CN106365569B - 一种高扰动水下砌筑砂浆 - Google Patents

一种高扰动水下砌筑砂浆 Download PDF

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Abstract

一种高扰动水下砌筑砂浆，所含组分及各组分的质量分数为：特种快硬水泥50份；普通水泥220份；树脂胶粉15份；天然中砂675‑685份；抗扰动外加剂30‑40份；水性环氧树脂40‑50份；其中，所述抗扰动外加剂中所含组分及各组分的质量份数为：硅粉1～5份；羟丙基甲基纤维素2～5份；超塑化剂0.5～1份；触变剂5～8份；特种快硬水泥5～8份；絮凝剂12～15份；早强剂5～8份。特种快硬水泥的添加，使砂浆水下初凝时间短，性环氧树脂的添加使砂浆表面亲合力强,硅粉使砂浆表面亲合力强，适用于水下修复。本发明配方合理，制作使用方便，砂浆在带水作业条件下具有不易分散、好施工、水下正常硬化及强度高等效果。

Description

一种高扰动水下砌筑砂浆
技术领域
本发明涉及水下砌筑施工技术领域，具体涉及一种高扰动水下砌筑砂浆。
背景技术
目前，水下混凝土项目施工存在诸多难题，其中之一为在高扰动环境下混凝土易分散的问题，目前水下混凝土建筑物兴建或损毁的修复一般采用筑围堰，抽干水，再浇灌混凝土或砌筑墙体、抹灰砂浆来完成，此种方法费时、费工和费钱。另一种方法是不筑围堰、不抽水，利用溜槽、导管、泵和开底容器等把普通混凝土或砂浆输送到水下浇筑或修补位置来完成，此种方法所采用的普通水下混凝土或砂浆遇水易离析，水泥易流失骨料易分离，从而影响硬化及混凝土或砂浆的性能，一般不如抽干水进行浇灌或修补的方法质量高。目前，现有公开的技术虽涉及一些可以用于水下不分散材料的技术路线、配比及相关说明，但在实际使用中效果都不理想，而且没有明确的施工工艺、产品或施工技术说明，导致不能推广应用。
为克服上述两种水下浇筑或修补方法的不足，德国和日本等先后开发出水下不分散混凝土，用它来进行水下混凝土建筑的浇筑或修补，可以不筑围堰不抽水，直接在水中进行，然而，对于有一定流速的水下混凝土薄层修复或砌筑抹灰中，其效果仍然不理想。
发明内容
本发明目的在于提供一种高扰动水下砌筑砂浆，通过调整基础砂浆的配比，同时添加专用的抗扰动外加剂，目的在于解决泥砂浆或混凝土在有水状态或高扰动下、浆体遇水后会容易离析、水泥易流失、砂石料易分离、从而影响硬化及混凝土或砂浆的性能的技术难题，其带水作业具有较好的施工性，在有水及扰动状态下可以不离散，短期快速的形成很好的硬化，后期强度保持率较好。
为实现上述技术目的，本发明采用为技术方案：
一种高扰动水下砌筑砂浆，其特征在于，所含组分及各组分的质量分数为：特种快硬水泥50份；普通水泥220份；树脂胶粉15份；天然中砂675-685份；抗扰动外加剂30-40份；水性环氧树脂40-50份；其中，所述抗扰动外加剂中所含组分及各组分的质量份数为：硅粉1～5份；羟丙基甲基纤维素2～5份；超塑化剂0.5～1份；触变剂5～8份；特种快硬水泥5～8份；絮凝剂12～15份；早强剂5～8份。
作为本发明的优选配方，所含组分及各组分的质量分数为：特种快硬水泥50份；普通水泥220份；树脂胶粉15份；天然中砂680-685份；抗扰动外加剂35-40份；水性环氧树脂40-45份；其中，所述抗扰动外加剂中所含组分及各组分的质量份数为：硅粉3～5份；羟丙基甲基纤维素2～3份；超塑化剂0.5～0.8份；触变剂6份；特种快硬水泥6份；絮凝剂12份；早强剂6份。
对配方进行进一步的优选，所含组分及各组分的质量分数为：特种快硬水泥50份；普通水泥220份；树脂胶粉15份；天然中砂680份；抗扰动外加剂35份；水性环氧树脂45份；其中，所述抗扰动外加剂中所含组分及各组分的质量份数为：硅粉3份；羟丙基甲基纤维素3份；超塑化剂0.8份；触变剂6份；特种快硬水泥6份；絮凝剂12份；早强剂6份。
进一步的，所述硅粉的比表面积为20000～21000m2/kg。
进一步的，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺，其与硅粉的配合质量比为(1～2)：(3～8)。
进一步的，所述特种快硬水泥由以下重量配比的组分构成：过烧氧化镁100份；磷酸二氢钾15～30份；脱硫石膏4～6份；粉煤灰20～45份，钢渣粉10～20份；石灰石粉3～8份，减水剂0.15～0.2，消泡剂0.1～0.2。
进一步的，所述超塑化剂选自磺化树脂和磺酸盐中的一种或两种。
进一步的，所述触变剂选自改性膨润土、蒙脱石和硅酸镁铝的层状硅酸盐矿物中的一种或几种。
进一步的，所述絮凝剂为硼酸、多聚磷酸钠中的任何一种或两种的混合，混合时质量比为4.0：1～1.0：1。
进一步的，所述早强剂由以下重量配比的组分构成：酸金属溴化物13～26份；偏铝酸钠26～36份；酸金属氢氧化物25～45份；二氧化硅18～25份；醇胺类有机物1.8～2.5份；所述酸金属溴化物为NaBr、KBr、LiBr中的一种，所述酸金属氢氧化物为NaOH或KOH，所述醇胺类有机物为三乙醇胺或三异丙醇胺。
与现有技术相比，本发明的技术优势在于：
特种快硬水泥的添加，使砂浆水下初凝时间短，仅45-60min，这对在有一定流速的水下施工质量有利；抗压强度高于普通砂浆，28d龄期的高40％上下,180d龄期的高60％上下；养护28d的抗压强度要比其陆上自然养护的约低7.8％；同时要比同样水灰比和砂灰比的普通水泥砂浆陆上自然养护28d的抗压强度低17.9％；砂浆3d水中粘接抗拉强度可达1.0MPa,这与普通水泥砂浆3d陆上自然养护的粘接抗拉强度1.1MPa基本接近，避免砂浆不会被流动水冲走；
水性环氧树脂的添加使砂浆表面亲合力强,适用于水下修复，水被牢固吸附在其上，在混凝土表面形成水层，对改性环氧树脂类灌浆材料中产生粘接力的成份与混凝土的表面的接触产生不利影响，产生粘接力的成份难以较好地粘接到混凝土基体上，导致粘结层与基体容易发生分离；
硅粉具有极大的比表面积，呈空心微粒状，当与水泥拌合时能吸收更多的水分，是水泥浆分散体稠化，增加凝聚结构，增加砂浆抗水洗作用；同时还能与砂浆水化反应产生的氢氧化钙反应，生成具有胶凝性质的水化硅酸钙和水化铝酸钙，可胶结骨料，防止拌合物离析分散，提高硬化物强度；
增粘剂采用羟丙基甲基纤维素，增大拌制物的粘着性，从而赋予水下不分散砂浆抗分散、抗离析性能；超塑化剂增大拌制物的流动度及和易性，从而赋予材料较佳的自流平、自密实性能；絮凝剂与水泥的理化作用。在材料中水泥颗粒吸附了絮凝剂里可溶性聚合物，颗粒间形成桥式结构，增大了颗粒间的吸附力，提高了浆液粘度,从而使这类材料具有水下抗分散性能。通过特种水泥的掺加和絮凝剂的共同作用，赋予了此类材料早强快硬的性能；
综上，本发明通过一种高性能水下砌筑砂浆专用的外加剂，配方合理，制作使用方便，使得砌筑砂浆在带水作业条件下具有不易分散、好施工、水下正常硬化及强度高等效果。
具体实施方式
在下文中，将描述本发明的高扰动水下砌筑砂浆的实施例。
在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
实施例一
高扰动水下砌筑砂浆所含组分及各组分的质量分数为：特种快硬水泥50份；普通水泥220份；树脂胶粉15份；天然中砂680份；抗扰动外加剂35份；水性环氧树脂45份；其中，所述抗扰动外加剂中所含组分及各组分的质量份数为：硅粉3份；羟丙基甲基纤维素3份；超塑化剂0.8份；触变剂6份；特种快硬水泥6份；絮凝剂12份；早强剂6份。
实施例二
高扰动水下砌筑砂浆所含组分及各组分的质量分数为：特种快硬水泥50份；普通水泥220份；树脂胶粉15份；天然中砂680份；抗扰动外加剂30-40份；水性环氧树脂40-50份；其中，所述抗扰动外加剂中所含组分及各组分的质量份数为：硅粉1份；羟丙基甲基纤维素2份；超塑化剂0.5份；触变剂7份；特种快硬水泥5份；絮凝剂15份；早强剂5份。
实施例三
作为本发明的优选配方，所含组分及各组分的质量分数为：特种快硬水泥50份；普通水泥220份；树脂胶粉15份；天然中砂675份；抗扰动外加剂35-40份；水性环氧树脂40-45份；其中，所述抗扰动外加剂中所含组分及各组分的质量份数为：硅粉5份；羟丙基甲基纤维素3份；超塑化剂0.8份；触变剂6份；特种快硬水泥8份；絮凝剂14份；早强剂6份。
实施例四
特种快硬水泥50份；普通水泥220份；树脂胶粉15份；天然中砂685份；抗扰动外加剂35份；水性环氧树脂45份；其中，所述抗扰动外加剂中所含组分及各组分的质量份数为：硅粉2份；羟丙基甲基纤维素4份；超塑化剂0.8份；触变剂8份；特种快硬水泥7份；絮凝剂12份；早强剂8份。
实施例五
特种快硬水泥50份；普通水泥220份；树脂胶粉15份；天然中砂680份；抗扰动外加剂35份；水性环氧树脂45份；其中，所述抗扰动外加剂中所含组分及各组分的质量份数为：硅粉4份；羟丙基甲基纤维素5份；超塑化剂1份；触变剂6份；特种快硬水泥6份；絮凝剂13份；早强剂7份。
对照实施例
普通水泥270份；树脂胶粉60份；天然中砂680份；普通外加剂35份；其中，所述普通外加剂中所含组分及各组分的质量份数为：增粘剂10份；超塑化剂2份；触变剂6份；絮凝剂13份；早强剂7份。
其中，上述实施例中所述硅粉的比表面积为20000～21000m2/kg；所述絮凝剂为聚丙烯酰胺，其与硅粉的配合质量比为(1～2)：(3～8)；所述特种快硬水泥由以下重量配比的组分构成：过烧氧化镁100份；磷酸二氢钾15～30份；脱硫石膏4～6份；粉煤灰20～45份，钢渣粉10～20份；石灰石粉3～8份，减水剂0.15～0.2，消泡剂0.1～0.2；所述超塑化剂选自磺化树脂和磺酸盐中的一种或两种；所述触变剂选自改性膨润土、蒙脱石和硅酸镁铝的层状硅酸盐矿物中的一种或几种；所述絮凝剂为硼酸、多聚磷酸钠中的任何一种或两种的混合，混合时质量比为4.0：1～1.0：1；所述早强剂由以下重量配比的组分构成：酸金属溴化物13～26份；偏铝酸钠26～36份；酸金属氢氧化物25～45份；二氧化硅18～25份；醇胺类有机物1.8～2.5份；所述酸金属溴化物为NaBr、KBr、LiBr中的一种，所述酸金属氢氧化物为NaOH或KOH，所述醇胺类有机物为三乙醇胺或三异丙醇胺。
对上述五个实施例的高扰动水下砌筑砂浆进行性能测试，性能测试的能具体方法如下：
扩散度：在平整的玻璃板上，将搅拌好的砂浆注满上口内径Ф70mm，下口内径Ф100mm，高度60mm的圆模后，用钢尺将圆模表面刮平，静置5s后再将圆模缓缓提起，砂浆从圆模全部流出不再流动后，用卡尺测量砂浆底面互相垂直的两个方向直径，计算平均值，取整数，单位为毫米，多次试验取平均值作为砂浆扩散度；
抗压强度：分别测试28d和180d试件的抗压强度，试件的尺寸为70mm×70mm×70mm，以0.3MPa/s～0.5MPa/s速度连续而均匀地加荷。当试件接近破坏而开始迅速变形时，停止调整试验机油门，直至试件破坏，记录破坏荷载。
抗渗等级：按照《水工混凝土试验规程》(DL/T5150-2001)中7.11水泥砂浆抗渗性试验的要求，进行水泥砂浆和净浆的抗渗性能试验。
抗冻等级：按照《水工混凝土试验规程》(DL/T5150-2001)中7.10水泥砂浆抗冻性试验的要求，进行水泥砂浆和净浆的抗冻性能试验。
五个实施例的检测结果如表1：
表1.高扰动水下砌筑砂浆与对照组的质量检测结果对照统计表
分析表1，本发明设计的高扰动水下砌筑砂浆的水下初凝时间短，仅45-60min，这对在有一定流速的水下施工质量有利；抗压强度高于普通砂浆，28d龄期的高40％上下,180d龄期的高60％上下；养护28d的抗压强度要比其陆上自然养护的约低7.8％；同时要比同样水灰比和砂灰比的普通水泥砂浆陆上自然养护28d的抗压强度低17.9％；砂浆3d水中粘接抗拉强度可达1.0MPa,这与普通水泥砂浆3d陆上自然养护的粘接抗拉强度1.1MPa基本接近，避免砂浆不会被流动水冲走；
本发明设计的高扰动水下砌筑砂浆在制作时，由砂浆厂根据设计好的抗扰动外加剂配比，生产水下砌筑抗扰动外加剂，该外加剂为纯粉体材料复合，经过全自动化设备物理混合后，现场按照比例掺加到设计好的砌筑水泥砂浆配比中，按照比例加水搅拌均匀后使用即可；根据实际工地情况及需要，有砂浆厂按照技术及实验室提供的砂浆配合比和外加剂配比掺量，在工厂内生产成质量均一稳定的预拌砂浆，到现场后按照要求的比例加水搅拌均匀后使用即可。
上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据发明之目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本发明之目的为准。

Claims (7)

1.一种高扰动水下砌筑砂浆，其特征在于，所含组分及各组分的质量份数为：特种快硬水泥50份；普通水泥220份；树脂胶粉15份；天然中砂675-685份；抗扰动外加剂30-40份；水性环氧树脂40-50份；
其中，所述抗扰动外加剂中所含组分及各组分的质量份数为：硅粉1～5份；羟丙基甲基纤维素2～5份；超塑化剂0.5～1份；触变剂5～8份；特种快硬水泥5～8份；絮凝剂12～15份；早强剂5～8份；
所述硅粉的比表面积为20000～21000 m2/kg；
所述絮凝剂为聚丙烯酰胺，其与硅粉的配合质量比为（1～2）：（3～8）；
所述特种快硬水泥由以下重量配比的组分构成：过烧氧化镁100份；磷酸二氢钾15～30份；脱硫石膏4～6份；粉煤灰20～45份，钢渣粉10～20份；石灰石粉3～8份，减水剂0.15～0.2份，消泡剂0.1～0.2份。
2.根据权利要求1所述的一种高扰动水下砌筑砂浆，其特征在于，所含组分及各组分的质量份数为：特种快硬水泥50份；普通水泥220份；树脂胶粉15份；天然中砂680-685份；抗扰动外加剂35-40份；水性环氧树脂40-45份；其中，所述抗扰动外加剂中所含组分及各组分的质量份数为：硅粉3～5份；羟丙基甲基纤维素2～3份；超塑化剂0.5～0.8份；触变剂6份；特种快硬水泥6份；絮凝剂12份；早强剂6份。
3.根据权利要求1所述的一种高扰动水下砌筑砂浆，其特征在于，所含组分及各组分的质量份数为：特种快硬水泥50份；普通水泥220份；树脂胶粉15份；天然中砂680份；抗扰动外加剂35份；水性环氧树脂45份；其中，所述抗扰动外加剂中所含组分及各组分的质量份数为：硅粉3份；羟丙基甲基纤维素3份；超塑化剂0.8份；触变剂6份；特种快硬水泥6份；絮凝剂12份；早强剂6份。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的高扰动水下砌筑砂浆，其特征在于，所述超塑化剂选自磺化树脂和磺酸盐中的一种或两种。
5.根据权利要求4所述的高扰动水下砌筑砂浆，其特征在于，所述触变剂选自改性膨润土、蒙脱石和硅酸镁铝的层状硅酸盐矿物中的一种或几种。
6.根据权利要求4所述的高扰动水下砌筑砂浆，其特征在于，所述絮凝剂为硼酸、多聚磷酸钠中的任何一种或两种的混合，混合时硼酸、多聚磷酸钠的质量比为4 .0：1～1 .0：1。
7.根据权利要求5或6所述的高扰动水下砌筑砂浆，其特征在于，所述早强剂由以下重量配比的组分构成：碱金属溴化物13～26份；偏铝酸钠26～36份；碱金属氢氧化物25～45份；二氧化硅18～25份；醇胺类有机物1.8～2.5份；所述碱金属溴化物为NaBr、KBr、LiBr中的一种，所述碱金属氢氧化物为NaOH或KOH，所述醇胺类有机物为三乙醇胺或三异丙醇胺。
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