一种应用机制砂的高性能混凝土

摘要

本申请涉及建筑材料技术领域，具体公开了一种应用机制砂的高性能混凝土。高性能混凝土包括水泥239‑417份、粉煤灰74‑108份、机制砂638‑830份、碎石1057‑1184份、高性能减水剂3.47‑6.38份和水137‑166份；高性能混凝土的水胶比为0.28‑0.48；高性能混凝土的砂率为32%‑44%；机制砂的MB值≦1.4，压碎值指数为15%‑25%。本申请的机制砂可用于高性能混凝土中，且制得的高性能混凝土具有良好的抗压强度，整体性能较好。

说明书

技术领域

本申请涉及建筑材料技术领域，更具体地说，它涉及一种应用机制砂的高性能混凝土。

背景技术

随着工程发展的需要，特别是西部大开发的进一步实施，使我国的基建工程建设进入了一个全新的发展时期。在这过程中，随着工程量的不断增加，天然砂的需求量不断增大，在利益的驱动下，天然砂被任意开采、无序生产和运输等，致使环境遭受严重的破坏。目前，越来越多的地区开始逐渐出现天然砂资源短缺的现象，在有些地区，甚至已经出现无天然砂可开采的现象。

为解决天然砂资源缺乏的问题，人们研发了机制砂，机制砂是指通过制砂机和其它附属设备加工而成的砂子，成品更加规则，可以根据不同工艺要求加工成不同规则和大小的砂子，能满足日常需求。

但是，机制砂的颗粒级配一般不如天然砂(如河砂、海沙或山砂)优良，用机制砂替代河砂配制泵送混凝土时，机制砂会影响混凝土的强度和耐久性，从而降低混凝土的整体性能；含机制砂的混凝土用于浇筑混凝土钢筋梁时，强度和耐久性等都无法满足需求，所以，机制砂一般用在低性能混凝土(小于C25)中。因此亟待需要一种可以应用机制砂的高性能混凝土。

发明内容

为了将机制砂应用在高性能混凝土中而不影响高性能混凝土的强度，本申请提供一种应用机制砂的高性能混凝土。

本申请提供一种应用机制砂的高性能混凝土，采用如下的技术方案：

一种应用机制砂的高性能混凝土，包括如下重量份的组分：

水泥239-417份、粉煤灰74-108份、机制砂638-830份、碎石1057-1184份、高性能减水剂3.47-6.38份和水137-166份；

所述高性能混凝土的水胶比为0.28-0.48；

所述高性能混凝土的砂率为32％-44％；

所述机制砂的MB值≦1.4，压碎值指数为15％-25％。

通过采用上述技术方案，配置得到的混凝土为高性能混凝土，其强度等级大于等于C25，且制得的高性能混凝土具有良好的强度和耐久性。

其中，水泥、粉煤灰起凝胶和填充作用,碎石和机制砂起骨架和密实作用,水泥、粉煤灰与水发生化学反应生成具有凝胶作用的水化物,将机制砂和碎石颗粒紧密粘结在一起,经过一定时间的凝结、硬化后形成混凝土。

机制砂是岩石、矿山尾砂或工业废渣颗粒(不包括软质、风华的颗粒)等经过除土处理，由机械破碎后筛分出来的人工砂，其粒径小于4.75mm。机制砂的亚甲蓝(MB)值：用于判定机制砂中粒径小于75μm颗粒的吸附性能指标。机制砂的压碎值指数用于衡量细集料在逐渐增加的荷载下抵抗压碎的能力。

本申请中，严格的控制机制砂的MB值和压碎值指数，并按上述的配合比进行配置，可得到强度等级至少为C25的高性能混凝土，且该高性能混凝土具有良好的强度，能用于制作混凝土钢筋梁等。

在MB值不变的情况下，随着石粉含量的增加，混凝土各项性能指标都会受到很大的影响，甚至出现开裂的现象。机制砂压碎值逐渐增大，混凝土强度逐渐降低，混凝土其他各项性能指标都会受到一定影响。水胶比增大，混凝土强度会降低。

优选地，所述机制砂的石粉含量≦10％，泥块含量≦1.0％。

石粉含量：机制砂的粒径小于75μm的颗粒含量。泥块含量：粒径大于1.18mm、经水浸洗、手捏后小于600μm的颗粒含量。本申请中，通过采用上述技术方案，控制机制砂中石粉的含量和泥块含量，可改善高性能混凝土的抗压强度，从而可改善高性能混凝土的整体性能。

优选地，所述机制砂的空隙率小于40％。

机制砂的空隙率越大，需要填充的水泥浆体越多，机制砂的空隙率越小，需要填充的水泥浆体越小。机制砂的空隙率的过多，会降低混凝土的强度，过少则影响混凝土的密实性能，所以，本申请中，控制机制砂的空隙率，并控制混凝土的配合比，从而可制得抗压强度良好的高性能混凝土。

优选地，当所述机制砂的MB值小于等于0.5，水胶比为0.28-0.3，砂率为32％-35％时，高性能混凝土的等级大于等于C60。

当机制砂MB小于等于0.5时，石粉中吸附性的粘土类物质很少，可以起到减水作用，用在混凝土中效果最好，此时，将水胶比控制在0.28-0.3的范围内，砂率控制在32％-35％的范围内，可制得强度等级为C60及以上的高性能混凝土。

优选地，当机制砂的MB值大于0.5而小于等于1.0，水胶比为0.3-0.45，砂率为36％-42％时，高性能混凝土的等级为C35-C55。

当机制砂的MB值大于0.5而小于等于1.0时，机制砂中含有少量的粘土类物质，能改善混凝土的和易性，对混凝土性能影响不明显，此时，将混凝土的水胶比控制在0.3-0.45范围内，砂率控制在在36％-42％范围内，可制得强度等级为在C30-C55的高性能混凝土。

优选地，当机制砂的MB值大于1.0而小于等于1.4，水胶比为0.45-0.48，砂率为42％-44％时，高性能混凝土的等级为C25-C30。

当机制砂MB值大于1.0而小于等于1.4时，石粉中含有较多的粘土类物质，对混凝土用水量有一定的影响，用于混凝土中对其工作性带来很大的不利影响，影响强度和耐久性。一般只用在C25以下混凝土中，本申请中，当机制砂MB值大于1.0而小于等于1.4时，同时将混凝土的水胶比控制在0.45-0.48范围内，砂率控制在在42％-44％范围内，可制得强度等级为在C25-C30的高性能混凝土。

优选地，所述高性能减水剂的减水率为25％-38％；进一步优选，所述高性能减水剂为聚羧酸系高性能减水剂。

减水剂是一种在维持混凝土坍落度基本不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。通过采用上述技术方案，在混凝土中加入特定量的聚羧酸系高性能减水，能减少单位用水量，分散水泥颗粒，改善混凝土的流动性，且能增强混凝土的强度。聚羧酸系高性能减水剂可以选早强型、标准型或缓凝型，早强型聚羧酸系高性能减水剂适用于强度要求快速增长的工程；缓凝型聚羧酸系高性能减水剂适用于夏季温度高的环境；标准型型聚羧酸系高性能减水剂适用于一般的环境，养护过程中，混凝土的抗压强度逐渐增强，比较稳定。本申请中，可优先选择标准型型聚羧酸系高性能减水剂。

优选地，所述碎石采用5-10mm、10-20mm和20-31.5mm的连续级配，且这三个级配对应的用量比为(1-1.68)：(3.3-3.92)：(0-1.04)；

进一步优选，碎石采用5-10mm和10-20mm连续级配时，可用于C55-C60的高性能混凝土中；碎石采用5-10mm、10-20mm和20-31.5mm的连续级配时，可用于C25-C30的高性能混凝土中。

碎石在混凝土中所发挥的作用如同高楼大厦的框架，能保持形状与增加强度。本申请中，级配连续分布的碎石颗粒使碎石的堆积密度增大，从而提高了混凝土的密实度和抗渗性能，进而提高混凝土耐腐蚀的性能。本申请中，为改善高性能混凝土的抗压强度和耐久性能。高性能混凝土的强度等级从C25增强到C60，粒径为10-20mm的碎石用量在不断增加，与此同时，粒径为5-10mm和20-31.5mm的碎石用量在逐渐减少，且当高性能混凝土的强度等级在C30以上时，不再使用粒径为20-31.5mm的碎石。

特定的碎石连续级配、机制砂特定质量的选用和混凝土的特定配比相结合，可制得抗压强度好的高性能混凝土。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、本申请中，严格的控制机制砂质量(机制砂的MB值、压碎值指数等)和混凝土的配比(砂率和水胶比等)，用机制砂也可制得强度等级至少为C25的高性能混凝土，且该高性能混凝土具有良好的抗压强度，能用于制作混凝土钢筋梁等；

2、本申请中优选采用石粉含量≦10％，泥块含量≦1.0％和空隙率小于40％的机制砂，可改善高性能混凝土的抗压强度等基本性能；

3、本申请中，根据控制机制砂的质量，调整混凝土的配合比，可制得抗压强度等级为C60的高性能混凝土，克服了传统机制砂不能在高性能混凝土中应用的技术缺陷。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

实施例

本实施例中各物料的来源如下表1所示

表1原料来源表

本申请中制备混凝土的步骤如下：

将机制砂和碎石搅拌均匀，然后加入水泥、粉煤灰、聚羧酸系高性能减水剂和水，搅拌均匀，即可制得混凝土拌合物，随后浇筑、密实成型，养护、即可。

实施例1-8中各物料的用量、选用的机制砂理化参数和碎石的级配、用量如下表2所示。

表2

对比例

对比例1

对比例1与实施例4的区别在于，对比例1中，用等量的天然砂代替机制砂，其余均与实施例4保持一致。

对比例2

对比例2与实施例4的区别在于，对比例2中，机制砂的MB值为1.8，压碎值指标为35％，其余均与实施例4保持一致。

对比例3

对比例3与实施例4的区别在于，对比例3中，混凝土的砂率为40％，水胶比为0.40，其余均与实施例4保持一致。

性能检测试验

在同一环境下将实施例1-8和对比例1-2中的混凝土养护56天，然后根据国家标准GB/T50081-2019和GB/T50082-2009标准检测混凝的抗压强度、抗冻性、抗渗性、电通量和氯离子扩散系数等基本性能，具体检测结果如表3所示。

表3混凝土基本性能检测表

观察实施例1-5的数据可知，实施例1-5中混凝土等的强度等级分别是C25、C30、C40、C55、C60，由此可知，本申请，控制机制砂质量(机制砂的MB值、压碎值指数等)和混凝土的配比(砂率和水胶比等)，用机制砂也可制得强度等级为C25-C60的高性能混凝土。

观察实施例4和6的抗压强度数据可知，实施例4混凝土的抗压等级为C55，实施例6混凝土的抗压等级为C30；而实施例4和6区别仅在于，机制砂的MB值不一样，由此可知，机制砂的质量(MB值)对混凝土的强度影响很大，且在0.5-1.4的范围内机制砂的MB越小，制得的混凝土强度越高，机制砂的MB越大，制得的混凝土强度越低。

观察实施例2和7的抗压强度数据可知，实施例2混凝土的抗压等级为C30，实施例7混凝土的抗压等级为C35；而实施例2和7区别仅在于，机制砂的MB值不一样，由此可知，机制砂的质量(MB)对混凝土的强度影响很大，且在0.5-1.4的范围内机制砂的MB越小，混凝土的强度越高，机制砂的MB越大，混凝土的强度越低。

观察实施例4和8的抗压强度数据可知，实施例4混凝土的抗压等级为C55，实施例8的混凝土的抗压等级为C40；而实施例4和8区别仅在于，机制砂的石粉含量、泥块含量和空隙率不在本申请限制的范围内，由此可知，机制砂的石粉含量、泥块含量和空隙率等也会影响混凝土的强度，而且还能影响混凝土的其他性能。

观察实施例4(使用机制砂)和对比例1(使用天然砂)中的抗压强度数据可知，实施例4的混凝土的抗压等级为C55，对比例1的混凝土的抗压等级为C50；而实施例4和8区别仅在于，使用的细砂类型不一样，由此可知，控制好机制砂的质量，机制砂应用在混凝土中，可以达到比天然砂更好的强度。出现这种现象的原因可能是机制砂经过破碎处理，所以，比起天然砂被冲刷的比较“圆润”，机制砂具有更多的“角”，所以，机制砂与凝胶材料的凝结强度更好。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。