CN103102125A - 一种机制砂水下抗分散混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机制砂水下抗分散混凝土，包括以下重量份的组分：水泥100份、水下抗分散外加剂1-5份、硅灰2-20份、粉煤灰1-20份、增强剂1-10份、机制砂140-200份、碎石140-200份、水30-50份；先将机制砂、碎石骨料、水泥、增强剂、粉煤灰和硅灰放入搅拌机，干拌混合，然后加入水下抗分散外加剂继续干拌混合，再将水加入到前述干混的混合料中，搅拌5-8分钟后，即制得成所述机制砂水下抗分散混凝土；所配制的机制砂水下抗分散混凝土具有较大的施工流动性，较好地解决了水下抗分散混凝土的流动性与抗分散性的矛盾问题，使得机制砂水下抗分散混凝土不仅具有良好的抗分散性，而且自流平、自密实的施工流动性。

Description

一种机制砂水下抗分散混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种机制砂水下抗分散混凝土及其制备方法，属于建筑材料领域。

背景技术

随着社会的发展，水下建设工程已越来越多，混凝土的水下施工技术、施工质量越来越受到工程技术界的重视。水下结构非常复杂，其对混凝土质量、施工工艺要求更高。传统的混凝土水下施工常用的方法有导管法、开底容器法等，这些方法主要是从施工机具及方法上进行改造，减少或杜绝混凝土拌和物与水的接触，从而避免水的影响。但这些方法常常使水下施工工艺变得比较复杂，工程成本大大增加，并且难于保证水中混凝土的质量，经常会出现混凝土因受到水的影响而造成材料离析、水泥流失、质量下降、环境污染等问题。目前，如何从混凝土材料性能方面来提高其施工的质量已成为水下施工技术的热点之一。

受自然资源的限制，以河砂为主的天然砂越来越无法满足日益增长的混凝土用量的需求，尤其在我国西南地区。另外因过量的开采天然砂源，对自然环境所造成的压力也日益增加，使用机制砂替代河砂在国内外已成为混凝土行业可持续发展的一种趋势。在云南、贵州等河砂自然资源短缺的地区，机制砂已完全替代河砂在混凝土中应用。机制砂是一种废弃资源，利用其替代河砂配制混凝土，具有节省资源，降低成本，保护环境等优点。但在水下施工中，由于机制砂颗粒级配不均，石粉含量高等原因，更容易导致新拌机制砂混凝土凝聚性、保水性、流动性差，且易离析、泌水等问题。

因此，研究一种可在水中直接进行浇筑且具有水下抗分散的机制砂混凝土材料对水下工程施工与修补具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服以上现有技术中存在的问题，采用水下抗分散剂与合理的混凝土原材料，经合理配合比设计后，配制出一种在水下施工时不离析、抗分散、自密实、自流平的机制砂水下抗分散混凝土。

为了实现上述目的，本发明通过优化配合比，采用水下抗分散剂来增加机制砂混凝土自身的粘稠性，从而实现混凝土在水中的直接下落和浇筑，克服普通机制砂混凝土在水中抗分散性差、强度低的缺点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种机制砂水下抗分散混凝土，包括以下重量份的组分：

水泥              100份；

水下抗分散外加剂  1－5份；

硅灰              2－20份；

粉煤灰            1－20份；

增强剂            1－10份；

机制砂            140－200份；

碎石              140－200份；

水                30-50份

优选的，所述一种机制砂水下抗分散混凝土包括以下重量份的组分：

水泥              100份

水下抗分散外加剂  2－3份；

硅灰              5－10份；

粉煤灰            2－10份；

增强剂            2－5份；

机制砂            140－150份；

碎石              140－150份；

水                35-50份。

优选的，所述水泥为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，强度等级不低于42.5。

优选的，所述硅灰为二氧化硅含量大于90wt%的超细粉体，其比表面积大于20000m²/g。

优选的，所述粉煤灰为高钙灰或普通灰，优选为高钙型二级粉煤灰或一级粉煤灰。

优选的，所述增强剂选自硫酸钠、甲酸钙和硝酸钙；进一步优选为甲酸钙。

优选的，所述水下抗分散外加剂为一种由增粘组分、减水剂和增强组分组成的增粘复合混合物，能使混凝土在水中具有较好的抗分散、自流平、自密实性能；所述增粘组分、减水剂和增强组分的相对重量之比为5-8：10-30：2。

优选的，所述增粘组分具有多糖结构，为甲基纤维素、纤维素醚或温轮胶；进一步优选为温轮胶。

优选的，所述减水剂为聚羧酸类减水剂或氨基磺酸盐类减水剂；进一步优选为聚羧酸类减水剂。

优选的，所述聚羧酸类减水剂的主要合成原材料包括聚乙二醇单甲醚和甲基丙烯酸等；所述氨基磺酸盐类减水剂的主要原材料有苯酚、甲基苯磺酸、氢氧化钠和甲醛。

优选的，所述增强组分为消泡剂，优选为聚醚改性聚硅氧烷消泡剂。

优选的，所述水下抗分散外加剂为JS水下混凝土抗分散剂，重量组成为温轮胶（增粘组分）：聚羧酸类减水剂（减水剂）：聚醚改性聚硅氧烷消泡剂（增强组分）=7：20：2。

优选的，所述机制砂选用不同岩质的细骨料，细度模数不大于4，石粉含量小于10wt%，含泥量小于0.5wt%。

优选的，所述碎石的最大粒径不超过25mm，优选最大粒径为20mm，连续级配或间断级配，碎石中针片状石子含量小于5wt％，含泥量小于1wt%；对于间断级配，5-10mm、10-16mm、16-20mm、20-25mm不同的级配段进行优化配比。

本发明进一步公开了所述机制砂水下抗分散混凝土的制备方法，包括如下步骤：

（1）按配比称量各组分；

（2）先将机制砂、碎石、水泥、增强剂、硅灰和粉煤灰放入搅拌机，干拌20-30s；

（3）然后加入水下抗分散外加剂，再干拌20-30s；

（4）再将水加入步骤（3）干混的混合料中，搅拌5-8min后，即制得成所述机制砂水下抗分散混凝土。

优选的，所述搅拌机为强制式搅拌机。

本发明通过优化配合比，配制的机制砂水下抗分散混凝土具有以下独特的性能与优点：

（1）所配制的机制砂水下抗分散混凝土具有较大的施工流动性，较好地解决了水下抗分散混凝土的流动性与抗分散性的矛盾问题，使得机制砂水下抗分散混凝土不仅具有良好的抗分散性，而且自流平、自密实的施工流动性。

（2）具有良好的水下抗分散能力，7天水陆强度比在70％～85％，28天水陆强度比在80～95％，抗分散性能提高明显。

（3）水下混凝土强度等级高：机制砂水下抗分散混凝土的强度等级可达到C35以上。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的技术方案。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1-2

配料：

水泥：普通硅酸盐水泥，强度等级42.5，重庆科华水泥厂生产；

粉煤灰：高钙型一级粉煤灰，贵州遵义发电厂生产；

机制砂：细度模数不大于4，石粉含量小于10wt%，含泥量小于0.5wt%，贵州当地生产；

碎石：最大粒径25mm，碎石中针片状石子含量小于5％，含泥量小于1%，5-25mm连续级配，贵州当地生产；

水下抗分散剂：JS水下抗分散外加剂（粉剂），组成为温轮胶（增粘组分）：聚羧酸类减水剂（减水剂）：聚醚改性聚硅氧烷消泡剂（增强组分）=7：20：2，上海同由建筑材料科技有限公司生产；

增强剂：甲酸钙；

硅灰：二氧化硅含量大于90%的超细粉体，其比表面积大于20000m²/g，上海埃凯硅粉材料有限公司。

实施例1-2制备机制砂水下抗分散混凝土各组分用量如表1所示：

表1实施例1-2机制砂水下抗分散混凝土配料（按重量份）

所述机制砂水下抗分散混凝土的制备过程包括以下步骤：

（1）按配比称量各组分；

（2）先将机制砂、碎石、水泥、增强剂、硅灰和粉煤灰放入强制式搅拌机，干拌20-30s；

（3）然后加入JS水下抗分散外加剂，再干拌30s；

（4）再将水加入步骤（3）干混的混合料中，搅拌5-8min后，即制得成所述机制砂水下抗分散混凝土。

机制砂水下抗分散混凝土的工作性能及力学性能分别如表2所示：

表2不同粉煤灰掺量下机制砂水下抗分散混凝土的力学性能

掺加一定量的粉煤灰，在选择合适的水胶比和水下抗分散剂掺量下，优化机制砂水下抗分散混凝土配合比参数，配制出的水下抗分散混凝土具有较好的水下力学性能和工作性能，可在水中直接进行浇筑，完全满足了水下抗分散的要求。

实施例3-4

配料：

水泥：硅酸盐水泥，强度等级42.5，上海海螺水泥厂生产；

水下抗分散外加剂：纤维素醚（增粘组分）：氨基磺酸盐类减水剂（减水剂）：聚醚改性聚

硅氧烷消泡剂（增强组分）=8：25：2。

其他配料参数同实施例1-2；

制备过程同实施例1-2；

实施例3-4机制砂水下抗分散混凝土配料组成见表3：

表3实施例3-4机制砂水下抗分散混凝土各配料组成（按重量份）

机制砂水下抗分散混凝土的工作性能及力学性能分别如表4所示：

表4不同水下抗分散剂掺量机制砂水下抗分散混凝土的性能

随着水下抗分散剂掺量的增大，机制砂水下抗分散混凝土的流动性能稍有降低，但水下抗分散混凝土的水下强度及水陆强度比均达到非常理想的值。水下抗分散剂在一定掺量下，优化配合比参数，配制出的机制砂水下抗分散混凝土在水下施工中，能够具有良好的工作性能及水下抗分散性，很好地克服了混凝土在水下离析、分散的问题，后期各项性能均满足了设计要求。

实施例5

配料：

水泥：硅酸盐水泥，强度等级42.5，由贵黄公路花鱼洞大桥溶洞项目施工单位提供；

粉煤灰：普通型一级粉煤灰，上海时源粉煤灰生产厂；

增强剂：硫酸钠；

其他配料：同实施例1-2；

制备过程同实施例1-2；

实施例5机制砂水下抗分散混凝土配料各组分用量如表5所示：

表5实施例5机制砂水下抗分散混凝土配料

机制砂水下抗分散混凝土的工作性能及力学性能分别如表6所示：

表6机制砂水下抗分散混凝土的性能

通过混凝土配合比基本参数优化、掺加外加剂等配制技术进行了大量的试配试验，确定了水下抗分散混凝土的配合比，如表5所示。表6为对水下抗分散混凝土性能进行检测的结果，可以看出该配合比完全满足水下抗分散混凝土施工的要求。

实施例6-7

配料参数同实施例1-2；

制备过程同实施例1-2；

实施例6-7机制砂水下抗分散混凝土配料组成见表7：

表7实施例6-7机制砂水下抗分散混凝土各配料组成

机制砂水下抗分散混凝土的工作性能及力学性能分别如表8所示：

表8不同增强剂掺量下机制砂水下抗分散混凝土的性能

随增强剂掺量的增大，机制砂水下抗分散混凝土的流动性能有所降低，但随龄期增长，水下抗分散混凝土的水下强度及水陆强度比均达到理想值。在选择合适的水胶比和水下抗分散剂掺量下，掺加一定量的增强剂，优化机制砂水下抗分散混凝土配合比参数，配制出的水下抗分散混凝土具有较好的水下力学性能及工作性能，满足了水下抗分散的要求。

Claims (10)

1.一种机制砂水下抗分散混凝土，包括以下重量份的组分：

水泥              100份；

水下抗分散外加剂  1－5份；

硅灰              2－20份；

粉煤灰            1－20份；

增强剂            1－10份；

机制砂            140－200份；

碎石              140－200份；

水                30-50份。

2.如权利要求书1所述的一种机制砂水下抗分散混凝土，其特征在于，所述水泥为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，强度等级不低于42.5。

3.如权利要求书1所述的一种机制砂水下抗分散混凝土，其特征在于，所述硅灰为二氧化硅含量大于90wt%的超细粉体，其比表面积大于20000m²/g。

4.如权利要求书1所述的一种机制砂水下抗分散混凝土，其特征在于，所述粉煤灰为高钙灰或普通灰。

5.如权利要求书1所述的一种机制砂水下抗分散混凝土，其特征在于，所述增强剂选自硫酸钠、甲酸钙和硝酸钙。

6.如权利要求书1所述的一种机制砂水下抗分散混凝土，其特征在于，所述水下抗分散外加剂为一种由增粘组分、减水剂和增强组分组成的增粘复合混合物；所述增粘组分、减水剂和增强组分的相对重量之比为5-8：10-30：2；所述增粘组分具有多糖结构，为甲基纤维素、纤维素醚或温轮胶；所述减水剂为聚羧酸类减水剂或氨基磺酸盐类减水剂；所述增强组分为消泡剂。

7.如权利要求书1所述的一种机制砂水下抗分散混凝土，其特征在于，所述机制砂选用不同岩质的细骨料，细度模数不大于4，石粉含量小于10wt%，含泥量小于0.5wt%。

8.如权利要求书1所述的一种机制砂水下抗分散混凝土，其特征在于，所述碎石的最大粒径不超过25mm，连续级配或间断级配，碎石中针片状石子含量小于5wt％，含泥量小于1wt%。

9.如权利要求1-8任一所述的一种机制砂水下抗分散混凝土的制备方法，包括以下步骤：

（1）按配比称量各组分；

（2）先将机制砂、碎石、水泥、增强剂、硅灰和粉煤灰放入搅拌机，干拌20-30s；

（3）然后加入水下抗分散外加剂，再干拌20-30s；

（4）再将水加入步骤（3）干混的混合料中，搅拌5-8min后，即制得成所述机制砂水下抗分散混凝土。

10.如权利要求9所述的一种机制砂水下抗分散混凝土的制备方法，其特征在于，所述搅拌机为强制式搅拌机。