CN1012894B - 灌注桩基增强剂 - Google Patents

Abstract

一种混凝土灌注桩基增强剂，由硫酸铝厂废渣、木质素磺酸钙或萘磺酸钠、沸石、消石灰、氧化钙所组成。该增强剂既有膨胀性能，又可提高灌注桩基承载力，适用于一般工业与民用建筑物体的接缝，机械基础的加固，桥梁基础，特别适用于灌注桩基上。本发明的增强剂成本低，生产工业简单，还可消除硫酸铝厂的废渣。

Description

本发明涉及一种混凝土增强剂，特别适用于混凝土灌注桩。

膨胀剂几乎是与膨胀水泥同时问世的混凝土化学外加剂。在建筑工程上将膨胀剂掺入水泥砂浆或混凝土中，能使水泥在凝结硬化时产生膨胀效应以补偿混凝土收缩干裂的现象。

在法国、美国、苏联等国家从五十年代初开始先后研制成功了以石膏、赤矾土和白垩土的混合物经煅烧制成的膨胀剂，得到广泛的应用。但是，这种膨胀剂耗能大，售价高，后期强度有损失。

国内，在70年代末，安徽省建筑科学研究所研制了利用我国天然明矾石，无水石膏和二水石膏按一定比例混合磨细而成的混凝土膨胀剂，经过十几年的使用获得满意效果，而且还向国外出口，为国家创了大量外汇，但是，该膨胀剂在混凝土施工过程中掺量大，而且有强度损失。故此，这种膨胀剂只能用在不受外力或受外力小的混凝土构筑物中。

本发明的任务是提供一种新的混凝土灌注桩基增强剂，使其既有膨胀性能，还可提高混凝土桩的强度和承载力。

本发明的技术解决方案是：一种混凝土的增强剂，特别适用于混凝土灌注桩基上，增强剂由硫酸铝厂废渣，木质素磺酸钙或萘磺酸钠、沸石、消石灰、氧化钙所组成，该增强剂中各组份的重量百分比为：

硫酸铝厂废渣    70～80%

木质素磺酸钙或萘磺酸钠（工业用品）1.5～5%

沸石（工业用品）    6～15%

消石灰（工业用品）    3～10%

氧化钙（工业用品）    1.5～5%

硫酸铝厂的废渣中含有氧化铝，氧化钙、硫酸铝、硫酸钙、氧化硅等化合物，这些化合物掺入混凝土中可与水泥中的硅酸钙水化反应过程中析出的氢氧化钙相互作用，生成含有32个结晶水的硫铝酸钙，其化学反应过程很复杂，化学反应式列下：

从上述反应式看出，通过各种复杂的化学反应生成了大量的含有32个结晶水的硫铝酸钙，这种物质的生成促进混凝土体积的膨胀。

另外硫酸铝废渣中含有少量的金属铝，金属铝在碱性混凝土拌合物中产生下列化学反应：

由于有氢气的生成，在混凝土的构件中分布有数多的小气泡，这些小气泡既可堵塞由于混凝土水蒸发遗留下来的毛细孔道，又可起到使混凝土构件产生膨胀作用。

在增强剂中加入一定数量的活性矿粉沸石，以改善混凝土的抗冻性和抗渗性。增强剂中加入少量的木质素磺酸钙或萘磺酸钠，它可以起到润滑、分散、引气的作用。增强剂中加入吸湿剂消石灰和氧化钙，可以保证增强剂在受潮的状态下不结块，而且消石灰和氧化钙的加入促进硫铝酸钙的生成，提高膨胀效果。

本发明的增强剂按如下工艺生产：

1、将硫酸铝厂的废渣推入烘干室烘干，烘干后按增强剂的重量百分比加入氧化钙，一并放入球磨机中磨细，细度要求4900孔筛余量不大于15%。

2、将磨细的粉末投入搅拌机中，然后按重量百分比加入木质素磺酸钙或萘磺酸钙，消石灰和沸石搅拌20～25分钟，将搅拌均匀的粉末放出包装。

本发明的增强剂适用于一般工业与民用建筑物体的接缝，机械基础的加固以及桥梁基础，特别适用于混凝土灌注桩基上，增强剂使用 量为水泥重量的3-5%。

本发明的增强剂具有下列优点和效果：

1、本发明的增强剂主要原材料是硫酸铝厂的废渣，因此不仅解决了化工厂下来的废渣污染问题，又为建筑材料开辟了一种新型多功能的化学添加剂。

2、混凝土中掺入本发明的增强剂之后，各项物理力学性能均有提高。其结果表1所示：

掺增强剂混凝土物理力学性能试验    表1

3、分别将空白和水泥中掺入5%增强剂成型2×2×2cm小试件，经标准养护室养护7天后，拿出将试件破断，断面上镀一层金膜，然后放入扫描电子显微镜上进行观察结果，空白试件放大1500倍明显看出结构松散不密实，有较光滑的大平面，空隙大，孔洞内有颗粒结晶体和硅酸钙水化产物。这种结构是含有12个结晶水的硫铝酸钙，强度低，韧性差。而掺入本发明增强剂的试件在5000倍下 进行观察，可看到其形状为针、柱状晶格组成的混合形态，这种形状相互交叉高低不平，致密的生长在水泥面的孔隙中。这种结构就是含有32个结晶水的硫铝酸钙，韧性好，强度高。其实际测定值表2所示：

不同掺量增强剂混凝土强度试验    表2

4、测定增强剂的膨胀性能采用排水的方法，将分别掺增强剂1%、3%、5%、7%在养护室中养护28天的4×4×16cm水泥砂浆试件进行处理之后，使用大量筒测定试件的排水量，数据列表3。从表3看出本发明的增强剂膨胀性能好。

不同掺量增强剂排水情况    表3

增强剂掺量（%）    排水体积（毫升）    排水体积增长百分数（%）

0    256    0

1    267    4.3

3    278    8.6

5    286    11.7

7    300    17.5

5、本发明的增强剂使用在地质勘探桩，静载试验承载力提高40～80%，使用在工程灌注桩基上，单桩承载力可提高15～23%。

实施例1：

将各组份的重量百分比为：硫酸铝厂废渣75%，木质素磺酸钙2.5%，沸石15%，消石灰4.9%，氧化钙2.6%的混凝土增强剂掺入水泥重量的7%之后试桩结果，1^＃、3^＃桩单桩承载力15吨，2^＃桩单桩承载力17.5吨，掺入本发明增强剂的承载力比空白提高17%。（试桩报告书1）

实施例2：

将各组份的重量百分比为：硫酸铝厂废渣70%，木质素磺酸钙2.5%，沸石15%、消石灰10%、氧化钙2.5%的混凝土增强剂掺入水泥重量7%后试桩结果，本发明增强剂的1^＃、2^＃桩承载力比空白桩分别提高80%、40%。（试桩报告书2）

实施例3：

将各组份的重量百分比为：硫酸铝厂废渣80%、木质素磺酸钙2%、沸石12%、消石灰4.4%、氧化钙1.6%的混凝土增强剂掺入水泥重量的5%后试桩结果，掺入增强剂的1^＃、2^＃单桩容许承载力为30吨，空白的3^＃桩为25吨、4^＃桩为26吨。

注：1、上述各种数据除提出测试方法以外的其他数据均采用《JGJ56-84》标准方法测定。

Claims (1)

1、一种混凝土增强剂，特别适用于混凝土灌注桩基，其特征在于增强剂由硫酸铝厂废渣、木质素磺酸钙或萘磺酸钠、沸石、消石灰、氧化钙所组成，该增强剂中各组份的重量百分比分别为：

硫酸铝厂废渣            70～80%

木质素磺酸钙或萘黄酸钠  1.5～5%

沸石                   6～15%

消石灰                 3～10%

氧化钙                 1.5～5%