專利名稱：：免蒸養活性粉末混凝土的制作方法
技術領域：
：本發明屬于建筑材料領域，涉及養護的活性粉末混凝土。種混凝土材料，特別是一種可以在常溫下進行
背景技術：
：20世紀90年代初，法國Bouygues實驗室研制出一種超高抗壓強度、高耐久性及高韌性的新型水泥基復合材料，由于增加了組分的細度和反應活性，因此被稱為活性粉末混凝土(ReactivePowderConcrete,簡稱RPC)。RPC對混凝土內部及粗骨料與砂漿的過渡區作了改進(l)選用最大粒徑為0.5mm的石英砂為粗骨料，提高了混凝土的勻質性；(2)通過提高組分的細度使RPC內部達到最大填充密實度，將材料初始缺陷降至最低；(3)在成型過程中施加壓力，減少孔隙，并通過90°C的熱水養護或25(T40(TC的蒸汽養護來加速粉末的水化反應，強化水化物的結合力；(4)摻入細而短的鋼纖維，提高混凝土的抗彎折強度。RPC作為一類新型混凝土，其立方體抗壓強度可達200-800MPa，抗拉強度可達25-150MPa，斷裂能可達30000kg/m2，單位體積質量為2500-3000kg/m3，有效地克服了普通高性能混凝土的高脆性，利用RPC的超高強度和高韌性，甚至可以替代鋼材制造薄壁制品或細長構件，RPC的優越性能使其在土木、石油、核電、市政、海洋工程及軍事設施中有著廣闊的應用前景，目前RPC己成為國際工程材料領域一個新的研究熱點。普通RPC的原料為水泥、硅灰、石英砂、石英粉、水、高效減水劑及鋼纖維。由于在配方中采用了硅灰和石英砂等價格昂貴的原料組分，使得此類混凝土自身成本較高，此外，普通RPC—般需要在高溫或加壓的條件下進行成型養護，養護成本較高，所以工程實際應用中常導致工程造價顯著提高，這種情況嚴重阻礙了此類新型材料的推廣。例如，2001年，中瑞合資威勝利工程有限公司上海分公司曾準備從澳大利亞引進商品名為"Ductal"的RPC袋裝細粉，在國內試制預應力混凝土結構，后因造價大大高于普通預應力混凝土而暫緩實施。
發明內容本發明的一個目的在于克服上述缺陷，提供一種經濟性更好，并且可以在常溫下實施養護的免蒸養活性粉末混凝土。本發明免蒸養活性粉末混凝土由水泥、超細鋼鐵礦渣粉、天然砂、減水劑、鋼纖維和水按一定比例混合而成，其各原料組分相對于水泥的質量比如下水泥超細鋼鐵礦渣粉天然砂鋼纖維減水劑水10.100.251.251.4500.250.010.040.150.28按照上述配方混合而成的漿料在常溫條件下進行養護即可制備200級活性粉末混凝土。值得一提的是，通過改變用水量，按照上述配方可以制備出適用于生產不同類型混凝土構件的本發明免蒸養活性粉末混凝土。例如，采用如下子配方一水泥超細鋼鐵礦渣粉天然砂鋼纖維減水劑水10.100.251.251.4500.250.010.040.240.28據此獲得的混凝土漿料具有良好的流動性，因此在成型時無需任何振動，可以依靠自重，填充模具的每個角落，并且可以依靠自重達到密實。用水量在上述配方范圍的本發明免蒸養活性粉末混凝土特別適用于生產薄壁制品或細長構件，有助于提高施工的效率及便利性。當采用如下子配方二時水泥超細鋼鐵礦渣粉天然砂鋼纖維減水劑水10.100.251.251.4500.250.010.040.150.21據此獲得的混凝土漿料流動性較差，在成型時無法依靠自重達到自動充滿模具并自密實的效果，必須輔助以振動。因此，用水量在上述配方范圍的本發明免蒸養活性粉末混凝土更適合制作板、塊等形式的、尺寸相對較大的構件。例如污水井蓋、雨水箅子等。此外，用水量介于上述兩種情況之間的本發明免蒸養活性粉末混凝土，其流動性也介于兩者之間，根據加工對象的結構及尺寸不同可以針對性的選擇振動成型或自密實成型。為提高活性，本發明免蒸養活性粉末混凝土中采用的超細鋼鐵礦渣粉為比表面積不低于800m7kg的粉料。該粉料具體可以由高爐鐵礦渣或高爐鋼渣經干燥、粉磨等工藝處理后得到。本發明免蒸養活性粉末混凝土中添加的減水劑為聚羧酸系減水劑。優選的，采用減水率高于30%的聚羧酸系減水劑。本發明免蒸養活性粉末混凝土中天然砂的粒徑小于4.75mm，但是當采用子配方一制備混凝土時，為了保證槳料的流動性，也可以對天然砂進行預篩選，去除其中粒徑小于0.075mm的部分。與現有技術相比本發明的優點在于利用超細鋼鐵礦渣粉替代硅灰，利用天然砂替代石英砂，顯著降低了原料成本。在常溫條件下進行養護即可制備200級活性粉末混凝土，無需高溫或加壓，大大降低了混凝土的成型養護成本。適用性強。根據最終制品的不同，只需調整用水量，就可以配制出不同流動性的本發明免蒸養活性粉末混凝土，以適用于不同形式的構件，十分靈活方便。可以大量利用高爐鐵礦渣及高爐鋼渣，將工業廢料變廢為寶，在降低材料成本的同時，實現了利廢環保，經濟效益和社會效益兼備。本發明免蒸養活性粉末混凝土采用超細鋼鐵礦渣粉代替硅灰，采用天然砂代替石英砂，在常溫下養護制備200級活性粉末混凝土，不僅可以顯著降低原料成本和成型養護成本，而且還利用了大量工業廢渣，具有低成本、節約資源能源、利廢環保等諸多優點。本發明免蒸養活性粉末混凝土養護過程中無需高溫或加壓，大大簡化了生產施工工藝，既可適用于生產薄壁制品或細長構件，又可以用于生產板、塊等其它結構形式的混凝土構件或鋼筋混凝土構件，市場應用前景十分廣闊。具體實施方式實施例一以摻入水泥的質量為參照基準，按照如下質量比稱量各組分原料水泥超細鋼鐵礦渣粉天然砂鋼纖維減水劑水10.101.4500.010.28其中，超細鋼鐵礦渣粉為高爐鐵礦渣粉料，其比表面積為800m7kg，減水劑為聚羧酸系減水劑，使用粒徑小于4.75mm的天然砂，按照上述質量比配制的漿料制成本發明免蒸養活性粉末混凝土的標準混凝土試塊，經標準養護28天后測試，其抗壓強度為102MPa，抗折強度為18MPa。實施例二以摻入水泥的質量為參照基準，按照如下質量比稱量各組分原料水泥超細鋼鐵礦渣粉天然砂鋼纖維減水劑水10.181.4200.0250.24其中，超細鋼鐵礦渣粉為高爐鋼礦渣粉料，其比表面積為800m7kg，減水劑為聚羧酸系減水劑，使用粒徑小于4.75mm的天然砂，按照上述質量比配制的漿料制成本發明免蒸養活性粉末混凝土的標準混凝土試塊，經標準養護28天后測試，其抗壓強度為llOMPa，抗折強度為23MPa。從本例可以看出，增加超細鋼鐵礦渣粉的摻量，減少天然砂的摻量，有助于提高本發明免蒸養活性粉末混凝土的抗壓強度及抗折強度。實施例三與實施例二不同，在配方中加入鋼纖維，并僅相應提高水和減水劑用量，以摻入水泥的質量為參照基準，按照如下質量比稱量各組分原料水泥超細鋼鐵礦渣粉天然砂鋼纖維減水劑水10.181.420.150.030.26其中，與實施例二完全相同，超細鋼鐵礦渣粉仍為高爐鋼礦渣粉料，其比表面積為800m7kg，減水劑為相同聚羧酸系減水劑，使用粒徑小于4.75mm的天然砂，按照上述質量比配制的漿料制成本發明免蒸養活性粉末混凝土的標準混凝土試塊，經標準養護28天后測試，其抗壓強度為123MPa，抗折強度為26MPa。從本例可以看出，摻入鋼纖維可以有效提高本發明免蒸養活性粉末混凝土的抗壓強度及抗折強度。實施例四以摻入水泥的質量為參照基準，按照如下質量比稱量各組分原料水泥超細鋼鐵礦渣粉天然砂鋼纖維減水劑水10.181.420.250.0350.27其中，與實施例三完全相同，超細鋼鐵礦渣粉仍為高爐鋼礦渣粉料，其比表面積為800m7kg，減水劑為相同聚羧酸系減水劑，使用粒徑小于4.75mm的天然砂，按照上述質量比配制的漿料制成本發明免蒸養活性粉末混凝土的標準混凝土試塊，經標準養護28天后測試，其抗壓強度為125MPa，抗折強度為28MPa。從本例可以看出，初期增加鋼纖維可以顯著提高本發明免蒸養活性粉末混凝土的抗壓強度及抗折強度。但摻量達到一定水平后，其對本發明免蒸養活性粉末混凝土的抗壓強度及抗折強度的提升效果有所減弱，因此，為尋求最佳性價比，應合理控制鋼纖維的使用按本例所述配方制備的混凝土漿料具有良好的流動性，因此在成型時無需任何振動，可以依靠自重，填充模具的每個角落，并且可以依靠自重達到密實。因此本例所述的本發明免蒸養活性粉末混凝土特別適用于生產薄壁制品或細長構件，并有助于提高施工的效率及便利性。高爐鐵礦渣粉料和高爐鋼渣粉料都可以作為超細鋼鐵礦渣粉用于本發明，其作為活性粉末都可以很好地起到提高活性的效果，都可以滿足本發明免蒸養活性粉末混凝土的使用要求。另外，提高超細鋼鐵礦渣粉的細度，即提高所使用的超細鋼鐵礦渣的比表面積，有助于提高混凝土強度。實施例五以摻入水泥的質量為參照基準，按照如下質量比稱量各組分原料水泥超細鋼鐵礦渣粉天然砂鋼纖維減水劑水10.251.250.200.040.15其中，超細鋼鐵礦渣粉為高爐鐵礦渣粉料，其比表面積為800m7kg，減水劑為聚羧酸系減水劑，使用粒徑范圍在0.0754.75mm的天然砂。按照上述質量比配制的漿料制成本發明免蒸養活性粉末混凝土的標準混凝土試塊，經標準養護28天后測試，其抗壓強度為130MPa，抗折強度為30MPa。值得一提的是，如果不改變其他條件，單純提高活性粉末的細度，所得混凝土的強度會有所提高。例如，按本例所述配方，采用比表面積為1200m7kg的高爐鐵礦渣粉料作為超細鋼鐵礦渣粉使用，最終所得本發明免蒸養活性粉末混凝土的標準混凝土試塊經測試，其抗壓強度為135MPa，抗折強度為34MPa。根據大量試驗測量的結果可以得到如下一般規律其余條件不變，適當增加超細鋼鐵礦渣粉或鋼纖維摻量，所得本發明免蒸養活性粉末混凝土的強度有所提高；其余條件不變，增加天然砂用量，所得本發明免蒸養活性粉末混凝土的強度有所降低。實施例六以摻入水泥的質量為參照基準，按照如下質量比稱量各組分原料水泥超細鋼鐵礦渣粉天然砂鋼纖維聚羧酸系減水劑水10.151.400.120.020.18其中，減水劑為聚羧酸系減水劑，使用粒徑小于4.75mm的天然砂，超細鋼鐵礦渣粉采用的是比表面積為1000m7kg的高爐鐵礦渣粉料，其主要化學成分如表一所示。表一超細鋼鐵礦渣粉的化學成分<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>按如下方法制備成雨水箅子(1)攪拌將稱量好的水泥、超細鋼鐵礦渣粉及天然砂倒入攪拌機，開動攪拌機攪拌lmin，使上述固體物料混合均勻；再將減水劑和水混合，首先加入約一半的混合液，攪拌2min，再將余下混合液加入，攪拌3min;最后加入鋼纖維，攪拌2min，即得本發明免蒸養活性粉末混凝土槳料；(2)成型將攪拌好的漿料注入雨水箅子模具，放在振動臺上振動密實。為了使砂漿密實，分二次裝料，每次裝料后振動2min。在第一次振動完畢之后，將鋼筋骨架放入，再進行第二次裝料及振動，然后抹平雨水箅子表面。(3)脫模成型后的料坯直接脫模；(4)養護脫模后的料坯常溫下靜停10h之后，移入混凝土標準養護室養護，直至規定齡期，即得成品。按照《雨水口井箅技術要求和試驗方法》(DB11/053-95)，對所得成品進行壓力實驗測試表明，利用本發明免蒸養活性粉末混凝土按照上述方法制得的雨水箅子，與采用C40混凝土及相同鋼筋骨架在相同條件下制得的雨水箅子相比，承載力有了大幅提高，基本達到了鑄鐵材質同等產品水平，具體的承載力與價格的對比情況如表二所示。根據表二可以看出，在同等條件下，本發明免蒸養活性粉末混凝土制成的雨水箅子與普通C40混凝土制成的雨水箅子相比，承載力提高了1倍，價格僅增加21%;與同等形狀及尺寸的鑄鐵雨水箅子相比，本發明免蒸養活性粉末混凝土制成的雨水箅子的承載力已靠近其上限，而價格尚不足鑄鐵雨水箅子的26%。表二相同規格、不同材質雨水箅子的承載力及價格對照雨水箅子的材質承載力(T)價格(元)鑄鐵2030150普通C40混凝土13.631.6免蒸養活性粉末混凝土27.238.1利用本發明免蒸養活性粉末混凝土制得的雨水箅子具有強度高、抗沖擊、耐疲勞、斷裂韌性好、耐磨損、耐腐蝕、制造工藝簡單和生產成本低等諸多優點，推廣應用這種雨水箅子可以有效克服現有普通混凝土雨水箅子承載力低、易破損等缺陷，以及鑄鐵雨水箅子易丟失、造價高等缺點。利用本例所述方法獲得的漿料制成標準混凝土試塊，對混凝土試塊進行相關性能測試表明，其抗壓強度等各種參數指標均達到了200級活性粉末混凝土的要求，其性能遠強于普通C40混凝土，具體性能對比如表三所示表三不同材質標準試塊性能對比表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實施例七以摻入水泥的質量為參照基準，按照如下質量比稱量各組分原料水泥超細鋼鐵礦渣粉天然砂鋼纖維減水劑水10.181.410.140.0290.21其中，減水劑為減水率大于30%的聚羧酸系減水劑，使用粒徑小于4.75mm的天然砂，超細鋼鐵礦渣粉采用的是比表面積為800m7kg的高爐鐵礦渣粉料，按如下方法制備成雨水箅子(1)攪拌將稱量好的水泥、超細鋼鐵礦渣粉及天然砂倒入攪拌機，開動攪拌機攪拌lmin，使上述固體物料混合均勻；再將減水劑和水混合，首先加入約一半的混合液，攪拌2min，再將余下混合液加入，攪拌3min;最后加入鋼纖維，攪拌2min，即得本發明免蒸養活性粉末混凝土槳料；(2)成型將攪拌好的漿料注入雨水箅子模具，放在振動臺上振動密實。為了使砂漿密實，分二次裝料，每次裝料后振動2min。在第一次振動完畢之后，將鋼筋骨架放入，再進行第二次裝料及振動，然后抹平雨水箅子表面。(3)脫模成型后的料坯直接脫模；(4)養護脫模后的料坯常溫下在室外、水中養護，直至28天規定齡期，即得成品。按上述材料及方法制得的雨水箅子，經測試，其承載力由原來的13.6T提高到25.3T。各方面性能均遠優于普通C40混凝土制品的水平。本例僅以雨水箅子為例進行說明，除雨水箅子外，本例所述的本發明免蒸養活性粉末混凝土還可以用于生產污水井蓋或污水溝蓋板等其他產品，在此不一一描述。需要指出的是，按照本發明所述配方制得的混凝土漿料，如采用傳統施壓成型及蒸汽養護的工藝，所得最終制品與常溫標準養護所得制品相比，在抗壓強度及抗折強度等性能指標上均有較大幅度提高，但由于工藝成本提高，其經濟性有所下降。另外，如果利用石英砂替代或部分替代天然砂用于本發明配方，則所得混凝土制品的性能有所提高，但由于原料成本增加，相應的，經濟性也有所下降。權利要求一種免蒸養活性粉末混凝土，其特征在于該混凝土由水泥、超細鋼鐵礦渣粉、天然砂、減水劑、鋼纖維和水按一定比例混合而成，各原料組分相對于水泥的質量比如下水泥超細鋼鐵礦渣粉天然砂鋼纖維減水劑水10.10～0.251.25～1.450～0.250.01～0.040.15～0.28。2.根據權利要求1所述的免蒸養活性粉末混凝土，其特征在于混凝土中各原料組分相對于水泥的質量比如下水泥超細鋼鐵礦渣粉天然砂鋼纖維減水劑水10.100.251.251.4500.250.010.040.240.28。3.根據權利要求1所述的免蒸養活性粉末混凝土，其特征在于混凝土中各原料組分相對于水泥的質量比如下水泥超細鋼鐵礦渣粉天然砂鋼纖維減水劑水10.100.251.251.4500.250.010.040.150.21。4.根據權利要求1、2或3所述的免蒸養活性粉末混凝土，其特征在于超細鋼鐵礦渣粉為比表面積不低于800m2/kg的高爐鐵礦渣粉料或高爐鋼渣粉料。5.根據權利要求1、2或3所述的免蒸養活性粉末混凝土，其特征在于減水劑為聚羧酸系減水劑。6.根據權利要求1所述的免蒸養活性粉末混凝土，其特征在于天然砂的粒徑小于4.75mm。7.根據權利要求2所述的免蒸養活性粉末混凝土，其特征在于天然砂的粒徑尺寸范圍為0.0754.75mm。全文摘要本發明屬于混凝土材料，特別涉及一種可以在常溫下進行養護的活性粉末混凝土。本發明免蒸養活性粉末混凝土由水泥、超細鋼鐵礦渣粉、天然砂、減水劑、鋼纖維和水按一定比例混合而成，其各原料組分相對于水泥的質量比如下水泥、超細鋼鐵礦渣粉、天然砂、鋼纖維、減水劑水1；0.10～0.25、1.25～1.45、0～0.25、0.01～0.04、0.15～0.28。本發明采用天然砂代替石英砂，在常溫下養護制備200級活性粉末混凝土，不僅可以顯著降低原料成本和成型養護成本，而且還利用了大量工業廢渣，具有低成本、節約資源、利廢環保等諸多優點。本發明的養護過程也無需高溫或加壓，簡化了生產施工工藝，既可適用于生產薄壁制品或細長構件，又可以用于生產板、塊等其它結構形式的鋼筋混凝土構件，市場應用前景十分廣闊。文檔編號C04B14/06GK101781107SQ20091031096公開日2010年7月21日申請日期2009年12月7日優先權日2009年12月7日發明者上官玉明,安寶月,張英杰,李秋義,武鵬崑申請人:青島理工大學