專利名稱：一種用于水泥基材料內養護的輕骨料預處理方法
技術領域：
本發明涉及一種水泥基材料內養護用的輕骨料使用前的預處理方法。
背景技術：
高性能混凝土是上世紀八九十年代由一些發達國家基于混凝土結構耐久性設計 而提出的一種新型混凝土，它以結構耐久性為首要設計目標，具有高強度、較好的施工工作 性能，以及高耐久等諸多優點。區別于傳統混凝土，為了獲得較高強度、較為致密的結構和 較好的工作性能，高性能混凝土在材料方面具有以下特點膠凝材料用量較高，大量使用礦 物摻和料(粉煤灰、礦渣或硅灰)；高效減水劑的應用使混凝土獲得更低的水膠比已成為現 實。但正是由于這些材料方面的特點導致高性能混凝土自收縮現象十分顯著，在有外界約 束的條件下容易產生收縮裂縫，從而影響混凝土力學性能和耐久性。故高性能混凝土在材 料、配比及澆注施工時往往需考慮采用某種技術手段防止收縮開裂。上述自收縮的產生原因是由于水泥水化后的固相體積比原來反應的水泥及液相 體積之和小8 10%，隨著水泥的進一步水化，原來填充在水泥顆粒周圍孔隙中的水被不斷 消耗，這些孔隙開始趨于不飽和，溶液在毛細孔中會形成彎月面，進而溶液對孔壁產生拉應 力(即毛細管應力)，這種拉應力不斷產生和積累，宏觀上就表現為混凝土體積出現收縮(即 自收縮)。由于高能效混凝土用水量低，內部自由水少，導致膠凝材料水化所需水分相對不 充分，所以更容易出現自收縮。自收縮是混凝土收縮形式的一種，普通混凝土由于水膠比大，膠凝材料用量少，自 收縮占總體收縮的比例較低。而高性能混凝土隨著水膠比的降低，自收縮占總收縮的比重 可以高達50%以上。目前降低混凝土收縮(包括自收縮)的措施主要有摻加膨脹劑、纖維、 減縮劑或采用內養護。各種減縮措施的原理如下(1)膨脹劑補償收縮的原理是隨著水泥 水化，膨脹劑遇水反應后體積發生膨脹使硬化混凝土的收縮得到一定程度補償甚至出現膨 脹；(2)摻入纖維限制收縮的原理是纖維摻入后與硬化水泥粘接在一起，當水泥出現收縮 時，纖維可以起到約束的作用，宏觀上使混凝土收縮降低；(3)減縮劑是一種可以降低水溶 液表面張力的表面活性劑，由毛細管應力基本理論可知，溶液的表面張力與毛細管應力呈 正比，即當混凝土中水溶液的表面張力在減縮劑的作用下降低時，毛細管應力也同比例得 到降低，宏觀上混凝土收縮也會得到顯著減小；(4)內養護是指將一種飽水的材料(如經水 飽和的輕骨料、超吸水樹脂等多孔材料)摻入混凝土中，當混凝土內部由于水化或外部水分 散失出現干燥時，包裹在內養護材料中的水分就會緩慢釋放出來，從而使混凝土內部保持 較高的濕度，毛細孔中彎月面不易出現，所以使混凝土收縮降低或被推遲。由以上降低混凝土收縮的措施可以看出摻入膨脹劑和纖維是被動補償或限制混 凝土收縮，而減縮劑和內養護則是從自收縮機理出發減少或延緩了混凝土的收縮，目前在已在國外得到廣泛研究和應用。但減縮劑和內養護在實際應用中也存在一些難以克服的缺 點對于減縮劑而言，減縮劑在混凝土中的應用通常是將其與水混合后再與水泥、砂石等原 材料一起拌合。但許多研究和實際表明，減縮劑的存在會影響水泥水化以及降低水泥基材 料的強度，這對確保實際工程施工進度是十分不利的；其次，對內養護而言，目前最常見的 內養護材料是飽水輕骨料，即在摻入混凝土中作為內養護材料前，輕骨料是經過水飽和的。 但經過水飽和的輕骨料對混凝土自收縮抑制作用有限，而且要最大程度地抑制自收縮的出 現，需要摻入的飽水輕骨料量較大，而輕骨料自身為多孔材料，其強度較水泥石和其他集料 低許多，故過多的飽水輕骨料同樣會對混凝土的強度產生不利的影響。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，針對上述減縮劑和飽水輕骨料內養護在應用中存 在的問題，提供一種水泥基材料內養護用輕骨料預處理方法，采用本方法處理后得到的輕 骨料用于混凝土內養護時，只需使用較少的輕骨料即可使得減縮效果得到顯著提高，進而 避免了輕骨料摻量過多對混凝土強度造成的不利影響，同時也有效避免了減縮劑直接內摻 使用時對水泥水化和水泥基材料強度的不利影響。為了解決上述技術問題，本發明中采用了如下的技術方案
一種用于水泥基材料內養護的輕骨料預處理方法，其特點在于將用于水泥基材料內 養護的輕骨料先完全浸入減縮劑溶液中，使輕骨料中減縮劑溶液含量達到飽和后，將輕骨 料從減縮劑溶液中濾出，作為混凝土內養護材料。所述浸泡時間一般在24小時后可以使得 減縮劑溶液含量達到飽和。 采用本方法處理后的輕骨料，在使用時將其摻入混凝土中，隨著混凝土內部水泥 水化作用的進展，輕骨料中的減縮劑溶液逐漸遷移到附近水泥石中，其中水分可使毛細孔 保持較高相對濕度，使毛細孔中彎月面不易出現；同時減縮劑成分也可以降低水溶液表面 張力，進而進一步地降低毛細管應力，在此雙重作用下，只需采用較少的輕骨料，即可達到 顯著的減縮效果；而且輕骨料摻量降低后，混凝土強度也能夠得到保證。另外，與直接采用 減縮劑內摻的情況相比，采用本方法后，實際摻入的減縮劑含量較低，可以節約成本，同時 減縮劑是從輕骨料中逐漸地擴散和滲透到周圍水泥石中，故可以非常有效地避免減縮劑過 多且減縮劑過早釋放對混凝土早期強度造成的影響。作為優化，所述減縮劑溶液為由水和減縮劑配制而成，其中減縮劑所占質量比例 為30% 60% ；輕骨料從減縮劑溶液中濾出時，過濾時間以輕骨料下無減縮劑溶液滴流為 準。同時，所述輕骨料為堆積密度不大于700kg/m3、24h吸水率>10%、粒徑為2mm IOmm范 圍的陶粒；并可再進一步地將所述陶粒顆粒經破碎、篩分后取粒徑2 5mm的破碎陶粒。經 實驗驗證，采用上述優化規格的材料，可以獲得最佳內養護效果。故綜上所述，相比于現有技術，本方法中由于將一定濃度的減縮劑溶液預先存儲 在輕骨料中，當將這種用減縮劑溶液預處理的輕骨料摻入混凝土中后，不僅避免了減縮劑 內摻使用時對水泥水化的影響，而且當減縮劑溶液從輕骨料中遷移到周圍水泥石中后，仍 然可以使減縮劑發揮降低表面張力的作用，從而可以用較低摻量的輕骨料獲得效果更好的 減縮效果。當輕骨料摻量降低后，可使混凝土強度得到保證。
圖1是具體實施方式
中，實施例組和各對比組的自收縮值對比示意圖。圖2是具體實施方式
中，實施例組和各對比組的28天齡期抗壓強度對比示意圖。圖3是具體實施方式
中，實施例組和各對比組的水泥水化后非蒸發水含量的對比 示意圖。
具體實施例方式下面結合具體實施實例，以水泥砂漿為載體，通過對比試驗對本發明作進一步的 詳細說明。實施例先將破碎的輕骨料放入已配制好的減縮劑溶液中靜置24小時，使其飽 和。其中所述輕骨料為由堆積密度為650kg/m3、吸水率為15%的粉煤灰陶粒經破碎篩分所 取的粒徑范圍為2mm 5mm、吸水率為13%的破碎陶粒；減縮劑溶液由市售格雷斯Eclipse Floor減縮劑和水以1:1的質量比配制而成。待輕骨料飽和后，將輕骨料從減縮劑溶液中取 出，置于孔徑小于2mm的篩上，直到篩底無減縮劑溶液滴流出時，將預處理的輕骨料放于塑 料袋中密封備用。將上述經預處理的輕骨料以10%和20%的比例等體積取代水膠比為0. 3、膠砂比為 1 2的水泥砂漿中的天然砂，混勻拌合并成型水泥砂漿試塊，測試其密封條件下的自收縮、 強度和水化程度。同時，再設置一基準組、一常規輕骨料水飽和內養護方式組、一內摻2%減 縮劑組作為實驗對比組，測試各對比組在其它條件完全一致時的自收縮、強度和水化程度， 進行對比驗證。其中，基準組未使用減縮劑或輕骨料內養護，是直接采用由水泥、水和天然 砂得到的水泥砂漿試塊；常規輕骨料水飽和內養護方式組為采用和實施例來源相同只是經 水飽和的輕骨料，水飽和輕骨料同樣采用10%和20%的比例等體積取代水膠比為0. 3、膠砂 比為1:2的水泥砂漿中的天然砂，混勻拌合后成型的水泥砂漿試塊；內摻2%減縮劑組為直 接將減縮劑以水泥質量2%摻入水泥砂漿中，其水膠比和膠砂比同上。具體實驗對比結果見附圖1-3所示。圖1是實施例組和各對比組的自收縮值對比示意圖。如其所示，可知本發明實施 例組在較低摻量時(10%),減縮效果與直接內摻減縮劑組接近，但減縮效果遠好于飽水輕骨 料較高摻量(20%)時的效果。圖2是實施例組和各對比組的28天齡期抗壓強度對比示意圖。如其所示，可知飽 水輕骨料和減縮劑飽和的輕骨料摻量對砂漿強度的影響規律一致，但考慮10%摻量的本發 明實施例輕骨料對砂漿減縮作用已經遠優于20%的飽水輕骨料的減縮作用，所以相比20% 的飽水輕骨料對砂漿強度的影響，用10%摻量的本發明實施例輕骨料對砂漿強度沒有不利 影響。同時，從圖2中可以看出，采用減縮劑飽和的輕骨料的砂漿早期強度遠高于采用減縮 劑內摻2%的砂漿的早期強度。所以綜合圖1和圖2可知，本發明和采用飽水輕骨料作內養 護相比，可以采用更少的輕骨料達到更好的減縮效果，同時還避免輕骨料用量過多對強度 的不利影響；另外，本發明實施例輕骨料以10%的摻量等體積取代水泥砂漿中的天然砂后，實際引入砂漿體系的減縮劑量只相當于采用減縮劑內摻2%對比組砂漿的50%，因此不僅降 低了減縮劑用量，而且有效避免了減縮劑內摻對砂漿強度的不利影響。
圖3是實施例組和各對比組的水泥水化后所含非蒸發水含量(非蒸發水含量可表 征水泥水化程度，其含量越高，表示水泥水化程度也越高)的對比示意圖。如其所示，相比直 接將減縮劑摻入砂漿中的情況相比，本發明實施例對水泥水化無不利影響。
權利要求
一種用于水泥基材料內養護的輕骨料預處理方法，其特征在于先將準備用于內養護的輕骨料完全浸入減縮劑溶液中24小時使其達到飽和后，將輕骨料從減縮劑溶液中濾出備用。
2.如權利要求1所述用于水泥基材料內養護的輕骨料預處理方法，其特征在于，所述 減縮劑溶液為由水和減縮劑配制而成，其中減縮劑所占質量比例為30% 60% ；輕骨料從減 縮劑溶液中濾出時，過濾時間以輕骨料下無減縮劑溶液滴流為準。
3.如權利要求2所述的用于水泥基材料內養護的輕骨料預處理方法，其特征在于所述 輕骨料為堆積密度不大于700kg/m3、24h吸水率>10%、粒徑為2mm IOmm范圍的陶粒。
4.如權利要求3所述的用于水泥基材料內養護的輕骨料預處理方法，其特征在于所述 陶粒顆粒經破碎、篩分后，再取粒徑2 5mm的破碎陶粒。
全文摘要
本發明公開了一種水泥基材料內養護所用的輕骨料預處理方法，其特點在于將準備用于內養護的輕骨料先完全浸入減縮劑溶液中并達到飽和后，最后將輕骨料從減縮劑溶液中濾出，再將其作為混凝土內養護材料。相比于現有減縮劑內摻和飽水輕骨料內養護技術，本方法不僅避免了減縮劑直接摻入對水泥水化和強度的不利影響，同時可以顯著提高輕骨料內養護的減縮效果，從而可以用較低摻量的輕骨料獲得效果更好的減縮效果。
文檔編號C04B14/02GK101898877SQ20101025484
公開日2010年12月1日 申請日期2010年8月17日 優先權日2010年8月17日
發明者喬墩, 黨玉棟, 徐月龍, 范云燕, 賈興文, 錢覺時 申請人:重慶大學