CN106630844A - 利用地铁工程废渣制备的缓凝型长距离泵送混凝土及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种利用地铁工程废渣制备的缓凝型长距离泵送混凝土及应用，属于混凝土领域，制备得到的混凝土密实性、流动性好，扩展度和强度高，生产成本低，适于长距离泵送。利用地铁工程废渣制备的缓凝型长距离泵送混凝土包括：水泥、水、石子、石屑、石粉、矿粉、粉煤灰、缓凝型聚羧酸减水剂，淀粉醚和1093建筑胶；按重量份数计，各组分配比为：水泥260‑300份，水151份，石子990‑1010份，石屑700‑720份，石粉50‑80份，矿粉80‑105份，粉煤灰85‑100份，缓凝型聚羧酸减水剂4.9‑4.95份，淀粉醚0.049‑0.0495份，1093建筑胶0.098‑0.099份。

Description

利用地铁工程废渣制备的缓凝型长距离泵送混凝土及应用
技术领域
本发明涉及混凝土领域，尤其涉及一种利用地铁工程废渣制备的缓凝型长距离泵送混凝土及应用。
背景技术
预拌混凝土是当今建筑施工中主要的工程原料之一。预拌混凝土具有原料丰富、价格低廉、生产工艺简单、施工方便等特点，因而使用量越来越大。同时，预拌混凝土具有抗压强度高，质量稳定、耐久性好，施工便捷，环保卫生等特点。而普通现场搅拌混凝土是由水泥、河砂、清水拌合，经计量搅拌硬化起到将建筑材料粘结一体，形成坚固整体的作用，不具备预拌混凝土的优点。
聚羧酸系高性能减水剂，由于真正做到了依据分散水泥作用机理设计有效的分子结构，具有超分散型，能防止混凝土坍落度损失而不引起明显缓凝，低掺量下发挥较高的塑化效果，流动性保持性好、水泥适应广分子构造上自由度大、合成技术多、高性能化的余地很大，对混凝土增强效果显著，能降低混凝土收缩，有害物质含量极低等技术性能特点，赋予了混凝土出色的施工和易性、良好的强度发展、优良的耐久性。
近几年，由于地铁基本建设的持续高速发展，对配制混凝土的性能要求也越来越高，而当地铁距离大于250米时，普通混凝土易出现在泵压下坍损过快，无法泵送，易堵管，泵送后无流动性，需要工地工人加水等情况，导致强度无法保证。此外，地铁建设渣土越来越多，对配制混凝土的性能要求也越来越高，渣土的处理费时费力。
发明内容
本发明的目的在于提供利用地铁工程废渣制备的缓凝型长距离泵送混凝土及应用，制备得到的混凝土密实性、流动性好，扩展度和强度高，生产成本低，适于长距离泵送。
为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是，利用地铁工程废渣制备的缓凝型长距离泵送混凝土，包括：水泥、水、石子、石屑、石粉、矿粉、粉煤灰、缓凝型聚羧酸减水剂，淀粉醚和1093建筑胶；按重量份数计，各组分配比为：水泥260-300份，水151份，石子990-1010份，石屑700-720份，石粉50-80份，矿粉80-105份，粉煤灰85-100份，缓凝型聚羧酸减水剂4.9-4.95份，淀粉醚0.049-0.0495份，1093建筑胶0.098-0.099份。
作为本发明的进一步优化，缓凝型聚羧酸减水剂减水率大于30％，凝结时间差＞+120min。
作为本发明的进一步优化，利用地铁工程废渣制备的缓凝型长距离泵送混凝土，按重量份数计，各组分配比为：水泥260份，水151份，石子1010份，石屑720份，石粉50份，矿粉105份，粉煤灰100份，缓凝型聚羧酸减水剂4.9份，淀粉醚0.049份，1093建筑胶0.098份。
作为本发明的进一步优化，所述水泥为P.I52.5水泥。
作为本发明的进一步优化，所述石子为地铁工程废渣土加工所得，粒径为5-25mm的连续粒级颗粒。
作为本发明的进一步优化，所述石屑为地铁工程废渣土加工石子后的余料加工所得，粒径为0.475mm-0.16mm。
作为本发明的进一步优化，所述石粉为地铁工程废渣土加工石子、石屑后的余料，含有粒径0.16mm-0.08mm的石粉。
作为本发明的进一步优化，所述矿粉为S95级矿粉，矿粉的比表面积为400m2/kg，28天活性指数为95％，流动度比为100％。
作为本发明的进一步优化，所述粉煤灰为Ⅱ级灰。
本发明另一方面还提供了上述利用地铁工程废渣制备的缓凝型长距离泵送混凝土在地铁施工中的应用，利用地铁工程废渣制备的缓凝型长距离泵送混凝土用于地铁施工距离大于250米的长距离泵送。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明中的缓凝型聚羧酸减水剂减水率>30％，通过调整缓凝型聚羧酸减水剂与增强剂的比例，凝结时间差>+120min；该缓凝型聚羧酸减水剂保持混凝土塑性的成分，保证混凝土强度，既降低用水量，又能保证混凝土的保水率、粘聚度，从而使所获得的混凝土不抓底、不离析，具有较好的流动性，适于地铁建设的长距离泵送。
2、本发明为保证工地废渣土循环利用，将其加工后再投入地铁混凝土中使用。采用地铁工程废渣土制备的石子代替天然石子,石屑、石粉代替河砂，石屑、石粉是地铁废渣土加工石子后的余料，实现资源的合理利用，减少废弃石屑对环境污染，另一方面废渣利用所得的石子、石屑和石粉组合物中不仅含有颗粒，也含有粉粒，这种级配拌合物的强度较高，与水泥等胶凝材料粘结性好；再者，利用上述废料取代河砂，降低了混凝土的生产成本。
3、本发明采用大掺量粉煤灰与矿粉代替水泥，防止高压下水化过快，坍损过快，提高混凝土流动性。
4、本发明所获得的混凝土强度高、流动性好、和易性优，适于长距离泵送；同时，该混凝土的耐久性能好，能够长期保持强度和保证使用的安全性。
具体实施方式
下面将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。
本发明实施例提供了利用地铁工程废渣制备的缓凝型长距离泵送混凝土，包括：水泥、水、石子、石屑、石粉、矿粉、粉煤灰、缓凝型聚羧酸减水剂，淀粉醚和1093建筑胶；按重量份数计，各组分配比为：水泥260-300份，水151份，石子990-1010份，石屑700-720份，石粉50-80份，矿粉80-105份，粉煤灰85-100份，缓凝型聚羧酸减水剂4.9-4.95份，淀粉醚0.049-0.0495份，1093建筑胶0.098-0.099份。上述组分配合，缓凝型聚羧酸减水剂中具有分散隔离混凝土的胶凝材料，淀粉醚和1093建筑胶保持混凝土塑性的成份，从而使得本混凝土既降低了用水量，又不抓底、不离析，具有较好的流动性。同时缓凝型聚羧酸减水剂减水率大于30％，凝结时间差＞+120min，与不掺增强剂的缓凝型聚羧酸减水剂以及普通聚羧酸减水剂相比，加入上述其他物料中配合得到的混凝土的流动性明显增强而且其他性能良好，适用于地铁施工的长距离泵送。
可以理解的是，在上述实施例中，缓凝型聚羧酸减水剂的加入量可以为4.9、4.91、4.92、4.93、4.94、4.95，淀粉醚加入量可以为0.049、0.0491、0.0492、0.0493、0.0494、0.0495等，本领域技术人员可根据实际分散和粘聚的情况进行调整减水剂、淀粉醚以及1093建筑胶的具体配比。
作为优选的实施例，利用地铁工程废渣制备的缓凝型长距离泵送混凝土，按重量份数计，各组分配比为：水泥260份，水151份，石子1010份，石屑720份，石粉50份，矿粉105份，粉煤灰100份，缓凝型聚羧酸减水剂4.9份，淀粉醚0.049份，1093建筑胶0.098份。此配比下混凝土的强度高、流动性也较好，可以满足同时满足使用强度和长距离泵送的要求。
在一优选实施例中，水泥为P.I52.5水泥，从而保证混凝土的抗压和抗拉承受能力。但是可以理解的是，本领域具有抗压和抗拉承受力的水泥均可用于本发明的混凝土制备，本发明的水泥含量为260-300份，此含量条件下加入P.I52.5水泥能够取得较好的效果。具体的，水泥的加入量可以为260,265，275,290,300份。上述含量与粉煤灰等其他组分配合，比常规水泥加入量少的前提下仍可保持混凝土的抗压和抗拉承受力。
在一优选实施例中，石子为地铁工程废渣土加工所得，粒径为5-25mm，加入量为990-1010份，石子的加入保证混凝土的和易性。具体的，石子的加入量可以为990,995,1000,1005,1010份。
在一优选实施例中，石屑为地铁工程废渣土加工石子后的余料加工所得，粒径为0.475mm-0.16mm。石屑的加入量为700-720份，可根据实际需要进行取值，具体的可取700,705,710,715,720份。采用建筑废弃物加工石子后的副产品石屑代替河砂，石屑中含有较颗粒，也含有粉粒，这种级配拌合物的强度较高，与水泥等胶凝材料粘结性好。
在一优选实施例中，石粉为地铁工程废渣土加工石子、石屑后的余料，含有粒径0.16mm-0.08mm的石粉。石粉的加入量为50-80份，具体的，石粉的含量可以为50,55,60,65,70,75,80份。副产品石粉的加入可提高黏聚性，有助于降低超长距离泵送造成的砼离析，浆料分散现象，不仅实现资源的合理利用，减少废弃石屑对环境污染，而且降低了混凝土的生产成本。
在一可选实施例中，粉煤灰为Ⅱ级灰，加入量为85-100份。粉煤灰的加入可以减少混凝土中水泥用量，其用量与水泥的用量配合，改善混凝土拌和料的流动性、粘聚性和保水性，使混凝土拌和料易于泵送，浇筑成型，并可减少坍落度的损失。具体的，粉煤灰的用量可以为85,90,95，100份。
在一可选实施例中，矿粉为S95矿粉，加入量为80-105份。优选的，S95矿粉的比表面积为400m2/kg，28天活性指数为95％，流动度比为100％。采用上述矿粉以及用量与粉煤灰掺和，可以减少水泥用量，改善混凝土的工作性，降低水化热，增进后期强度，改善混凝土的内部结构，提高抗渗和抗腐蚀能力，延缓胶凝材料的水化速度，延长混凝土的凝结时间。具体的，矿粉的加入量可以为80,85,90,95,100,105份，本领域技术人员在实际配制时可根据实际情况的不同对上述范围进行优化调整。
本发明实施例的另一方面提供了利用地铁工程废渣制备的缓凝型长距离泵送混凝土在地铁施工中的应用，所述利用地铁工程废渣制备的缓凝型长距离泵送混凝土可用于距离大于250米的长距离泵送中。在本实施例中，由于上述利用地铁工程废渣制备的缓凝型长距离泵送混凝土塑性好，流动性好，且不抓底，不离析，和易性好，凝结时间长，因此在长距离泵送，特别是在距离大于250米的长距离泵送中，可以避免出现凝结时间短，在高压下坍损过快而导致混凝土无法泵送，或者泵送后无流动性需要人工加水等现象，从而保证工程的质量。
为了更清楚详细地介绍本发明实施例所提供的利用地铁工程废渣制备的缓凝型长距离泵送混凝土，以下将结合具体实施例进行说明。
本发明的原材料包括：水泥、水、石子、石屑、石粉、矿粉、粉煤灰、缓凝型聚羧酸减水剂、淀粉醚、1093建筑胶。配制方法为将各组分混合在起，送入强制式搅拌机，例如HZS120型搅拌机，搅拌60秒，混合均匀即可得到长距离泵送混凝土。
实施例1
利用地铁工程废渣制备的缓凝型长距离泵送混凝土，按照重量分数计，包括如下组分：260kg水泥，151kg水，1010kg石子，720kg石屑，50kg石粉，105kg矿粉，100kg粉煤灰，4.9kg缓凝型聚羧酸减水剂，0.049kg淀粉醚，0.098kg1093建筑胶。总重量为2400kg左右，水胶比为0.32，胶凝材料为465kg。
其中，水泥为P.I52.5水泥，28天强度62MP；矿粉为S95级矿粉，比表面积为400m2/kg，28天活性指数为95％，流动度比为100％；石子粒径为5-25mm；缓凝型聚羧酸减水剂减水率大于30％。
实施例2：
利用地铁工程废渣制备的缓凝型长距离泵送混凝土，按照重量分数计，包括如下组分：285kg水泥，151kg水，1005kg石子，710kg石屑，65kg石粉，95kg矿粉，85kg粉煤灰，4.92kg缓凝型聚羧酸减水剂，0.0492kg淀粉醚，0.098kg1093胶。总重量为2400kg左右，水胶比为0.32，胶凝材料为465kg。其中材料的选择同实施例1
实施例3：
利用地铁工程废渣制备的缓凝型长距离泵送混凝土，按照重量分数计，包括如下组分：300kg水泥，151kg水，990kg石子，700kg石屑，80kg石粉，80kg矿粉，95kg粉煤灰，4.95kg缓凝型聚羧酸减水剂，0.0495kg淀粉醚，0.099kg1093胶。总重量为2400kg左右，水胶比为0.32，胶凝材料为475kg。其中材料的选择同实施例1
对比例：
现有的C45P10混凝土，水泥为42.5水泥；砂为中砂；石子为5-31.5mm碎石；粉煤灰为I级灰；矿粉为S95级矿粉；缓凝型聚羧酸减水剂为聚羧酸高性能减水剂(防冻泵送复合型)，具体配比如下表1：
表1现有C45P10混凝土配比表/kg
将上述实施例和对比例制备得到的混凝土进行性能测试，得到下表2。
表2性能测试表
实施例1 实施例2 实施例3 对比例
出机坍落度(mm) 250 250 250 210
出机扩展度(mm) 550*550 550*550 550*550 400*400
2小时后坍落度(mm) 240 240 245 180
2小时后扩展度(mm) 550*545 550*540 550*550 400*390
初凝时间(h:min) 12:40 12:30 13:00 4:00
终凝时间(h:min) 25:30 25:50 25:20 7
强度(Mpa) 54.8 54 53.8 50
抗渗等级 P13 P13 P13 P10
氯离子扩散系数×10-12m2/s 3.85 3.87 3.92 -
通过表2可以看出，本发明的混凝土与现有的C45P10混凝土相比，坍落度较大，扩展度明显优于现有混凝土，并且2小时后性能变化小，和易性好，流动性好，凝结时间长，从而适于长距离泵送；同时水泥用量减少，粉煤灰和矿粉用量增加，合理地配合使用石子和石屑，所获得的混凝土的强度并没有降低，不会出现离析等现象，具有较好的流动性、粘聚性和保水性，抗渗能力强，在不降低强度的同时又满足于长距离泵送的要求。另外，本发明实施例所获得的混凝土氯离子扩散系数小，耐久性能好，使用年限可超过100年，而现有的普通混凝土仅可使用50-70年，明显优于现有混凝土。

Claims (10)

1.利用地铁工程废渣制备的缓凝型长距离泵送混凝土，其特征在于，包括：水泥、水、石子、石屑、石粉、矿粉、粉煤灰、缓凝型聚羧酸减水剂，淀粉醚和1093建筑胶；按重量份数计，各组分配比为：水泥260-300份，水151份，石子990-1010份，石屑700-720份，石粉50-80份，矿粉80-105份，粉煤灰85-100份，缓凝型聚羧酸减水剂4.9-4.95份，淀粉醚0.049-0.0495份，1093建筑胶0.098-0.099份。
2.根据权利要求1所述的利用地铁工程废渣制备的缓凝型长距离泵送混凝土，其特征在于，缓凝型聚羧酸减水剂减水率大于30％，凝结时间差＞+120min。
3.根据权利要求1或2所述的利用地铁工程废渣制备的缓凝型长距离泵送混凝土，其特征在于，按重量份数计，各组分配比为：水泥260份，水151份，石子1010份，石屑720份，石粉50份，矿粉105份，粉煤灰100份，缓凝型聚羧酸减水剂4.9份，淀粉醚0.049份，1093建筑胶0.098份。
4.根据权利要求1或2所述的利用地铁工程废渣制备的缓凝型长距离泵送混凝土，其特征在于，所述水泥为P.I52.5水泥。
5.根据权利要求1或2所述的利用地铁工程废渣制备的缓凝型长距离泵送混凝土，其特征在于，所述石子为地铁工程废渣土加工所得的粒径为5-25mm的连续级配颗粒。
6.根据权利要求1或2所述的利用地铁工程废渣制备的缓凝型长距离泵送混凝土，其特征在于，所述石屑为地铁工程废渣土加工石子后的余料加工所得，粒径为0.475mm-0.16mm。
7.根据权利要求1或2所述的利用地铁工程废渣制备的缓凝型长距离泵送混凝土，其特征在于，所述石粉为地铁工程废渣土加工石子、石屑后的余料，含有粒径0.16mm-0.08mm的石粉。
8.根据权利要求1或2所述的利用地铁工程废渣制备的缓凝型长距离泵送混凝土，其特征在于，所述矿粉为S95级矿粉，矿粉的比表面积为400m2/kg，28天活性指数为95％，流动度比为100％。
9.根据权利要求1或2所述的利用地铁工程废渣制备的缓凝型长距离泵送混凝土，其特征在于，所述粉煤灰为Ⅱ级灰。
10.权利要求1-9任意一项所述的利用地铁工程废渣制备的缓凝型长距离泵送混凝土在地铁施工中的应用，其特征在于，所述利用地铁工程废渣制备的缓凝型长距离泵送混凝土用于地铁施工距离大于250米的长距离泵送。
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