CN103193442A - 高钛重矿渣泵送混凝土及施工方法 - Google Patents

Abstract

高钛重矿渣泵送混凝土及施工方法，是利用废弃的高钛重矿渣，配制一种高强泵送混凝土，其方法是由骨料、硅酸盐水泥、粉煤灰组成，其特征在于：骨料：采用粒径5mm~25mm的石子、粒径5mm~16mm的小石子、细度模数为3.0～2.4的高钛重矿渣；硅酸盐水泥：采用52.5的硅酸盐水泥；外加剂：包括消泡剂选用一种有机硅油5～10%、引气剂选用松香热聚物1～2%、增粘剂选用纤维素醚2.5～5%；通过对以上几种不同组分掺量进行调整；使混凝土在拌和过程中产生大量相同电荷并能均匀分布的微气泡，这些微气泡起到“滚珠”效应，有效提高混凝土初始扩展度。实现将高钛重矿渣配制成等级为C65高强泵送混凝土，并且能满足垂直100m，水平100m的泵送施工要求的优点。

Description

高钛重矿渣泵送混凝土及施工方法

技术领域   

本发明涉及建筑行业的混凝土材料配方，确切地说是利用废弃的高钛重矿渣，配制一种高强度泵送混凝土及施工方法。

背景技术

攀钢至今有5000多万吨的高钛重矿渣未被利用，而且每年还以300万吨的排渣量增加。攀钢已面临着无处堆放高钛重矿渣的局面；另一方面，攀枝花市每年需消耗大量砂，过度的开发破坏了自然植被，造成水土流失。因此，高钛重矿渣能否被综合利用，不仅影响到攀钢、攀枝花社会经济的可持续发展，而且对节约自然资源，降低工程成本，保护长江上游生态环境等均具有重要的意义。

但由于高钛重矿渣的比表面积较大，一方面摩擦阻力大，另一方面对外加剂吸附较严重，导致混凝土初始工作状态不佳，扩展度偏低，无法满足混凝土施工过程的要求。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种混凝土材料配方，确切地说是一种高钛重矿渣泵送混凝土及施工方法；是通过在高钛重矿渣掺加一定量含有阴离子表面活性剂的引气组分，使混凝土在拌和过程中产生大量相同电荷并能均匀分布的微气泡，这些微气泡起到“滚珠”效应，有效提高混凝土初始扩展度。达到将高钛重矿渣配制成等级为C65 高强泵送混凝土，并且能满足垂直100m，水平100m的泵送施工要求的目的。

本发明的目的是通过实施下述技术方案来实现的：

高钛重矿渣泵送混凝土及施工方法，由骨料、硅酸盐水泥、粉煤灰组成，其特征在于：骨料：采用粒径 5mm~25mm 的石子、粒径 5mm~16mm 的小石子、细度模数为 3.0 ～ 2.4 的高钛重矿渣；硅酸盐水泥：采用52.5 的硅酸盐水泥； 粉煤灰：质量指标符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB1596-2005）中Ⅱ级灰要求，掺量由试验确定；外加剂：包括消泡剂选用一种有机硅油5～10%、引气剂选用松香热聚物1～2%、增粘剂选用纤维素醚2.5～5%、减缩组分选用低级醇的环氧化合物与烷基聚氧乙烯醚7.5～15%，其余部分为高效聚羧酸减水剂；通过对以上几种不同组分掺量进行调整，复合而成一种适用于高钛重矿渣混凝土的外加剂；

工艺原理

1）、由于高钛重矿渣的比表面积较大，一方面摩擦阻力大，另一方面对外加剂吸附较严重，导致混凝土初始工作状态不佳，扩展度偏低，无法满足混凝土施工过程的要求；通过掺加一定量含有阴离子表面活性剂的引气组分，使混凝土在拌和过程中产生大量相同电荷并能均匀分布的微气泡，这些微气泡起到“滚珠”效应，有效提高混凝土初始扩展度；

2）、为避免混凝土在泵送过程中因离析而堵管现象的发生，在外加剂中掺加一定量具有保水和增稠作用的增黏组分，使其高分子长链可以在水泥颗粒、水泥和骨料之间形成稳定的空间柔性网络结构，提高新拌混凝土的粘聚力，且其所含有的化学基团如羟基和醚键上的氧原子与水分子缔合成氢键，使游离水变成结合水，以保证水泥水化时具有足够的水，故使水泥浆体黏度上升，有效的避免在泵送过程中因离析而堵管现象的发生；

3）、为减少混凝土的收缩量，在外加剂中增加一种使混凝土毛细孔溶液表面张力显著降低的减缩增韧组分，从根本上减小了混凝土产生自收缩，孔隙细化，没有明显的原生裂纹产生，混凝土结构更加致密，减小混凝土的收缩，提高抗裂性能；增韧机理的实质是在基体材料中引入一种具有超长分子链的聚合物，利用这种聚合物的超长分子链在基体中相互缠结形成的网络状骨架结构，为材料提供机械强度；当材料受到外力作用时，通过这种网络状骨架结构的形变、吸收和传递来自基体的冲击能量，起到增韧作用；

4）、经机械破碎后的高钛重矿渣，与普通河砂比较，不存在泥块、云母、贝壳等有害物质，且可以调整颗粒级配，所以，采用高钛重矿渣，做好对高钛重矿渣的混均，及时测量含水率，恰当地应用减水剂技术和粉煤灰混凝土技术，适当调整混凝土配合比，在相对较低的水灰比条件下，完全可以配制出和易性好、坍落度损失小、泵送性好、强度高和耐久性好的混凝土，不仅满足了混凝土的强度及耐久性等设计要求，同时也满足了混凝土的大高程泵送等施工要求；

5）、外加剂：由于高强及泵送工艺的需要，在严格控制用水量前提下，为了满足适当的浆体含量和适宜的流动性，同时，具有早期强度好、收缩低、后期强度好的性能；

工艺流程

高钛重矿渣堆料场→水源供应→对砂进行预湿处理→铲车对砂进行匀质化处理→测量砂的含水率→碎石、高钛重矿渣、水泥、粉煤灰储存→装载机送料、螺旋输送机送料→电子称计量→水泥、粉煤灰、高钛重矿渣、碎石混合干拌30s→供水设备给水、水泥、粉煤灰、高钛重矿渣、碎石混合物和水搅拌30s→加入高效减水剂、外加剂、水泥、粉煤灰、砂、碎石、水、减水剂搅拌60～90s→混凝土检验出厂→输入混凝土搅拌车运输→混凝土运输至施工现场→检验混凝土坍落度、和易性→混凝土输送泵泵送入模→混凝土振捣→混凝土养护；

操作要点

1）、在配制高钛重矿渣混凝土前，至少提前24h对高钛重矿渣进行饱水处理，由于高钛重矿渣是多孔材料，如果不提前做饱水处理，在混凝土泵送过程中，在泵送压力的作用下高钛重矿渣会吸附水泥浆体，对混凝土的工作性能产生不利影响；

2）、在配制高钛重矿渣混凝土前2h～3h，用铲车将料场中高钛重矿渣进行混匀操作，让砂堆上部与砂堆下部不同含水率的砂混合均匀，然后静置1h～2h，目的是使测出的含水率更接近实际含水率；

3）、在配制高钛重矿渣混凝土前0.5h，测量经过混匀操作的高钛重矿渣的含水率，取3～6个砂堆中不同部位且有代表性的位置进行砂的含水率测量，然后计算出这3～6个含水率的平均值；

4）、砂的含水率宜控制在7%～10%之间，如果含水率小于6%在泵送压力的做用下高钛重矿渣会吸附水泥浆体，对混凝土的工作性能产生不利影响；如果含水率大于11%在泵送压力的做用下，高钛重矿渣孔隙中自由水会释放出，导致泵送后的混凝土多浮浆；

5）、在装载机装高钛重矿渣时，应尽量从料堆的中上部取料，可有效防止料堆下部的砂含水率波动过大，对配制的混凝土工作性能及强度产生不利影响；

6）、混凝土有效水胶比不宜大于0.32，一般在0.28～0.30之间；高钛重矿渣是多孔材料，其孔隙中含有约3.5%的饱和面干含水率，这部分水将不参于水泥水化，不属于外部加水，因此有效水胶比，是将高钛重矿渣饱和面干3.5%的水量除去后所得的水胶比；

7）、混凝土搅拌运输车在运输途中，拌筒以1～3转/min速度不停地进行搅动，运到现场卸料前应使拌筒搅拌1～2min后再卸料；

8）、混凝土的泵送初始时，应慢速泵送，待泵送顺利时，在用正常速度泵送；混凝土泵送速度要均匀连续，必要时可降低混凝土的泵送速度，若停泵时间过长，应每隔15min反泵一次，防止料斗内的混凝土沉淀离析，若预计等待时间过长，应将管中混凝土清除，用水清洗管道，等待重新泵送；

9）、浇筑过程中，必须由专人对混凝土的质量进行监控，及时作好塌落度检测，保证混凝土不离析、不泌水，具有可泵性为原则，对有和易性、塌落度不达标等现象的混凝土坚决不准使用，每台班混凝土取样不少于 2 组。

本发明的优点是：

通过在高钛重矿渣掺加一定量含有阴离子表面活性剂的引气组分，使混凝土在拌和过程中产生大量相同电荷并能均匀分布的微气泡，这些微气泡起到“滚珠”效应，有效提高混凝土初始扩展度。实现将高钛重矿渣配制成等级为C65 高强泵送混凝土，并且能满足垂直100m，水平100m的泵送施工要求的优点。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

具体实施方式

实施例1：高钛重矿渣泵送混凝土及施工方法

由骨料、硅酸盐水泥、粉煤灰组成，其特征在于：骨料：采用粒径 5mm~25mm 的石子、粒径 5mm~16mm 的小石子、细度模数为 3.0 ～ 2.4 的高钛重矿渣；硅酸盐水泥：采用52.5 的硅酸盐水泥； 粉煤灰：质量指标符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB1596-2005）中Ⅱ级灰要求，掺量由试验确定；外加剂：包括消泡剂选用一种有机硅油5～10%、引气剂选用松香热聚物1～2%、增粘剂选用纤维素醚2.5～5%、减缩组分选用低级醇的环氧化合物与烷基聚氧乙烯醚7.5～15%，其余部分为高效聚羧酸减水剂；通过对以上几种不同组分掺量进行调整，复合而成一种适用于高钛重矿渣混凝土的外加剂；

工艺原理

1）、由于高钛重矿渣的比表面积较大，一方面摩擦阻力大，另一方面对外加剂吸附较严重，导致混凝土初始工作状态不佳，扩展度偏低，无法满足混凝土施工过程的要求；通过掺加一定量含有阴离子表面活性剂的引气组分，使混凝土在拌和过程中产生大量相同电荷并能均匀分布的微气泡，这些微气泡起到“滚珠”效应，有效提高混凝土初始扩展度；

2）、为避免混凝土在泵送过程中因离析而堵管现象的发生，在外加剂中掺加一定量具有保水和增稠作用的增黏组分，使其高分子长链可以在水泥颗粒、水泥和骨料之间形成稳定的空间柔性网络结构，提高新拌混凝土的粘聚力，且其所含有的化学基团如羟基和醚键上的氧原子与水分子缔合成氢键，使游离水变成结合水，以保证水泥水化时具有足够的水，故使水泥浆体黏度上升，有效的避免在泵送过程中因离析而堵管现象的发生；

3）、为减少混凝土的收缩量，在外加剂中增加一种使混凝土毛细孔溶液表面张力显著降低的减缩增韧组分，从根本上减小了混凝土产生自收缩，孔隙细化，没有明显的原生裂纹产生，混凝土结构更加致密，减小混凝土的收缩，提高抗裂性能；增韧机理的实质是在基体材料中引入一种具有超长分子链的聚合物，利用这种聚合物的超长分子链在基体中相互缠结形成的网络状骨架结构，为材料提供机械强度；当材料受到外力作用时，通过这种网络状骨架结构的形变、吸收和传递来自基体的冲击能量，起到增韧作用；

4）、经机械破碎后的高钛重矿渣，与普通河砂比较，不存在泥块、云母、贝壳等有害物质，且可以调整颗粒级配，所以，采用高钛重矿渣，做好对高钛重矿渣的混均，及时测量含水率，恰当地应用减水剂技术和粉煤灰混凝土技术，适当调整混凝土配合比，在相对较低的水灰比条件下，完全可以配制出和易性好、坍落度损失小、泵送性好、强度高和耐久性好的混凝土，不仅满足了混凝土的强度及耐久性等设计要求，同时也满足了混凝土的大高程泵送等施工要求；

5）、外加剂：由于高强及泵送工艺的需要，在严格控制用水量前提下，为了满足适当的浆体含量和适宜的流动性，同时，具有早期强度好、收缩低、后期强度好的性能；

工艺流程

高钛重矿渣堆料场→水源供应→对砂进行预湿处理→铲车对砂进行匀质化处理→测量砂的含水率→碎石、高钛重矿渣、水泥、粉煤灰储存→装载机送料、螺旋输送机送料→电子称计量→水泥、粉煤灰、高钛重矿渣、碎石混合干拌30s→供水设备给水、水泥、粉煤灰、高钛重矿渣、碎石混合物和水搅拌30s→加入高效减水剂、外加剂、水泥、粉煤灰、砂、碎石、水、减水剂搅拌60～90s→混凝土检验出厂→输入混凝土搅拌车运输→混凝土运输至施工现场→检验混凝土坍落度、和易性→混凝土输送泵泵送入模→混凝土振捣→混凝土养护；

操作要点

1）、在配制高钛重矿渣混凝土前，至少提前24h对高钛重矿渣进行饱水处理，由于高钛重矿渣是多孔材料，如果不提前做饱水处理，在混凝土泵送过程中，在泵送压力的作用下高钛重矿渣会吸附水泥浆体，对混凝土的工作性能产生不利影响；

2）、在配制高钛重矿渣混凝土前2h～3h，用铲车将料场中高钛重矿渣进行混匀操作，让砂堆上部与砂堆下部不同含水率的砂混合均匀，然后静置1h～2h，目的是使测出的含水率更接近实际含水率；

3）、在配制高钛重矿渣混凝土前0.5h，测量经过混匀操作的高钛重矿渣的含水率，取3～6个砂堆中不同部位且有代表性的位置进行砂的含水率测量，然后计算出这3～6个含水率的平均值；

4）、砂的含水率宜控制在7%～10%之间，如果含水率小于6%在泵送压力的做用下高钛重矿渣会吸附水泥浆体，对混凝土的工作性能产生不利影响；如果含水率大于11%在泵送压力的做用下，高钛重矿渣孔隙中自由水会释放出，导致泵送后的混凝土多浮浆；

5）、在装载机装高钛重矿渣时，应尽量从料堆的中上部取料，可有效防止料堆下部的砂含水率波动过大，对配制的混凝土工作性能及强度产生不利影响；

6）混凝土有效水胶比不宜大于0.32，一般在0.28～0.30之间；高钛重矿渣是多孔材料，其孔隙中含有约3.5%的饱和面干含水率，这部分水将不参于水泥水化，不属于外部加水，因此有效水胶比，是将高钛重矿渣饱和面干3.5%的水量除去后所得的水胶比；

7）、混凝土搅拌运输车在运输途中，拌筒以1～3转/min速度不停地进行搅动，运到现场卸料前应使拌筒搅拌1～2min后再卸料；

8）、混凝土的泵送初始时，应慢速泵送，待泵送顺利时，在用正常速度泵送；混凝土泵送速度要均匀连续，必要时可降低混凝土的泵送速度，若停泵时间过长，应每隔15min反泵一次，防止料斗内的混凝土沉淀离析，若预计等待时间过长，应将管中混凝土清除，用水清洗管道，等待重新泵送；

9）、浇筑过程中，必须由专人对混凝土的质量进行监控，及时作好塌落度检测，保证混凝土不离析、不泌水，具有可泵性为原则，对有和易性、塌落度不达标等现象的混凝土坚决不准使用，每台班混凝土取样不少于 2 组。 

Claims (1)

1.高钛重矿渣泵送混凝土及施工方法，由骨料、硅酸盐水泥、粉煤灰组成，其特征在于：骨料：采用粒径 5mm~25mm 的石子、粒径 5mm~16mm 的小石子、细度模数为 3.0 ～ 2.4 的高钛重矿渣；硅酸盐水泥：采用52.5 的硅酸盐水泥； 粉煤灰：质量指标符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB1596-2005）中Ⅱ级灰要求，掺量由试验确定；外加剂：包括消泡剂选用一种有机硅油5～10%、引气剂选用松香热聚物1～2%、增粘剂选用纤维素醚2.5～5%、减缩组分选用低级醇的环氧化合物与烷基聚氧乙烯醚7.5～15%，其余部分为高效聚羧酸减水剂；通过对以上几种不同组分掺量进行调整，复合而成一种适用于高钛重矿渣混凝土的外加剂；

工艺流程

高钛重矿渣堆料场→水源供应→对砂进行预湿处理→铲车对砂进行匀质化处理→测量砂的含水率→碎石、高钛重矿渣、水泥、粉煤灰储存→装载机送料、螺旋输送机送料→电子称计量→水泥、粉煤灰、高钛重矿渣、碎石混合干拌30s→供水设备给水、水泥、粉煤灰、高钛重矿渣、碎石混合物和水搅拌30s→加入高效减水剂、外加剂、水泥、粉煤灰、砂、碎石、水、减水剂搅拌60～90s→混凝土检验出厂→输入混凝土搅拌车运输→混凝土运输至施工现场→检验混凝土坍落度、和易性→混凝土输送泵泵送入模→混凝土振捣→混凝土养护；

操作要点

1）、在配制高钛重矿渣混凝土前，至少提前24h对高钛重矿渣进行饱水处理，由于高钛重矿渣是多孔材料，如果不提前做饱水处理，在混凝土泵送过程中，在泵送压力的作用下高钛重矿渣会吸附水泥浆体，对混凝土的工作性能产生不利影响；

2）、在配制高钛重矿渣混凝土前2h～3h，用铲车将料场中高钛重矿渣进行混匀操作，让砂堆上部与砂堆下部不同含水率的砂混合均匀，然后静置1h～2h，目的是使测出的含水率更接近实际含水率；

3）、在配制高钛重矿渣混凝土前0.5h，测量经过混匀操作的高钛重矿渣的含水率，取3～6个砂堆中不同部位且有代表性的位置进行砂的含水率测量，然后计算出这3～6个含水率的平均值；

4）、砂的含水率宜控制在7%～10%之间，如果含水率小于6%在泵送压力的做用下高钛重矿渣会吸附水泥浆体，对混凝土的工作性能产生不利影响；如果含水率大于11%在泵送压力的做用下，高钛重矿渣孔隙中自由水会释放出，导致泵送后的混凝土多浮浆；

5）、在装载机装高钛重矿渣时，应尽量从料堆的中上部取料，可有效防止料堆下部的砂含水率波动过大，对配制的混凝土工作性能及强度产生不利影响；

6）混凝土有效水胶比不宜大于0.32，一般在0.28～0.30之间；高钛重矿渣是多孔材料，其孔隙中含有约3.5%的饱和面干含水率，这部分水将不参于水泥水化，不属于外部加水，因此有效水胶比，是将高钛重矿渣饱和面干3.5%的水量除去后所得的水胶比；

7）、混凝土搅拌运输车在运输途中，拌筒以1～3转/min速度不停地进行搅动，运到现场卸料前应使拌筒搅拌1～2min后再卸料；

8）、混凝土的泵送初始时，应慢速泵送，待泵送顺利时，在用正常速度泵送；混凝土泵送速度要均匀连续，必要时可降低混凝土的泵送速度，若停泵时间过长，应每隔15min反泵一次，防止料斗内的混凝土沉淀离析，若预计等待时间过长，应将管中混凝土清除，用水清洗管道，等待重新泵送；

9）、浇筑过程中，必须由专人对混凝土的质量进行监控，及时作好塌落度检测，保证混凝土不离析、不泌水，具有可泵性为原则，对有和易性、塌落度不达标等现象的混凝土坚决不准使用，每台班混凝土取样不少于 2 组。

Images