一种高性能轻骨料混凝土的配合比及其配制方法技术

本发明专利技术涉及一种高性能轻骨料混凝土的配合比及其配制方法，高强轻骨料混凝土配制中的胶凝材料采用复合胶凝材料，其特征在于由硅酸盐水泥、粉煤灰和硅灰按一定比例制备而成，各原料质量所占百分比为：硅酸盐水泥80、粉煤灰12、硅灰8。纤维改性轻骨料混凝土中的纤维掺量为粗骨料体积的0.9%，制备过程中，先利用分散剂和消泡剂将纤维均匀的分散于水中，使其呈单丝状态，且消除纤维表面波纹及气泡。采用本发明专利技术的配置方法和配合比的高性能轻骨料混凝土对提高轻骨料混凝土的抗裂能力、降低轻骨料混凝土的脆性系数有显著作用。

Mixture ratio of high performance lightweight aggregate concrete and its preparation method

The invention relates to a mixture ratio of high performance lightweight aggregate concrete and a preparation method thereof. The cementing material used in the preparation of high strength lightweight aggregate concrete is a composite cementing material, which is characterized in that the material is prepared by a certain proportion of Portland cement, fly ash and silica fume, and the percentage of the quality of each raw material is Portland cement 80 and powder. Ash 12 and silica fume 8. Fiber content of fiber-modified lightweight aggregate concrete is 0.9% of coarse aggregate volume. In the preparation process, fiber is evenly dispersed in water by dispersant and defoamer to make it monofilament state, and the fiber surface corrugation and bubble are eliminated. The high performance lightweight aggregate concrete adopting the configuration method and the mixing ratio of the invention has remarkable effect on improving the crack resistance of the lightweight aggregate concrete and reducing the brittleness coefficient of the lightweight aggregate concrete.

【技术实现步骤摘要】
一种高性能轻骨料混凝土的配合比及其配制方法
本专利技术涉及建筑材料领域，具体涉及到一种高性能轻骨料混凝土的配制方法及其配合比。
技术介绍
轻骨料混凝土应用于结构中能有效减轻结构自重、减小截面尺寸、有利于改善整体结构抗震性能，同时具有保温隔热性能好、节能效果显著、抗裂效果明显、高耐久性、高耐火性等优点，是一种具有良好发展前景的建筑材料，已广泛应用于高层建筑、海洋工程、桥梁工程等领域。轻骨料混凝土是一种用量仅次于普通混凝土的新型混凝土类型，随着建筑技术的不断发展，建筑高度、跨度的不断攀升，对轻骨料混凝土的强度、容重和韧性要求也逐渐提升。而目前存在的轻骨料混凝土大多都具有强度等级较低，弹性模量低，脆性突出，易发生剪切破坏等不足，极大地限制了其推广使用。研究表明，在混凝土中加入纤维，可在混凝土开裂时有效阻止裂缝的发展，起到增强增韧的作用。这是因为纤维的比表面积大，0.9%纤维均匀分布在混凝土中，则可使每立方米混凝土中有2000-3000万根混凝土纤维不定向的分布其中，故能在混凝土内部构成一种均匀乱向支撑体系。微裂缝在细裂缝发展过程中，必然会碰到多种不同向的微裂缝，由于纤维的阻挡，消耗了一部分能量，使得裂缝难以进一步发展。因此，纤维可以有效的抑制混凝土早期微裂纹的产生和发展，极大地减小了混凝土收缩裂缝。从宏观角度解释，就是纤维分散了混凝土的定向拉应力，从而达到抗裂的效果。同时，由于纤维的掺入抑制了早起干缩裂缝及离析裂缝的产生和发展，使混凝土空隙率大大降低，从而使得混凝土抗渗能力大幅提高，起到了很好的抗渗效果。但是，现今为止，对纤维混凝土的研究与使用还停留在普通混凝土阶段。
技术实现思路
针对目前轻骨料混凝土存在的一系列问题，本专利技术提出了一种由固定比例的水泥、硅灰和粉煤灰组成的复合胶凝材料替代单一水泥的高性能轻骨料混凝土的配置方法，并给出了LC40、LC50、LC60的高强轻骨料混凝土的配合比。并且为进一步提高抗裂能力，降低脆性系数，本专利技术提出，将碳纤维和钢纤维分别加入上述配合比的LC60的高强轻骨料混凝土中，得到的混凝土28天抗压强度可达80MPa，给出两种纤维改性轻骨料混凝土的最优配合比参数值。本专利技术中的混凝土通过加入复合材料来提高抗裂能力、降低其脆性系数，以期对解决轻骨料混凝土的推广使用问题能有所助益。在高强轻骨料混凝土中掺入适量纤维可以提高抗压强度，碳纤维或钢纤维的掺入可明显提高混凝土的抗折强度和劈裂抗拉强度。但钢纤维和碳纤维复掺对力学性能的改善不显著。本专利技术给出了LC40、LC50、LC60的高强轻骨料混凝土配合比以及在水灰比0.26的条件下用体积率0.9%的纤维等体积替代粗骨料并保持砂率不变的纤维改性轻骨料混凝土配合比。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供的技术方案如下：一种高强轻骨料混凝土，其特征在于，该混凝土包含有如下成分：组分立方用量kg/m3水泥360-440细骨料690-712粗骨料595-616减水剂2.6-10矿物掺合料之粉煤灰54-66矿物掺合料之硅灰36-44水135-180。一种钢纤维改性高强轻骨料混凝土，其特征在于，混凝土包含有如下成分：组分立方用量kg/m3水泥440细骨料692粗骨料599减水剂6.1矿物掺合料之粉煤灰66矿物掺合料之硅灰44水139钢纤维27.8（0.9%）分散剂0.8%消泡剂0.2%。一种碳纤维改性高强轻骨料混凝土，其特征在于，混凝土包含有如下成分：组分立方用量kg/m3水泥440细骨料689粗骨料596减水剂10矿物掺合料之粉煤灰66矿物掺合料之硅灰44水139碳纤维6.3（0.9%）分散剂0.8%消泡剂0.2%。本专利技术的高性能轻骨料混凝土中，所述的水泥采用强度等级为P.O42.5的普通硅酸盐水泥。本专利技术的高性能轻骨料混凝土中，所述的细骨料采用细度模数大于2.56、含泥量小于1.7%，含水率为1.9%，堆积密度为1510kg/m3，表观密度为2620kg/m3的天然中砂。本专利技术的高性能轻骨料混凝土中，所述的粗骨料采用轻骨料陶粒，陶粒选用900级碎石型页岩陶粒，其堆积密度为860kg/m3，表观密度为1512kg/m3，孔隙率为43.12%，筒压强度为6.9MPa，粒径为5-16mm。本专利技术的高性能轻骨料混凝土中，所述的减水剂、分散剂和消泡剂为外加剂，减水剂选用BKS-199聚羧酸高效减水剂。分散剂选用SIPOMERPAM-200水溶性分散剂。消泡剂选用JY-883非硅消泡剂。本专利技术的高性能轻骨料混凝土中，所述的辅助胶凝材料为硅灰和粉煤灰，硅灰采用埃肯牌EM920U微硅粉，粉煤灰采用I级粉煤灰。本专利技术的高性能轻骨料混凝土中，所述的纤维为碳纤维或钢纤维，但应注意两者不能掺杂使用。钢纤维密度为7800kg/m3，长度为13mm,直径为200um，伸长率为3.2%，抗拉强度>3000MPa。碳纤维密度为1760kg/m3，长度为6mm,直径为7um，伸长率为1.8%，抗拉强度>4000MPa。一种制备上述高性能轻骨料混凝土的配制方法，其特征在于，该方法包含以下几个步骤：轻骨料混凝土制备，应采用强制式搅拌机进行拌合，且采用混凝土振动台进行振捣。高强轻骨料混凝土配制：搅拌混凝土前，应加水空转数分钟，然后将剩余水排净，保证搅拌桶壁完全润湿。第一步：将矿物掺合料、细骨料和水泥投入搅拌机中，搅拌30s；第二步：在搅拌过程中加入40%含有减水剂的水，形成湿料；第三步：加入预湿的粗骨料，搅拌30s；第四步：强制搅拌，在搅拌过程中加入剩余60%含有减水剂的水，持续搅拌7min，出料。纤维改性轻骨料混凝土配制：搅拌混凝土前，应加水空转数分钟，然后将剩余水排净，保证搅拌桶壁完全润湿。第一步：称取0.8%分散剂加入70%的60oC温水中，搅拌3-5min，静置10min，直至分散剂完全溶解；第二步：将称取得的纤维加入分散剂溶液中，继续搅拌，直至纤维呈单丝分布，再加入0.2%消泡剂，继续搅拌，直至纤维表面没有纤维形成的波纹及气泡；第三步：将矿物掺合料、细骨料和水泥投入搅拌机中，搅拌30s；第四步：在搅拌过程中加入30%含有减水剂的水，形成湿料；第五步：加入预湿的粗骨料，搅拌30s；第六步：强制搅拌，在搅拌过程中加入分散好的纤维，搅拌7min，出料。基于上述技术方案，本专利技术的高性能轻骨料混凝土及生产方法相较于现有技术具有以下技术优点：1．本专利技术的高性能轻骨料混凝土在选材上要求较高，特别是粗骨料和外加剂的品种和掺量。将现在主流的几种页岩陶粒轻骨料——1100级圆球形页岩陶粒、900级圆球形页岩陶粒、800级碎石形页岩陶粒、900级碎石型页岩陶粒、1100级碎石型页岩陶粒分别应用于本专利技术的配合比中，通过大量实验综合比较，最终选择了宜昌光大生产的900级碎石型页岩高强陶粒。应当注意的是，高强陶粒存在着吸水率高、多孔性的特点，所以要求堆放场地采取防晒措施，且混合级配的陶粒的堆放高度不宜超过2m，以防发生颗粒离析。高强轻骨料混凝土中的外加剂只选用了减水剂，减水剂选用山东博克化学股份有限公司生产的BKS-199聚羧酸高效减水剂，该减水剂可显著抑制混凝土塌落度损失，新拌混凝土和易性良好。由于碳纤维和钢纤维都是水不溶性的，在水中有自行聚集的趋势，而如果纤维能尽可能以单根形式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能轻骨料混凝土，其特征在于，该混凝土的配合比包含有如下成分：水泥                          360‑440 kg/m3；细骨料                        690‑712 kg/m3；粗骨料                        595‑616 kg/m3；减水剂                        2.6‑10 kg/m3；矿物掺合料之粉煤灰            54‑66 kg/m3；矿物掺合料之硅灰              36‑44 kg/m3；水                            135‑180 kg/m3。

【技术特征摘要】
1.一种高性能轻骨料混凝土，其特征在于，该混凝土的配合比包含有如下成分：水泥360-440kg/m3；细骨料690-712kg/m3；粗骨料595-616kg/m3；减水剂2.6-10kg/m3；矿物掺合料之粉煤灰54-66kg/m3；矿物掺合料之硅灰36-44kg/m3；水135-180kg/m3。2.根据权利要求1所述的一种高性能轻骨料混凝土，其特征在于，钢纤维改性高强轻骨料混凝土的配合比包含有如下成分：水泥440kg/m3；细骨料692kg/m3；粗骨料599kg/m3；减水剂6.1kg/m3；矿物掺合料之粉煤灰66kg/m3；矿物掺合料之硅灰44kg/m3；水139kg/m3；钢纤维27.8kg/m3（0.9%）；分散剂0.8%；消泡剂0.2%。3.根据权利要求1所述的一种高性能轻骨料混凝土，其特征在于，碳纤维改性高强轻骨料混凝土的配合比包含有如下成分：水泥440kg/m3；细骨料690kg/m3；粗骨料596kg/m3；减水剂10kg/m3；矿物掺合料之粉煤灰66kg/m3；矿物掺合料之硅灰44kg/m3；水139kg/m3；碳纤维6.3kg/m3（0.9%）；分散剂0.8%；消泡剂0.2%。4.根据权利要求1、2、3所述的一种高性能轻骨料混凝土，其特征在于，所述的水泥采用强度等级P.O42.5普通硅酸盐水泥。5.根据权利要求1、2、3所述的一种高性能轻骨料混凝土，其特征在于，所述的矿物掺合料之粉煤灰、矿物掺合料之硅灰为辅助胶凝材料，矿物掺合料之硅灰采用埃肯牌EM920U微硅粉，矿物掺合料之粉煤灰采用I级粉煤灰。6.根据权利要求1、2、3所述的一种高性能...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴涛，刘喜，魏慧，孙艺嘉，杨雪，刘洋，刘伯权，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61