CN104058678A - 一种高抗冻高保坍自密实c40混凝土 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种高抗冻高保坍自密实C40混凝土，该混凝土成分及配比如下：成分单方用量配比（kg/m³）：水泥330、粒化高炉矿渣粉80、粉煤灰80、细度模数为2.3～3.0的天然中砂830、石子920、外加剂4.9、拌合水160；所述的外加剂为改性的引气型聚羧酸减水剂，聚羧酸减水剂RP325中引气剂的掺量为0.1%，大生产的外加剂掺量为胶凝材料总量的1.0%；所述混凝土中含气量为5.0%±1.0%，且在初始至3小时以及浇筑到结构中的引气量稳定在5.0%±1.0%范围内,3小时内混凝土扩展度保持在600±50mm；抗冻循环次数不少于150次，抗冻循环时最低温度和最高温度分别为-18℃和35℃。本发明的混凝土在高保坍性能、自密实性能、强度性能和高抗冻性能等方面都能够满足上海东方体育中心滑冰场的混凝土的性能要求。

Description

一种高抗冻高保坍自密实C40混凝土

技术领域

本发明涉及建筑材料，特别涉及到一种高抗冻高保坍自密实C40混凝土。

背景技术

用于体育中心中专门设计的滑冰场上的混凝土需要有较高的要求，其中的混凝土的强度、抗冷冻性能和自密实性能都必须达到相应的标准。因此必须针对具体项目设计出相应的混凝土类型。

对于一般性的建筑用混凝土来说，其抗冻性能、强度和泵送性能等综合指标不能满足冰场的使用，必须提高混凝土的综合性能，以满足未来冰场上举办的花样滑冰、短道速滑等冰上体育项目的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服目前一般性混凝土无法适用于冰场上需要，提供一种新型的具有较强抗冻性能的自密实混凝土。本发明的混凝土需要在强度等级、抗冻性能和自密实性能方面满足体育中心滑冰场的使用要求。

为了达到上述发明目的，本发明专利提供的技术方案如下：

一种高抗冻高保坍自密实C40混凝土，其特征在于，该混凝土中包括有水泥、渣粉、粉煤灰、砂、石子、外加剂和水，该混凝土成分及配比如下：

成分 单方用量配比（kg/m³）

水泥 330

粒化高炉矿渣粉 80

粉煤灰 80

天然中砂 830

石子 920

外加剂 4.9

拌合水 160 ；

所述的外加剂为改性的引气型聚羧酸减水剂，聚羧酸减水剂RP325中引气剂的掺量为0.1%，大生产的外加剂掺量为胶凝材料总量的1.0%；所述混凝土中含气量为5.0%±1.0%，且在初始至3小时以及浇筑到结构中的引气量稳定在5.0%±1.0%范围内，抗冻循环次数不少于150次，冷冻循环时最低温度和最高温度分别为-18℃和35℃。

在本发明一种高抗冻高保坍自密实C40混凝土中，改性的引气型聚羧酸减水剂，引气剂掺量为0.1%，减水率在16%~20%，气泡细小而稳定且均匀分布。

在本发明一种高抗冻高保坍自密实C40混凝土中，所述的天然中砂的细度模数为2.3~2.5、含泥量不超过1.1%，砂率为0.45。

在本发明一种高抗冻高保坍自密实C40混凝土中，所述的石子采用粒径5mm-16mm的精品碎石，含泥量小于0.5%，表观密度不小于2600kg/m3,孔隙率不大于38%，压碎值不大于4%。

在本发明一种高抗冻高保坍自密实C40混凝土中，所述的水泥使用普通硅酸盐水泥P.O42.5，其质量符合现行的国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）；粒化高炉矿渣粉为S95级矿粉，其质量符合《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》（GB／T18046）；粉煤灰为II级粉煤灰，其质量符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB／T1596）。

在本发明一种高抗冻高保坍自密实C40混凝土中，所述的混凝土中含气量为4%~6%，扩展度为600±50mm，保坍时间达3小时，满足在-18℃~35℃之间的循环的温度变化，抗冻循环次数不少于150次。

基于上述技术方案，本发明的高抗冻高保坍自密实C40混凝土经过实践应用取得了如下技术效果：

1.本发明专利的混凝土在C40强度等级、抗冻D150、高保坍性能和自密实性等四种性能方面都达到了冰场的要求，并且其抗冻性能是长期抗冻性，含气量控制在4%—6%范围内，扩展度控制在600±50mm范围内，混凝土的保坍时间达3小时。其在高保坍性能、自密实性能、强度性能和抗冻性能等方面都能够满足例如上海东方体育中心等滑冰场所用混凝土的性能要求。

2．本发明专利的混凝土中原材料的质量和储量以及实时质量和控制是混凝土具有良好质量的保证之一，其中的水泥、粉煤灰、矿粉等粉料的质量稳定性检测以及骨料和外加剂的质量指标检测能够满足混凝土质量稳定性要求。

具体实施方式

下面我们结合具体的实施例来对本发明的抗冻自密实混凝土做进一步的详细阐述，以求更为清楚明了地理解其结构配合和功能特点，但不能以此来限制其保护范围。

本发明是一种高抗冻高保坍自密实C40混凝土，该混凝土中包括有水泥、渣粉、粉煤灰、砂、石子、外加剂和水。

其中的一组最重要的成分组成及配比如下：

成分 单方用量配比（kg/m³）

水泥 330

粒化高炉矿渣粉 80

粉煤灰 80

细度模数为2.3～3.0的天然中砂 830

石子 920

外加剂 4.9

拌合水 160 。

本发明用于体育中心滑冰场的抗冻自密实的C40混凝土中的水泥使用普通硅酸盐水泥P.O42.5，其质量符合现行的国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）。

本发明的混凝土中的矿粉即粒化高炉矿渣粉，是粒化高炉矿渣经干燥、粉磨（或添加少量石膏一起粉磨）达到相当细度且符合相应活性指数的粉体。其中的粒化高炉矿渣粉为S95级矿粉，其质量符合《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》（GB／T18046）。磨细矿渣的火山灰效应高，因此能改善混凝土硬化后的孔结构和强度。又由于矿渣细度较高、表面能高，会迅速吸附在水泥颗粒表面，使得本来可能形成的水泥絮凝结构无法形成，起到了类似减水剂的作用，在用水量相同的情况下能显著提高混凝土拌和物的流动速度，改善其流变性能，且对改善混凝土的早期孔结构有一定作用，有利于硬化混凝土的耐久性。

本发明的混凝土中的粉煤灰作为一种工业废料，具有资源丰富和价格低廉的特点。粉煤灰是纤维混凝土最常用的活性掺合料，具有“活性效应”、“界面效应”、“微填充效应”和“减水效应”。在纤维混凝土中，预想充分发挥上述效应，一是要求活性掺合料的颗粒与水泥颗粒在微观上应形成级配体系；二是球形玻璃体含量要求高，因为含球形玻璃体高的掺合料的减水效应显著，需水量可大大降低，同时需考虑减水剂和粉煤灰的双重减水偶合作用。根据体育中心的地面冰场工程对混凝土的抗性、强度、可施工性等要求，上述粉煤灰为II级粉煤灰，其质量符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB／T1596），拌站使用的电桥II级粉煤灰掺量为水泥用量的25%，获得流动性较好的拌合物。

本发明的混凝土中细骨料采用天然中砂。在C40抗冻自密实混凝土中，细骨料砂子存在双重效应，一是圆形颗粒的滚动减水效应；二是比表面积较大的需水效应。这是两种相互矛盾的效应，所以在选择细骨料时宜选用含泥量低、形状和级配良好的中砂，细度模数控制在2.3～2.5。不宜选用细砂和粗砂，因为细砂需要较多的胶结料来包裹，相对减少了富余浆体量，而粗砂保水性差，容易发生泌水现象。具体使用中细骨料的模数为2.4、含泥量为1.1%的天然中砂，砂率为0.45。

在本发明用于体育中心滑冰场的抗冻自密实的C40混凝土中，粗骨料采用粒径5mm-16mm的精品碎石，含泥量小于0.5%，表观密度不小于2600kg/m3，孔隙率不大于38%，压碎值不大于4%。，质量指标满足《普通混凝土用砂﹑石质量及检验方法标准》（JGJ52-2006）的要求。

本发明的C40抗冻自密实混凝土在配制中不可缺少的组分之一就是外加剂，混凝土的高流动性、高稳定性、都需要借助外加剂来实现。混凝土中采用改性的引气型聚羧酸系外加剂，其质量符合现行国家标准《混凝土外加剂》（GB8076-2008）的规定。对外加剂的要求：与水泥的相容性好、减水率大、保塑。改性的引气型聚羧酸减水剂是在聚羧酸减水剂中添加了引气剂，添加引气剂后气泡细小而稳定且均匀分布。针对于C40混凝土，宜采用减水率在16%~20%的聚羧酸系列高效减水剂，其能够提供强大的减水、保坍作用。上述改性的引气型聚羧酸减水剂，聚羧酸减水剂RP325中引气剂的掺量为0.1%，大生产的外加剂掺量为胶凝材料总量的1.0%，其中含气量为5.0%±1.0%。混凝土要在初始制成至3小时的时间段内浇筑到结构中，在这个时间段中引气量稳定在5.0%±1.0%范围内。

通过实验证明，当在上海麦斯特建工高科技建筑化工有限公司生产的型号为RP325的外加剂中掺加引气剂时，外加剂中引气剂的掺量为1.0%比掺量为1.1%的含气量要低一些，流淌性要稍差一些，但都满足预期的设计要求，所以在大生产时外加剂中引气剂的掺量就定为1.0%。当RP325中引气剂掺量为0.15%时，对应的混凝土料会稍微松一些，而相应的混凝土含气量也较大一些，在初始和1h含气量都较预先设计的要大一些，对混凝土的强度控制存在一定的难度。当黄砂或其他某些原材料出现较大差异时才调整；其次外加剂RP325的引气剂掺量为0.1%；大生产的外加剂掺量为胶凝材料总量的1.0%；大生产严格注意扩展度控制。

为了达到工程要求的C40强度、抗冻D150、高保坍和自密实性等四种性能，而抗冻性是指长期的抗冻性能，因此含气量控制在4%~6%之间，扩展度控制600±50（mm）。该混凝土的抗冻循环次数不少于150次，在冷冻循环中最低温度和最高温度分别为-18℃和35℃。本发明的混凝土在高保坍性能、自密实性能、强度性能和抗冻性能等方面都能够满足上海东方体育中心滑冰场所有的混凝土的性能要求。

本发明的抗冻自密实C40混凝土在上海东方体育中心的滑冰场建造时，作为一个具体应用是采用的是如下具体配比：

上述的混凝土制备完成以后，经过了现场踏勘、标高校对、材料设备进场、施工准备和检查、设置挤塑板和模板、安装泵管和检查等一系列准备工作，然后进行混凝土浇筑、激光整平机整平、打磨和抛光、养护和液态硬化剂施工等操作后即可竣工。

（1）现场踏勘、地面标高校对：

a.工程管理人员首先到现场踏勘，熟悉周围环境，考察现场可用的人员和大型车辆设备进出道路，安排员工办公及工人休息区等，为施工做好准备。

b.确认原地面标高，地面标高偏差在+5mm，-15mm以内。地坪的平均厚度不能少于设计厚度。其中，冰场区180mm ，排管区130mm。

（2）浇筑混凝土前准备工作：

分仓：场地内分为两场，冰场区和排管区，施工区域与周围原混凝土连接处设置挤塑板保护层。地面平整度要求：3m±5mm 。

模板： 在分仓缝处设置模板，模板采用木模板，下端用钢筋、支架等固定稳定，同时用水准仪调整模板上表面标高，使其与地坪标高一致，误差控制在3m/± 3mm以内。

（3）混凝土的技术要求：

冰场区混凝土：抗压强度：C40；抗冻标号：D150 ；浇筑厚度： 180mm

混凝土要求：具有流动性的自密实混凝土；混凝土泵送，每小时施工面积150~200㎡为宜，水灰比在0.55以下；粗骨料最大粒径不超过20mm；混凝土含气量要求：在3％左右；混凝土泵车运输时间不可超过40分钟，并每小时施工面积150~200m2为宜；严禁在现场掺水。搅拌车的车次保持均匀；保证连续作业。

（4）布置钢筋和管道：

按照纵横排列的方式规范地布置钢筋，并依据施工平整要求布置管道。

（5）卸料方式：

冰场区和排管区浇注时，根据现场情况安装泵管，泵管经过区域铺三合板和废旧轮胎（防止泵管对管道的损坏）。混凝土卸料位置要配合整平机整平的位置，即从左至右卸料；安排好搅拌车的行车路线和停驻位置。

（6）混凝土整平，冰场区排管区都采用小型整平机施工：

a.首先按地坪标高人工将混凝土大致铺平；铺平的同时使用震捣棒震捣混凝土，边角处加密震捣，有钢筋处小心震捣；铺平震捣完成的部位立即用小型激光整平机进行整平，整平过程中一直保持以一个方向为原则，确保地坪的平整度。

b.使用激光整平机时注意激光发射器的摆放位置，以免出现接收不到激光的死角。激光整平机采用激光整平技术，它有8ft宽的整平头装在12ft长的伸缩臂上，一次即可整平混凝土近100ft2。它可以轻松的整平低塌落度混凝土、大骨料掺合物混凝土及纤维混凝土。用激光整平机整平可得到高平整度、水平度等高质量地坪。

c.整平机整平后，采用手动整平刮尺进行二次刮平，去除混凝土表面的浮游物，并再次提高表面的平整度。

d.局部边角处由专人进行镘刀整平。

（7）打磨和抛光：

当混凝土表面水迹消失；踩踏混凝土表面留有较浅的脚印时可开始磨光机打磨作业。由于混凝土层较薄，采用单盘磨光机的圆盘进行提浆，再一次提高地坪表面平整度。一般研磨3遍左右，其间的时间间歇按混凝土的硬化情况而定；边角区域的磨光用手工仔细进行；待研磨到一定程度，采用双盘磨光机进行表面抛光，抛光作业一般两次以上，视环境情况和对表面光泽度的要求而定。

（8）平整度测试：

地面抛光结束后，对浇筑区域进行平整度验收；检验设备使用3M标准靠尺；平整度要求：3M±5mm；合格保证率在80％以上。

（9）养护：

平整度测试完成后，浇水铺塑料薄膜进行养护，防止水分蒸发；养护时间：一周时间以上。

本发明的自密实C40混凝土在高保坍性能、自密实性能、强度性能和高抗冻性能等四个方面都能够满足上海东方体育中心滑冰场的性能要求。

Claims (4)

1.一种高抗冻高保坍自密实C40混凝土，其特征在于，该混凝土成分及配比如下：

成分 单方用量配比（kg/m³）

水泥 330

粒化高炉矿渣粉 80

粉煤灰 80

天然中砂 830

石子 920

外加剂 4.9

拌合水 160 ；

所述的外加剂为改性的引气型聚羧酸减水剂，大生产时的外加剂掺量为胶凝材料总量的1.0%，改性的引气型聚羧酸减水剂为聚羧酸减水剂RP325掺加引气剂；混凝土在初始至3小时以内浇筑到结构中，该过程中混凝土含气量稳定在5.0%±1.0%范围内，3小时内混凝土扩展度保持在600±50mm；抗冻循环次数不少于150次，抗冻循环时最低温度和最高温度分别为-18℃和35℃。

2.根据权利要求1所述的一种高抗冻高保坍自密实C40混凝土，其特征在于，所述天然中砂的细度模数为2.3~2.5，含泥量不超过1.1%，砂率为0.45。

3.根据权利要求1所述的一种高抗冻高保坍自密实C40混凝土，其特征在于，所述石子采用的是粒径5mm~16mm的精品碎石，含泥量小于0.5，表观密度不小于2600kg/m3,孔隙率不大于38%，压碎值不大于4%。

4.根据权利要求1所述的一种高抗冻高保坍自密实C40混凝土，其特征在于，所述的改性引气型聚羧酸减水剂中引气剂掺量为0.1%，减水率在16%~20%，对混凝土的保坍时间为3小时。