本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及到一种低收缩与低粘性c80高强泵送混凝土及其制备方法。
背景技术：
随着时代的进步、社会的快速发展以及技术的全面革新，混凝土建筑物呈现出新的结构形式和体系，并朝着大型化、高层化方向发展。这些建筑物对混凝土的施工性能、力学性能、耐久性能等有了更高的技术要求，然而，传统的混凝土技术已无法满足目前现代社会工程建设的需要，基于目前混凝土技术的不断发展以及社会经济对混凝土工程技术发展的强烈需求，高与超高强混凝土的出现及应用满足了在高层结构、大跨体系、侵蚀环境中等场合的要求。因此，高强混凝土的研究意义重大，且已成为水泥基复合材料发展的重要方向之一。
目前，为了使混凝土达到高与超高强等级，一般采用增加胶凝材料总量、提高细掺合料用量及降低水胶比等措施，这必将导致混凝土拌合物出现黏度过大和流速过慢等问题，使得混凝土浇筑困难；高黏性高强硬化混凝土表面易于出现大气泡与气孔结构，严重影响混凝土外观质量的同时影响其力学性能，上述问题的存在严重制约了高与超高强混凝土的推广与应用。同时，由于高胶凝材料用量及低水胶比的特点易于导致高强混凝土早期开裂，其主要原因一是水化放热过于集中形成温度梯度而产生变形；二是高强混凝土水胶比小，水化引起的自干燥现象而产生收缩变形，使混凝土受到早期开裂的危险。
现有技术对于上述问题的解决办法主要以单一功能形式的外加剂来加以调控。为了降低混凝土黏度，提高其流动性，专利201510852628.9采用含羧基的单体、含支化型侧链的单体及含刚性环基团的单体以一定的摩尔比进行自由共聚反应而制备出降黏型聚羧酸超塑化剂，通过实施例可以看出，该降黏型超塑化剂引入的含气量相对较高，过高的含气量对高与超高强混凝土的强度发展不利，且含气量的提高本身就可降低高与超高强混凝土黏度。专利202010446763.4制备了一种c80超高泵送混凝土，该专利更多关注于泵送施工性能，缺乏低水胶比下高胶凝材料体积稳定性与外观质量差等问题的解决方案。专利202010336016.5制备了一种高强混凝土，该专利更多的是考虑强度的提升功能，缺乏高强混凝土过粘及体积稳定性差等问题的解决方案。
综上所述，可以对上述高强混凝土所面临的缺陷问题开展深入的相关机理分析研究，利用不同超细矿物掺合料的协同叠加效应及化学外加剂的功能复合效应，制备一种兼具高体积稳定性、低粘性及表面气泡少的高强混凝土具有广阔的应用市场前景。
技术实现要素：
本发明的目的是针对上述问题以及现有技术的不足提供了一种低收缩与低粘性c80高强泵送混凝土及其制备方法，解决的技术问题是：针对高胶凝材料用量、低水胶比下高强混凝土的高黏性、高收缩、早期强度发展慢、表面气泡多等诸多问题，本发明旨在通过优化c80高强混凝土原料技术参数，利用高强混凝土专用多功能掺合料及化学外加剂组合物的合理配伍，集多种效应于一体，以提高混凝土的早、后期强度，降低混凝土的塑性黏度，减少硬化混凝土表面的气泡面积，改善混凝土的体积稳定性。基于混凝土原料多种效应的协同作用有效地解决高强混凝土的诸多缺陷，显著提高了其综合性能。
本发明是采用以下技术方案来实现的，一种低收缩与低粘性c80高强泵送混凝土，其特征在于：以重量份数计，包括以下原料及配比：
优选水泥与高强混凝土专用多功能掺合料的总量为540～600份；优选砂率为42％～46％；优选水胶比为0.22～0.24；优选混凝土扩展度为580mm～620mm。
所述水泥为p·o52.5普通硅酸盐水泥、p·ⅰ52.5硅酸盐水泥、p·ⅱ52.5硅酸盐水泥中的任意一种。
所述的高强混凝土专用多功能掺合料，由以下重量百分比的原料组成：无机纳米矿物材料1.5～3.0％、微硅粉15～30％、粉煤灰微珠20～40％、矿粉20～40％、膨胀剂15～30％、超分散剂0.015～0.045％、新戊二醇3～6％、磷酸三丁酯0.002～0.004％。
所述无机纳米矿物材料为纳米碳酸钙与纳米水化硅酸钙的复合物，其复合重量百分比为1:0.6～1.5；所述微硅粉的平均粒径为0.5～1.0μm，二氧化硅含量不低于92％；所述粉煤灰微珠的平均粒径为2～5μm；所述矿粉的28d活性指数不低于100％，平均粒径为10～15μm；所述膨胀剂为氧化钙类膨胀剂和氧化镁类膨胀剂的混合物，两者按质量比例1:1混合；所述超分散剂为马来酸酐酯化物或聚丙烯酸酯化物中任意一种或一种以上任意比例的混合物。
所述砂为天然砂，细度模数为2.7～2.9，满足《建设用砂》(gb/t14684-2011)所规定的2区颗粒级配，含泥量为不大于1.0％，泥块含量为0。
所述碎石满足《建设用卵石、碎石》(gb/t14685-2011)所规定的5～20mm连续颗粒级配，含泥量不大于0.5％，泥块含量为0，针片状颗粒总含量不大于5％，压碎指标不大于10％。
所述化学外加剂组合物，由以下重量百分比的原料组成：小分子量聚羧酸系减水剂20～40％、缓释型聚羧酸系减水剂10～30％、缓凝剂2～4％、微沫剂0.03～0.2％、聚醚改性有机硅消泡剂0.05～0.4％、有机润滑剂0.02～0.1％、水40～60％。
所述小分子量聚羧酸系减水剂是指浓度为40％的聚羧酸系减水剂母液，重均分子量为25000～30000g/mol，分子量分布pdi为1.15～1.25；所述缓释型聚羧酸系减水剂是指浓度为40％，具有强化学缓释功能的聚羧酸系减水剂母液；所述缓凝剂为葡萄糖酸钠、蔗糖、柠檬酸中的任意一种或两种及以上任意比例的混合物；所述微沫剂为脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐；所述有机润滑剂为水溶性高分子聚合物，具有搭桥和重组功能，以类似于空间矩阵的方式均匀地隔离、分布于水泥浆体中形成三维网状结构来提高混凝土的流动性和稳定性。
所述的低收缩与低粘性c80高强泵送混凝土及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)首先，计算配制c80高强混凝土时的实际用水量应为理论用水量扣除化学外加剂组合物中的含水量；
(2)其次，按重量份数称取碎石，并将其置于混凝土搅拌机内，称取理论拌合水量的70％于混凝土搅拌机内搅拌10s；
(3)再次，按重量份数称取水泥与高强混凝土专用多功能掺合料并投入步骤(1)的混凝土搅拌机内，并搅拌60s；
(4)最后，按重量份数称取剩余的拌合水、砂及化学外加剂组合物，将其投入步骤(1)的混凝土搅拌机内并搅拌120s。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本发明通过优选c80高强混凝土原料技术参数，利用高强混凝土专用多功能掺合料及化学外加剂组合物的合理配伍，集多种效应于一体，以提高混凝土的早、后期强度，降低混凝土的塑性黏度，减少硬化混凝土表面的气泡面积，改善混凝土的体积稳定性。基于混凝土原料多种效应的协同作用有效地解决高强混凝土的诸多缺陷，显著提高了其综合性能。
本发明利用高强混凝土专用多功能掺合料与水泥形成具有良好级配效应的胶凝体系提升其密实度，同时多功能掺合料的二次水化反应进一步提升了密实度，混凝土的强度与耐久性得以显著提高。
本发明在优选的混凝土扩展度前提下，利用高强混凝土专用多功能掺合料及化学外加剂组合物的不同功能效应提升高强混凝土的和易性，混凝土的泵送性能得以显著提升。
本发明利用矿物掺合料、缓凝、减缩、微膨胀等多种抗裂功能组分于一体，使得混凝土抗裂性能得以显著提升。
本发明利用降粘、抑泡、消泡及引入微细小气泡等多种技术手段的协同效应，有效地减少了硬化高强混凝土表面气泡面积和气泡孔径，混凝土外观质量得以明显改善。
具体实施方式
为了进一步说明本发明的内容，通过以下具体实施例对本发明技术方案做进一步的说明。本发明通过高强混凝土倒坍落度排空时间、硬化混凝土表面气泡面积百分比(混凝土表面气泡总面积与混凝土表面面积之比)、3d抗压强度、28d抗压强度、28d收缩率来对所制备的产品进行评价。
实施例1
一种低收缩与低粘性c80高强泵送混凝土及其制备方法，
各组成成分的重量份数为：水泥432份、高强混凝土专用多功能掺合料108份、砂795份、碎石1012份、化学外加剂组合物13.5份、水119份；
其中高强混凝土专用多功能掺合料的各组成成分的质量百分比为：纳米碳酸钙0.7％、纳米水化硅酸钙1％、微硅粉20％、粉煤灰微珠20％、矿粉23.767％、氧化钙类膨胀剂15％、氧化镁类膨胀剂15％、马来酸酐酯化物0.03％、新戊二醇4.5％、磷酸三丁酯0.003％。
其中化学外加剂组合物的各组成成分的质量百分比为：小分子量聚羧酸系减水剂35％、缓释型聚羧酸系减水剂20％、葡萄糖酸钠3％、微沫剂0.05％、聚醚改性有机硅消泡剂0.1％、有机润滑剂0.05％、水41.8％。
实施例2
一种低收缩与低粘性c80高强泵送混凝土及其制备方法，
各组成成分的重量份数为：水泥420份、高强混凝土专用多功能掺合料140份、砂782份、碎石996份、化学外加剂组合物12.88份、水129份；
其中高强混凝土专用多功能掺合料的各组成成分的质量百分比为：纳米碳酸钙0.7％、纳米水化硅酸钙1％、微硅粉20％、粉煤灰微珠20％、矿粉23.767％、氧化钙类膨胀剂15％、氧化镁类膨胀剂15％、马来酸酐酯化物0.03％、新戊二醇4.5％、磷酸三丁酯0.003％。
其中化学外加剂组合物的各组成成分的质量百分比为：小分子量聚羧酸系减水剂35％、缓释型聚羧酸系减水剂20％、葡萄糖酸钠3％、微沫剂0.05％、聚醚改性有机硅消泡剂0.1％、有机润滑剂0.05％、水41.8％。
实施例3
一种低收缩与低粘性c80高强泵送混凝土及其制备方法，
各组成成分的重量份数为：水泥413份、高强混凝土专用多功能掺合料177份、砂764份、碎石973份、化学外加剂组合物11.8份、水141份；
其中高强混凝土专用多功能掺合料的各组成成分的质量百分比为：纳米碳酸钙0.7％、纳米水化硅酸钙1％、微硅粉20％、粉煤灰微珠20％、矿粉23.767％、氧化钙类膨胀剂15％、氧化镁类膨胀剂15％、马来酸酐酯化物0.03％、新戊二醇4.5％、磷酸三丁酯0.003％。
其中化学外加剂组合物的各组成成分的质量百分比为：小分子量聚羧酸系减水剂35％、缓释型聚羧酸系减水剂20％、葡萄糖酸钠3％、微沫剂0.05％、聚醚改性有机硅消泡剂0.1％、有机润滑剂0.05％、水41.8％。
实施效果
本发明制备的低收缩与低粘性c80高强泵送混凝土是通过优选原料技术参数，利用高强混凝土专用多功能掺合料及化学外加剂组合物的合理配伍，集多种效应于一体，旨在能满足28d配制强度要求的前提下有效地降低高强混凝土的塑性粘度、收缩率及表面气泡面积百分比，改善高强混凝土和易性、体积稳定性及外观质量。
高强混凝土性能测试试验：试验采用信宁p·ⅱ52.5硅酸盐水泥，天然砂细度模数为2.8，碎石为5～20mm的连续级配，粉煤灰为i级灰，矿粉为s95级。
对比例1
混凝土配合比原材料组成为：水泥432kg/m3、粉煤灰54kg/m3、矿粉54kg/m3、砂795kg/m3、碎石1012kg/m3、聚羧酸系减水剂13.5kg/m3、水119kg/m3。
对比例2
混凝土配合比原材料组成为：水泥420kg/m3、微硅粉28kg/m3、粉煤灰56kg/m3、矿粉56kg/m3、砂782kg/m3、碎石996kg/m3、聚羧酸系减水剂12.88kg/m3、水129kg/m3。
对比例3
混凝土配合比原材料组成为：水泥413kg/m3、微硅粉59kg/m3、粉煤灰59kg/m3、矿粉59kg/m3、砂764kg/m3、碎石973kg/m3、聚羧酸系减水剂11.8kg/m3、水141kg/m3。
上述所有对比例中混凝土的拌合水量必须以理论用水量扣除减水剂中的含水量。混凝土倒坍落度排空时间(t)试验将坍落度筒倒置，装满混凝土并抹平，迅速提起坍落度筒，用秒表记录混凝土排空时间，并以排空时间的长短来评价混凝土的黏性。混凝土28d收缩率(ε)试验依据《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(gb/t50082-2009)中收缩试验的规定执行。硬化混凝土表面气泡面积百分比试验首先对硬化混凝土表面进行照片采集，然后采用image-pro-plus图形分析软件对照片进行分析并计算出其气泡面积百分比(β)。试验结果见表1。
表1混凝土性能试验结果
虽然本发明列举了部分实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，例如对某份原料组分或工艺时间作增加或减少，但对产品的效果可能不会产生实质性影响，那么这种改动同样属于本申请的权利要求保护范围所界定的范围之内。