專利名稱：：一種含低質粗集料的混凝土及其制備方法
技術領域：
：本發明屬水工建筑材料
技術領域：
，具體為涉及一種含低質粗集料的混凝土及其制備方法。
背景技術：
：隨著建設事業的迅猛發展，粗集料的需求量持續增長，自然界中品質優良的天然粗集料不斷被開采，其資源枯竭化問題日益突出。低質粗集料是指其物理力學性能低于有關規范要求、一般在工程中不能使用的粗集料。我國《水工混凝土施工規范》(DL/T5144-2001)中要求粗集料品質含泥量(D2。、D恥級)《1%，表觀密度》2550kg/m3，吸水率《2.5%。通常使用低質粗集料配制混凝土，會導致混凝土耐久性不良。因此采取相應技術措施，合理、有效地開發利用低質粗集料，配制出含低質粗集料的耐久性混凝土，不僅可以節省自然資源，達到保護環境、走可持續發展道路的目的，而且還具有一定的經濟和社會效益。
發明內容本發明提供了一種含低質粗集料的耐久混凝土及其制備方法。本發明的目的是通過以下的技術方案來實現的本發明的含低質粗集料(粗集料包含小石和中石)混凝土是由水、水泥、超細粉煤灰、砂子、小石、中石、外加劑制成，各個組份以kg/mS來表示。其中水用量105150，水泥用量282309，超細粉煤灰摻量0121，砂子用量669752，小石用量497517，中石用量745775，外加劑包括高性能聚羧酸減水劑、十二烷基硫酸鈉引氣劑、偏高嶺土、超吸收樹脂顆粒和激發劑。聚羧酸減水劑摻量35，十二烷基硫酸鈉引氣劑摻量0.030.07，偏高嶺土的摻量6.232.4，超吸收樹脂顆粒摻量25，激發劑為NaOH、CaS04復合而成(其中NaOH的比例為20%，CaS04的比例為80%)。激發劑摻量27.137.5。上述材料中水為自來水，水泥為P"42.5，超細粉煤灰為固體工業廢棄物，其中超細粉煤灰45pm方孔篩篩余率《10%。使用超細粉煤灰不僅可以綜合利用工業廢棄物問題，節約資源能源，保護環境，而且可以有效改善混凝土拌合物性能，提高混凝土耐久性。上述材料中集料分細集料和粗集料。其中細集料為中砂，粗集料為小石(D20級)、中石(D卯級)低質粗集料，小石吸水率為3.5%，含泥量為1.5%，表觀密度2540kg/m、中石吸水率為3.7%，含泥量為1.8%，表觀密度2542kg/m3。上述材料中高性能外加劑聚羧酸減水劑(HVMA);十二烷基硫酸鈉引氣劑(JLS);超細活性粉煤灰(FA)，同時還摻用偏高嶺土以及摻用粒徑范圍在(63125pm)的超吸收樹脂顆粒(SPA)。聚羧酸減水劑(HVMA)不僅能降低混凝土單位用水量，而且還能促進膠凝材料的水化，十二烷基硫酸鈉引氣劑(JLS)能產生大量微小密閉的氣泡。摻用超細粉煤灰、偏高嶺土、超吸收樹脂顆粒，通過激發劑的激發作用，可以提高含低質粗集料混凝土的強度，同時進一步提高混凝土的耐久性。一種制備含低質粗集料混凝土的方法其主要特征為釆用"水泥裹石"的方法。具體制備方法如下(1)分別將282309kg/m3水泥、0121kg/m3超細粉煤灰、6080kg/m3水投入自落式攪拌機，攪拌3040秒；(2)在完成第一步基礎上分別加入669752kg/t^砂子、497517kg/m"j、石、745775kg/r^中石，投入攪拌機，攪拌4050秒；(3)在完成第二步基礎上，再分別加入6.232.4kg/m3的偏高嶺土、27.137.5kg/m3的激發劑以及溶有35kg/i^聚羧酸減水劑、0.030.07kg/mS十二垸基硫酸鈉引氣劑的4070kg/mS水，加入攪拌機，攪拌8090秒；(4)將攪拌完成的混凝土裝模，進行養護。上述制備方法中，在將水泥和超細粉煤灰投入攪拌機前，先將水泥和超細粉煤灰混合均勻，以制得均勻的混凝土。本發明通過在低質粗集料混凝土中加入聚羧酸減水劑、十二垸基硫酸鈉引氣劑、偏高齡土、超吸收樹脂顆粒、超細粉煤灰的方法制備出一種高耐久性混凝土。以配制C30強度等級的混凝土為例，其抗滲等級〉W6可達到W12以上，28d碳化深度〈5mm，抗凍等級〉F100可達到F300以上；而現有配制技術，以C30強度等級的混凝土為例，在低質粗骨料混凝土中加入46kg/mS萘系減水劑和0.040.08kg/mS松香熱聚物引氣劑，混凝土抗壓強度能滿足設計要求，但是耐久性不良(抗滲低于W6、28d碳化深度〉5mm、抗凍只能達到F50)。因此采用本發明方法解決了含低質粗集料混凝土耐久性不良的問題。具體實施方式實施例一采用某產地低質粗集料配制混凝土，要求設計抗壓強度等級C30、抗滲W6、28d碳化深度《5mm、抗凍F100。利用現有配制技術在低質粗骨料混凝土中加入46kg/m3萘系減水劑和0.040.08kg/r^松香熱聚物引氣劑，混凝土抗壓強度能滿足設計要求，但是耐久性不能滿足(抗滲低于W6、28d碳化深度〉5mm、抗凍只能達到F50)。本發明在低質粗集料混凝土中加入超細粉煤灰、聚羧酸減水劑、十二烷基硫酸鈉引氣劑和偏高齡土料配制了高耐久性混凝土。配制方法如下(1)先將282309kg/m3水泥、0121kg/m3超細粉煤灰、6080kg/m3水投入自落式攪拌機，攪拌3040秒；(2)在完成第一步的基礎上，分別將669752kg/mS砂子、497517kg/m"J、石、745775kg/mS中石投入攪拌機，攪拌4050秒；(3)在完成第二步的基礎上，再分別將6.232.4kg/mS的偏高嶺土和27.137.5kg/r^的激發劑，以及溶有36kg/mS聚羧酸減水劑、0.030.07kg/mS十二垸基硫酸鈉引氣劑的4070kg/mS水加入攪拌機，攪拌8090秒；(4)將攪拌完成的混凝土裝模，進行養護。11113各組份用量，7d、28d、90d抗壓抗拉強度、抗滲性、抗碳化性和抗凍性如表l、表2。表l中所有配比激發劑摻量均為膠凝材料(膠凝材料為水泥和FA摻量之和)總量的9%，偏高嶺土摻量均為膠凝材料總量的7%(混凝土抗壓強度等級為C30)。表l低質粗集料混凝土設計配合比<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2低質粗集料混凝土性能<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實施例二采用某產地低質粗集料配制混凝土，要求設計抗壓強度等級C30、抗滲W8、28d碳化深度《5mm、抗凍F150。利用現有配制技術在低質粗骨料混凝土中加入46kg/m3萘系減水劑和0.040.08kg/mS松香熱聚物引氣劑，混凝土抗壓強度能滿足設計要求，但是耐久性不能滿足(抗滲低于W6、28d碳化深度〉5mm、抗凍只能達到F100)。本發明在低質粗集料混凝土中加入超細粉煤灰、聚羧酸減水劑、十二烷基硫酸鈉引氣劑、偏高齡土料和超吸收樹脂顆粒配制了高耐久性混凝土。配制方法如下(1)先將282309kg/r^水泥、0121kg/mS超細粉煤灰、6080kg/mS水投入自落式攪拌機，攪拌3040秒；(2)在完成第一步基礎上，分別將669752kg/m3砂子、497517kg/m3小石、745775kg/mS中石投入攪拌機，攪拌4050秒(3)在完成第二步基礎上，再分別將6.232.4kg/mS的偏高嶺土、4.5kg/r^超吸收樹脂顆粒、27.137.5kg/i^的激發劑，以及溶有36kg/r^聚羧酸減水劑、0.030.07kg/m3十二烷基硫酸鈉引氣劑的4070kg/n^水加入攪拌機，攪拌8090秒；(4)將攪拌完成的混凝土裝模，進行養護。lmS各組份用量，7d、28d、90d抗壓抗拉強度、抗滲性、抗碳化性和抗凍性如表3、表4。表3中所有配比激發劑摻量均為膠凝材料(膠凝材料為水泥和粉煤灰慘量之和)總量的9%，偏高嶺土摻量均為膠凝材料總量的7%(混凝土抗壓強度等級為C30)。表3低質粗集料混凝土設計配合比(含超吸收樹脂顆粒)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表4低質粗集料混凝土性能(含超吸收樹脂顆粒)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>上述實施例結果如下(1)本發明有效地解決了含粉煤灰混凝土早期強度低的問題，從而提高利用工業廢渣水平(C30級混凝土早期7d抗壓強度^28.8MPa，抗拉強度^2.42MPa)。(2)本發明配制的含低質粗集料混凝土，物理力學性能滿足C30混凝土設計要求。混凝土早期強度較高，有利于加快施工進度。(3)本發明配制的含低質粗集料混凝土耐久性優良抗滲等級〉W6，可達到W12以上；28d碳化深度〈5mm;抗凍等級〉F100，可達到F300以上。(4)釆用本發明"水泥裹石"的混凝土配制方法，配制出的混凝土更加均勻，可進一步提高混凝土的工作性和耐久性。權利要求1.一種含低質粗集料的混凝土，其特征在于該混凝土是由水、水泥、超細粉煤灰、砂子、小石、中石、外加劑按下列kg/m3的重量配比所制成水105～150、水泥282～309、超細粉煤灰0～121、砂子669～752、小石497～517、中石745～775、外加劑38.33～79.97。2.根據權利要求1所述的混凝土，其特征在于所述的超細粉煤灰為45pm方孔篩篩余率《10%。3.根據權利要求1所述的混凝土，其特征在于所述的小石為D2o級、中石為D訓級。4.根據權利要求1所述的混凝土，其特征在于所述的外加劑為聚羧酸減水劑、十二垸基硫酸鈉引氣劑、偏高嶺土、激發劑或再添加超吸收樹脂顆粒；其中聚羧酸減水劑的摻量為3~5kg/m3、十二垸基硫酸鈉引氣劑的摻量為0.03~0.07kg/m3、偏高嶺土的摻量為6.2~32.4kg/m3、超吸收樹脂顆粒的摻量為2~5kg/m3,激發劑的摻量為27.1~37.5kg/m3。5.根據權利要求4所述的混凝土，其特征在于所述的超吸收樹脂顆粒的粒徑為63125jjm。6.根據權利要求4所述的混凝土，其特征在于所述的激發劑為NaOH、CaS04復合而成，其中NaOH的比例為20%，CaSO4的比例為80。/c。7.—種含低質粗集料的混凝土的制備方法，其特征在于它是釆用"水泥裹石"的方法，具體制備步驟如下(1)先將60~80kg/mJC、282~309kg/n^水泥、0~121kg/mS超細粉煤灰投入自落式攪拌機攪拌3040秒；(2)在第一步完成的基礎上加入669752kg/m3砂子、497-517kg/m3小石、745-775kg/m3中石投入攪拌機攪拌4050秒；(3)在第二步完成的基礎上，再加入6.232.4kg/n^的偏高嶺土和27.137.5kg/mS的激發劑以及溶有35kg/n^聚羧酸減水劑、0.030.07kg/mS十二垸基硫酸鈉引氣劑的4070kg/mS水加入攪拌機攪拌8090秒；(4)將上述第三步攪拌完成的混凝土裝模，進行養護。全文摘要一種含低質粗集料的混凝土，由水、水泥、超細粉煤灰、砂子、小石、中石和外加劑按一定重量配比所制成；其制備方法是首先將水、水泥和超細粉煤灰放入攪拌機中攪拌；其次加入砂子、小石、中石再進行攪拌，然后再加入外加劑繼續攪拌，完成后裝模，進行養護，得到高耐久性混凝土，與現有方法配置的含低質粗集料混凝土相比，具有較好的力學性能、抗滲性、抗碳化性和抗凍性，顯著提高了混凝土的耐久性。文檔編號C04B18/08GK101412606SQ200810235148公開日2009年4月22日申請日期2008年11月14日優先權日2008年11月14日發明者岳修斌,梅國興,白傳貞,胡智農,陸采榮,陳建國,鮑學高申請人:水利部交通部電力工業部南京水利科學研究院;南水北調東線江蘇水源有限責任公司