[发明专利]高体积稳定性混凝土的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种混凝土制备方法，尤其涉及一种高体积稳定性混凝土的制备方法，主要应用于高温、干燥环境中。

背景技术

随着我国建设企业的不断发展壮大，海外工程量大幅度增加。例如，我公司（苏州中材建设有限公司）在阿联酋、沙特、伊拉克、苏丹、安哥拉等北非、中东等地区承担了数十条水泥生产线建设项目，混凝土（特别是大体积混凝土）工程占据了这些建设中相当大的比重，其质量直接影响或决定了整个工程建设的质量和服役寿命。在北非、中东等高温、干燥地区，建筑设计、施工基本采用欧洲标准，拌制混凝土所用粗、细骨料（石子、砂子）粒径较小，导致混凝土中胶凝材料用量较高且粉煤灰等掺合料掺量较低。高温下混凝土的水化硬化速度过快，导致混凝土过早凝结、早期自收缩较大、塑性开裂严重。干燥环境中混凝土水分损失较大，导致毛细管应力较大，干燥收缩较大，增加了混凝土开裂风险。北非、中东等地区昼夜温差可达30摄氏度以上，经年累月的环境温差使混凝土结构逐渐疲劳，温度应力使混凝土裂缝逐渐扩展，最终致使混凝土结构耐久性差、服役寿命大为缩短。

因此，如何从混凝土组成、结构角度，改善混凝土的体积稳定性，进而提高混凝土抗裂性能和耐久性，已成为在高温干燥环境中混凝土施工的关键和核心技术。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种高体积稳定性混凝土的制备方法，能够显著改善高温、干燥环境中混凝土的体积稳定性和抗开裂性能，并提供混凝土结构的耐久性和服役寿命。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高体积稳定性混凝土的制备方法，将碎石分为三个粒度区间：4.75～9.5mm、9.5～19mm和19～31.5mm，其体积分数分别为20～35%、25～40%和35～48%；河砂分为两个粒度区间：1.18～3.2mm和0.08～1.18mm，其体积分数分别为50～75%和25～50%；胶凝材料由硅酸盐水泥、矿渣微粉、粉煤灰构成，其体积分数分别为30～50%、15～25%和35～40%；以胶凝材料质量百分比计，高效减水剂掺量为0.3～1.2%；水胶比为0.2～0.5，所述水胶比为混凝土拌合水质量与胶凝材料质量之比。

作为本发明的优选方案，所述碎石为石灰石质或石英质碎石，该碎石中针片状碎石含量小于10%；所述河砂中含泥量小于1%。

作为本发明的优选方案，所述硅酸盐酸水泥为PI或PII型42.5强度等级以上的硅酸盐水泥，其比表面积为350～400m²/kg；所述矿渣微粉为粒化高炉矿渣微粉，其比表面积500～600m²/kg，活性指数110～130%；所述粉煤灰为二级粉煤灰，其碳含量低于5%、比表面积为250～350m²/kg。

作为本发明的优选方案，所述高效减水剂为减水率大于30%的聚羧酸减水剂；所述混凝土的坍落度控制在17±2cm。

作为本发明的优选方案，所述混凝土28天抗压强度为35～60MPa，混凝土内部温升在35℃以内，28天自收缩为60～130με，28天干燥收缩为150～300με。

本发明的有益效果是：

1）采用本发明配制的混凝土具有较高的骨料体积分数（65～75%），从而显著减少了胶凝材料用量。

2）通过调控硅酸盐水泥、矿渣微粉和粉煤灰的细度和颗粒级配，优化了胶凝材料水化进程，消除了细颗粒水化过快引起的需水量增加、工作性能下降等问题。

3）利用混凝土使用环境温度较高的特点，最大限度地发挥矿渣微粉等掺合料对混凝土性能的贡献，弥补了硅酸盐水泥用量较低带来的不足。

4）本发明提高了碎石、砂及胶凝材料颗粒物理堆积作用对混凝土力学性能的贡献，在保证混凝土性能的前提下，显著降低了混凝土中水化产物数量，进而减小混凝土本征收缩,最终达到改善混凝土体积稳定性的目的。

5）采用本发明制备的混凝土具有抗开裂性能好、内部温升低、自收缩及干燥收缩小等优良特性，特别适用于高温、干燥环境中大坝、水利、公路、桥梁等混凝土结构工程。

因此，本发明对高效利用胶凝材料，提高高温、干燥环境中混凝土结构的抗开裂性和耐久性都具有重要的意义。

具体实施方式

以下结合实施例（以C40等级混凝土为例）对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明不局限于下述实施例，任何在本发明的启示下得出的与本发明相同或相近似的产品，均在本发明的保护范围之内。

混凝土制备过程：