CN106977157A - C80超高泵送混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种C80超高泵送混凝土，按重量份数计，其原料包括P·O42.5级水泥390～410份，S95矿粉65～75份，高性能矿物掺和料140～160份，砂690～720份，5‑20mm碎石950～990份，外加剂8.5～10.5份，水137～149份。该种混凝土不仅具有长距离泵送性能，而且满足C80混凝土的强度要求，在其硬化过程中混凝土表面的几乎不存在裂缝，减少了安全隐患。

Description

C80超高泵送混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及超高泵送混凝土领域，更具体的说，它涉及一种C80超高泵送混凝土及其制备方法。
背景技术
随着我国高层建筑和超高层建筑的迅速发展，高层或长距离混凝土泵送施工的工程越来越多。超高泵送混凝土技术是指泵送高度超过200m的现代混凝土泵送技术，对于超高层建筑而言，构成超高层建筑的混凝土需要具备较高的强度，同时需要具备远距离泵送能力，因此高强超高层泵送的混凝土水泥用量较大，强度等级高，同时需要具有良好的泵送性能。
由于浇筑所需混凝土用量较多，混凝土在硬化过程中水泥水化会产生大量的水化热，并且强度等级越高水化热越大，混凝土内部的温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，混凝土结构层内外的温差较大，较大的温差造成混凝土内部与外部收缩率不同，导致混凝土表面产生裂缝，混凝土在使用过程中裂缝越来越大，出现安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种C80超高泵送混凝土，该混凝土流动性能好，强度达到C80混凝土强度标准，同时浇筑形成的混凝土表面几乎无裂缝。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种C80超高泵送混凝土，按重量份数计，其原料包括P·O42.5级水泥390～410份，S95矿粉65～75份，高性能矿物掺和料140～160份，砂690～720份，5-20mm粒径碎石950～990份，外加剂8.5～10.5份，水137～149份。
优选的，按重量份数计，其原料包括P·O42.5级水泥400份，S95矿粉70份，高性能矿物掺和料150份，砂705份，5-20mm粒径碎石970份，外加剂9.5份，水143份。
通过采用上述技术方案，制备得到的超高泵送混凝土的水胶比为0.23，强度达到C80混凝土强度标准；根据水泥等胶凝材料的用量将细骨料与粗骨料的含量严格控制在0.7-0.76的范围内，细骨料与粗骨料与水泥、矿粉、高性能矿物掺和料配合使用，在保证超高强度的同时，保证了混凝土的工作性，实现了高强混凝土的远距离泵送能力。
优选的，所述外加剂为磺化丙酮甲醛缩聚物，磺化三聚氰胺缩聚物，聚醚多元醇。
优选的，所述磺化丙酮甲醛缩聚物，磺化三聚氰胺缩聚物，聚醚多元醇的质量比为4∶3.5∶2。
通过采用上述技术方案，磺化丙酮甲醛缩聚物是脂肪族羟基磺酸盐高效减水剂，其通过静电斥力以及空间位阻作用对固体颗粒进行吸附润滑，可显著改善新拌混凝土的和易性，提高其力学性能以及耐久性。磺化三聚氰胺缩聚物是一种水溶性聚合物树脂，在混凝土拌合物中使用时水泥的分散性能好，早强效果显著。两种减水剂混合使用，对于C80超高泵送混凝土的分散作用显著，同时C80超高泵送混凝土的强度也可以达到使用标准。
聚醚多元醇也可以作为一种减水剂，聚醚多元醇中利用聚醚长链的空间位阻效应来提高减水效果，增加了水泥泥浆的凝结时间，增强了混凝土的分散性。
同时，磺化三聚氰胺缩聚物中N＝C＝O中的C、N双键在聚醚多元醇的上活泼氢的作用下可以断裂，形成聚合物。由于混凝土的导热性能差，浇筑后的混凝土内部温度比外部温度高，磺化三聚氰胺缩聚物与聚醚多元醇在混凝土内部进行反应，形成空间网状结构的聚合物，填补了混凝土在收缩过程中由于内外温度不一致产生的裂缝。
优选的，所述聚醚多元醇为四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇和氧化丙烯共聚二醇的混合物。
优选的，所述四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇和氧化丙烯共聚二醇的重量比为3∶2。
通过采用上述技术方案，四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇与氧化丙烯共聚二醇的混合使用，其比单纯使用四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇以及氧化丙烯共聚二醇的减水效果要高10％-15％，并且两者以重量比为3∶2的形式混合，能有效的分散混凝土。
优选的，高性能矿物掺和料为硅灰，粉煤灰，粉煤灰微珠的混合物。
通过采用上述技术方案，混凝土中加入高性能矿物掺和料，能有效减少混凝土的使用，从而降低混凝土的水化热，同时，粉煤灰以及硅灰能有效降低混凝土的粘度，同时提高混凝土的流速，更加容易施工。
本发明的另一目的在于提供上述所述C80超高泵送混凝土的制备方法。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的，一种C80超高泵送混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1：按规定重量称取砂、5-20mm碎石加入搅拌机中进行搅拌，搅拌时间为10s，得到混合物；
S2：按规定重量称取P·O42.5级水泥、高性能矿物掺和料、S95矿粉加入S1中得到的混合物中，搅拌时间为10s，得到混合物；
S3：按规定重量称取磺化丙酮甲醛缩聚物、磺化三聚氰胺缩聚物、1/2聚醚多元醇、5/6的水充分进行搅拌混合，然后加入S2得到的混合物中进行搅拌，搅拌时间为60s，得到混合物；
S4：将剩余的1/2聚醚多元醇以及1/6水加入S3得到的混合物中进行搅拌，搅拌时间为30s，搅拌完毕后进行出料，得到成品混凝土。
通过采用上述技术方案，由于聚醚多元醇的减水效果主要是利用聚醚长链的空间位阻效应来提高的，其对水泥的分散效果随水泥水化程度影响不大，随着聚醚含量的增加，带有活性电荷的基团减少，电荷斥力作用减少，减水效果降低。聚醚多元醇的第一次加入满足了聚醚多元醇对水泥的分散作用，聚醚多元醇第二次加入，混凝土搅拌机的搅拌时间较短，聚醚多元醇与磺化三聚氰胺缩聚物缓慢反应，直待混凝土浇筑后，混凝土在硬化过程中缓慢放热，聚醚多元醇与磺化三聚氰胺缩聚物之间反应形成空间网状结构，将混凝土因内外温度不一致引起的裂缝填补。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、利用高性能矿物掺和料与水泥进行混合，其不仅减少了水泥的用量，同时也降低了水泥的水化热，延缓了水化温峰，从而避免混凝土表面裂缝产生，从而提高了混凝土的抗裂、抗侵蚀、抗碳化以及抗冻性能。
2、聚醚多元醇不仅对水泥有一定的分散作用，同时可以与作为混凝土减水剂的磺化三聚氰胺缩聚物发生聚合反应，混凝土在硬化过程中，聚醚多元醇与磺化三聚氰胺缩聚物生成的聚合物有效填充了因混凝土内外温度不一致导致的裂缝，在保证C80超高泵送混凝土的长距离泵送性能以及强度的前提下，能有效提高混凝土的抗裂、抗侵蚀、抗碳化以及抗冻性能。
具体实施方式
本发明实施例中所涉及的所有物质均为市售。
各实施例中所用到样品的规格如表1所示。
表1以下各实施例中所用到样品的规格
组分 规格 厂家/产地
水泥 P·O42.5 天津振兴水泥有限公司
S95矿粉 S95 唐山典实建材有限公司
粉煤灰 F类I级 天津北疆环保建材有限公司
硅灰 SF-93 北京江汉科技有限公司
粉煤灰微珠 灵寿县华伟矿产品加工厂
砂 ll区中砂 卢龙
碎石 5-20mm连续粒级 三河
磺化丙酮甲醛缩聚物 北京金隅水泥节能科技有限公司
磺化三聚氰胺缩聚物 北京金隅水泥节能科技有限公司
四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇 工业级 铭达新材料有限公司
氧化丙烯共聚二醇 工业级 铭达新材料有限公司
各实施例中所用的原料配比如表2所示。
表2各实施例中的组分含量
以上实施例1至实施例8中的C80超高泵送混凝土的制备方法如下：
S1：按规定重量称取砂、5-20mm碎石加入搅拌机中进行搅拌，搅拌时间为10s，得到混合物；
S2：按规定重量称取P·O42.5级水泥、高性能矿物掺和料、S95矿粉加入S1中得到的混合物中，搅拌时间为10s，得到混合物；
S3：按规定重量称取磺化丙酮甲醛缩聚物、磺化三聚氰胺缩聚物、1/2聚醚多元醇、5/6的水充分进行搅拌混合，然后加入S2得到的混合物中进行搅拌，搅拌时间为60s，得到混合物；
S4：将剩余的1/2聚醚多元醇以及1/6水加入S3得到的混合物中进行搅拌，搅拌时间为30s，搅拌完毕后进行出料，得到成品混凝土。
以上各实施例制备的C80超高泵送混凝土所采用的评价指标及检测方法如下：
坍落度和T500：按照GB/T 50080《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》中的规范测量各实施例中制备得到的C80超高泵送混凝土出机时的坍落度以及坍落扩展度至500mm所需的时间。
抗氯离子渗透性能：按照GB/T 50082《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中快速氯离子迁移系数法测试各实施例中制备得到的C80超高泵送混凝土标准试块的氯离子渗透深度。
抗水渗透性能：按照GB/T 50082《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的逐级加压法测试各实施例中制备得到的C80超高泵送混凝土标准试块的渗水深度。
抗碳化性能：按照GB/T 50082《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的碳化实验测试各实施例中制备得到的C80超高泵送混凝土标准试块在第28天的碳化深度。
抗冻融性能：按照GB/T 50082《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的快冻法测试各实施例中制备得到的C80超高泵送混凝土标准试块的质量损失率。
抗压强度：按照GB/T 50010《混凝土结构设计规范》中的规范检测混凝土标准试块在第3天、第7天、第28天、第56天时测得的具有100％保证率的抗压强度。
表观性能：利用扫描电子显微镜对各实施例中制备得到的C80超高泵送混凝土进行微观检测。
以上各实施例的性能指标如表3所示。
表3 各实施例制备的C80超高泵送混凝土的性能测试结果
从上表中可以看出，本发明满足了C80超高泵送混凝土的和易性、力学性能和耐久性能的指标，并且经过抗氯离子渗透性能测试、抗水渗透性能测试、抗碳化性能测试以及抗冻融性能测试，混凝土标准试块的抗渗透能力较强，混凝土表面几乎无裂缝产生。
各对比例中所用的原料配比如表4所示。
表4 各对比例中的组分含量
对比例1中混凝土的制备方法如下：
S1：按规定重量称取砂、5-20mm碎石加入搅拌机中进行搅拌，搅拌时间为10s，得到混合物；
S2：按规定重量称取P·O42.5级水泥、高性能矿物掺和料、S95矿粉加入S1中得到的混合物中，搅拌时间为10s，得到混合物；
S3：按规定重量称取磺化丙酮甲醛缩聚物、磺化三聚氰胺缩聚物、聚醚多元醇、水充分进行搅拌混合，然后加入S2得到的混合物中进行搅拌，搅拌时间为60s，得到成品混凝土。
对比例2中混凝土的制备方法如下：
S1：按规定重量称取砂、5-20mm碎石加入搅拌机中进行搅拌，搅拌时间为10s，得到混合物；
S2：按规定重量称取P·O42.5级水泥、高性能矿物掺和料、S95矿粉加入S1中得到的混合物中，搅拌时间为10s，得到混合物；
S3：按规定重量称取磺化丙酮甲醛缩聚物、磺化三聚氰胺缩聚物、5/6的水充分进行搅拌混合，然后加入S2得到的混合物中进行搅拌，搅拌时间为60s，得到混合物；
S4：按规定质量称取聚醚多元醇以及1/6水加入S3得到的混合物中进行搅拌，搅拌时间为30s，搅拌完毕后进行出料，得到成品混凝土。
对比例3至对比例7的制备方法与实施例1一致。
以上各对比例的性能指标如表5所示。
表5 各对比例制备的混凝土的性能测试结果
性能测试结果 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5
坍落度/mm 240 280 260 260 265
T500/s 6.5 2.6 5.0 3.8 3.8
出机性能 较差 良好 良好 良好 良好
氯离子渗透深度/mm 2.9 3.4 2.4 2.3 3.2
渗水深度/mm 9 12 8 8 15
碳化深度/mm 1.8 2.6 1.2 1.3 3.2
质量损失率/％ 1.9 2.3 1.7 1.6 2.7
表观性能 有裂缝 有裂缝 无裂缝 无裂缝 有裂缝
第56天抗压强度/MPa 80.8 81.2 82.2 78.5 79.5
从上表中可以看出，对比例1中的聚醚多元醇与减水剂同时加入水泥泥浆中，导致一次加入水泥泥浆中的聚醚多元醇过量，聚醚多元醇的含量增加，但是对水泥的分散作用效果并不大，同时过量的聚醚多元醇与减水剂过早发生聚合反应，减水剂的减水效果减弱，不能很好的将水泥分散，导致制备得到的混凝土流动度较差，同时产生过多裂缝。对比例2中的聚醚多元醇在减水剂分散水泥泥浆后加入水泥泥浆中，导致加入水泥泥浆中的聚醚多元醇难与减水剂反应，难以在混凝土体系中发生聚合反应，导致表面裂缝较多。
对比例3与对比例4中分别只加入四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇以及氧化丙烯共聚二醇，单纯使用四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇以及氧化丙烯共聚二醇的效果低于四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇以及氧化丙烯共聚二醇的协同效果，导致混凝土表面裂缝较二者同时使用时较多。
对比例5与实施例1相比没有添加磺化三聚氰胺缩聚物，减水剂中没有C、N双键与聚醚多元醇中的活泼氢进行反应，无法在混凝土中形成网状的聚合结构，导致混凝土中裂缝较多。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种C80超高泵送混凝土，其特征是，按重量份数计，其原料包括：
2.根据权利要求1所述的C80超高泵送混凝土，其特征是，按重量份数计，其原料包括：
3.根据权利要求1或2所述的C80超高泵送混凝土，其特征是，所述外加剂为磺化丙酮甲醛缩聚物，磺化三聚氰胺缩聚物，聚醚多元醇。
4.根据权利要求3所述的C80超高泵送混凝土，其特征是，所述磺化丙酮甲醛缩聚物，磺化三聚氰胺缩聚物，聚醚多元醇的质量比为4∶3.5∶2。
5.根据权利要求3所述的C80超高泵送混凝土，其特征是，所述聚醚多元醇为四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇和氧化丙烯共聚二醇的混合物。
6.根据权利要求5所述的C80超高泵送混凝土，其特征是，所述四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇和氧化丙烯共聚二醇的重量比为3∶2。
7.根据权利要求3所述的C80超高泵送混凝土，其特征是，高性能矿物掺和料为硅灰，粉煤灰，粉煤灰微珠的混合物。
8.一种如权利要求3所述的C80超高泵送混凝土的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
S1：按规定重量称取砂、5-20mm碎石加入搅拌机中进行搅拌，搅拌时间为10s，得到混合物；
S2：按规定重量称取P·O42.5级水泥、高性能矿物掺和料、S95矿粉加入S1中得到的混合物中，搅拌时间为10s，得到混合物；
S3：按规定重量称取磺化丙酮甲醛缩聚物、磺化三聚氰胺缩聚物、1/2聚醚多元醇、5/6的水充分进行搅拌混合，然后加入S2得到的混合物中进行搅拌，搅拌时间为60s，得到混合物；
S4：将剩余的1/2聚醚多元醇以及1/6水加入S3得到的混合物中进行搅拌，搅拌时间为30s，搅拌完毕后进行出料，得到成品混凝土。
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