CN101928127A - 用于长距离匀质泵送施工的超轻集料混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于混凝土技术领域，具体涉及一种用于长距离匀质泵送施工的超轻集料混凝土及其制备方法，以及泵送施工工艺。用于长距离匀质泵送施工的超轻集料混凝土，其特征在于：它由水、胶凝材料、细集料、粗集料和外加剂制备而成，其中胶凝材料由水泥和粉煤灰组成，粗集料为超轻陶粒，细集料为陶砂，外加剂为泵送剂和减水剂；各原料的配比为：水180～250kg/m3、水泥160～250kg/m3、粉煤灰250～320kg/m3、超轻陶粒350～450kg/m3、陶砂300～400kg/m3、减水剂3.5～4.5kg/m3、泵送剂0.35～0.45kg/m3。该方法得到的超轻集料混凝土在泵送过程中，具有较好的工作性能和匀质性。本发明解决了超轻集料混凝土在泵送施工过程中易堵泵、塌落度损失大、混凝土分层等问题。

Description

用于长距离匀质泵送施工的超轻集料混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于混凝土技术领域，具体涉及一种用于长距离匀质泵送施工的超轻集料混凝土及其制备方法，以及泵送施工工艺。
背景技术
轻集料的出现解决了混凝土自重大、比强度低的缺陷，使得混凝土可以大量的应用于墙体保温、高层建筑及桥面铺装。然而随着超高层(100m以上)建筑和大跨度(300～500m)结构的应用，对混凝土的自重与比强度提出了更高的要求，普通轻质混凝土显然无法满足使用要求。因此国内外学者在轻质混凝土的基础上再度提出了超轻集料混凝土的概念，所谓的超轻集料就是堆积密度为200～500kg/m3、筒压强度为0.2～2.0MPa、吸水率为15％～30％的一种新型的人工集料，用其配制的超轻集料混凝土干密度不大于1400kg/m3。该种混凝土在国内外已得到了一定的应用，如武汉天河机场新航站楼等。
超轻集料混凝土的大量应用带来的是对施工技术的考验，在超高层建筑和大跨度桥梁中混凝土的施工基本上都采用的是泵送施工，且泵送距离很长，如台北的101大厦的垂直泵送距离达448m，迪拜的哈利法塔的垂直泵送距离更是达到了460m。如此远距离的泵送对混凝土的工作性能要求是非常严格的，而超轻集料吸水率较高，在泵送施工时，超轻集料混凝土会出现如集料的轻质多孔导致混凝土分层离析、坍落度损失大以及集料在压力情况下会吸收混凝土中的水分而导致堵泵等问题。这对混凝土的施工带来巨大的困难，影响工期的顺利进行，造成巨大的经济损失。综合国内外相关研究，当前泵送轻质混凝士的三个主要问题是：(1)降低工作性能，泵送时，超轻集料中的孔隙会形成毛细孔效应，从水泥浆中吸收大量自由水，使混凝土的实际水胶比降低，导致混凝土的工作性降低；(2)当水分由水泥浆渗入轻集料中，混凝土的体积将轻微降低，当增加泵压时，混凝土中的空气被压缩到轻集料中，这也是泵送轻集料混凝土具有可压缩性的原因；(3)当泵压降低或消失后，存在于集料孔中的被压缩空气又会将集料孔中的水分挤出；如果这种情况发生在泵管中，会导致混凝土拌合物泌水并堵塞泵管；如果压力释放发生在浇注现场，挤出的水分会包裹在轻集料表面，影响集料与水泥石的界面，并破坏水泥石和集料的粘结，从而影响混凝土的性能，甚至引起混凝土的强度损失和耐久性变差等问题。另外超轻集料的密度远低于水泥浆体，在混凝土中会呈现上浮现象，使混凝土出现分层导致匀质性变差。以上叙述的超轻集料混凝土施工中的问题严重制约了超轻集料混凝土的发展，亟待寻求一条有效的解决方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于长距离匀质泵送施工的超轻集料混凝土及其制备方法，该方法得到的超轻集料混凝土在泵送过程中，具有较好的工作性能和匀质性。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：用于长距离匀质泵送施工的超轻集料混凝土，其特征在于：它由水、胶凝材料、细集料、粗集料和外加剂制备而成，其中胶凝材料由水泥和粉煤灰组成，粗集料为超轻陶粒，细集料为陶砂，外加剂为泵送剂和减水剂；
各原料的配比为：水180～250kg/m3、水泥160～250kg/m3、粉煤灰250～320kg/m3、超轻陶粒350～450kg/m3、陶砂300～400kg/m3、减水剂3.5～4.5kg/m3、泵送剂0.35～0.45kg/m3。
所述的水泥为P.O.42.5水泥(强度等级为42.5水泥)。
所述的粉煤灰为I级粉煤灰，需水量比小于95wt％。
所述的超轻陶粒为堆积密度在200～500kg/m3之间的页岩陶粒或堆积密度在200～500kg/m3之间的粉煤灰陶粒或堆积密度在200～500kg/m3之间的淤污泥陶粒，粒径为5～20mm。
所述陶砂为超轻陶粒破碎而得，细度模数为2.5～2.8。
所述泵送剂为高分子聚合物，如木质纤维素、羟丙基甲基纤维素醚。
所述减水剂为聚羧酸减水剂。
上述用于长距离匀质泵送施工的超轻集料混凝土的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)按各原料的配比为：水180～250kg/m3、水泥160～250kg/m3、粉煤灰250～320kg/m3、超轻陶粒350～450kg/m3、陶砂300～400kg/m3、减水剂3.5～4.5kg/m3、泵送剂0.35～0.45kg/m3，选取水、水泥、粉煤灰、超轻陶粒、陶砂、减水剂和泵送剂，备用；
2)超轻陶粒预湿处理：将超轻陶粒经泡水24h后，自然堆积1～2h，得到预湿处理后的超轻陶粒；
3)将陶砂、预湿处理后的超轻陶粒、水总重量45～55％的水加入到搅拌机中，搅拌混合1min；然后将水泥、粉煤灰、减水剂、泵送剂和剩下的水加入到搅拌机中，搅拌3～4min，得到用于长距离匀质泵送施工的超轻集料混凝土；取出运送施工现场。
上述用于长距离匀质泵送施工的超轻集料混凝土的泵送施工工艺，其特征在于：采用稳压、连续泵送法。
所述的稳压泵送法是指在超轻集料混凝土采用中低压泵送，避免高压泵送；所述的连续泵送法是指超轻集料混凝土泵送压力逐渐升高，且连续泵送，泵送过程中不停泵，泵送排量逐渐提高，但低于100％。
所述长距离是指距离为100～500m(米)。长距离包括水平距离或垂直距离。
所述超轻陶粒在配制混凝土之前需经泡水24h的预湿处理，且预湿后的超轻陶粒需自然堆积1～2h方可使用；所述的超轻集料混凝土在搅拌机中的搅拌时间不超过5min，且搅拌程序分为两段，先将集料混合约一半水搅拌约1min，然后再将其他原料投入搅拌机中，搅拌约4min后，混凝土取出运送施工现场。
本发明的技术考察指标：
本发明解决了超轻集料混凝土在泵送施工过程中易堵泵、坍落度损失大、混凝土分层等问题，其具体指标如表1所示。
表1超轻集料混凝土泵送前及泵送后性能指标
Figure BDA0000025332930000021
Figure BDA0000025332930000031
从表1中可知：该方法得到的超轻集料混凝土在泵送过程中，坍落度损失小，扩展度损失小，说明具有较好的工作性能(工作性能由坍落度和扩展度来评判)和匀质性(匀质性由分层度来评判)。
表1出具的性能指标，其意义在于要求超轻集料混凝土经泵送后坍落度和扩展度的损失小，保证混凝土经泵送后仍具有很好的工作性能，同时混凝土的分层度低，保证混凝土具有良好的匀质性，不出现明显的分层现象。
本发明的有益效果是：该方法得到的超轻集料混凝土在泵送过程中，具有较好的工作性能和匀质性；
(1)采用粉煤灰部分替代水泥是利用粉煤灰密度小于水泥的特点，降低水泥浆体的密度，缓解超轻集料在水泥浆体中的上浮现象，且利用粉煤灰的滚珠效应，提高混凝土的流动性，使其易于泵送施工；
(2)采用聚羧酸减水剂是为了提高混凝土的流动性和保水性，是混凝土具有较好的工作性能；
(3)采用泵送剂是利用高分子聚合物链长的特点，提高混凝土水泥浆体的粘聚性，增加超轻集料在水泥浆体中的上浮阻力，有效缓解超轻集料混凝土的分层和离析现象；
(4)对超轻陶粒进行预湿处理是为了降低陶粒在混凝土中的吸水能力，保证混凝土搅拌过程及施工过程的和易性；
(5)采用稳压泵送是避免压力升高过快、过高导致泵送管堵管，同时在稳压泵送条件下，超轻陶粒的吸水过程处于平衡之中，保证混凝土工作性能的稳定；采用连续泵送是提高施工进度，避免因挺泵而使泵送管中压力不稳定导致堵管；采用非满泵送排量是为了避免因泵送管内混凝土堆积过多而照成堵管。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面通过实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1：
用于长距离匀质泵送施工的超轻集料混凝土，其配比见表2。
表2超轻集料混凝土配比(kg/m3)
Figure BDA0000025332930000032
所述的水泥为P.O42.5水泥(华新PO42.5水泥)；
所述的粉煤灰为I级粉煤灰，需水量比小于95wt％；
所述的超轻陶粒为堆积密度在200～500kg/m3之间的页岩陶粒，粒径为5～20mm；
所述陶砂为超轻陶粒破碎而得，细度模数为2.5～2.8；
所述泵送剂为木质纤维素；
所述减水剂为聚羧酸减水剂(江苏省建筑科学研究院的JM-VIII型聚羧酸减水剂)。
上述用于长距离匀质泵送施工的超轻集料混凝土的制备方法，它包括如下步骤：
1)根据表2中的超轻集料混凝土配比，称取原料，
2)超轻陶粒预湿处理：将超轻陶粒经泡水24h后，自然堆积1h，得到预湿处理后的超轻陶粒；
3)将陶砂、预湿处理后的超轻陶粒、水总重量50％的水加入到搅拌机中，搅拌混合1min；然后将水泥、粉煤灰、减水剂、泵送剂和剩下的水加入到搅拌机中，搅拌3min，得到用于长距离匀质泵送施工的超轻集料混凝土；取出运送施工现场。
上述用于长距离匀质泵送施工的超轻集料混凝土的泵送施工工艺：采用稳压、连续泵送法。
混凝土泵送前和泵送后的性能指标如表3所示：
表3超轻集料混凝土性能
Figure BDA0000025332930000041
表3说明，本发明制备的超轻集料混凝土泵送前后，其坍落度和扩展度都比较大，且经泵送后的损失很小，具有良好的工作性能；分层度较小，混凝土匀质性较好，适宜于长距离泵送施工。
实施例2：
用于长距离匀质泵送施工的超轻集料混凝土，其配比见表4。
表4超轻集料混凝土配比(kg/m3)
Figure BDA0000025332930000042
所述的水泥为P.O42.5水泥(亚东PO42.5水泥)；
所述的粉煤灰为I级粉煤灰，需水量比小于95wt％；
所述的超轻陶粒为堆积密度在200～500kg/m3之间的粉煤灰陶粒，粒径为5～20mm；
所述陶砂为超轻陶粒破碎而得，细度模数为2.5～2.8；
所述泵送剂为羟丙基甲基纤维素醚；
所述减水剂为聚羧酸减水剂(所述的减水剂为上海三瑞VIVID-500型聚羧酸高效减水剂)。
上述用于长距离匀质泵送施工的超轻集料混凝土的制备方法，它包括如下步骤：
1)根据表4中的超轻集料混凝土配比，称取原料，
2)超轻陶粒预湿处理：将超轻陶粒经泡水24h后，自然堆积1.5h，得到预湿处理后的超轻陶粒；
3)将陶砂、预湿处理后的超轻陶粒、水总重量45％的水加入到搅拌机中，搅拌混合1min；然后将水泥、粉煤灰、减水剂、泵送剂和剩下的水加入到搅拌机中，搅拌4min，得到用于长距离匀质泵送施工的超轻集料混凝土；取出运送施工现场。
上述用于长距离匀质泵送施工的超轻集料混凝土的泵送施工工艺：采用稳压、连续泵送法。
进行泵送施工试验，最后得到超轻集料混凝土的各项性能如表5所示：
表5超轻集料混凝土性能
Figure BDA0000025332930000051
表5说明，本发明制备的超轻集料混凝土泵送前后，其坍落度和扩展度都比较大，且经泵送后的损失很小，具有良好的工作性能；分层度较小，混凝土匀质性较好，适宜于长距离泵送施工。
实施例3：
用于长距离匀质泵送施工的超轻集料混凝土，其配比见表6。
表6超轻集料混凝土配比(kg/m3)
Figure BDA0000025332930000052
所述的水泥为P.O.42.5水泥；
所述的粉煤灰为I级粉煤灰，需水量比小于95wt％；
所述的超轻陶粒为堆积密度在200～500kg/m3之间的淤污泥陶粒，粒径为5～20mm；
所述陶砂为超轻陶粒破碎而得，细度模数为2.5～2.8；
所述泵送剂为木质纤维素；
所述减水剂为江苏省建筑科学研究院的JM-VIII型聚羧酸减水剂。
上述用于长距离匀质泵送施工的超轻集料混凝土的制备方法，它包括如下步骤：
1)根据表6中的超轻集料混凝土配比，称取原料，
2)超轻陶粒预湿处理：将超轻陶粒经泡水24h后，自然堆积2h，得到预湿处理后的超轻陶粒；
3)将陶砂、预湿处理后的超轻陶粒、水总重量55％的水加入到搅拌机中，搅拌混合1min；然后将水泥、粉煤灰、减水剂、泵送剂和剩下的水加入到搅拌机中，搅拌4min，得到用于长距离匀质泵送施工的超轻集料混凝土；取出运送施工现场。
上述用于长距离匀质泵送施工的超轻集料混凝土的泵送施工工艺：采用稳压、连续泵送法。
混凝土泵送前和泵送后的性能指标如表7所示：
表7超轻集料混凝土性能
Figure BDA0000025332930000053
Figure BDA0000025332930000061
表7说明通过配合比优化和泵送工艺控制的轻集料混凝土，其泵送前后的坍落度损失小，工作性能优良，分层度小，混凝土匀质性好。
本发明所列举的各具体原料，以及各原料的上下限、区间取值能实现本发明，在此不一一列举实施例。

Claims (9)

1.用于长距离匀质泵送施工的超轻集料混凝土，其特征在于：它由水、胶凝材料、细集料、粗集料和外加剂制备而成，其中胶凝材料由水泥和粉煤灰组成，粗集料为超轻陶粒，细集料为陶砂，外加剂为泵送剂和减水剂；
各原料的配比为：水180～250kg/m3、水泥160～250kg/m3、粉煤灰250～320kg/m3、超轻陶粒350～450kg/m3、陶砂300～400kg/m3、减水剂3.5～4.5kg/m3、泵送剂0.35～0.45kg/m3。
2.根据权利要求1所述的用于长距离匀质泵送施工的超轻集料混凝土，其特征在于：所述的水泥为P.O.42.5水泥。
3.根据权利要求1所述的用于长距离匀质泵送施工的超轻集料混凝土，其特征在于：所述的粉煤灰为I级粉煤灰，需水量比小于95wt％。
4.根据权利要求1所述的用于长距离匀质泵送施工的超轻集料混凝土，其特征在于：所述的超轻陶粒为堆积密度在200～500kg/m3之间的页岩陶粒或粉煤灰陶粒或淤污泥陶粒，粒径为5～20mm。
5.根据权利要求1所述的用于长距离匀质泵送施工的超轻集料混凝土，其特征在于：所述陶砂为超轻陶粒破碎而得，细度模数为2.5～2.8。
6.根据权利要求1所述的用于长距离匀质泵送施工的超轻集料混凝土，其特征在于：所述泵送剂为木质纤维素或羟丙基甲基纤维素醚。
7.根据权利要求1所述的用于长距离匀质泵送施工的超轻集料混凝土，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸减水剂。
8.如权利要求1所述的用于长距离匀质泵送施工的超轻集料混凝土的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)按各原料的配比为：水180～250kg/m3、水泥160～250kg/m3、粉煤灰250～320kg/m3、超轻陶粒350～450kg/m3、陶砂300～400kg/m3、减水剂3.5～4.5kg/m3、泵送剂0.35～0.45kg/m3，选取水、水泥、粉煤灰、超轻陶粒、陶砂、减水剂和泵送剂，备用；
2)超轻陶粒预湿处理：将超轻陶粒经泡水24h后，自然堆积1～2h，得到预湿处理后的超轻陶粒；
3)将陶砂、预湿处理后的超轻陶粒、水总重量45～55％的水加入到搅拌机中，搅拌混合1min；然后将水泥、粉煤灰、减水剂、泵送剂和剩下的水加入到搅拌机中，搅拌3～4min，得到用于长距离匀质泵送施工的超轻集料混凝土；取出运送施工现场。
9.如权利要求8所述得到的用于长距离匀质泵送施工的超轻集料混凝土的泵送施工工艺，其特征在于：采用稳压、连续泵送法。
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