CN105924110A - 一种输电线路基础施工用早强混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种输电线路基础施工用早强混凝土及其制备方法，涉及道路用混凝土领域，解决了输电线路现浇混凝土在基础施工过程中存在的早期强度低、养护时间长的问题。该早强混凝土以重量份数计包含以下组分：硫铝酸盐水泥360～500份；骨料1700～1880份；三乙醇胺0.108～0.5份；聚羧酸系高效减水剂1.44～12.5份；水108～225份。通过使用硫铝酸盐水泥制备混凝土，避免了普通硅酸盐水泥达到70％强度需要3～7天左右的缺点。本发明塌落度为180±20mm，符合基础施工要求，耐久性提高；初凝结时间延长1小时，既适合现场制备，又适合泵送；达到30MPa抗压强度仅需1天，便于迅速施工；抗冻性高。

Description

一种输电线路基础施工用早强混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及道路用混凝土技术领域，具体涉及一种输电线路基础施工用早强混凝土及其制备方法。
背景技术
目前，为了解决现浇混凝土在基础施工过程中早期强度低、养护时间长的问题，人们通常采用的方法是使用高强度硅酸盐水泥混凝土代替普通强度硅酸盐水泥混凝土或者在使用高强度硅酸盐水泥混凝土代替普通强度硅酸盐水泥混凝土的同时添加早强剂以提高早期强度。通过使用高强度硅酸盐水泥混凝土代替普通强度硅酸盐水泥混凝土，以利用高强混凝土比普通强度混凝土早期强度高的特点，此种方法的缺点是后期强度过高，未充分利用其强度，可能导致结构受力不合理，并造成较大浪费；而在使用高强度硅酸盐水泥混凝土代替普通强度硅酸盐水泥混凝土的同时添加早强剂的方法，由于普通强度硅酸盐水泥本身的凝结硬化特性，导致强度提高有限，一般抗压强度达到30MPa以上需要3～7天，早强效果不明显。
在道路用混凝土领域，通过将普通硅酸盐水泥替换为特种水泥硫铝酸盐水泥来提高混凝土早期强度，这是因为硫铝酸盐水泥具有快硬、早强性能。如公开号为CN102701684A的中国专利，公开了一种超早强混凝土材料的制备方法，具体包括如下步骤：将硫铝酸盐水泥、碎石、河砂、矿粉、固体早强组分、液体早强组分及自来水按重量配比进行混合并充分搅拌而成，其中所述各组分的重量配比为：硫铝酸盐水泥100、砂210～240、碎石260～290、矿粉10～50、固体早强组分5～7、液体早强组分6～9、自来水45～50。该超早强混凝土材料的养护时间最高可以缩短至6h，即可使施工路面的混凝土强度达到30MPa，达到交通路面使用的要求。通过使用硫铝酸盐水泥代替普通硅酸盐水泥制备混凝土，由于其水化过快、容易闪凝、干缩开裂，后期强度和耐久性都较差；通过用硫铝酸盐水泥掺加复合早强剂，缺点是，复合早强剂配制复杂，需要专门配制，不易于施工操作，并且路面工艺要求水灰比较大、流动性大，不适合用于输电线路基础施工用。
发明内容
为了解决输电线路现浇混凝土在基础施工过程中存在的早期强度低、养护时间长的问题，本发明提供一种输电线路基础施工用早强混凝土及其制备方法。
本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的一种输电线路基础施工用早强混凝土，以重量份数计包含以下组分：
硫铝酸盐水泥360～500份；
骨料1700～1880份；
三乙醇胺0.108～0.5份；
聚羧酸系高效减水剂1.44～12.5份；
水108～225份。
作为优选的，所述硫铝酸盐水泥标号为32.5级、42.5级或52.5级。
作为优选的，所述骨料包括石子和砂子，所述骨料的砂率为35～45％，所述石子的粒径为5～25mm，所述砂子为天然河砂，粒径为1～5mm，细度模数为2.3～3.0。
作为优选的，所述聚羧酸系高效减水剂的减水率为20％～40％。
作为优选的实施方式，本发明的一种输电线路基础施工用早强混凝土，以重量份数计包含以下组分：
硫铝酸盐水泥430份；
骨料1780份；
三乙醇胺0.3份；
聚羧酸系高效减水剂7.2份；
水178份。
作为优选的实施方式，本发明的一种输电线路基础施工用早强混凝土，以重量份数计包含以下组分：
硫铝酸盐水泥455份；
骨料1700份；
三乙醇胺0.108份；
聚羧酸系高效减水剂11.3份；
水200份。
本发明还提供了上述的一种输电线路基础施工用早强混凝土的制备方法，包括如下步骤：
(1)将硫铝酸盐水泥和骨料搅拌均匀，得到混合物A；
(2)将水、三乙醇胺和聚羧酸系高效减水剂搅拌均匀，得到混合物B；
(3)将混合物B加入到混合物A中，搅拌均匀即得到早强混凝土。
进一步的，步骤(1)中，搅拌时间为60s～90s。
进一步的，步骤(2)中，搅拌时间为10s～20s。
进一步的，步骤(3)中，搅拌时间为60s～90s。
本发明的有益效果是：
本发明的早强混凝土与现有的道路混凝土相比，克服了其流动性过大、凝结时间过快不利于施工、干缩过大、不适合泵送、只适合小部分的破损修复的应用限制。本发明的早强混凝土的技术优势在于：
1、本发明的早强混凝土，通过使用硫铝酸盐水泥制备混凝土，避免了普通硅酸盐水泥达到70％强度需要3～7天左右的缺点。
2、本发明的早强混凝土，通过使用聚羧酸系高效减水剂，使水灰比控制在合理范围内，防止了干缩裂缝；其塌落度在180±20mm范围内，塌落度符合基础施工要求并使混凝土结构致密，提高了混凝土的耐久性；而且聚羧酸系高效减水剂可以使硫铝酸盐水泥混凝土初凝结时间延长1小时左右，既适合现场制备，又适合泵送。
3、本发明的早强混凝土，通过使用早强剂—三乙醇胺，对混凝土的早期强度和后期强度都有利，达到30MPa抗压强度仅需要1天，比普通硅酸盐水泥混凝土提前了3～5天左右，以便于现浇混凝土结构迅速施工，使施工速度得到非常大的提高。
4、本发明的早强混凝土进一步限定了原料组成及配比，以重量份数计包含以下组分：硫铝酸盐水泥360～500份；骨料1700～1880份；三乙醇胺0.108～0.5份；聚羧酸系高效减水剂1.44～12.5份；水108～225份。经过试验选择，加入三乙醇胺0.108～0.5份、聚羧酸系高效减水剂1.44～12.5份，与硫铝酸盐水泥相容性良好，抗氯离子能力提高一个等级，抗冻性比不加(早强剂和减水剂)或者单独加入(早强剂或减水剂)提高更多。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的一种输电线路基础施工用早强混凝土，以重量份数计包含以下组分：硫铝酸盐水泥360～500份；骨料1700～1880份；三乙醇胺0.108～0.5份；聚羧酸系高效减水剂1.44～12.5份；水108～225份。
本发明中，胶凝材料选择硫铝酸盐水泥，早强剂选择三乙醇胺，减水剂选择聚羧酸系高效减水剂。所说的骨料包括石子和砂子，骨料的砂率为35～45％，石子的粒径为5～25mm，砂子为天然河砂，粒径为1～5mm，细度模数为2.3～3.0。所说的硫铝酸盐水泥标号为32.5级、42.5级或52.5级。所说的聚羧酸系高效减水剂的减水率为20％～40％。
本发明中，通过选择三乙醇胺(分子式C6H15NO3)作为早强剂，其N原子上未共用的电子对很容易与金属离子形成共价键，发生络合反应，生成的络合物易溶于水，会在水泥颗粒表面生成可溶区点，使水泥中的C3F、C4AF溶解速率提高而与石膏的反应随之加快，硫铝酸钙生成量增多，从而对硬化后的水泥石的致密性和早期强度的提高极为有利。由于络合物的生成，使液相中Ca(OH)2过饱和度提高，会更加有效地阻止C3A水化初期形成疏松结晶结构物的趋势，从而提高水泥石的致密性和强度，进而缩短混凝土达到施工强度的养护时间。
本发明的早强混凝土的24小时抗压强度高于30MPa，塌落度、凝结时间适宜，能满足输电线路基础施工的操作要求，成本低廉，能够及早进行组塔施工，节约宝贵时间。由于硫铝酸钙生成量增多，消耗了C3A，也就减少了C3A水化物的数量，因而，C3A水化物由非晶形向晶型转化对强度产生不利的作用大大减弱，所以对中、后期强度有利。
本发明中，减水剂选择聚羧酸系高效减水剂，其憎水基团定向吸附于水泥颗粒表面，而亲水基团指向水溶液，构成单分子或多分子层吸附膜，表面活性剂的定向吸附可以使水泥胶粒表面带有相同符号的电荷，于是在同性相斥的作用下，不但能使水泥—水体系处于相对稳定的悬浮状态，而且还能使水泥在加水初期所形成的絮凝状结构分散解体，从而将絮凝结构内的水释放出来，达到减水的目的。聚羧酸系高效减水剂加入后，不仅可以使新拌混凝土的和易性改善，而且由于混凝土中水灰比有较大幅度的下降，使水泥石内部孔隙体积明显减少，水泥石更为致密，混凝土的抗压强度显著提高，获得的混凝土具有养护时间短、早期强度高的优点。
本发明的一种输电线路基础施工用早强混凝土，进一步限定了早强混凝土的原料组成及配比，以重量份数计包含以下组分：硫铝酸盐水泥360～500份；骨料1700～1880份；三乙醇胺0.108～0.5份；聚羧酸系高效减水剂1.44～12.5份；水108～225份。经过大量的试验测定，在该特定配比条件下，硫铝酸盐水泥与特定组成的外加剂相互作用时，可以保证两者之间具有最佳反应条件，一方面可以更加合理地控制两者的反应时间，既避免了混凝土凝结时间过慢导致混凝土的养护时间长的问题，又避免了混凝土凝结时间过快导致的混凝土在后期使用过程中易出现开裂或者强度倒缩等问题，另一方面，还可以进一步控制混凝土中碱含量，从而使得制备的混凝土具有高强度、高体积稳定性和耐久性等优异性能。
实施例1
本发明的输电线路基础施工用早强混凝土，以重量份数计包含以下组分：
硫铝酸盐水泥405份，标号为52.5级；
骨料1800份，砂率38％；
三乙醇胺0.4份；
聚羧酸系高效减水剂12.5份，减水率为21％；
水108份。
其制备过程如下：
(1)将405份硫铝酸盐水泥和1800份骨料搅拌均匀，搅拌60s，得到混合物A；
(2)将108份水、0.4份三乙醇胺和12.5份聚羧酸系高效减水剂搅拌均匀，搅拌10s，得到混合物B；
(3)将混合物B加入到混合物A中，搅拌90s，搅拌均匀即得到早强混凝土。
实施例2
本发明的输电线路基础施工用早强混凝土，以重量份数计包含以下组分：
硫铝酸盐水泥360份，标号为52.5级；
骨料1880份，砂率为45％；
三乙醇胺0.2份；
聚羧酸系高效减水剂9份，减水率为29％；
水130份。
其制备过程如下：
(1)将360份硫铝酸盐水泥和1880份骨料搅拌均匀，搅拌75s，得到混合物A；
(2)将130份水、0.2份三乙醇胺和9份聚羧酸系高效减水剂搅拌均匀，搅拌10s，得到混合物B；
(3)将混合物B加入到混合物A中，搅拌60s，搅拌均匀即得到早强混凝土。
实施例3
本发明的输电线路基础施工用早强混凝土，以重量份数计包含以下组分：
硫铝酸盐水泥430份，标号为42.5级；
骨料1780份，砂率为40％；
三乙醇胺0.3份；
聚羧酸系高效减水剂7.2份，减水率为30％；
水178份。
其制备过程如下：
(1)将430份硫铝酸盐水泥和1780份骨料搅拌均匀，搅拌80s，得到混合物A；
(2)将178份水、0.3份三乙醇胺和7.2份聚羧酸系高效减水剂搅拌均匀，搅拌15s，得到混合物B；
(3)将混合物B加入到混合物A中，搅拌80s，搅拌均匀即得到早强混凝土。
实施例4
本发明的输电线路基础施工用早强混凝土，以重量份数计包含以下组分：
硫铝酸盐水泥500份，标号为42.5级；
骨料1750份，砂率为35％；
三乙醇胺0.35份；
聚羧酸系高效减水剂4.1份，减水率为32％；
水190份。
其制备过程如下：
(1)将500份硫铝酸盐水泥和1750份骨料搅拌均匀，搅拌90s，得到混合物A；
(2)将190份水、0.35份三乙醇胺和4.1份聚羧酸系高效减水剂搅拌均匀，搅拌20s，得到混合物B；
(3)将混合物B加入到混合物A中，搅拌70s，搅拌均匀即得到早强混凝土。
实施例5
本发明的输电线路基础施工用早强混凝土，以重量份数计包含以下组分：
硫铝酸盐水泥455份，标号为42.5级；
骨料1700份，砂率为39％；
三乙醇胺0.108份；
聚羧酸系高效减水剂11.3份，减水率为35％；
水200份。
其制备过程如下：
(1)将455份硫铝酸盐水泥和1700份骨料搅拌均匀，搅拌85s，得到混合物A；
(2)将200份水、0.108份三乙醇胺和11.3份聚羧酸系高效减水剂搅拌均匀，搅拌20s，得到混合物B；
(3)将混合物B加入到混合物A中，搅拌80s，搅拌均匀即得到早强混凝土。
实施例6
本发明的输电线路基础施工用早强混凝土，以重量份数计包含以下组分：
硫铝酸盐水泥389份，标号为32.5级；
骨料1710份，砂率为40％；
三乙醇胺0.5份；
聚羧酸系高效减水剂1.44份，减水率为40％；
水225份。
其制备过程如下：
(1)将389份硫铝酸盐水泥和1710份骨料搅拌均匀，搅拌70s，得到混合物A；
(2)将225份水、0.5份三乙醇胺和1.44份聚羧酸系高效减水剂搅拌均匀，搅拌15s，得到混合物B；
(3)将混合物B加入到混合物A中，搅拌75s，搅拌均匀即得到早强混凝土。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步的详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和发明构思，做出相应改变和替代，而且得到与本发明具有相似配方的输电线路基础施工用早强混凝土，其性能也必然相同，都应当视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种输电线路基础施工用早强混凝土，其特征在于，以重量份数计包含以下组分：
硫铝酸盐水泥 360～500份；
骨料 1700～1880份；
三乙醇胺 0.108～0.5份；
聚羧酸系高效减水剂 1.44～12.5份；
水 108～225份。
2.根据权利要求1所述的一种输电线路基础施工用早强混凝土，其特征在于，所述硫铝酸盐水泥标号为32.5级、42.5级或52.5级。
3.根据权利要求1所述的一种输电线路基础施工用早强混凝土，其特征在于，所述骨料包括石子和砂子，所述骨料的砂率为35～45％，所述石子的粒径为5～25mm，所述砂子为天然河砂，粒径为1～5mm，细度模数为2.3～3.0。
4.根据权利要求1所述的一种输电线路基础施工用早强混凝土，其特征在于，所述聚羧酸系高效减水剂的减水率为20％～40％。
5.根据权利要求1所述的一种输电线路基础施工用早强混凝土，其特征在于，以重量份数计包含以下组分：
硫铝酸盐水泥 430份；
骨料 1780份；
三乙醇胺 0.3份；
聚羧酸系高效减水剂 7.2份；
水 178份。
6.根据权利要求1所述的一种输电线路基础施工用早强混凝土，其特征在于，以重量份数计包含以下组分：
硫铝酸盐水泥 455份；
骨料 1700份；
三乙醇胺 0.108份；
聚羧酸系高效减水剂 11.3份；
水 200份。
7.权利要求1至6中任意一项所述的一种输电线路基础施工用早强混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将硫铝酸盐水泥和骨料搅拌均匀，得到混合物A；
(2)将水、三乙醇胺和聚羧酸系高效减水剂搅拌均匀，得到混合物B；
(3)将混合物B加入到混合物A中，搅拌均匀即得到早强混凝土。
8.根据权利要求7所述的一种输电线路基础施工用早强混凝土的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，搅拌时间为60s～90s。
9.根据权利要求7所述的一种输电线路基础施工用早强混凝土的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，搅拌时间为10s～20s。
10.根据权利要求7所述的一种输电线路基础施工用早强混凝土的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，搅拌时间为60s～90s。
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