CN108298899A - 一种水下混凝土拌合物及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水下混凝土拌合物及其施工方法，解决了普通水下混凝土对海洋环境中含有大量的氯离子的耐受性较差，会对混凝土内部的钢筋以及混凝土本身造成损伤，影响水下混凝土的使用的问题，其技术方案要点是：一种水下混凝土拌合物，其由以下原料组成，各原料及各原料的质量份数如下：硅酸盐水泥320‑350份，粉煤灰60‑80份，砂770‑800份，石950‑1050份，聚羧酸系减水剂2‑5份，萘磺酸盐甲醛缩合物2‑4份，增稠剂0.3‑0.8份，引气剂0.3‑0.8份，缓凝剂0.1‑0.2份，水160‑180份，达到了其固化后结构致密，得到的混凝土能够抑制氯离子渗入混凝土内部。

Description

一种水下混凝土拌合物及其施工方法
技术领域
本发明涉及混凝土，特别涉及一种水下混凝土拌合物及其施工方法。
背景技术
随着现代化建设发展的需要，水工建筑例如水坝、水库、桥梁、桩基等的建设，均涉及到在水下施工混凝土的工程技术。而水下混凝土结构非常复杂。因此，除了要求混凝土的强度以外，还要求施工工艺简单，经济合理，耐久性好且对环境无污染。在水下工程中混凝土仍然是最主要和用量最大的建筑材料之一，水下混凝土的性能将直接影响水下工程的质量。因此，水下混凝土的性能提升日益成为众多学者和工程技术人员研究的重点。
但是海洋水下工程建造，如果仍然使用目前市场上传统的水下混凝土配比来制得普通水下混凝土的话，普通水下混凝土对海洋环境中含有大量的氯离子的耐受性较差，会对混凝土内部的钢筋以及混凝土本身造成损伤，影响水下混凝土的使用。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种水下混凝土拌合物，其固化后结构致密，得到的混凝土能够抑制氯离子渗入混凝土内部。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种水下混凝土拌合物，其由以下原料组成，各原料及各原料的质量份数如下：硅酸盐水泥320-350份，粉煤灰60-80份，砂770-800份，石950-1050份，聚羧酸系减水剂2-5份，萘磺酸盐甲醛缩合物2-4份，增稠剂0.3-0.8份，引气剂0.3-0.8份，缓凝剂0.1-0.2份，水160-180份。
通过采用上述技术方案，硅酸盐水泥，砂，石和水为混凝土基料，是混凝土拌合物中必须的物质，其中硅酸盐硅酸盐水泥作为主要的粘结材料，能够用于粘结碎石和砂，而粉煤灰能够用于填补空隙，在该配比下，混凝土的密实性好，强度等级能够达到C30；该混凝土拌合物中含有粉煤灰，粉煤灰的掺入能够降低混凝土中氯离子的渗透性，起到抗渗的效果，使混凝土的结构致密，聚羧酸系减水剂和萘磺酸盐甲醛缩合物形成的复合减水剂的减水率可达20％以上，并且通过增稠剂和缓凝剂的配合，能够进一步降低混凝土的坍落度损失，提高混凝土的抗裂性能，而通过增稠剂和引气剂的添加能够在提高混凝土流动性的同时，保证混凝土能够初凝成型，同时提高混凝土的抗冻性，抗盐渍性，使混凝土具有较好的体积稳定性；而缓凝剂的添加能够进一步抑制开裂情况，延缓混凝土的凝结时间，方便施工，使新拌混凝土能在较长时间内保持塑性；在上述配比下拌合得到的混凝土拌合物具有强度高、密实性好的特点，能够抑制氯离子渗入混凝土内部，随着混凝土拌合物的固化，其密实性会逐渐提高，进一步抑制氯离子渗入混凝土内部。
作为优选，各原料及各原料的质量份数如下：硅酸盐水泥330份，粉煤灰68份，砂793份，石1028份，聚羧酸系减水剂3.5份，萘磺酸盐甲醛缩合物2份，增稠剂0.8份，引气剂0.4份，缓凝剂0.1份，水174份。
通过采用上述技术方案，上述配比下的水下混凝土拌合物在具有较高密实性和耐盐性之外，其强度等级能够达到C30等级。
作为优选，聚羧酸系减水剂的合成原料包括有聚乙二醇单甲醚，甲基烯基聚氧乙烯，烯丙基聚氧乙烯醚的两种以上。
通过采用上述技术方案，聚乙二醇单甲醚、甲基烯基聚氧乙烯和烯丙基聚氧乙烯醚均无毒、无刺激性，具有良好的水溶性，不会水解变质；并与多种组份有良好的相溶性；合成的聚羧酸系减水剂有较强的硅酸盐水泥颗粒分散性保持能力，使产品具有掺量低、减水率高、增强效果好、耐久性、不锈蚀钢筋及对环境友好等特点，具有优良的润滑性、成膜性、保湿性、分散性、粘接性；其中，聚乙二醇单甲醚还可以用于调节稠度；甲基烯基聚氧乙烯的保坍性好；烯丙基聚氧乙烯醚稳定性高。
作为优选，增稠剂由聚丙烯纤维和羟甲基纤维素按照质量比为1：1复配而成。
通过采用上述技术方案，聚丙烯纤维的弹性模量低，具有一定的增稠作用，同时，聚丙烯纤维能够起到阻裂效果，羟甲基纤维素具有增稠和水分保护的效果，能够进一步起到阻裂效果。
作为优选，聚丙烯纤维由聚丙烯网状纤维和聚丙烯单丝纤维按照质量比为1:2复合而成。
通过采用上述技术方案，聚丙烯网状纤维和聚丙烯单丝纤维复配能够在增稠的同时，提高混凝土的抗拉强度。
作为优选，所述引气剂为羟基封端聚二甲基硅氧烷，硅微粉和三萜皂苷的两种以上。
通过采用上述技术方案，以上引气剂与混凝土拌合物的相容性好，在复配情况下能够大大改善混凝土的抗渗性、抗冻性与耐久性；此外，对混凝土施工性能及其他综合耐久性也有显著的改善效果；能明显改善塑性混凝土的工作性能和提高硬化混凝土的耐久性能的特点，对酸、碱和硬水有较强的化学稳定性；同时，羟基封端聚二甲基硅氧烷和硅微粉能够进一步提高原料之间的相容性和流动性，使原料，特别是增稠剂和缓凝剂能够与其他原料充分混匀，提高加工性能。
作为优选，缓凝剂由蜂蜜和柠檬酸钠按照质量比为7:1复配而成。
通过采用上述技术方案，蜂蜜中特殊基团果糖和葡萄糖具有较好的缓释作用，极大地分散了硅酸盐硅酸盐水泥水化时候放出的热量，延缓硅酸盐硅酸盐水泥凝胶结构的形成，使硅酸盐硅酸盐水泥微粒有较好的分散性，而柠檬酸钠除了能够缓释以外，还能够与蜂蜜混溶，减低蜂蜜的粘性，提高了蜂蜜的分散性，进一步促进缓释效果。
本发明的第二个目的是提供一种水下混凝土拌合物的施工方法。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种水下混凝土拌合物的施工方法，包括有如下步骤：
Step1，在水下施工点进行仓面建造，并对仓面底部通过有机硅改性环氧树脂胶进行封端；
Step2，称取硅酸盐水泥，粉煤灰，砂，石，聚羧酸系减水剂，萘磺酸盐甲醛缩合物，增稠剂，引气剂，缓凝剂，水投入搅拌机搅拌至物料混合均匀，得到混凝土拌合物；
Step3，在仓面中插入导管，通过导管进行混凝土拌合物的浇筑；
Step4，浇筑完毕后，通过振捣器进行振捣；
Step5，养护5～7天后拆模，在水下自然养护；
Step6，继续养护20天后，切去10～20cm位于顶部的混凝土。
通过采用上述技术方案，有机硅改性环氧树脂胶能够对混凝土拌合物底部进行隔水处理，避免混凝土底部与水粘接，同时有机硅在混凝土外表面形成憎水层，降低表面混凝土对外部盐溶液的吸收能力和饱和度，能够提高混凝土的抗盐性能；顶部混凝土由于在施工过程中始终与水接触，强度和密实性较差，因此将其切去。
作为优选，Setp1中仓面内连接有钢筋骨架，钢筋骨架的表面涂覆有有机硅涂料。
通过采用上述技术方案，有机硅涂料能够对内部的钢筋骨架进行保护，同时在钢筋上涂覆有机硅，能够在混凝土内部进一步起到隔水效果，对钢筋进行保护。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、该水下混凝土通过硅酸盐水泥、粉煤灰、砂、石、聚羧酸系减水剂、萘磺酸盐甲醛缩合物、增稠剂、引气剂、缓凝剂和水的配合，使混凝土具有强度高、密实性好的特点，能够抑制氯离子渗入混凝土内部，提高了混凝土的抗盐性；
2、该水下混凝土通过羟基封端聚二甲基硅氧烷和硅微粉的添加提高了混凝土拌合物的流动性，使混凝土拌合物在添加有增稠剂的情况下仍然具有较好的加工性能；
3、该水下混凝土通过在仓面底部设置有机硅改性环氧树脂胶对混凝土拌合物底部进行隔水处理，同时有机硅在混凝土外表面形成憎水层，进一步提高混凝土的抗盐性能。
具体实施方式
实施例1a
一种水下混凝土拌合物的施工方法，包括有如下步骤：
Step1.1，在海边水下施工点进行仓面建造，并对仓面底部通过有机硅改性环氧树脂胶进行封端，有机硅改性环氧树脂胶购于株洲世林聚合物有限公司；
Setp1.1，在仓面内搭建有钢筋骨架，并在钢筋骨架的表面涂覆有机硅涂料，有机硅涂料购于天津国恒复合材料技术有限公司；
Step2.1.1，将聚丙烯网状纤维和聚丙烯单丝纤维按照质量比为1:2复合成聚丙烯纤维；将聚丙烯纤维和羟甲基纤维素按照质量比为1：1复配成增稠剂；
Step2.1.2，将蜂蜜和柠檬酸钠按照质量比为7:1复配成缓凝剂；
Step2.1.3，将羟基封端聚二甲基硅氧烷作为引气剂；
Step2.2，称取硅酸盐水泥3.2kg，粉煤灰0.6kg，砂7.7kg，石9.5kg，聚羧酸系减水剂0.02kg，萘磺酸盐甲醛缩合物0.02kg，增稠剂0.003kg，引气剂0.003kg，缓凝剂0.001kg加入搅拌机中，引气剂为羟基封端聚二甲基硅氧烷；
其中，聚羧酸系减水剂购于四川路加四通科技发展有限公司，聚羧酸系减水剂以质量份数占聚羧酸系减水剂55％的羟基封端聚二甲基硅氧烷和质量分数占聚羧酸系减水剂25％甲基烯基聚氧乙烯作为主要原料；
Step2.3，就地取仓面附近的海水1.6kg，投入搅拌机搅拌至物料混合均匀，得到混凝土拌合物；
Step3，在仓面中插入导管，通过导管将Step1.2得到的混凝土拌合物注入仓面内，进行混凝土拌合物的浇筑；
Step4，浇筑完毕后，通过振捣器进行振捣；
Step5，养护5～7天后拆模，在水下自然养护；
Step6，继续养护20天后，切去10～20cm位于顶部的混凝土。
Step7，继续自然养护10天，完成对水下混凝土的浇筑施工。
实施例1b-实施例1e与实施例1a的区别在于混凝土拌合物的原料及原料配比存在不同，养护时间不同。具体的原料配比和养护时间见下表：
聚羧酸系减水剂合成原料中的内聚醚大单体含量：
实施例1a 实施例1b 实施例1c 实施例1d 实施例1e
聚乙二醇单甲醚 55％ 40％ 10％ 15％
甲基烯基聚氧乙烯 25％ 70％ 30 15％
烯丙基聚氧乙烯醚 40％ 50％ 50％
应用实施例1a-实施例1e的方法进行施工，制得试块，将试块按GB50164-2011《混凝土质量控制标准》根据混凝土试件在抗渗试验时所能承受的最大水压力，混凝土的抗渗等级划分为P4、P6、P8、P10、P12、大于P12等六个等级。
应用实施例1a-实施例1e的方法进行施工，制得试块，按照按GB/T 50107—2010《混凝土强度检验评定标准》的标准对试块的强度等级进行测试，采用符号C与立方体抗压强度标准值(以N/mm^2；或MPa计)表示。
测试结果见下表：
实施例1a 实施例1b 实施例1c 实施例1d 实施例1e
强度等级 C30 C30 C35 C30 C30
抗渗等级 P10 P12 P12 P10 P10
选购市售的C30水下混凝土和C35水下混凝土作为对比例1和对比例2。
配制重量浓度为1.5％的氯化钠溶液，用氯化钠溶液进行溶剂抗渗等级测试。
将应用实施例1a-实施例1e的方法制得的试块进行氯化钠侵蚀实验，实验方法如下：
Step1，将混凝土试块浸泡在重量浓度为1％的氯化钠溶液中，浸泡48天；
Step2，取出混凝土后，静置30天至混凝土完全干燥，观察表面是否存在泛白现象；
Step3，将干燥后的混凝土进行混凝土强度检验；
Step4，将干燥后的混凝土再次进行用氯化钠溶液进行抗渗等级测试；
Step5，劈裂混凝土，查看内部钢筋锈蚀情况。
测试结果见下表：
综上，本发明的水下混凝土在含有氯离子的环境中仍然具有较高的抗渗效果，混凝土的强度等级在短期内不会被氯离子的存在影响，延缓了混凝土内部钢筋的锈蚀过程。
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 (9)

1.一种水下混凝土拌合物及其施工方法，其特征在于，包括有以下组分，各原料及各原料的质量份数如下：硅酸盐水泥320-350份，粉煤灰60-80份，砂770-800份，石950-1050份，聚羧酸系减水剂2-5份，萘磺酸盐甲醛缩合物2-4份，增稠剂0.3-0.8份，引气剂0.3-0.8份，缓凝剂0.1-0.2份，水160-180份。
2.根据权利要求1所述的一种水下混凝土拌合物，其特征在于，其由以下原料组成，各原料及各原料的质量份数如下：硅酸盐水泥330份，粉煤灰68份，砂793份，石1028份，聚羧酸系减水剂3.5份，萘磺酸盐甲醛缩合物2份，增稠剂0.8份，引气剂0.4份，缓凝剂0.1份，水174份。
3.根据权利要求1所述的一种水下混凝土拌合物，其特征在于，聚羧酸系减水剂的合成原料包括有聚乙二醇单甲醚，甲基烯基聚氧乙烯，烯丙基聚氧乙烯醚的两种以上。
4.根据权利要求1所述的一种水下混凝土拌合物，其特征在于，增稠剂由聚丙烯纤维和羟甲基纤维素按照质量比为1：1复配而成。
5.根据权利要求1所述的一种水下混凝土拌合物，其特征在于，聚丙烯纤维由聚丙烯网状纤维和聚丙烯单丝纤维按照质量比为1:2复合而成。
6.根据权利要求1所述的一种水下混凝土拌合物，其特征在于，所述引气剂为羟基封端聚二甲基硅氧烷，硅微粉和三萜皂苷的两种以上。
7.根据权利要求1所述的一种水下混凝土拌合物，其特征在于，缓凝剂由蜂蜜和柠檬酸钠按照质量比为7:1复配而成。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种水下混凝土拌合物的施工方法，其特征在于，包括有如下步骤：
Step1，在水下施工点进行仓面建造，并对仓面底部通过有机硅改性环氧树脂胶进行封端；
Step2，称取硅酸盐水泥，粉煤灰，砂，石，聚羧酸系减水剂，萘磺酸盐甲醛缩合物，增稠剂，引气剂，缓凝剂，水投入搅拌机搅拌至物料混合均匀，得到混凝土拌合物；
Step3，在仓面中插入导管，通过导管进行混凝土拌合物的浇筑；
Step4，浇筑完毕后，通过振捣器进行振捣；
Step5，养护5~7天后拆模，在水下自然养护；
Step6，继续养护20天后，切去10~20cm位于顶部的混凝土。
9.根据权利要求8所述的一种水下混凝土拌合物的施工方法，其特征在于，Setp1中仓面内连接有钢筋骨架，钢筋骨架的表面涂覆有有机硅涂料。
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