一种C60全机制砂超高层泵送混凝土

摘要

本发明公开了一种C60全机制砂超高层泵送混凝土，它由下述原材料组分拌制而成，按每m3混凝土所含材料质量计：水泥：312～355kg；矿粉：110～135kg；粉煤灰：80～110kg；机制砂：660～723kg；石子：960～1027kg；外加剂：10.4～12.2kg；水：150～163kg。该混凝土特点是细骨料全部采用机制砂，工业副产——粉煤灰、矿粉掺量超过35%，28抗压强度达到70MPa以上，塌落度≥240mm，扩展度≥600mm，倒塌落度筒时间≤10s，完全满足超高层（垂直高度≥200m）泵送要求，在一定程度上减缓了天然砂资源压力，同时为配制全机制砂高强超高层混凝土提供技术参考。

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，尤其涉及一种C60全机制砂超高层泵送混凝土。

背景技术

目前，混凝土是人类最大宗的建筑结构材料，且在未来30～50年期间，仍是主要的建筑材料之一。而砂是水泥混凝土的重要组成部分，众所周知，每生产1m³混凝土约消耗2t砂石，加上砌筑砂浆用砂，砂的用量约达到砂石用量的一半。砂分为机制砂和天然砂两大类，我国许多地区仍以天然砂作为混凝土的细骨料，有的地区天然砂和机制砂混用，不少地区天然砂资源逐渐短缺，甚至无砂可用，天然砂的供需矛盾日渐突出。一方面，随着建筑业的发展，各种高层、超高层建筑不断增加，对砂的需求量不断增加，对混凝土强度和工作性能要求也随之提高，对砂的质量要求越来越高，能满足要求的天然砂越来越少；另一方面，天然砂短期内不可再生，过量开采将对环境造成较大影响，随着大量开采和国家保护耕地等法规出台，天然砂开采日渐困难，加之天然砂属地域性资源，受人工成本、交通运输费用等影响，天然砂价格优势不复存在。因此，解决天然砂资源日渐匮乏仍是混凝土的原料来源问题。

同时，随着建筑业的发展，城市化进程的推进，城市土地资源日趋短缺，各种高层、超高层建筑不断涌现，这对混凝土的性能提出了更高要求。目前，国内外高强超高强、高层超高层泵送混凝土已得到较广泛的应用，然而，由于机制砂多呈三角体或方距体，表面粗糙，棱角尖锐，级配较差，细度模数较大，与天然砂相比，使用机制砂配制的混凝土尤其是配制高强混凝土，塌落较小、需水量大、和易性稍差，为避免机制砂使用问题，超高层高性能混凝土常用全天然砂或部分天然砂和机制砂混合作为细骨料，以达到良好的工作性能，为了能充分利用机制砂解决天然砂资源短缺问题，许多研究工作者经过一直努力，已研制出全机制砂泵送混凝土，代表现有水平的例子如下：

(1)2010年12月，中国专利“CN101164959B”公开了一种高泵程机制砂混凝土，等级为C50，泵送高度为214m(换算高度)，每方混凝土采用P042.5水泥400～425kg，细度模数为3.05机制800～780kg，5～16mm粒径碎石310～300kg，16～25mm粒径碎石720～700kg，水160～155kg，I级粉煤灰75～80kg，减水率为20～30％的减水剂18～24kg，各混合物经过搅拌而成，但强度等级只为C50；

(2)江京平、张红心、李述宝在文献《C60机制砂高性能泵送混凝土的试验研究》曾采用表1配合比成功配制全机制砂混凝土，但水泥用量较大，初始坍落度为180～215mm，垂直泵送高度也仅为80m；

表1.《C60机制砂高性能泵送混凝土的试验研究》配合比和性能

(3)古方、漆江锋在文献《C60人工砂高强泵送混凝土的配制技术研究》中采用表2配合比配制C60人工砂混凝土，但需掺25％河砂作为细骨料(该文献称采用100％机制砂时，易抓底，和易性不好)，碎石采用5～20mm碎石，外加剂减水率30％，且垂直泵送高度也未提及。

表2.《C60人工砂高强泵送混凝土的配制技术研究》配合比及性能

尽管如此，高强(C60级及以上)超高层(垂直高度200m以上)全机制砂泵送混凝土仍未见公开报导。因此，如何利用全机制砂配置高强超高泵送混凝土仍是混凝土技术的难题。

综上所述，为了解决天然砂资源短缺及适应社会超高层建筑混凝土的要求，研制全机制砂高强超高泵送混凝土显得尤为迫切和必要。

发明内容

本发明需要解决的技术问题：

针对上述现存机制砂资源、技术问题，提供一种全机制砂C60超高层(垂直高度200m以上)泵送混凝土，该混凝土28d抗压强度达到70MPa以上，塌落度≥240mm，扩展度≥600mm，倒塌落度筒时间≤10s，完全满足超高层泵送要求。

本发明采用的技术方案：

本发明所述的全机制砂C60高层泵送混凝土，它由下述原材料组分拌制而成，按每m³混凝土所含材料质量计：

水泥：312～355kg；

矿粉：110～135kg；

粉煤灰：80～110kg；

机制砂：660～723kg；

石子：960～1027kg；

外加剂：10.4～12.2kg；

水：150～163kg。

所述水泥P·O52.5级水泥，其强度富余系数≥1.15，其他指标满足GB175-2007《通用硅酸盐水泥标准》要求。

所述矿粉为S95级矿粉，比表面积≥400kg/m³，流动度比≥95％，烧失量≤3.0％。

所述粉煤灰为Ⅱ粉煤灰，45μm方孔筛筛余≤25％，需水比≤105％，烧失量≤8.0％。

所述机制砂细度模数2.5～3.2，含泥量≤2.0％，泥块含量＜1.0％，MB值＜1.4，压碎值指标＜25％。

所述石子为5～31.5mm和5～25mm两种的混合，前者占65％～75％，后者占25％～35％，压碎值指标≤7％，针片状颗粒含量≤5％。

所述外加剂为聚羧酸减水剂，减水率为22％及以上的高效减水剂。

所述水为生活用饮用水。

所述的混凝土28d抗压强度达到70MPa以上，塌落度≥240mm，扩展度≥600mm，倒塌落度筒时间≤10s，垂直泵送高度200m以上。

本发明的有益效果是：

(1)本发明生产的混凝土是一种适用于高强超高层泵送混凝土，该混凝土使用的细骨料全为机制砂，且强度≥70MPa，塌落度≥240mm，扩展度≥600mm，倒塌落度筒时间≤10s，使混凝土能泵送至垂直高度200m以上的建筑，在一定程度上减缓天然砂资源压力的同时，为配制全机制砂高强超高层混凝土提供技术参考；

(2)与现有中国专利“CN101164959B”技术相比，本发明超高层泵送混凝土强度等级由C50提高为C60，且单方混凝土水泥用量由P·O42.5的400～425kg降低至P·O52.5的312～355kg，降低混凝土的空隙率，采用大掺量(35％以上)工业副产品——Ⅱ级粉煤灰和矿粉，改善全机制砂混凝土的工作性能，减少水泥用量，降低混凝土收缩，降低生产成本；

(3)与现有江京平、张红心、李述宝的文献《C60机制砂高性能泵送混凝土的试验研究》提及的技术相比，本发明水泥用量由原来的425～445kg/m³降至312～355kg/m³，并大掺量使用矿物掺和料，降低混凝土水化热，减少砼收缩，粒径5～31.5mm与5～25mm碎石搭配使用(因搅拌站石子级配不连续，搭配两种石子用)，初始塌落度达到240mm，垂直泵送高度由原来的80m提高到200m以上；

(4)现有古方、漆江锋的文献《C60人工砂高强泵送混凝土的配制技术研究》提及的技术中，细骨料采用25％河砂，除了降低机制砂细度模数外，由于河砂的圆滑粒型，对改善混凝土和易性有显著作用，其采用100％机制砂时，容易抓底，和易性不良，本发明采用100％机制砂作为细骨料，大掺量使用矿物掺和料的同时，使用65％～75％粒径为5～31.5mm的碎石与25％～35％的5～25mm碎石搭配，能优化搅拌站所用石子的级配，同时，降低粗骨料比表面积，提高骨料堆积密度，从而降低砂浆用量，使100％机制砂混凝土和易性良好，且采用减水率为22％的低浓型外加剂，降低了混凝土粘度；

(5)本发明生产的全机制砂超高层泵送混凝土是在普通混凝土生产工艺条件下实现的，所使用原材料全为商品混凝土常规材料，价格低廉，材料易得。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步详细的描述。

以下实施例所用原料来源具体如下：

(1)水泥：华润红水河牌P·O52.5级水泥，其强度富余系数≥1.15；(2)矿粉：广西柳州强实S95级矿粉，比表面积≥400kg/m³，流动度比≥95％，烧失量≤3.0％；(3)粉煤灰：广西来宾电厂Ⅱ级粉煤灰，45μm方孔筛筛余≤25％，需水比≤105％，烧失量≤8.0％；机制砂：广西柳州当地河石机制砂，细度模数2.5～3.2，含泥量≤2.0％，泥块含量＜1.0％，MB值＜1.4，压碎值指标＜25％；石子：广西柳州当地碎石，5～31.5mm和5～25mm两种，前者占65％～75％，后者占25％～35％，压碎值指标≤7％，针片状颗粒含量≤5％；外加剂：广西红墙CSP-11(低浓型)聚羧酸减水剂，减水率≥22％；所述水为生活用饮用水。

实施例1～9：

本发明通过采用不同矿粉和粉煤灰掺量、不同砂率和水胶比，对混凝土进行了一系列试配，得出如表3所示配合比，但若使用其他不同减水率的外加剂进行各种等价取代形式的修改，均落于本发明权利要求范围。

表3.C60全机制砂超高泵送混凝土配合比

将上述配合比按比例换算成45L混凝土原料，在额定容积为60L的小型混凝土搅拌机搅拌，步骤为：(1)每次试配先按配合比的水泥、砂和水组成的砂浆和少量石子，在搅拌机中涮膛；(2)开动搅拌机，将石子、砂和水泥依次加入搅拌机内，干拌30s，再将水(外加剂混于水中)徐徐加入，水和外加剂全部加入后，继续拌和2min；(3)将拌合物从搅拌机中卸出，倒在拌板上，再经人工拌和约1min，做拌合物的各项性能实验或成型试件，试验结果如表4所示。

表4.C60全机制砂超高泵送混凝土力学性能和工作性能结果

从表4可以看出，该混凝土各项性能良好，满足超高层泵送混凝土要求。实施例应用情况：

华润混凝土(柳州)有限公司采用表3的配合比投入实际生产，按照搅拌站生产普通混凝土的工艺生产该混凝土(主机搅拌时间≥50s)，应用于柳州地王国际财富中心项目，成功将该混凝土泵送至垂直高度为202m～248m，主楼钢筋混凝土核心筒、组合钢管柱，混凝土生产过程中，各项技术指标均满足施工要求，检测混凝土试块28d抗压强度最低值为70.0MPa，最高值为85.8MPa，平均值为72.3MPa，该项目已经封顶，混凝土无任何质量问题。具体应用后检测情况见下表5。

表5.C60全机制砂超高泵送混凝土柳州地王国际财富中心项目应用结果