本发明涉及建筑领域，具体而言，涉及一种自密实混凝土及其制备方法和应用。
背景技术：
叠合板式混凝土剪力墙结构体系，是德国20世纪八九十年代研究推广的一种预制加现浇的装配整体式结构体系。该体系首先由工厂制作预制混凝土双板，并根据需求布置钢筋和保温层，然后由工厂运至施工现场吊装就位，在其内浇筑混凝土，构成整体受力剪力墙结构。该体系集预制装配混凝土剪力墙和现浇剪力墙结构的优点，施工过程中预制混凝土双板可代替传统模板，有利于建筑工业化发展并减少施工耗材。聚苯板嵌入预制双板墙体结构，降低了保温墙体可燃性，同时实现保温层与结构同寿命。该墙体兼有预制装配工业化程度高与全现浇混凝土整体性能强的优点。
但在叠合板式混凝土剪力墙结构应用中面临的一个主要问题是预制混凝土双板空腔内现浇混凝土时，由于预制双板空腔空间有限且钢筋密集，普通混凝土浇筑振捣难度增加，因此影响结构混凝土密实程度及墙体质量，降低剪力墙结构抗震性能。
南京工业大学的孙锐等通过试验研究了原材料对自密实混凝土工作性能的影响，并将配制出的应用于叠合剪力墙的自密实混凝土。自密实混凝土配合比为：水泥300kg/m3，水180kg/m3，石子843kg/m3，砂810kg/m3，粉煤灰160kg/m3，减水剂5.4kg/m3。所选取原材料为p·o42.5普通硅酸盐水泥；连续级配的碎石，粒径为5～19mm；河砂，属ⅱ级中砂；徐州发电厂生产的f类ⅰ级粉煤灰；苏博特公司生产的pca(i)型聚羧酸高性能减水剂。该自密实混凝土性能指标为：扩展度：坍落扩展度640mm，t500为6.8s；j环试验：流空时间10.8s，扩展度600mm，环内外高差12mm；l型流动仪试验：t400为6s，h2/h1为0.83，过筛试验：抗离析系数8.8％，实测强度为35.4mpa。该对按照正确配合比设计，拌合物到达现场不能满足要求时，可以在原有减水剂用量基础上适当增加减水剂，再次高速搅拌2～3min。值得注意的是不能通过加水进行调配，这样会增加胶凝材料分子间距离，导致拌合物离析，而且严重影响强度。在一开始搅拌时添加缓凝剂，可以有效减小其坍落度损失，根据试验结果推荐缓凝剂用量为减水剂质量的1/30。在工程应用时，需要关注原材料的含水率，杜绝发生离析泌水现象。该技术对投料的精度较为敏感，需经常对搅拌设备进行校准。夏天室外温度较高时，罐体中的原材料温度甚至可达到60℃以上，导致水化热反应剧烈，还有一部分水分的蒸发，自密实混凝土到达现场时坍落度损失严重。虽然提出了采用缓凝剂来减小坍落度损失的方案，即推荐缓凝剂用量为减水剂质量的1/30，仅是延长了混凝土的凝结时间，而无法从根本上保证水分蒸发速度过快，导致混凝土强度下降。另外通过该技术获得的自密实混凝土容重在2400kg/m3左右，由于流动性大、抗剪能力低、没有支撑自重的能力，在凝结前会持续对模板产生较大的侧向压力，从而导致胀模破坏，影响墙板质量。
安徽海龙建筑工业有限公司的张宗军等针对传统轻质混凝土存在集料易上浮、强度低等问题导致其难以在实际生产中大规模应用而提供的一种自密实混凝土，该混凝土包括水泥、掺合料、粉煤灰、增稠剂、轻骨料、高性能减水剂和水，各组分质量比例为：水泥：掺合料：粉煤灰：增稠剂：轻骨料：高性能减水剂：水＝(300-500)：(30-100)：(80-120)：(0.1-0.5)：(500-750)：(8-13)：(180-280)。本发明与传统混凝土相比强度相当的前提下，容重降低到1250kg/m3-1500kg/m3之间，且本发明具有极好的混凝土工作性能，减少生产环节，提高生产效率，具有隔热、保温、保湿功能，耐火性、耐久性、抗震性、抗裂性较好，综合经济效益好。所述的轻骨料为页岩陶粒和页岩陶砂的混合或黏土陶粒和陶砂的混合或粉煤灰和陶粒陶砂的混合。所述掺合料为硅灰。所述增稠剂为聚丙烯酰胺或羟甲基纤维素醚。混凝土内设有聚苯颗粒和/或轻砂和/或珍珠岩。28d抗压强度范围为36.5mpa～38.7mpa。该技术采用陶粒和/或陶砂作为轻骨料，采用烧结法普遍存在工艺复杂、能耗高、成本高的缺陷，免烧法制造陶粒存在性能不稳定、强度差、成本高，一次投资大的缺陷。硅灰价格高，导致该自密实混凝土成本高，而无法大规模推广应用。
有鉴于此，特提出本发明。
技术实现要素：
本发明的第一目的在于提供一种自密实混凝土，具有高流动性、不离析、不泌水、微膨胀性、成本可控等优点，且无需振捣，节能降耗。
本发明的第二目的在于提供一种所述自密实混凝土的制备方法，该方法工艺简单、施工简便，绿色环保。
本发明的第三目的在于提供一种所述自密实混凝土的应用，用于现浇填充和构件制作。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种自密实混凝土，以重量份数计，包括：水泥10-20份、掺合料1-5份、砂子30-35份、石子35-45份、水6-10份和外加剂；
所述外加剂包括保水剂0.008-0.024份、减水剂0.01-0.03份、膨胀剂0.5-2份和缓凝剂0.008-0.024份。
通过优化配方，选择合适的物料及其用量，可以获得物化性能优异的自密实混凝土。
优选地，所述水泥为普通硅酸盐水泥。
进一步优选地，所述掺合料为粉煤灰和/或矿渣，所述粉煤灰为i级，所述矿渣为s95级。
更进一步优选地，所述砂子为河砂或石英砂；所述砂子的细度模数为2.6-2.8，含泥量小于等于3％。
更加优选地，所述石子为卵石或碎石；所述石子中，粒径为5-20mm范围的比例大于等于95％，含泥量小于等于1％。
优选地，所述保水剂为纤维素醚或淀粉醚，粘度为40000-75000mpa.s。
进一步优选地，所述减水剂为聚羧酸减水剂、三聚氰胺减水剂或萘系减水剂；所述膨胀剂为硫铝酸钙类和/或生石灰类膨胀剂。
更为优选地，所述缓凝剂为柠檬酸、柠檬酸钠、酒石酸和碳酸锂中的一种或多种。
对于各个物料的进一步优选、性能限定，可以进一步优化自密实混凝土的各项性能，获得更加优异的产品。
一种所述的自密实混凝土的制备方法，包括以下步骤：
先将15-35wt％的所述水加入到所述砂子中搅拌润湿，再加入所述石子拌匀，然后加入所述水泥、所述掺合料和所述外加剂并搅拌，最后将剩余的所述水加入，搅拌均匀得到所述自密实混凝土。
通过分步加水、加物料的方式，可以有效地保证各个组分在体系中发挥最佳作用。
一种所述的自密实混凝土的应用，用于现浇填充和构件制作。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)自密实混凝土具有高流动性、不离析、不泌水、微膨胀性、成本可控；
(2)制备方法简单、易操作，所得自密实混凝土性能稳定；
(3)应用广泛。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
备料：42.5等级普通硅酸盐水泥10份、s95级矿渣1份、石英砂30份、碎石45份、水6份以及外加剂：淀粉醚0.024份、三聚氰胺减水剂0.01份、生石灰类膨胀剂0.5份和柠檬酸钠0.008份。其中，石英砂的细度模数为2.8，含泥量3％；碎石粒径为5-20mm范围的比例为95％，含泥量1％；纤维素醚的粘度为40000mpa.s。
先将35wt％的水加入到石英砂中搅拌润湿，再加入碎石拌匀，然后加入普通硅酸盐水泥、s95级矿渣和外加剂并搅拌，最后将剩余的水加入，搅拌均匀得到自密实混凝土。
该自密实混凝土性能检测结果：坍落度258mm，扩展度570mm，压蒸膨胀率0.29％，7d抗压强度为34.0mpa，28d抗压强度51.5mpa。
实施例2
备料：普通硅酸盐水泥20份、i级粉煤灰和s95级矿渣共5份、河砂和石英砂共35份、碎石35份、水6-10份以及外加剂：淀粉醚0.008份、萘系减水剂0.03份、硫铝酸钙类膨胀剂和生石灰类膨胀剂共1.5份、酒石酸和碳酸锂共0.02份。其中，河砂和石英砂的细度模数为2.7，含泥量2.5％；碎石粒径为5-20mm范围的比例为96％，含泥量0.5％；淀粉醚的粘度为75000mpa.s。
先将20wt％的水加入到河砂和石英砂中搅拌润湿，再加入碎石拌匀，然后加入普通硅酸盐水泥、i级粉煤灰、s95级矿渣和外加剂并搅拌，最后将剩余的水加入，搅拌均匀得到自密实混凝土。
该自密实混凝土性能检测结果：坍落度268mm，扩展度590mm，压蒸膨胀率0.33％，7d抗压强度为46.0mpa，28d抗压强度66.7mpa。
实施例3
备料：普通硅酸盐水泥12份、i级粉煤灰4份、河砂34份、卵石40份、水8份以及外加剂：羟丙基甲基纤维素醚0.012份、聚羧酸减水剂0.02份、硫铝酸钙类膨胀剂2份和柠檬酸0.024份。其中，河砂的细度模数为2.7，含泥量2.5％；卵石粒径为5-20mm范围的比例为97％，含泥量0.8％；羟丙基甲基纤维素醚的粘度为60000pa.s。
先将15wt％的水加入到河砂中搅拌润湿，再加入卵石拌匀，然后加入普通硅酸盐水泥、i级粉煤灰和外加剂并搅拌，最后将剩余的水加入，搅拌均匀得到自密实混凝土。
该自密实混凝土性能检测结果：坍落度242mm，扩展度585mm，压蒸膨胀率0.32％，7d抗压强度为41.0mpa，28d抗压强度62.1mpa。
实施例4
备料：普通硅酸盐水泥14份、i级粉煤灰4份、河砂34份、卵石39份、水7份以及外加剂：羟丙基甲基纤维素醚0.012份、聚羧酸减水剂0.02份、硫铝酸钙类膨胀剂2份和碳酸锂0.024份。其中，河砂的细度模数为2.6，含泥量2％；卵石粒径为5-20mm范围的比例为98％，含泥量0.7％；羟丙基甲基纤维素醚的粘度为50000pa.s。
先将25wt％的水加入到河砂中搅拌润湿，再加入卵石拌匀，然后加入普通硅酸盐水泥、i级粉煤灰和外加剂并搅拌，最后将剩余的水加入，搅拌均匀得到自密实混凝土。
该自密实混凝土性能检测结果：坍落度260mm，扩展度575mm，压蒸膨胀率0.28％，7d抗压强度为38.6mpa，28d抗压强度55.8mpa。
实施例5
备料：普通硅酸盐水泥17份、i级粉煤灰4份、石英砂34份、卵石38份、水6份以及外加剂：羟丙基甲基纤维素醚0.012份、聚羧酸减水剂0.02份、生石灰类膨胀剂1份和酒石酸0.021份。其中，河砂的细度模数为2.6，含泥量2.5％；卵石粒径为5-20mm范围的比例为98％，含泥量0.6％；羟丙基甲基纤维素醚的粘度为55000pa.s。
先将28wt％的水加入到石英砂中搅拌润湿，再加入卵石拌匀，然后加入普通硅酸盐水泥、i级粉煤灰和外加剂并搅拌，最后将剩余的水加入，搅拌均匀得到自密实混凝土。
该自密实混凝土性能检测结果：坍落度245mm，扩展度580mm，压蒸膨胀率0.29％，7d抗压强度为51.2mpa，28d抗压强度72.8mpa。
本申请实施例1-5得到的自密实混凝土的性能测试结果汇总如下表1所示：
表1性能测试结果
采用本发明的自密实混凝土进行叠合板式混凝土剪力墙结构填充，具有具有高流动性、不离析、不泌水、微膨胀性、成本可控等优点，且无需振捣，既实现节能降耗的施工环境，又确保叠合板式混凝土剪力墙混凝土结构浇筑质量。
该自密实混凝土不仅可以用于叠合板式混凝土剪力结构的内部填充，也可以用于其他墙板的现浇填充处理和构件制作。相应的，此类应用均可使用本申请提供的自密实混凝土。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。