CN109180129B - 一种水下不分散封底材料及其施工工艺 - Google Patents

一种水下不分散封底材料及其施工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种水下不分散封底材料，包括如下组分：铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、石膏、粗砂、中砂、细砂、可再分散胶粉、减水剂、酒石酸、葡萄糖酸钠、晶核、硫酸锂和消泡剂。其中，上述各组分的质量份数为：铝酸盐水泥478～308份；普通硅酸盐水泥10～30份；石膏30～60份；粗砂150～190份；中砂255～295份；细砂60～80份；可再分散胶粉8～12份；减水剂1.3～2份；酒石酸2～5份；葡萄糖酸钠0.5～2份；晶核5～15份；硫酸锂0.1～0.4份；消泡剂0.1～0.6份。本发明还涉及了所述水下不分散封底材料的施工工艺，使用在钢管内水面上事先放置的聚苯乙烯泡沫板以降低拌合料沿管壁下料浇筑时与水直接接触的机会，并通过控制拌合料的凝结时间保证其在水下来不及分散而快速凝结硬化。

Description

一种水下不分散封底材料及其施工工艺
技术领域
本发明涉及水下施工技术领域，具体涉及一种水下不分散封底材料及其施工工艺。
背景技术
随着我国经济的发展和国防安全的战略需要，越来越多的跨海大桥、海上钻井平台、以及既有水下结构修补等项目相继动工建设，这些工程均涉及到水下混凝土施工的难题。
目前，水下施工技术采用的是水下不分散混凝土的技术路线。其技术手段是提高胶凝材料用量和使用絮凝剂相结合的技术途径。实践发现，水下不分散混凝土施工技术对专用机具的技术要求高，且施工工艺复杂；在实际操作中还发现，使用絮凝剂的混凝土拌和物在水下浇筑时能有效提高其不分散性和不离析性，但混凝土却存在粘聚性激增、坍落度损失大、浇筑不易自密实的缺陷。这些技术不足对水下工程质量存在着极大的隐患。
因此，基于上述原因，迫切需要研制一种水下不分散封底材料。
发明内容
为克服现有水下不分散混凝土存在的技术缺陷，本发明的目的是提供一种水下不分散封底材料。
本发明提供的水下不分散封底材料，包括以下质量份原料组分：
铝酸盐水泥：478～308份；
普通硅酸盐水泥：10～30份；
石膏：30～60份；
粗砂：150～190份；
中砂：255～295份；
细砂：60～80份；
可再分散胶粉：8～12份；
减水剂：1.3～2份；
酒石酸：2～5份；
葡萄糖酸钠：0.5～2份；
晶核：5～15份；
硫酸锂：0.1～0.4份；
消泡剂：0.1～0.6份。
优选地，所述修补材料包括以下质量份原料组分：
铝酸盐水泥：445～353份；
普通硅酸盐水泥：15～25份；
石膏：35～55份；
粗砂：160～180份；
中砂：260～280份；
细砂：65～75份；
可再分散胶粉：9～11份；
减水剂：1.5～1.85份；
酒石酸：2.4～4份；
葡萄糖酸钠：0.7～1.3份；
晶核：6～13份；
硫酸锂：0.2～0.35份；
消泡剂：0.2～0.5份。
所述铝酸盐水泥为CA50～CA60级；所述普通硅酸盐水泥为42.5～52.5级。
所述石膏包括二水石膏、硬石膏；所述粗砂和中砂为河砂，细砂为石英砂；所述粗砂为20～40目、中砂为40～70目、细砂为70～120目。
所述可再分散胶粉包括醋酸乙烯酯-乙烯共聚胶粉、醋酸乙烯酯-叔碳酸乙烯共聚物、醋酸乙烯酯-叔碳酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物，属于流平型可再分散胶粉。
所述减水剂包括聚羧酸减水剂、萘磺酸盐减水剂；所述酒石酸和葡萄糖酸钠为两种缓凝剂。
所述晶核和硫酸锂为两种早强剂；所述消泡剂包括有机硅消泡剂、聚醚型消泡剂。
本发明的技术方案中：采用铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和石膏三元胶凝材料配制的水下封底材料，达到1d抗压强度＞30.0MPa、3d抗压强度＞50.0MPa、7d抗压强度＞70.0MPa，28d限制膨胀率≥0.025％。使用的醋酸乙烯酯-乙烯共聚胶粉属于流平型可再分散胶粉，其在不增大浆体粘聚性条件下能有效改善浆体的水下不分散性。通过合理控制酒石酸、葡萄糖酸钠和硫酸锂三者用量的匹配关系，能实现水下封底材料拌合料的扩展度在30min～1h之内不损失、初凝时间在40min～1h10min之间、终凝时间在50min～1h20min之间。拌合料扩展度不损失的时间用来满足搅拌、运输和浇筑工艺的顺利实施。一旦拌合料水下浇筑完成，通过其快速凝结硬化来实现其水下不分散和自密实成型。晶核早强剂对凝结时间不影响，但能提高1d和3d强度值10％左右。
本发明的另一目的是提供所述水下不分散封底材料的施工工艺。
本发明提供的施工工艺为：按方量将所述水下封底材料的各组分加水搅拌120～150min，得到拌合料，通过计算运输和浇筑完成时间控制拌合料的扩展度不损失时间和初凝时间；
浇筑时，采用吊斗工具，在吊斗出料口中心下方安装一板式阀门，其下再安装一内径为100mm的钢管，钢管长度为钢管水下出料口距水下浇筑位置150～200mm；将拌合料装入吊斗前，先在钢管内的水面上放置直径与钢管内径相同、厚度为80～100mm的聚苯乙烯泡沫板，以降低拌合料沿管壁下料浇筑时与水的直接接触；控制下料浇筑速度，将钢管水下出料口进行封堵后，通过提升吊斗和钢管的浇筑高度来实现水下浇筑过程始终保证钢管下料口浇筑处与水不直接接触；待水下结构浇筑完成后，拔出钢管，通过有效控制拌合料的初凝时间，使其在水下来不及分散而快速凝结硬化。
本发明具有如下优点：
(1)本发明提供的水下不分散封底材料是通过控制拌合料的初、终凝时间来实现水下拌合料的快速凝结硬化，进而达到水下不分散的目的。
(2)本发明提供的水下不分散封底材料拌制的拌合料扩展度损失可控，流性好，能水下自密实。
(3)本发明提供的施工工艺简单易行。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
水下18m深的封底孔使用材料如下：
CA50级铝酸盐水泥：353kg；
42.5级普通硅酸盐水泥：25kg；
二水石膏：55kg；
20～40目粗砂：180kg；
40～70目中砂：280kg；
70～120目细砂：75kg；
醋酸乙烯酯-乙烯共聚胶粉：11kg；
聚羧酸减水剂：1.85kg；
酒石酸：4kg；
葡萄糖酸钠：1.3kg；
晶核：13kg；
硫酸锂：0.35kg；
有机硅消泡剂：0.5kg；
水：140kg。
施工工艺如下：
采用吊斗工具，在吊斗出料口中心下方安装一板式阀门，其下再安装一内径为100mm的钢管，钢管长度为钢管水下出料口距水下浇筑位置150～200mm；
(1)按0.6方的量称取所述水下封底材料的各组分加水搅拌120～150min，得到拌合料；
(2)在钢管内的水面上放置直径为100mm、厚度为100mm的聚苯乙烯泡沫板，关闭钢管上的板式阀门，用吊车将拌合料卸入吊斗的接料口内；
(3)通过控制下料的浇筑速度和钢管的提升速度，保证钢管下料浇筑口与水不直接接触，浇筑完成后及时拔出钢管；
(4)3d龄期时用抽水机抽空箱体内的水，对浇筑结构进行性能检测。
按前述配合比和施工工艺所得拌合料的性能测试如下：
(1)拌合料初始扩展度320mm，30min扩展度320mm，通过计算运输和浇筑完成时间合计为1h，从而控制拌合料初凝结时间为1h10min，终凝时间为1h20min；
(2)2h抗压强度1.2MPa，3h抗压强度2.4MPa，1d抗压强度36.3MPa，3d抗压强度54.4MPa，7d抗压强度71.6MPa，28d限制膨胀率0.026％；
(3)水下结构除表层有100mm左右厚的浮浆层外，下部结构完全自密实，7d结构钻芯强度66.5MPa。
实施例2
水下10m深的封底孔使用材料如下：
CA60级铝酸盐水泥：445kg；
52.5级普通硅酸盐水泥：15kg；
硬石膏：35kg；
20～40目粗砂：160kg；
40～70目中砂：260kg；
70～120目细砂：65kg；
醋酸乙烯酯-叔碳酸乙烯共聚物：9kg；
萘磺酸盐减水剂：1.5kg；
酒石酸：2.4kg；
葡萄糖酸钠：0.7kg；
晶核：6kg；
硫酸锂：0.2kg；
聚醚型消泡剂：0.2kg；
水：140kg
施工工艺如下：
采用吊斗工具，在吊斗出料口中心下方安装一板式阀门，其下再安装一内径为100mm的钢管，钢管长度为钢管水下出料口距水下浇筑位置150～200mm；
(1)按0.6方的量称取所述水下封底材料的各组分加水搅拌120～150min，得到拌合料；
(2)在钢管内的水面上放置直径为100mm、厚度为90mm的聚苯乙烯泡沫板；关闭钢管上的板式阀门，用吊车将拌合料卸入吊斗的接料口内；
(3)通过控制下料的浇筑速度和钢管的提升速度，保证钢管下料浇筑口与水不直接接触；浇筑完成后及时拔出钢管；
(4)3d龄期时用抽水机抽空箱体内的水，对浇筑结构进行性能检测。
按前述配合比和施工工艺所得拌合料的性能测试如下：
(1)拌合料初始扩展度310mm，30min扩展度300mm。通过计算运输和浇筑完成时间合计为30min，从而控制拌合料初凝结时间40min，终凝时间50min；
(2)2h抗压强度1.8MPa，3h抗压强度2.7MPa，1d抗压强度41.0MPa，3d抗压强度73.2MPa，7d抗压强度81.3MPa，28d限制膨胀率0.028％；
(3)水下结构除与水接触的表层有100mm左右厚的浮浆层外，下部不与水接触的结构完全自密实，7d结构钻芯强度74.8MPa。
综上所述，本发明的技术方案突破性利用酒石酸、葡萄糖酸钠和硫酸锂三组分用量的匹配关系，有效控制浇筑拌合料的扩展度不损失时间、初凝时间和终凝时间，再结合三元胶凝材料、流平型可再分散胶粉及其它组分的配合，从而实现混凝土的水下不分散和自密实成型，解决现有水下浇筑缺陷的同时确保工程质量。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种水下不分散封底材料，其特征在于，包括以下质量份组分：
铝酸盐水泥：478～308份；
普通硅酸盐水泥：10～30份；
石膏：30～60份；
粗砂：150～190份；
中砂：255～295份；
细砂：60～80份；
可再分散胶粉：8～12份；
减水剂：1.3～2份；
酒石酸：2～5份；
葡萄糖酸钠：0.5～2份；
晶核：5～15份；
硫酸锂：0.1～0.4份；
消泡剂：0.1～0.6份；
所述可再分散胶粉包括醋酸乙烯酯-乙烯共聚胶粉、醋酸乙烯酯-叔碳酸乙烯共聚物、醋酸乙烯酯-叔碳酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的水下不分散封底材料，其特征在于，包括以下质量份组分：
铝酸盐水泥：445～353份；
普通硅酸盐水泥：15～25份；
石膏：35～55份；
粗砂：160～180份；
中砂：260～280份；
细砂：65～75份；
可再分散胶粉：9～11份；
减水剂：1.5～1.85份；
酒石酸：2.4～4份；
葡萄糖酸钠：0.7～1.3份；
晶核：6～13份；
硫酸锂：0.2～0.35份；
消泡剂：0.2～0.5份。
3.根据权利要求1或2所述的水下不分散封底材料，其特征在于：所述铝酸盐水泥为CA50～CA60级；所述普通硅酸盐水泥为42.5～52.5级。
4.根据权利要求1或2所述的水下不分散封底材料，其特征在于：所述石膏包括二水石膏、硬石膏；所述粗砂和中砂为河砂，细砂为石英砂；所述粗砂为20～40目，中砂为40～70目，细砂为70～120目。
5.根据权利要求1或2所述的水下不分散封底材料，其特征在于：所述减水剂包括聚羧酸减水剂、萘磺酸盐减水剂；所述消泡剂包括有机硅消泡剂、聚醚型消泡剂。
6.一种水下封底施工工艺，其特征在于，使用如权利要求1-5任一项所述的水下不分散封底材料进行水下封底施工，所述施工工艺包括：
按方量将所述水下封底材料的各组分加水搅拌120～150min，得到拌合料，通过计算运输和浇筑完成时间控制拌合料的扩展度不损失时间和初凝时间；
浇筑时，采用吊斗工具，在吊斗出料口中心下方安装一板式阀门，其下再安装一内径为100mm的钢管，钢管长度为钢管水下出料口距水下浇筑位置150～200mm；将拌合料装入吊斗前，先在钢管内的水面上放置直径与钢管内径相同、厚度为80～100mm的聚苯乙烯泡沫板，以降低拌合料沿管壁下料浇筑时与水的直接接触；控制下料浇筑速度，将钢管水下出料口进行封堵后，通过提升吊斗和钢管的浇筑高度来实现水下浇筑过程始终保证钢管下料口浇筑处与水不直接接触；待水下结构浇筑完成后，拔出钢管，通过有效控制拌合料的初凝时间，使其在水下来不及分散而快速凝结硬化。
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