CN109456015A - 一种用于低温喷射的混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于低温喷射的混凝土，包括如下制备原料：胶凝材料、沙子、碎石、高效防冻型减水剂、速凝剂、水，该混凝土各成份的用量如下：所述胶凝材料450～500kg/m3、沙子850～940kg/m3、碎石780～880kg/m3、水140～180kg/m3，所述高效防冻型减水剂掺量为所述胶凝材料用量的1.5～2.5％，所述速凝剂掺量为所述胶凝材料用量的3～8％；所述胶凝材料包括水泥和硅灰，所述水泥和硅灰的用量分别为：390～460kg/m3、36～75kg/m3，该混凝土的水胶比≤0.40。本发明满足“超大管幕维护结构+水平冻结止水”组合施工技术对于混凝土的设计要求。

Description

一种用于低温喷射的混凝土
技术领域
本发明涉及混凝土配比技术领域，尤其涉及一种用于低温喷射的混凝土。
背景技术
港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道口岸暗挖段全长255m，下穿拱北口岸和澳门关闸口岸之间的狭长地带，隧道主要穿越地质条件从上到下为：杂填土、淤泥、淤泥质粉质粘土、淤泥质粘土，地质结构非常复杂，针对这种特殊的地质结构，本工程在国内外首次采用“超大管幕维护结构+水平冻结止水”组合施工技术，管幕为冻结管，降温后形成2～2.6m厚的冻结壁，靠近管幕开挖温度在-10℃～ -18℃，开挖1m后立即在两管壁之间焊接5mm厚的止水钢板，接着安装22b的工字钢，工字钢安装间距为30cm，在拱架密、温度低、导热性良好的钢拱架之间施作喷射混凝土，初喷射面的温度在-5℃～-10℃之间，设计强度在25MPa以上，但是，普通混凝土无法满足此方法的实体设计要求，进而需要研发一种在零下负温条件下，增强混凝设计强度及耐久性的混凝土。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于低温喷射的混凝土，解决零下负温条件下如何增强混凝设计强度及耐久性的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种用于低温喷射的混凝土，包括如下制备原料：胶凝材料、沙子、碎石、高效防冻型减水剂、速凝剂、水；该混凝土各成份的用量如下：所述胶凝材料450～500kg/m3、沙子850～940kg/m3、碎石780～880kg/m3、水140～ 180kg/m3，所述高效防冻型减水剂掺量为所述胶凝材料用量的1.5～2.5％，所述速凝剂掺量为所述胶凝材料用量的3～8％；
所述胶凝材料包括水泥和硅灰，所述水泥和硅灰的用量分别为：390～ 460kg/m3、36～75kg/m3，该混凝土的水胶比≤0.40；
所述水泥选用硅酸盐水泥P·II42.5。
进一步的，所述硅酸盐水泥P·II42.5的28d胶砂抗压强度为61.2MPa。
进一步的，所述沙子选用中粗砂，细度模数为2.6～3.2，所述沙子杂质颗粒含量≤20％。
进一步的，所述碎石粒级范围以5～10mm的连续级配，所述碎石含泥量≤ 1％。
进一步的，所述速凝剂选用型号为CC-10。
进一步的，所述高效防冻型减水剂选用PCA聚羧酸高性能防冻型减水剂和防冻剂的复合型，所述高效防冻型减水剂的减水率≥30％。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明通过掺加1.5～2.5％的高效防冻型减水剂提高了早期混凝土强度，促使混凝土在负温下硬化，降低混凝土的用水量及水的冻点；同时选用390～ 460kg/m3硅酸盐水泥P·II42.5以进一步提高早期混凝土的强度；通过掺加3～ 8％的速凝剂可使混凝土早期凝化时放出大量的热，防止混凝土早期受冻；通过 36～75kg/m3的硅灰用量，可以迅速地与水泥水化释放出的Ca(OH)2反应生成水化硅酸钙，不但提高了强度，而且还提高了混凝土的耐久性。本发明满足“超大管幕维护结构+水平冻结止水”组合施工技术对于混凝土的设计要求。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为以本发明的配比方法搅拌得到的混凝土；
图2为改变本发明的配比方法搅拌得到的混凝土。
具体实施方式
实施例：
一种用于低温喷射的混凝土，包括如下制备原料：胶凝材料、沙子、碎石、高效防冻型减水剂、速凝剂、水组成。该混凝土各成份的用量如下：胶凝材料 450～500kg/m3、沙子850～940kg/m3、碎石780～880kg/m3、水140～180kg/m3，高效防冻型减水剂掺量为胶凝材料用量的1.5～2.5％，速凝剂掺量为胶凝材料用量的3～8％。
胶凝材料包括水泥和硅灰，水泥和硅灰的用量分别为：390～460kg/m3、36～75kg/m3，该混凝土的水胶比≤0.40。
普通硅酸盐水泥里含有5～20％掺合料如粉煤灰等，这些掺合料需水量大，在负温条件下不但不增长强度，反而在增加需水量的情况下降低了混凝土的强度，所以水泥选用硅酸盐水泥P·II42.5，水泥用量为390～460kg/m3，该水泥 28d胶砂抗压强度为61.2MPa。
为了防止集料周围粘有灰尘，沙子选用中粗砂，细度模数为2.6～3.2，其杂质颗粒含量不应超过20％，沙子用量为850～940kg/m3。
碎石选用花岗岩碎石，其质地坚硬、级配良好，粒级范围以5～10mm的连续级配的碎石，碎石的含泥量≤1％，为取得最大的容重，避免使用间断级配的集料，碎石用量为780～880kg/m3。
高效防冻型减水剂降低混凝土的用水量及水的冻点，提高早期混凝土的强度，促使混凝土在负温下硬化，提高混凝土强度，同时在喷射时也有降低回弹率的作用，高效防冻型减水剂选用PCA聚羧酸高性能防冻型减水剂和防冻剂的复合型，高效防冻型减水剂掺量为胶凝材料用量的1.5～2.5％、减水率≥30％。
速凝剂在混凝土喷射凝化时可放出大量的热，防止混凝土早期受冻并提高混凝土强度，速凝剂选用型号为CC-10，速凝剂掺量为胶凝材料用量的3～8％，并且速凝剂与水泥浆的初凝时间小于5min，终凝时间小于10min，其目的是使喷射混凝土速凝快硬，减少回弹损失。
硅灰使混凝土较粘稠，大大降低喷射混凝土的回弹率，硅灰材料活性氧化硅含量极高，可以迅速地与水泥水化释放出的Ca(OH)2反应生成水化硅酸钙，不但提高了强度，而且大大提高了混凝土的耐久性，硅灰用量为36～75kg/m3。
以本发明的配比方法搅拌得到的混凝土，具体来说，每立方米的混凝土中胶凝材料、沙子、碎石、水、速凝剂、高效防冻型减水剂的质量比为 479:895:793:163:19:9.58，胶凝材料包括水泥和硅灰，胶凝材料中的水泥与硅灰的质量比为422:57，该混凝土的水胶比为0.34。在负温条件下该配合比的混凝土强度试验结果如表1所示。在负温(-5～-15℃)条件下，根据公路桥涵施工技术规范要求，如图1所示，其在凝固28天时强度为36.9MPa，满足“超大管幕维护结构+水平冻结止水”组合施工技术对于混凝土设计强度在25MPa以上的设计要求。
表1负温条件下混凝土强度试验结果
龄期 混凝土强度(MPa)
5小时 13.8
1天 23.0
3天 34.9
7天 36.3
28天 36.9
对比例：
根据混凝土配合比设计及计算结果，在本对比例中用水泥全部替代实施例中所用胶凝材料，并且不掺加高效防冻型减水剂，每立方米的混凝土中水泥：砂子：碎石：水：速凝剂的质量比为479:895:793:243:19。经本对比例的配比方法得到的混凝土，其粘度降低，试件成型后立即放在负温(-5～-15℃)的环境下放置7天，经冻融后的试件像豆腐渣一样，手都能掰开，如下图2所示，力学性不满足“超大管幕维护结构+水平冻结止水”组合施工技术对于混凝土设计强度在25MPa以上的设计要求。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于低温喷射的混凝土，其特征在于，包括如下制备原料：胶凝材料、沙子、碎石、高效防冻型减水剂、速凝剂、水；该混凝土各成份的用量如下：所述胶凝材料450～500kg/m3、沙子850～940kg/m3、碎石780～880kg/m3、水140～180kg/m3，所述高效防冻型减水剂掺量为所述胶凝材料用量的1.5～2.5％，所述速凝剂掺量为所述胶凝材料用量的3～8％；
所述胶凝材料包括水泥和硅灰，所述水泥和硅灰的用量分别为：390～460kg/m3、36～75kg/m3，该混凝土的水胶比≤0.40；
所述水泥选用硅酸盐水泥P·II42.5。
2.根据权利要求1所述的用于低温喷射的混凝土，其特征在于：所述硅酸盐水泥P·II42.5的28d胶砂抗压强度为61.2MPa。
3.根据权利要求1所述的用于低温喷射的混凝土，其特征在于：所述沙子选用中粗砂，细度模数为2.6～3.2，所述沙子杂质颗粒含量≤20％。
4.根据权利要求1所述的用于低温喷射的混凝土，其特征在于：所述碎石粒级范围以5～10mm的连续级配，所述碎石含泥量≤1％。
5.根据权利要求1所述的用于低温喷射的混凝土，其特征在于：所述速凝剂选用型号为CC-10。
6.根据权利要求1所述的用于低温喷射的混凝土，其特征在于：所述高效防冻型减水剂选用PCA聚羧酸高性能防冻型减水剂和防冻剂的复合型，所述高效防冻型减水剂的减水率≥30％。
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