.12～0.19mm，长径比30～50，抗拉强度不低于2200mpa。
15.进一步地，所述分散剂为三乙基己基磷酸。
16.进一步地，所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂，掺量采用(1～3)％。
17.本发明的另一目的在于，提供一种如上所述的适用于拱形结构的c60高性能自密实混凝土的制备方法，包括以下步骤：
18.步骤1、将水泥、粉煤灰和矿粉进行干燥处理；
19.步骤2、按照所述配比将水泥、粉煤灰、矿粉、细集料和粗集料添加到搅拌机中，以(60～100)r/min的速度搅拌(15～40)min，得到初步混合料；
20.步骤3、按照所述配比将分散剂、减水剂添加到搅拌机中，以(60～100)r/min的速度搅拌(10～15)min，然后添加水，以(60～100)r/min的速度继续搅拌(15～40)min，搅拌均匀即可得到所述c60高性能自密实混凝土。
21.进一步地：所述步骤1中的干燥处理，采用红外方式加热对物料进行干燥灭菌。
22.与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
23.本发明提供的c60高性能自密实混凝土，能依靠自重充分地填充配筋密实和复杂形势的结构中，形成密实均匀的胶凝结构，且不会出现离析和泌水等问题，能更好地应用于拱形结构等传统混凝土难以浇筑甚至无法浇筑的结构，解决混凝土施工中的漏振、过振以及因钢筋密集难以振捣等问题，保证了钢筋、预埋件等的位置不因振捣而移位。
24.本发明通过对水泥、细集料、粗集料等各组分进行合理配比，将混凝土的屈服应力减小到足以被因自重产生的剪应力克服，从而使得混凝土的流动性大大提高；混入长度6～11mm，直径0.12～0.19mm的钢纤维，密度大增，使得混凝土坍落扩展度提高，减小混凝土的收缩变形，还能有效提升其力学性能，但若钢纤维长度过大，或直径过大，则容易起到反效果，会导致混凝土内部阻力增大，从而影响流动性，同时由于钢纤维体积过大，容易出现浆骨分离、分层的现象，抗离析性较差；加入分散剂，使得粉煤灰、矿粉、钢纤维等经过搅拌混合后分布更加均匀；加入高性能减水剂(缓凝型)，延缓凝结时间，并通过其分散和润滑作用，使得在配合比保持不变时显著提高流动性。
具体实施方式
25.下面结合具体实施方式作进一步说明，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，并非全部。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。
26.一种适用于拱形结构的c60高性能自密实混凝土，包括以下重量份组分制成：水泥445～460份、粉煤灰55～57份、矿粉55～57份、砂750～780份、碎石940～970份、钢纤维18～22份、分散剂10.2～10.5份、减水剂8.3～8.6份、水158份。
27.所述水泥为p.ⅱ52.5硅酸盐水泥，其性能指标应符合国家现行标准《通用硅酸盐水泥》gb175-2007的规定。
28.所述粉煤灰为f类ⅰ级粉煤灰，其性能指标应符合国家现行标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》gb/t1596-2017的规定。
29.所述矿粉为s95级矿粉，其性能指标应符合国家现行标准《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》gb/t18046-2017的规定。
30.所述细集料为洞庭湖砂，其规格为ⅱ区中砂，含泥量≤2.0％，泥块含量≤0.5％，其性能指标应符合国家现行标准《建设用砂》gb/t14684-2011中ⅱ类砂相应要求。
31.所述粗集料为5mm～20mm的连续级配碎石，由10mm～20mm的大粒径骨料与5mm～
10mm的小粒径骨料按照1:(1.5)的重量比混合而成；针片状含量≤8％，含泥量≤0.5％，不含碱活性的骨料。
32.所述钢纤维为表面镀铜钢纤维，长度6～12mm，直径0.12～0.2mm，长径比30～50，抗拉强度不低于2200mpa。
33.所述分散剂为三乙基己基磷酸。
34.所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂，属于高性能减水剂(缓凝型)，掺量采用(1～3)％，性能符合现行国家标准《混凝土减水剂》gb8076-2008和《混凝土减水剂应用技术规范》gb50119-2013相关规定。
35.制备方法包括以下步骤：
36.步骤1、将水泥、粉煤灰和矿粉进行干燥处理；干燥处理，原因是为防止混凝土固化后微生物可能在内部大量繁殖，故通过加热干燥对其灭杀并可以对物料进行干燥。采用红外方式加热，这样既保证了不会大幅度提升周围环境温度，又不容易造成热源部件的损耗。
37.步骤2、按照所述配比将水泥、粉煤灰、矿粉、细集料和粗集料添加到搅拌机中，以80r/min的速度搅拌20min，得到初步混合料；
38.步骤3、按照所述配比将分散剂、减水剂添加到搅拌机中，以80r/min的速度搅拌10min，然后添加水，以80r/min的速度继续搅拌20min，搅拌均匀即可得到所述c60高性能自密实混凝土。
39.实施例1
40.c60高性能自密实混凝土，包括以下重量份组分制成：水泥445份、粉煤灰55份、矿粉55份、砂750份、碎940份、钢纤维18份、分散剂10.2份、减水剂8.3份、水158份。
41.所述钢纤维为表面镀铜钢纤维，长度6～12mm，直径0.12～0.2mm。
42.实施例2
43.c60高性能自密实混凝土，包括以下重量份组分制成：水泥452份、粉煤灰56份、矿粉56份、砂764份、碎石952份、钢纤维20份、分散剂10.35份、减水剂8.46份、水158份。
44.实施例3
45.c60高性能自密实混凝土，包括以下重量份组分制成：水泥460份、粉煤灰57份、矿粉57份、砂780份、碎石970份、钢纤维22份、分散剂10.5份、减水剂8.6份、水158份。
46.对比例1
47.一种混凝土配方，包括以下重量份组分制成：水泥421份、粉煤灰53份、矿粉53份、砂800份、碎石980份、钢纤维15份、分散剂9.7份、减水剂7.9份、水158份。
48.对比例2
49.一种混凝土配方，包括以下重量份组分制成：水泥486份、粉煤灰61份、矿粉61份、砂730份、碎石920份、钢纤维27份、分散剂11.3份、减水剂9.12份、水158份。
50.对比例3
51.一种混凝土配方，包括以下重量份组分制成：水泥452份、粉煤灰56份、矿粉56份、砂764份、碎石952份、钢纤维20份、分散剂10.35份、减水剂8.46份、水158份。
52.所述钢纤维为表面镀铜钢纤维，长度12～18mm，直径0.2～0.25mm。
53.性能测试
54.根据《普通混凝土配合比设计规程》jgj55-2011，对实施例1-3以及对比例1-3制备
的混凝土的性能进行测试，将测试结果示于表1。
55.坍落度是用于评价混凝土和易性的指标，其中包括混凝土的保水性、流动性和粘聚性，当坍落度大于220mm时，用混凝土扩展后的平均直径即坍落扩展度可作为和易性指标。
56.抗压强度采用《混凝土物理力学性能试验方法标准》gb/t50081-2019中方法。
57.混凝土坍落扩展度试验，它是测定混凝土流动性，辅以经验判断粘聚性和保水性，综合判定混凝土的和易性。用一个上口100mm、下口200mm、高300mm喇叭状的坍落度桶，灌入混凝土分三次填装，每次填装后用捣锤沿桶壁均匀由外向内击25下，捣实后,抹平。然后拔起桶,混凝土因自重产生坍落现象，用钢尺测量混凝土扩展后最终的最大直径和最小直径，在这两个直径之差小于50mm的条件下，用其算术平均值作为坍落扩展度值。
58.抗压强度试验，需制作边长为150mm的立方体试件，达到试验龄期后，放到试验机上连续均匀加荷，直至破坏，记录破坏荷载，计算抗压强度。
59.对实施例和对比例进行坍落拓展度检测实验以及28天抗压强度测定，具体数据如下表所示：
60.组别扩展度(mm)28天抗压强度(mpa)实施例169068.3实施例270071.5实施例370073.2对比例150063.4对比例248065.1对比例351067.5
61.根据以上结果和配合比配置强度要求，从上表中可以看出，在混凝土强度方面，实施例略优于对比例，但是在和易性方面，实施例明显优于对比例。
62.本发明方法制备的c60高性能自密实混凝土，在既保证了抗压强度等其他各项指标的同时，又具有较高的流动性，可以更好的应用在拱形结构等传统混凝土难以浇筑甚至无法浇筑的结构，解决混凝土施工中的漏振、过振以及因钢筋密集难以振捣等问题，保证了钢筋、预埋件等的位置不因振捣而移位。
63.虽然本发明专利的具体实施方案已公开如上，但本发明专利的创新并不局限于上述实施方案，它完全可以适用于本发明专利使用的多个领域，熟悉本领域的技术人员在不违背权利要求的情况下，可以做出同等变形或替换。本发明专利并不限于这里描述出的特定图例和细节。