本發明涉及建筑工程和水利工程，更具體的涉及一種燒結石自密實混凝土及其制備方法和應用。

背景技術：

1、自密實混凝土是指在自身重力作用下，能夠流動、密實，即使存在致密鋼筋也能完全填充模板，同時獲得很好均質性，并且不需要附加振動的混凝土。例如在施工過程中遇到一些節點部位難以振搗的結構，自密實混凝土可以在不振搗的情況下獲得良好的成型質量。

2、在建筑工程材料、水利工程領域中，自密實混凝土開始廣泛應用于工程當中，例如水工隧洞，為了防止開挖后隧洞坍塌，所以需要襯砌施工，而這對混凝土的質量、強度有較高要求，好的自密實混凝土制備方法可以提高施工效率。因為自密實混凝土的制備成本較高，所以不會出現大規模的使用，而因其較高的流動性、無需振搗等特點，普通混凝土無法替代。

3、普通的自密實混凝土中粗骨料形狀各異，有片狀骨料、針狀骨料、球狀骨料等，表面光滑與水泥水化反應產生的膠凝材料接觸有限，影響混凝土的強度大小。但是現有技術中在制備自密實混凝土時，以特殊顆粒級配的砂石為原料進行制備，制備成本比較高，限制了其大規模使用，此外由于制備過程中以天然碎石為粗骨料與膠凝材料的接觸面積小導致粘結性能較差、強度低。

4、如何降低自密實混凝土的制備成本從而大規模的使用以及提高自密實混凝土強度一直是研究的熱點。

技術實現思路

1、針對以上問題，本發明提供了一種燒結石自密實混凝土及其制備方法和應用，本發明在制備燒結石自密實混凝土時，使用燒結石作為粗骨料，不僅降低了制備成本，而且燒結石的多孔結構，有利于提高與膠凝材料的接觸面積，從而提高粘結性能和抗壓強度。

2、本發明的第一個目的是提供一種燒結石自密實混凝土，由以下質量份的組分制成：水泥243份、粉煤灰233份，砂1055份~1112份，燒結石515份~623份，水204份~210份，外加劑6份~8份，硅酸鈉5份。

3、更優選的，由以下質量份的組分組成：水泥243份、粉煤灰233份、砂1069份、燒結石596份、水206份、外加劑7份、硅酸鈉5份。

4、本發明的一個優選實施例中，燒結石的粒徑為5mm~30mm，堆積密度為800kg/m3~1200kg/m3。

5、本發明的一個優選實施例中，外加劑為減水劑和引氣劑，減水劑和引氣劑的質量比為10:1。

6、本發明的一個優選實施例中，水泥為普通硅酸鹽水泥。

7、本發明的一個優選實施例中，粉煤灰為?級粉煤灰。

8、本發明的第二個目的是提供上述燒結石自密實混凝土的制備方法，包括以下步驟：

9、將水泥和粉煤灰混合均勻后，加入砂和燒結石，混合均勻后，加入外加劑、水和硅酸鈉溶液混合均勻后進行養護，得到燒結石自密實混凝土。

10、具體的，燒結石自密實混凝土在制備時，將水泥和粉煤灰加入攪拌機中充分攪拌混合均勻得到粉體材料，將砂和燒結石加入到粉體材料中，繼續攪拌，攪拌過程就是讓骨料與粉體材料充分混合均勻，確保沒有明顯的不均勻現象，骨料的加入可以使粉體材料初步分散在其中，形成較為均勻的混合物。攪拌完成后，在攪拌機工作狀態下外加劑摻和水緩慢倒入其中，目的是為了使外加劑中的分子在水中均勻分散，發揮其分散水泥顆粒的功能，提高混凝土的流動性，最后加入硅酸鈉溶液并繼續攪拌，攪拌過程中，硅酸鈉溶液可參與水化反應，與粉煤灰中的活性物質反應生成硅鋁酸鹽等膠凝物質，最終制備得到燒結石自密實混凝土。

11、本發明的一個優選實施例中，養護時間為28天。

12、本發明的一個優選實施例中，硅酸鈉溶液的質量分數為15%。

13、本發明的第三個目的是提供上述燒結石自密實混凝土在大壩工程、襯砌工程中的應用。在實際應用中，可運用本發明制備的燒結石自密實混凝土增強二道壩的抗洪能力并輔助水資源的調節；同時本發明制備的燒結石自密實混凝土能夠適應復雜的地下工程，對圍巖進行加固并提供長期穩定的承載能力。

14、與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

15、本發明提供了一種燒結石自密實混凝土，所用原料為水泥、粉煤灰、砂、燒結石、水、外加劑和硅酸鈉，砂作為細骨料，燒結石是使用煤炭燃燒后所得到，是礦渣中具有多孔結構的物體，使用燒結石可有效降低制備成本。本發明采用燒結石作為粗骨料，因為多孔且表面不規則的構造，使水泥水化反應產生的水化硅酸鈣等膠凝物質與燒結石孔隙結合，不僅增大了接觸面積，同時還提高了自密實混凝土的強度。與天然碎石相比，摻入燒結石的自密實混凝土強度提高了20%。粉煤灰中的活性物質可與硅酸鈉發生水化反應，生成硅鋁酸鹽膠凝物質，在水中可促進離子的遷移和反應的進行。

16、硅酸鈉與粉煤灰中的二氧化硅反應：na2o?nsio2+sio2=na2o?(n+1)sio2。

17、硅酸鈉與粉煤灰中的氧化鋁反應：na2o?nsio2+al2o3=na2o?al2o3?nsio2。

18、（2）本發明采用的外加劑由減水劑和引氣劑組成，減水劑和引氣劑按質量比10:1進行配置，因其高效的減水作用，對粉體材料具有分散作用，使材料混合的更加均勻，增強自密實混凝土的流動性能。作為輕質骨料的燒結石可通過添加高效減水劑，增大混凝土的粘度，使漿體充分包裹住骨料。

技術特征：

1.一種燒結石自密實混凝土，其特征在于，由以下質量份的組分制成：水泥243份、粉煤灰233份，砂1055份~1112份，燒結石515份~623份，水204份~210份，外加劑6份~8份，硅酸鈉5份。

2.根據權利要求1所述的一種燒結石自密實混凝土，其特征在于，燒結石的粒徑為5mm~30mm，堆積密度為800kg/m3~1200kg/m3。

3.根據權利要求1所述的一種燒結石自密實混凝土，其特征在于，外加劑為減水劑和引氣劑，減水劑和引氣劑的質量比為10:1。

4.根據權利要求1所述的一種燒結石自密實混凝土，其特征在于，水泥為普通硅酸鹽水泥。

5.根據權利要求1所述的一種燒結石自密實混凝土，其特征在于，粉煤灰為?級粉煤灰。

6.一種權利要求1~5任一項所述的燒結石自密實混凝土的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

7.根據權利要求6所述的一種燒結石自密實混凝土的制備方法，其特征在于，養護時間為28天。

8.根據權利要求6所述的一種燒結石自密實混凝土的制備方法，其特征在于，硅酸鈉溶液的質量分數為15%。

9.一種權利要求1~5任一項所述的燒結石自密實混凝土在大壩工程和襯砌工程中的應用。

技術總結
本發明提供了一種燒結石自密實混凝土及其制備方法和應用，屬于建筑工程和水利工程技術領域。一種燒結石自密實混凝土由以下質量份的組分制成：水泥243份、粉煤灰233份，砂1055份~1112份，燒結石515份~623份，水204份~210份，外加劑6份~8份，硅酸鈉5份。本發明在制備燒結石自密實混凝土時，使用燒結石作為粗骨料，不僅降低了制備成本，而且燒結石的多孔結構，有利于提高與膠凝材料的接觸面積，從而提高抗壓強度。

技術研發人員：吉延峻,劉海圳,高自強,張耀,楊毅,劉方,金龍,董元宏,羅滔
受保護的技術使用者：西京學院
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28