專利名稱：一種橋梁結構用水泥混凝土澆筑料的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種水泥混凝土澆筑料，特別涉及一種橋梁結構用水泥混凝土澆筑料。
背景技術：
目前，高強度、高性能水泥混凝土已經越來越得到建筑業的認可，單純的提高水泥混凝土的強度在建筑界早已得到解決。但如何才能配制出高強高性能、有特殊要求的水泥混凝土，國家和行業都沒有具體統一的標準和規范。為了設計出符合具體工程要求的高強度高性能水泥混凝土，一般是參考《普通混凝土配合比設計規程》來完成的。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種采用普通硅酸鹽水泥所配制的適用于結構受力要求高，斷面尺寸小，自重輕的大跨度橋梁、薄壁高墩、高層建筑、地下水下、超長距離泵送等特殊工藝的高強度水泥混凝土的澆筑材料。
為達到上述目的，本發明是采取如下技術解決方案予以實現的 一種橋梁結構用水泥混凝土澆筑料，其特征是，按公斤/立方米計，包括下述比例的組分水泥340～469kg；砂722～734kg；碎石1038～1061kg；礦渣60～120kg；硅灰25～40kg；減水劑13～14kg；其余為水，水膠比為0.28～0.31，外加聚丙烯纖維0.8kg/m3。
上述方案中，所述的水泥為42.5R強度等級的硅酸鹽水泥；所述的碎石為石灰石碎石，包括顆粒級為5～10mm碎石和顆粒級10～20mm碎石，按重量比3∶7搭配；所述的砂為中砂，其細度模數為2.4～2.8之間；所述的水膠比最好為0.29～0.30。
本發明的有益效果是，所配制的混凝土澆筑料可滿足1200米超長距離泵送；初始坍落度為230mm、擴展度為560×550mm；2小時坍落度損失20mm、初凝結時間達29小時30分、配制強度達到73.5MPa；7天強度滿足設計強度的90％以上，并且28天強度滿足結構受力要求；總堿量為2.9kg/m3，氯離子含量為水泥用量的0.037％，彈性模量滿足4.0×104MPa。混凝土結構斷面尺寸小，自重輕，性能滿足和超過C60標準(GB50010《混凝土結構設計規范》、科技基[2005]101號]《客運專線高性能混凝土暫行技術條件》)。
本發明采用普通硅酸鹽P.O42.5R級水泥，富裕系數高、生產技術成熟，取材容易，同等摻量的條件下總堿含量、氯離子能較好的控制。微硅粉比表面積巨大、增加混凝土的密實度并且與水泥水化產物二次反應，促使新拌混凝土提高早期強度，彌補了水泥正常水化而產生前期強度增長緩慢的不足，而摻用品質優良的礦渣粉不但代替了原有的部分水泥，提高了和易性降低了前期水泥水化熱，而且還彌補了水泥28天后強度的增長。采用摻配纖維的方法，使其在混凝土內部形成復雜的毛細，有效地避免了水泥混凝土的塑性收縮裂紋。
具體實施例方式 以下結合具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。
1.組成及配方 一種橋梁結構用水泥混凝土澆筑料，按公斤/立方米計，包括下述比例的組分水泥340～469kg；砂722～734kg；碎石1038～1061kg；礦渣60～120kg；硅灰25～40kg；減水劑13～14；其余為水，水膠比為0.28～0.31[水膠比指水與(水泥+礦渣+硅灰)的重量比值]；外加聚丙烯纖維0.8kg/m3。
在上述配方范圍內分別選擇水膠比0.31、0.30、0.29和0.28做了4組(每組16個配方)，64個實施例，具體組成見表1、2、3、4。
表1水膠比為0.31時混凝土配合 表2水膠比為0.30時混凝土配合比 表3水膠比為0.29時混凝土配合比 表4水膠比為0.28時混凝土配合比 2.組成原材料的選擇 水泥本發明采用重慶騰輝地維P.O42.5R級硅酸鹽水泥，堿含量(以氧化鈉當量計)小于0.6％。
砂采用四川簡陽中砂，技術要求為含泥量不大于1％；細度模數2.4～2.8；無堿活性粗骨料，砂率[砂/(砂+碎石)wt％]為35％～45％。最好為41％。從測試結果看，當砂率為41％時，混凝土拌合物的流動度最好，坍落度達215mm，擴展度為505mm，1小時的保留值最理想，容重最大，且28天的抗壓強度最高。
碎石采用重慶跳燈碎石，技術要求為；含泥量不大于1％；針片狀含量不大于5％；壓碎值不大于8％；無堿活性；母巖強度不小于120MPa。采用5～10mm級石灰石碎石與10～20mm級石灰石碎石搭配，搭配比例為3∶7(重量比)。
礦渣采用重慶環亞S95礦渣粉，其7天活性指數≥75％、28天活性指數≥95％，比表面積為380m2/kg～500m2/kg。
硅灰采用埃肯牌微硅粉，二氧化硅含量≥90％以上，比表面積為3000m2/kg。
減水劑采用FJW-6-1型緩凝高效氨基磺酸鹽復合泵送劑，減水率不小于25％，與水泥有良好的相容性；每立方混凝土中由引入的總堿量小于1kg。
3.制備澆筑料及測試 原材料稱量—充分攪拌—澆筑料(拌合物)，拌合物初凝時間26-28小時；測試拌合物的初始、1小時、2小時的坍落度和擴展度，以及保水性及黏聚性，將拌合物制成試件(15×15×15cm)，養護3天、7天、28天進行抗壓強度試驗。測試結果分別見表5、6、7和8。
表5水膠比為0.31時混凝土的性能 表6水膠比為0.30時混凝土的性能 表7水膠比為0.29時混凝土的性能 表8水膠比為0.28時混凝土的性能 從表5、表6、表7和表8可以看出所配制的實施例Z1-Z64組成系列混凝土中絕大部分具有較好的工作性能，拌合物初始坍落度在200mm以上，擴展度在450×450mm以上，大多數條件下，拌合物2小時坍落度保持在160mm以上。說明采用的泵送劑與采用的膠凝材料(P.O42.5R水泥+礦渣+硅灰)有良好適應性，能滿足泵送施工要求。但從硅灰在膠凝材料的用量變化看，隨著硅灰用量的增加，所配制混凝土的坍落度和擴展度的保留值下降幅度較大。從采用0.31、0.30、0.29和0.28四種水膠比所配制混凝土的強度分析，隨著水膠比降低，混凝土28天抗壓強度呈增長趨勢。當水膠比為0.30時，混凝土7天抗壓強度46.0～57.0MPa，28天抗壓強度為68.5～73.5MPa，滿足配制強度要求；水膠比為0.29和0.28時所配制的混凝土28天強度也滿足要求。
去除強度不合格的組數，將配制的混凝土做含氣量、抗凍性、抗滲性、電通量試驗其指標均能滿足以下要求含氣量2％～4％；抗凍性F≥200；抗滲性S≥8；電通量(56d)≤1000C。
根據混凝土配合比優化試驗結果，優選實施例編號Z22的組成進行混凝土綜合性能測試。力學性能測試見表9，其指標超過了C60標準的要求。
表9Z22混凝土力學性能
長期性能和耐久性能測試 通過多次試驗得出Z22組的含氣量2.5％～3.5％；抗凍性F≥250；抗滲性S≥8；電通量(56d)≤1200C。其長久性與耐久性滿足工程的需求。
(1)總堿量與氯離子含量見表10。
表10Z22混凝土總堿量與氯離子含量 由表10可知，雖然每立方混凝土中的總堿含量為2.9kg，但混凝土用細、粗骨料均為無潛在堿活性骨料，混凝土結構不會發生堿集料反應。混凝土氯離子含量為水泥用量的0.037％，低于GB50010-2002規定的最大氯離子限值0.06％。
(2)收縮性能測試結果見表11(1～45天齡期的收縮)。
表11Z22混凝土的收縮性能 混凝土收縮是預應力混凝土的重要技術指標，收縮越大，結構的預應力損失越大，混凝土開裂的可能性也越大，并由此削落結構抵制侵蝕介質滲入的能力，降低混凝土結構的耐久性。從表11可知，混凝土的收縮性能很好。
權利要求
1.一種橋梁結構用水泥混凝土澆筑料，其特征是，按公斤/立方米計，包括下述比例的組分水泥340～469kg；砂722～734kg；碎石1038～1061kg；礦渣60～120kg；硅灰25～40kg；減水劑13～14kg；其余為水，水膠比為0.28～0.31，外加聚丙烯纖維0.8kg/m3。
2.根據權利要求1所述的橋梁結構用水泥混凝土澆筑料，其特征是，所述的水膠比為0.29～0.30。
3.根據權利要求1所述的橋梁結構用水泥混凝土澆筑料，其特征是，所述的碎石為石灰石碎石，包括顆粒級為5～10mm碎石和顆粒級10～20mm碎石，按重量比3∶7搭配。
4.根據權利要求1所述的橋梁結構用水泥混凝土澆筑料，其特征是，所述的砂為中砂，其細度模數為2.4～2.8之間。
5.根據權利要求1～4任一所述的橋梁結構用水泥混凝土澆筑料，其特征是，所述的水泥為42.5R強度等級的硅酸鹽水泥。
全文摘要
本發明公開了一種采用普通硅酸鹽水泥所配制的適用于結構受力要求高，斷面尺寸小，自重輕的大跨度橋梁、薄壁高墩、高層建筑、地下水下、超長距離泵送等特殊工藝要求的高強度、高性能水泥混凝土的澆筑材料，其特征是，按公斤/立方米計，包括下述比例的組分水泥340～469kg；砂722～734kg；碎石1038～1061kg；礦渣60～120kg；硅灰25～40kg；減水劑13～14kg；其余為水，水膠比為0.28～0.31，外加聚丙烯纖維0.8kg/m3。所述的水泥為42.5R強度等級的硅酸鹽水泥；所述的碎石為石灰石碎石，包括顆粒級為5～10mm碎石和顆粒級10～20mm碎石，按重量比3∶7搭配。
文檔編號C04B28/00GK101200361SQ200710019148
公開日2008年6月18日 申請日期2007年11月21日 優先權日2007年11月21日
發明者韓新宇, 朱新廣, 冀鳳卿 申請人:中鐵十七局集團第二工程有限公司