一种高强自密实混凝土及其生产工艺的制作方法

1.本技术涉及矩形钢管砼柱领域，更具体地说，它涉及一种高强自密实混凝土及其生产工艺。


背景技术：

2.钢结构租赁住房的结构体系为钢框架-中心支撑，包括竖向支撑和水平结构，其中竖向支撑为矩形钢管砼柱和方钢管斜支撑，水平结构为h型钢梁。
3.虽然矩形钢管砼柱内灌注的是自密实混凝土，但是连接板和加劲板处仍会存在不密实的情况。常规解决方式为在连接板处增加透气孔，减小连接板处不密实的情况，并增加溢浆孔以观察混凝土灌注密实度。
4.钢管内的自密实混凝土终凝后收缩，从而与钢管内壁之间脱空产生间隙，影响矩形钢管砼柱的整体性。


技术实现要素：

5.为了减少混凝土与钢管内壁脱空对矩型钢管砼柱整体性的不良影响，本技术提供一种高强自密实混凝土及其生产工艺。
6.第一方面，本技术提供一种高强自密实混凝土，采用如下的技术方案：一种高强自密实混凝土，包括粗集料800～900份，细集料750～850份，水泥250～350份，矿物掺合料120～150份，水150～200份，外加剂8～12份，补缩剂30～66份，所述补缩剂包括结晶硬化剂、稳固剂和连接剂，所述结晶硬化剂、稳固剂和连接剂三者重量之比为(3～7):(1～3):1。
7.通过采用上述技术方案，采用结晶硬化剂在水泥水化过程中硬化结晶，稳固剂对结晶硬化剂所形成的结晶与混凝土其他原料连接固化，减少混凝土的收缩，同时连接剂使得混凝土与钢管内壁连接强度增加，进一步减少混凝土收缩，有效减少混凝土与钢管内壁脱空对矩型钢管砼柱整体性的不良影响。
8.优选的，所述矿物掺合料包括粉煤灰和矿渣粉，所述粉煤灰和矿渣粉二者重量之比为(1～3):2。
9.通过采用上述技术方案，使用粉煤灰和矿渣粉可以减少水泥用量，降低水化热，有利于控制裂缝，减少混凝土开裂。
10.优选的，所述外加剂包括减水剂和引气剂，所述减水剂和引气剂二者重量之比为(3～5):1。
11.通过采用上述技术方案，减水剂提高混凝土耐久性，减少水的加入，从而更好地控制裂缝，而引气剂则促使自密实混凝土中的气泡排出，提高自密实混凝土的质量。
12.优选的，所述结晶硬化剂包括硫酸钙铝型膨胀剂和填充剂，所述硫酸钙铝型膨胀剂和填充剂二者重量之比为5:1。
13.通过采用上述技术方案，以填充剂和膨胀剂配合，从而对混凝土收缩进行补偿，有
效减少因混凝土收缩造成脱空的概率。
14.优选的，所述填充剂包括松香和fecrbsi非晶粉末，所述松香和fecrbsi非晶粉末二者重量之比为(2～4):1。
15.通过采用上述技术方案，以松香和fecrbsi非晶粉末的结合物作为膨胀剂晶体生成的引发物，从而有效促进膨胀剂结晶膨胀，使得膨胀剂及时对混凝土收缩进行补偿，有利于连接剂将混凝土与钢管内壁结合，进一步减少脱空情况出现。
16.优选的，所述填充剂由以下步骤制得：将松香溶于酒精中，再加入fecrbsi非晶粉末搅拌混合均匀，烘干粉碎至400目制得填充剂。
17.通过采用上述技术方案，松香对fecrbsi非晶粉末进行包裹，从而有效提高fecrbsi非晶粉末的耐腐蚀能力，提高填充剂稳定性。
18.优选的，所述稳固剂包括乙烯基甲基硅树脂和固化剂，所述乙烯基甲基硅树脂和固化剂二者重量之比为3:2。
19.通过采用上述技术方案，乙烯基甲基硅树脂和固化剂使得膨胀剂形成的硬化结晶与混凝土其他材料结合，有效提高整体稳定性。
20.优选的，所述连接剂包括聚乙烯醇、纳米二氧化硅和酚醛树脂，所述聚乙烯醇、纳米二氧化硅和酚醛树脂三者重量之比为3:1:2。
21.通过采用上述技术方案，连接剂与稳固剂结合使用，在提高混凝土整体稳定性的同时提高混凝土与钢管内壁的连接强度，进一步减少脱空的情况出现。
22.第二方面，本技术提供一种高强自密实混凝土的生产工艺，采用如下的技术方案：一种高强自密实混凝土的生产工艺，包括以下步骤：将粗骨料、细骨料、水泥和矿物掺合料搅拌混合均匀，再加入水、外加剂和补缩剂搅拌混合均匀制得混凝土。
23.通过采用上述技术方案，先将干料混合，再加入水、外加剂和补缩剂，再简单混合即可制得高强自密实混凝土。
24.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、由于本技术采用结晶硬化剂膨胀结晶硬化对混凝土收缩进行补偿，在此过程中乙烯基甲基硅树脂和固化剂使得结晶硬化剂膨胀硬化后的结晶与其他原料结合为整体，并在连接剂的作用下再次与钢管内壁结合，减少脱空情况的出现。
25.2、本技术中优选耐腐蚀的填充剂一方面是提高混凝土强度，另一方面是作为膨胀剂膨胀结晶过程中的引发剂，促进结晶而对混凝土收缩进行补偿，配合连接剂使得混凝土与钢管内壁结合更稳定，减少脱空情况出现。
26.3、本技术中优选采用松香对非晶合金粉末进行完全包覆或者部分包覆，从而对非晶合金粉末进行保护，有效提高非晶合金粉末的耐腐蚀等性能，提高填充剂稳定性。
具体实施方式
27.本技术中粗集料为碎石，粒径为3.75～16mm，采购自市售；细集料，粒径为0.3～3.75mm，采购自市售；水泥为普通硅酸盐水泥，采购自市售；粉煤灰为一级粉煤灰，采购自市售；矿渣粉为s95矿渣微粉，采购自市售；水为饮用水；减水剂为聚羧酸减水剂，采购自市售；引气剂为松香酸钠引气剂，采购自市售；硫酸钙铝型膨胀剂采购自市售；松香为松香粉末采购自市售；fecrbsi非晶粉末粒径为500目，采购自市售；乙烯基甲基硅树脂采购自市售；固
化剂为chp固化剂，采购自市售；聚乙烯醇采购自市售；纳米二氧化硅采购自市售；酚醛树脂采购自市售。
28.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。
29.制备例制备例1本制备例提供一种填充剂，其由以下步骤制得：取2kg松香置于体积分数为75％的酒精溶液中，酒精溶液没过松香，50℃加热搅拌至松香溶解，再加入1kg fecrbsi非晶粉末，搅拌混合后100℃烘干12h，冷却后粉碎至400目，制得填充剂。
30.制备例2本制备例提供一种填充剂，其由以下步骤制得：取3kg松香置于体积分数为75％的酒精溶液中，酒精溶液没过松香，50℃加热搅拌至松香溶解，再加入1kg fecrbsi非晶粉末，搅拌混合后100℃烘干12h，冷却后粉碎至400目，制得填充剂。
31.制备例3本制备例提供一种填充剂，其由以下步骤制得：取4kg松香置于体积分数为75％的酒精溶液中，酒精溶液没过松香，50℃加热搅拌至松香溶解，再加入1kg fecrbsi非晶粉末，搅拌混合后100℃烘干12h，冷却后粉碎至400目，制得填充剂。实施例
32.实施例1本实施例公开一种高强自密实混凝土，其由以下步骤制得：将800kg粗骨料、750kg细骨料、250kg水泥、40kg粉煤灰和80kg矿渣粉搅拌混合均匀，再加入150kg水、6kg减水剂、2kg引气剂、15kg硫酸钙铝型膨胀剂、3kg制备例1制得的填充剂、3.6kg乙烯基甲基硅树脂、2.4kg固化剂、3kg聚乙烯醇、1kg纳米二氧化硅和2kg酚醛树脂搅拌混合均匀制得混凝土。
33.实施例2本实施例公开一种高强自密实混凝土，其由以下步骤制得：将850kg粗骨料、800kg细骨料、300kg水泥、65kg粉煤灰和70kg矿渣粉搅拌混合均匀，再加入175kg水、8kg减水剂、2kg引气剂、25kg硫酸钙铝型膨胀剂、5kg制备例2制得的填充剂、7.2kg乙烯基甲基硅树脂、4.8kg固化剂、3kg聚乙烯醇、1kg纳米二氧化硅和2kg酚醛树脂搅拌混合均匀制得混凝土。
34.实施例3本实施例公开一种高强自密实混凝土，其由以下步骤制得：将900kg粗骨料、850kg细骨料、350kg水泥、90kg粉煤灰和60kg矿渣粉搅拌混合均匀，再加入200kg水、10kg减水剂、2kg引气剂、35kg硫酸钙铝型膨胀剂、7kg制备例3制得的填充剂、10.8kg乙烯基甲基硅树脂、7.2kg固化剂、3kg聚乙烯醇、1kg纳米二氧化硅和2kg酚醛树脂搅拌混合均匀制得混凝土。
35.实施例4本实施例公开一种高强自密实混凝土，其由以下步骤制得：将900kg粗骨料、850kg细骨料、350kg水泥、90kg粉煤灰和60kg矿渣粉搅拌混合均匀，再加入200kg水、10kg减水剂、2kg引气剂、35kg硫酸钙铝型膨胀剂、5kg fecrbsi非晶粉末、10.8kg乙烯基甲基硅树脂、
7.2kg固化剂、3kg聚乙烯醇、1kg纳米二氧化硅和2kg酚醛树脂搅拌混合均匀制得混凝土。
36.实施例5本实施例公开一种高强自密实混凝土，其由以下步骤制得：将900kg粗骨料、850kg细骨料、350kg水泥、90kg粉煤灰和60kg矿渣粉搅拌混合均匀，再加入200kg水、10kg减水剂、2kg引气剂、35kg硫酸钙铝型膨胀剂、5kg松香、10.8kg乙烯基甲基硅树脂、7.2kg固化剂、3kg聚乙烯醇、1kg纳米二氧化硅和2kg酚醛树脂搅拌混合均匀制得混凝土。
37.对比例对比例1本实施例公开一种高强自密实混凝土，其由以下步骤制得：将850kg粗骨料、800kg细骨料、300kg水泥、65kg粉煤灰和70kg矿渣粉搅拌混合均匀，再加入175kg水、8kg减水剂、2kg引气剂、25kg硫酸钙铝型膨胀剂、5kg制备例2制得的填充剂、7.2kg乙烯基甲基硅树脂和4.8kg固化剂搅拌混合均匀制得混凝土。
38.对比例2本实施例公开一种高强自密实混凝土，其由以下步骤制得：将850kg粗骨料、800kg细骨料、300kg水泥、65kg粉煤灰和70kg矿渣粉搅拌混合均匀，再加入175kg水、8kg减水剂、2kg引气剂、25kg硫酸钙铝型膨胀剂、5kg制备例2制得的填充剂、3kg聚乙烯醇、1kg纳米二氧化硅和2kg酚醛树脂搅拌混合均匀制得混凝土。
39.对比例3本实施例公开一种高强自密实混凝土，其由以下步骤制得：将850kg粗骨料、800kg细骨料、300kg水泥、65kg粉煤灰和70kg矿渣粉搅拌混合均匀，再加入175kg水、8kg减水剂、2kg引气剂、7.2kg乙烯基甲基硅树脂、4.8kg固化剂、3kg聚乙烯醇、1kg纳米二氧化硅和2kg酚醛树脂搅拌混合均匀制得混凝土。
40.对比例4本实施例公开一种高强自密实混凝土，其由以下步骤制得：将850kg粗骨料、800kg细骨料、300kg水泥、65kg粉煤灰和70kg矿渣粉搅拌混合均匀，再加入175kg水、8kg减水剂、2kg引气剂、25kg硫酸钙铝型膨胀剂和5kg制备例2制得的填充剂搅拌混合均匀制得混凝土。
41.对比例5本实施例公开一种高强自密实混凝土，其由以下步骤制得：将850kg粗骨料、800kg细骨料、300kg水泥、65kg粉煤灰和70kg矿渣粉搅拌混合均匀，再加入175kg水、8kg减水剂、2kg引气剂、7.2kg乙烯基甲基硅树脂和4.8kg固化剂搅拌混合均匀制得混凝土。
42.对比例6本实施例公开一种高强自密实混凝土，其由以下步骤制得：将850kg粗骨料、800kg细骨料、300kg水泥、65kg粉煤灰和70kg矿渣粉搅拌混合均匀，再加入175kg水、8kg减水剂、2kg引气剂、3kg聚乙烯醇、1kg纳米二氧化硅和2kg酚醛树脂搅拌混合均匀制得混凝土。
43.对比例7本实施例公开一种高强自密实混凝土，其由以下步骤制得：将850kg粗骨料、800kg细骨料、300kg水泥、65kg粉煤灰和70kg矿渣粉搅拌混合均匀，再加入175kg水、8kg减水剂和2kg引气剂搅拌混合均匀制得混凝土。
44.表1实施例和对比例原料表(kg)
性能检测试验参照gb/t50080-2002对混凝土扩展度进行测试；参照gb/t50081-2002对抗压强度进行测试；参照gb/t23439-2017《混凝土膨胀剂》对实施例2、实施例4、实施例5和对比例7制得的混凝土进行膨胀性能试验。
45.取实施例与对比例制得的自密实混凝土浇注于钢管中得矩形钢管混凝土，其中钢管壁厚为10mm，钢管混凝土柱界面尺寸为2000mm*2000mm，长为10m，沿钢管长度方向将矩形钢管混凝土柱切割为等长的小段，每段长为0.5m，观察截面混凝土是否有脱空的情况。对于有脱空情况的，测量截面混凝土到钢管内壁的最长直线距离。
46.表2性能检测数据表结合实施例2、对比例1-7并结合表2可以看出，采用结晶硬化剂膨胀结晶硬化对混凝土收缩进行补偿，在此过程中乙烯基甲基硅树脂和固化剂使得结晶硬化剂膨胀硬化后的结晶与其他原料结合为整体，并在连接剂的作用下再次与钢管内壁结合，有效减少脱空情况的出现。
47.结合实施例2、实施例4、实施例5和对比例7并结合表2可以看出，通过松香对非晶合金粉末进行完全包覆或者部分包覆，从而对非晶合金粉末进行保护，有效提高非晶合金粉末的耐腐蚀等性能，提高填充剂稳定性，从而提高膨胀稳定性，有效减少脱空情况出现。
48.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，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，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。

技术特征：
1.一种高强自密实混凝土，其特征在于，包括粗集料800～900份，细集料750～850份，水泥250～350份，矿物掺合料120～150份，水150～200份，外加剂8～12份，补缩剂30～66份，所述补缩剂包括结晶硬化剂、稳固剂和连接剂，所述结晶硬化剂、稳固剂和连接剂三者重量之比为(3～7):(1～3):1。2.根据权利要求1所述的高强自密实混凝土，其特征在于：所述矿物掺合料包括粉煤灰和矿渣粉，所述粉煤灰和矿渣粉二者重量之比为(1～3):2。3.根据权利要求1所述的高强自密实混凝土，其特征在于：所述外加剂包括减水剂和引气剂，所述减水剂和引气剂二者重量之比为(3～5):1。4.根据权利要求1所述的高强自密实混凝土，其特征在于：所述结晶硬化剂包括硫酸钙铝型膨胀剂和填充剂，所述硫酸钙铝型膨胀剂和填充剂二者重量之比为5:1。5.根据权利要求4所述的高强自密实混凝土，其特征在于：所述填充剂包括松香和fecrbsi非晶粉末，所述松香和fecrbsi非晶粉末二者重量之比为(2～4):1。6.根据权利要求5所述的高强自密实混凝土，其特征在于：所述填充剂由以下步骤制得：将松香溶于酒精中，再加入fecrbsi非晶粉末搅拌混合均匀，烘干粉碎至400目制得填充剂。7.根据权利要求1所述的高强自密实混凝土，其特征在于：所述稳固剂包括乙烯基甲基硅树脂和固化剂，所述乙烯基甲基硅树脂和固化剂二者重量之比为3:2。8.根据权利要求1所述的高强自密实混凝土，其特征在于：所述连接剂包括聚乙烯醇、纳米二氧化硅和酚醛树脂，所述聚乙烯醇、纳米二氧化硅和酚醛树脂三者重量之比为3:1:2。9.权利要求1-8任意一项所述的高强自密实混凝土的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：将粗骨料、细骨料、水泥和矿物掺合料搅拌混合均匀，再加入水、外加剂和补缩剂搅拌混合均匀制得混凝土。

技术总结
本申请涉及矩形钢管砼柱领域，具体公开了一种高强自密实混凝土及其生产工艺。高强自密实混凝土包括粗集料800～900份，细集料750～850份，水泥250～350份，矿物掺合料120～150份，水150～200份，外加剂8～12份，补缩剂30～66份，所述补缩剂包括结晶硬化剂、稳固剂和连接剂，所述结晶硬化剂、稳固剂和连接剂三者重量之比为(3～7):(1～3):1。本申请的混凝土可用于矩形钢管混凝土浇筑，其具有减少脱空情况出现的优点。出现的优点。


技术研发人员：秦斌斌 金龙 林楠 于佳生 张亮 王建 柳絮波 吴海伟 杨星河 徐曼 顾斌 翟丁松
受保护的技术使用者：中国建筑一局（集团）有限公司
技术研发日：2023.03.10
技术公布日：2023/7/26