CN107324713B - 一种自密实钢管混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种自密实钢管混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种自密实钢管混凝土及其制备方法，每立方所述混凝土中含有以下质量的原材料：水泥290‑330kg、粉煤灰70‑100kg、高炉矿渣微粉120‑160kg、红砖粉163.5‑175kg、水170‑185kg、砂745‑800kg、碎石726.5‑775kg、减水剂3.5‑4.2kg、增韧剂0.096kg、SAP 0.96‑1.18kg。本发明制备的自密实钢管混凝土能够自流平自密实，且能以较低的经济成本使得钢管混凝土的内养护效果得到保障，解决了混凝土自干燥收缩导致的混凝土开裂问题，提高了钢管混凝土的耐久性和工作性。

Description

一种自密实钢管混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种自密实钢管混凝土及其制备方法。
背景技术
钢管混凝土由于其结构的优越性具备良好的工作性能和使用性能，目前已被广泛应用于建筑、桥梁等各种工程。钢管混凝土的难点在于浇筑方式与振捣工艺，需要解决混凝土在管内自密实及核心混凝土与钢管的紧密套箍，这就需要核心混凝土能够自流平，具有良好的工作性能，且在后期具备良好的膨胀性能。由于核心混凝土多为高强混凝土，水胶比低，诸如粒化高炉矿渣、硅灰、粉煤灰等活性矿物掺合料的广泛应用，其二次水化反应进一步加大了混凝土的内部水分消耗，使得混凝土在硬化后期由于水分缺失严重影响内部水化反应，从而对混凝土后期强度发展、耐久性产生不利影响。内养护是一种通过在混凝土内部建立水源的方式对混凝土进行养护，钢管混凝土的环境及本身决定了它不能像普通混凝土一样实现外部养护，因此如何选用合适的内养护材料，建立良好的内养护机制，来抑制混凝土由于水分缺失引起的自干燥收缩问题，甚至出现开裂现象，是近几年高强混凝土应用亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种自密实钢管混凝土，可自流平、自密实，且无离析、泌水现象，最重要的是以更低的经济成本实现对钢管内核心混凝土的内养护，解决由于混凝土后期自收缩、自干燥导致其与钢管之间产生空隙，形成“脱空”，影响整体工作性能的问题。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
提供一种自密实钢管混凝土，每立方所述混凝土中含有以下质量的原材料：水泥290-330kg、粉煤灰70-100kg、高炉矿渣微粉120-160kg、红砖粉163.5-175kg、水 170-185kg、砂745-800kg、碎石726.5-775kg、减水剂3.5-4.2kg、增韧剂0.096kg、SAP 0.96-1.18kg。
按上述方案，所述水泥为42.5及以上强度等级的普通硅酸盐水泥。
按上述方案，所述粉煤灰为一级粉煤灰。
按上述方案，所述高炉矿渣微粉由中性矿渣粉磨得到，平均粒径为5-10μm。高炉矿渣可不同比例地取代水泥，并有效提高水化活性，大幅度提高水泥混凝土的致密度。
按上述方案，所述红砖粉由建筑废弃用砖研磨得到，最大粒径为4.7mm，吸水倍率为70-100g/g。
优选的是，所述砂由中砂与细砂按质量比1～4：1混合得到，细度模数为2.0～2.9。采用不同细度模数的砂，能够很好的填充骨料与骨料之间的空隙，增加密实度。
优选的是，所述减水剂为固含量、减水率均为25％的聚羧酸系减水剂。
优选的是，所述增韧剂为羧甲基纤维素钠。
按上述方案，所述SAP为高吸水树脂，主要成分为聚丙烯酸盐，其粒径为190-250 μm，吸水倍率为180-270g/g，释水率为80％。
本发明还包括上述自密实钢管混凝土的制备方法，其步骤如下：将水泥、粉煤灰、高炉矿渣微粉、红砖粉、水、砂、减水剂、增韧剂、SAP按比例混合配制砂浆，然后将碎石加入砂浆中，充分搅拌得到自密实钢管混凝土。
红砖粉作为轻集料应用于混凝土的内养护中，其所吸水分在毛细管压力差及浓度差的作用下向水泥浆体迁移，从而达到内养护的效果。超吸水树脂SAP具有大量的管孔或三维空间网状结构，可以通过外界条件及自身的毛细管或官能团作用，调整和转换储存与释水功能。内养护材料中的水分在早期水化阶段不参与水化反应，而当体系中自由水分降至一定程度时，能释放水分，维持体系中的水化反应进行。整个过程中，储水的内养护材料就作为一个外界水源。内养护材料在混凝土中释水动力，一是水泥石与内养护材料内部毛细管压力差；二是内养护材料与水泥石毛细孔内部的湿度差。内养护材料中的水将逐渐向硬化水泥浆体迁移，形成微养护机制。这样就为水化反应继续进行提供了水分，抑制其内部的自干燥作用，促进未水化颗粒继续水化，从而降低其收缩或者使其产生膨胀，有效降低了混凝土的开裂风险。此外，内养护使界面过渡区在混凝土中所占体积比例减小，渗透性降低，耐久性得到提高。
本发明的有益效果在于：本发明以高炉矿渣微粉部分替代水泥，可有效提高水化活性；以聚丙烯酸钠吸水树脂和红砖粉作为复合内养护剂，后期强度发展良好，说明复合内养护剂起到了很好的内养护效果，并且红砖粉来源于废弃建筑用砖，大大降低了内养护成本；添加减水剂的同时使用增韧剂，一方面增大了混凝土的流动度使得混凝土能够完成自密实，同时又使得混凝土浆体与骨料之间的粘聚性增加，使得混凝土的整体性增加，这就减少了离析、泌水等不良现象的发生，大大提高了混凝土的工作性能和力学性能。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明作进一步说明，但本发明的内容不局限于下面的实施例。
本发明实施例所用水泥为普硅42.5；所用高炉矿渣微粉粒径为6μm；所用红砖粉由建筑废弃用砖研磨得到，最大粒径为4.7mm，吸水倍率为80g/g；所用砂由中砂与细砂按质量比2:1混合得到，细度模数为2.5；所用减水剂为固含量、减水率均为25％的聚羧酸系减水剂；所用SAP主要成分为聚丙烯酸盐，其粒径为230μm，吸水倍率为250g/g，释水率为80％。
实施例1
一种C50自密实钢管混凝土，其配合比如下表所示(增韧剂掺量统一为0.096kg/m3, 后述实例不再赘述)：
将水泥、粉煤灰、高炉矿渣微粉、红砖粉、水、砂、减水剂、增韧剂、SAP按比例混合配制砂浆，然后将碎石加入砂浆中，充分搅拌得到自密实钢管混凝土。将所得混凝土进行初始及硬化后混凝土各项性能检测，养护方式为水养护，C50自密实混凝土性能测试结果如下：
实施例2
一种C50自密实钢管混凝土，其配合比如下表所示：
将水泥、粉煤灰、高炉矿渣微粉、红砖粉、水、砂、减水剂、增韧剂、SAP按比例混合配制砂浆，然后将碎石加入砂浆中，充分搅拌得到自密实钢管混凝土。将所得混凝土进行初始及硬化后混凝土各项性能检测，养护方式为水养护，C50自密实混凝土性能测试结果如下：
实施例3
一种C50自密实钢管混凝土，其配合比如下表所示：
将水泥、粉煤灰、高炉矿渣微粉、红砖粉、水、砂、减水剂、增韧剂、SAP按比例混合配制砂浆，然后将碎石加入砂浆中，充分搅拌得到自密实钢管混凝土。将所得混凝土进行初始及硬化后混凝土各项性能检测，养护方式为水养护，C50自密实混凝土性能测试结果如下：
实施例4
一种C50自密实钢管混凝土，其配合比如下表所示：
将水泥、粉煤灰、高炉矿渣微粉、红砖粉、水、砂、减水剂、增韧剂、SAP按比例混合配制砂浆，然后将碎石加入砂浆中，充分搅拌得到自密实钢管混凝土。将所得混凝土进行初始及硬化后混凝土各项性能检测，养护方式为水养护，C50自密实混凝土性能测试结果如下：
实施例5
一种C50自密实钢管混凝土，其配合比如下表所示：
将水泥、粉煤灰、高炉矿渣微粉、红砖粉、水、砂、减水剂、增韧剂、SAP按比例混合配制砂浆，然后将碎石加入砂浆中，充分搅拌得到自密实钢管混凝土。将所得混凝土进行初始及硬化后混凝土各项性能检测，养护方式为水养护，C50自密实混凝土性能测试结果如下：
实施例6
一种C50自密实钢管混凝土，其配合比如下表所示：
将水泥、粉煤灰、高炉矿渣微粉、红砖粉、水、砂、减水剂、增韧剂、SAP按比例混合配制砂浆，然后将碎石加入砂浆中，充分搅拌得到自密实钢管混凝土。将所得混凝土进行初始及硬化后混凝土各项性能检测，养护方式为水养护，C50自密实混凝土性能测试结果如下：
由上述实施例测试数据可知，本发明实施例制备的C50自密实混凝土初始坍落度、扩展度较高，并且与2h坍落度、扩展度差异不大，说明所制备的C50自密实混凝土流动性很好，具有自流平性能。养护3d、7d、28d后抗压强度逐渐增大，尤其是28d抗压强度高达62.5-68.6MPa，说明该混凝土具有良好的内养护效果。
对比例1
一种C50自密实钢管混凝土，其配合比如下表所示：
将水泥、粉煤灰、高炉矿渣微粉、水、砂、减水剂、增韧剂、按比例混合配制砂浆，然后将碎石加入砂浆中，充分搅拌得到自密实钢管混凝土。将所得混凝土进行初始及硬化后混凝土各项性能检测，养护方式为水养护，C50自密实混凝土性能测试结果如下：
对比实施例6及对比例1数据可看出，复合内养护剂SAP和红砖粉的掺入使得混凝土前期强度有所下降，对比例的3d强度达到38.7Mpa，实例6的3d强度34.5Mpa，说明掺入复合内养护剂使得混凝土的前期强度略微下降。但是随着水化反应进行，内养护材料吸收的水分可以大大补充水泥水化、粉煤灰二次水化所需要的水分，混凝土后期强度发展迅速，28d抗压强度达68.6MPa，起到了很好的内养护效果。

Claims (7)

1.一种自密实钢管混凝土，其特征在于：每立方所述混凝土中含有以下质量的原材料：水泥290-330kg、粉煤灰70-100kg、高炉矿渣微粉120-160kg、红砖粉 163.5-175kg、水170-185kg、砂745-800kg、碎石726.5-775kg、减水剂3.5-4.2kg、增韧剂0.096kg、SAP 0.96-1.18kg；
所述红砖粉由建筑废弃用砖研磨得到，最大粒径为4.7mm，吸水倍率为70-100g/g；
所述增韧剂为羧甲基纤维素钠；
所述SAP为高吸水树脂，主要成分为聚丙烯酸盐。
2.根据权利要求1所述的自密实钢管混凝土，其特征在于：所述水泥为42.5及以上强度等级的普通硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述的自密实钢管混凝土，其特征在于：所述高炉矿渣微粉由中性矿渣粉磨得到，平均粒径为5-10μm。
4.根据权利要求1所述的自密实钢管混凝土，其特征在于：所述砂由中砂与细砂按质量比1～4：1混合得到，细度模数为2.0～2.9。
5.根据权利要求1所述的自密实钢管混凝土，其特征在于：所述减水剂为固含量、减水率均为25%的聚羧酸系减水剂。
6.根据权利要求1所述的自密实钢管混凝土，其特征在于：所述SAP粒径为190-250μm，吸水倍率为180-270g/g，释水率为80%。
7.一种权利要求1-6任一所述的自密实钢管混凝土的制备方法，其特征在于，步骤如下：将水泥、粉煤灰、高炉矿渣微粉、红砖粉、水、砂、减水剂、增韧剂、SAP按比例混合配制砂浆，然后将碎石加入砂浆中，充分搅拌得到自密实钢管混凝土。
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