CN108218276B - 混凝土用降粘增强剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种混凝土用降粘增强剂及其应用，是一种功能型复合矿物掺合料，属于土木工程材料技术领域。混凝土用降粘增强剂由以下物质按质量百分比组成：10％‑50％的硅灰，5％‑30％的超细矿渣粉，10％‑70％的超细粉煤灰，5％‑20％的超细沸石粉，1％‑40％的超细硅微粉，1％‑10％的无机激发剂。本发明的混凝土用降粘增强剂用于超远距离泵送混凝土、超高层泵送混凝土、高强高性能混凝土或超高性能混凝土，可以显著降低混凝土拌合物的粘度，同时提高混凝土的强度，使用时其掺量为混凝土胶凝材料总质量的5％‑10％。
Description
技术领域
本发明涉及一种混凝土用降粘增强剂及其应用，本发明的混凝土用降粘增强剂是一种功能型复合矿物掺合料，用于降低超远距离泵送混凝土、超高层泵送混凝土、高强高性能混凝土、超高性能混凝土的拌合物粘度，同时提高混凝土的强度；属于土木工程材料技术领域。
背景技术
随着工程建设的需求，近年来应用超远距离泵送混凝土、超高层泵送混凝土、高强高性能混凝土、超高性能混凝土的工程数量逐渐增多，如上海中心大厦，天津117大厦，广州珠江新城西塔工程、国内高速铁路的电缆沟盖板(RPC盖板)、长沙横四路某跨街天桥、马房北江大桥UHPC桥面铺装层以及人防工程、军事防爆工程等。这类混凝土的配合比胶凝材料用量大，用水量低，致使混凝土拌合物的屈服剪切应力变大，再加上我国工程建设量巨大，砂石骨料品质较差，导致混凝土拌合物粘度更大，从而混凝土工作性较差或泵送压力超出了目前泵送设备的扬程，造成难以施工或堵管、爆管等安全事故，严重阻碍了重大工程建设的进程和高强高性能混凝土、超高性能混凝土的推广应用。
针对混凝土拌合物粘度大的问题，技术措施主要有：1)采用降粘型聚羧酸系减水剂，但是目前的降粘效果一般，不能满足工程建设对混凝土拌合物粘度的施工要求，而且往往需要超掺才有一定的降粘作用，超掺导致混凝土出现严重缓凝的现象；2)采用超细粉体优化颗粒级配，如漂珠、超细石灰石粉等，通过优化粉体颗粒级配，尽可能增加颗粒表面的水膜层厚度起到降粘的作用，此类矿物粉体能够降低混凝土拌合物的粘度，但是掺入后往往对混凝土强度没有显著的提高作用。
因此，提供一种能够降低混凝土拌合物粘度，同时能够提高混凝土强度的功能型复合矿物掺合料，将对超远距离泵送混凝土、超高层泵送混凝土、高强高性能混凝土、超高性能混凝土的发展起到巨大的推动作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是显著降低超远距离泵送混凝土、超高层泵送混凝土、高强高性能混凝土或超高性能混凝土拌合物的粘度，同时提高混凝土的强度。
本发明的目的之一是提供一种能够显著降低超远距离泵送混凝土、超高层泵送混凝土、高强高性能混凝土或超高性能混凝土拌合物的粘度，同时提高混凝土的强度的功能型复合矿物掺合料。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案达到的：
一种混凝土用降粘增强剂，由以下物质按质量百分比组成：10％-50％的硅灰，5％-30％的超细矿渣粉，10％-70％的超细粉煤灰，5％-20％的超细沸石粉，1％-40％的超细硅微粉，1％-10％的无机激发剂。
优选地，所述硅灰是铁合金在冶炼硅铁和工业硅时产生的SiO2和Si气体与空气迅速氧化冷凝沉淀而成的超细硅质粉体，二氧化硅含量大于90％，比表面积大于15000m2/kg，松散堆积密度小于400kg/m3。
优选地，所述超细矿渣粉是用水淬高炉矿渣，经干燥，粉磨等工艺处理后得到的超细粉体，28天活性指数大于110％，比表面积大于800m2/kg。
优选地，所述超细粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的粉体经过深加工工艺所得的超细球形粉体，表观密度大于2300kg/m3，28天活性指数大于100％，比表面积大于800m2/kg。
优选地，所述超细沸石粉由天然的沸石岩磨细而成，吸铵值大于1000mol/kg，需水量比小于115％，28天活性指数大于95％，45μm方孔筛筛余小于5％。
优选地，所述超细硅微粉是由天然石英或熔融石英经破碎、球磨等多道工艺加工而成的球形微粉，比表面积大于800m2/kg。
优选地，所述无机激发剂是石膏、碳酸钠或固硫灰中的一种或至少两种任意比例的混合物。
本发明所述的混凝土用降粘增强剂用于超远距离泵送混凝土、超高层泵送混凝土、高强高性能混凝土或超高性能混凝土时，其掺量为混凝土胶凝材料总质量的5％-10％，等质量替代水泥。
本发明的有益效果：
本发明的混凝土用降粘增强剂可以显著降低混凝土拌合物的屈服剪切应力，大大降低混凝土的粘度，进而显著降低超远距离泵送混凝土、超高层泵送混凝土的泵送压力，提高高强高性能混凝土、超高性能混凝土的施工性能；同时可使混凝土的强度提高10％。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步描述。本发明可以根据产品需求适当调整配方，按照以下实施例所述的方法进行操作，配制出满足性能要求的复合矿物掺合料。
具体实施方式
实施例中的硅灰是铁合金在冶炼硅铁和工业硅时产生的SiO2和Si气体与空气迅速氧化冷凝沉淀而成的超细硅质粉体，二氧化硅含量为95％，比表面积为20900m2/kg，松散堆积密度为200kg/m3。
实施例中的超细矿渣粉是用水淬高炉矿渣，经干燥，粉磨等工艺处理后得到的超细粉体，28天活性指数为116％，比表面积为960m2/kg。
实施例中的超细粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的粉体经过深加工工艺所得的超细球形粉体，表观密度为2480kg/m3，28天活性指数为108％，比表面积为1230m2/kg。
实施例中的超细沸石粉由天然的沸石岩磨细而成，吸铵值为1160mol/kg，需水量比为108％，28天活性指数为98％，45μm方孔筛筛余为3.2％。
实施例中的超细硅微粉是由天然石英或熔融石英经破碎、球磨等多道工艺加工而成的球形微粉，比表面积为1020m2/kg。
本发明混凝土的倒置坍落度筒排空时间按照《高强混凝土应用技术规程》JGJ/T281-2012进行，混凝土拌合物性能按照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080-2016进行，混凝土力学性能按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T 50081-2002进行。
下面实施例中的水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰和混凝土用降粘增强剂皆为胶凝材料。
实施例1
一种混凝土用降粘增强剂，由以下物质按质量百分比组成：
混凝土用降粘增强剂的加入量占胶凝材料质量的5％。
基准组1的混凝土原材料组成：水泥为金隅P.O 42.5，粉煤灰为II级粉煤灰，矿粉为S75级矿粉，砂子为细度模数2.9机制砂，石子为5mm～25mm级配碎石，外加剂为聚羧酸系高性能减水剂。
表1 C40配合比(kg/m3)
表2 C40性能测试结果
实施例2
一种混凝土用降粘增强剂，由以下物质按质量百分比组成：
混凝土用降粘增强剂的加入量占胶凝材料质量的8％。
基准组2的混凝土原材料组成：水泥为金隅P.O 42.5，粉煤灰为I级粉煤灰，矿粉为S95级矿粉，砂子为细度模数2.4河砂，石子为5mm～20mm级配碎石，外加剂为聚羧酸系高性能减水剂。
表3 C55配合比(kg/m3)
表4 C55性能测试结果
实施例3
一种混凝土用降粘增强剂，由以下物质按质量百分比组成：
混凝土用降粘增强剂的加入量占胶凝材料质量的10％。
基准组3的混凝土原材料组成：水泥为瀛海P.O 42.5，粉煤灰为II级粉煤灰，矿粉为S95级矿粉，硅灰为二氧化硅含量87％，砂子为细度模数2.7机制砂，石子为5mm～20mm级配碎石，外加剂为聚羧酸系高性能减水剂。
表5 C60配合比(kg/m3)
表6 C60性能测试结果
实施例4
一种混凝土用降粘增强剂，由以下物质按质量百分比组成：
混凝土用降粘增强剂的加入量占胶凝材料质量的8％。
基准组4的混凝土原材料组成：水泥为金隅P.O 52.5，粉煤灰为I级粉煤灰，矿粉为S95级矿粉，硅灰为二氧化硅含量90％，砂子为细度模数2.6河砂，石子为5mm～16mm级配碎石，外加剂为聚羧酸系高性能减水剂。
表7 C80配合比(kg/m3)
表8 C80性能测试结果
实施例5
一种混凝土用降粘增强剂，由以下物质按质量百分比组成：
混凝土用降粘增强剂的加入量占胶凝材料质量的10％。
基准组5的混凝土原材料组成：水泥为金隅P.O 52.5，粉煤灰为I级粉煤灰，矿粉为S95级矿粉，硅灰为二氧化硅含量90％，砂子为细度模数2.5河砂，石子为5mm～9.5mm级配碎石，外加剂为聚羧酸系高性能减水剂。
表9 C85配合比(kg/m3)
表10 C85性能测试结果
实施例6
一种混凝土用降粘增强剂，由以下物质按质量百分比组成：
混凝土用降粘增强剂的加入量占胶凝材料质量的10％。
基准组6的混凝土原材料组成：水泥为冀东P.O 52.5，粉煤灰为I级粉煤灰，硅灰为二氧化硅含量95％，粗粒径石英砂1.25mm～0.63mm，中粒径石英砂0.63mm～0.315mm，细粒径石英砂0.315mm～0.16mm，钢纤维：镀铜钢纤维，规格为Φ0.2mm×13mm，抗拉强度大于1600MPa，外加剂为聚羧酸系高性能减水剂。
表11活性粉末混凝土(RPC)配合比(kg/m3)
表12活性粉末混凝土(RPC)性能测试结果
| 编号 | 坍落扩展度(mm*mm) | 倒置坍落度筒排空时间(s) | 蒸养强度(MPa) |
| 实施例6 | 730*740 | 12 | 149 |
| 基准组6 | 650*680 | 35 | 121 |
由表1-12可知，分别通过掺加实施例1-6的混凝土用降粘增强剂，可以显著降低混凝土拌合物的粘度，进而显著降低超远距离泵送混凝土、超高层泵送混凝土的泵送压力，提高高强高性能混凝土、超高性能混凝土的施工性能；同时可使混凝土的强度提高10％。
最后应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种混凝土用降粘增强剂，其特征在于，由以下物质按质量百分比组成：10％-50％的硅灰，5％-30％的超细矿渣粉，10％-70％的超细粉煤灰，5％-20％的超细沸石粉，1％-40％的超细硅微粉，1％-10％的无机激发剂；
所述硅灰是铁合金在冶炼硅铁和工业硅时产生的SiO2和Si气体与空气迅速氧化冷凝沉淀而成的超细硅质粉体；所述超细硅质粉体中，二氧化硅含量大于90％，比表面积大于15000m2/kg，松散堆积密度小于400kg/m3；
所述超细矿渣粉是用水淬高炉矿渣，经干燥、粉磨处理后得到的超细粉体；所述超细粉体28天活性指数大于110％，比表面积大于800m2/kg；
所述超细粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的粉体经过深加工工艺所得的超细球形粉体，表观密度大于2300kg/m3，28天活性指数大于100％，比表面积大于800m2/kg；
所述超细沸石粉由天然的沸石岩磨细而成，吸铵值大于1000mol/kg，需水量比小于115％，28天活性指数大于95％，45μm方孔筛筛余小于5％；
所述超细硅微粉是由天然石英或熔融石英经破碎、球磨加工而成的球形微粉，比表面积大于800m2/kg。
2.如权利要求1所述的混凝土用降粘增强剂，其特征在于，所述无机激发剂是石膏、碳酸钠或固硫灰中的一种或至少两种任意比例的混合物。
3.如权利要求1-2中任一项所述的混凝土用降粘增强剂在混凝土中的应用，其特征在于，用于超远距离泵送混凝土、超高层泵送混凝土、高强高性能混凝土或超高性能混凝土，降粘增强剂的掺量为混凝土胶凝材料总质量的5％-10％，等质量替代水泥。
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