CN109721307B - 水下基础修复袋装混合料 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种水下基础修复袋装混合料，每立方米混合料的原材料包括下列组分：硅酸盐水泥200～360kg，粒化高炉矿渣粉37.5～67.5kg，石灰石粉10～18kg，硅灰2.5～4.5kg，细骨料650～850kg，粗骨料1000～1200kg，第一外加剂0～3kg，第二外加剂3～10kg。本申请可用于水下桩基础修复，本申请混合料无需振捣，在水下水化硬化7天抗压强度大于5MPa，28天抗压强度大于10MPa，满足水下桩基防护修复的要求。
Description
技术领域
本申请属于水泥基材料技术领域，具体涉及水下基础修复袋装混合料。
背景技术
水下基础是作为承受桥梁、水利等结构所有荷载的构件，桩的存在会使此区域原来的波浪、水流等水动力条件发生改变，打破原本已经建立的泥沙输运平衡，从而使水底桩的周围发生冲刷。冲刷是导致水下基础淘空沉降甚至松动的主要原因之一，淘空沉降将进一步导致结构开裂，松动将最终导致结构垮塌。
传统工艺一般采用袋装混凝土进行加固防护修复，袋装混凝土施工工艺需采用搅拌船现场施工，受到潮水、台风等自然条件的影响，现场施工效率较低，增加机械设备台班费。
本申请将打破传统袋装混凝土施工工艺，将采用岸上搅拌站拌制好的混合料直接装入袋中，替代现场施工的袋装混凝土，可大幅度提高施工效率，节约现场施工船机设备消耗。因此，需开展水下修复袋装混合料的配制试验研究，以满足水下修复防护的施工要求。
申请内容
针对上述现有技术的缺点或不足，本申请的目的是提供水下基础修复袋装混合料。
为解决上述技术问题，本申请具有如下构成：
水下基础修复袋装混合料，每立方米混合料的原材料包括下列组分：
硅酸盐水泥200～360kg，
粒化高炉矿渣粉37.5～67.5kg，
石灰石粉10～18kg，
硅灰2.5～4.5kg，
细骨料650～850kg，
粗骨料1000～1200kg，
第一外加剂0～3kg，
第二外加剂3～10kg。
进一步地，所述硅酸盐水泥、所述粒化高炉矿渣粉、所述石灰石粉以及所述硅灰组成凝胶材料，
其中，所述硅酸盐水泥、所述粒化高炉矿渣粉、所述石灰石粉以及所述硅灰的配比为：
所述硅酸盐水泥占所述胶凝材料总重的80％，
所述粒化高炉矿渣粉占所述胶凝材料总重的15％，
所述石灰石粉占所述胶凝材料总重的4％，
所述硅灰占所述胶凝材料总重的1％。
进一步地，所述硅酸盐水泥的强度等级不低于42.5，优选的，所述硅酸盐水泥为强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥。
进一步地，所述粒化高炉矿渣粉采用等级不低于S75粒化高炉矿渣粉。优选地，所述粒化高炉矿渣粉为等级为S95粒化高炉矿渣粉。本申请采用粒化高炉矿渣粉作为混凝土矿物掺合料，粒化高炉矿渣粉具有较高的活性，可提高混合料后期强度和耐久性，同时粒化高炉矿渣粉具有良好的填充作用。
进一步地，所述石灰石粉的碳酸钙含量不小于75％，细度(45μm方孔筛筛余)不大于15％，7d活性指数不小于60％。优选地，所述石灰石粉的碳酸钙含量不小于80％，细度(45μm方孔筛筛余)不大于10％，7d活性指数不小于65％。本申请采用石灰石粉作为混合料矿物掺合料。石灰石粉属于具有较高填充性能，提高混合料强度。进一步地，所述硅灰的比表面积大于18000m2/kg，28天的活性指数大于95％。优选地，所述硅灰的比表面积18500m2/kg，28天的活性指数大于98％。本申请采用硅灰作为混合料矿物掺合料。
进一步地，所述细骨料的细度模数为2.3～3.0，含泥量不大于1.5％，泥块含量不大于0.5％，含水率不大于2.5％。优选地，所述细骨料的细度模数为2.3～2.5。
进一步地，所述粗骨料最大粒径不大于31.5mm，由5-16mm与16-31.5mm级配的碎石组成，5-16mm级配的碎石与16-31.5mm级配的碎石的比例为2：8，其中，针片状含量不大于8％，含泥量不大于0.7％，泥块含量不大于0.2％，含水率不大于0.5％。
进一步地，所述第一外加剂为高分子吸水材料，其细度不小于400目。其中，所述高分子吸水材料优选为聚丙烯酸钠。
进一步地，所述第二外加剂为蒙脱石，其细度为不小于325目。
与现有技术相比，本申请具有如下技术效果：
本申请进一步从混合料的强度和经济性等方面综合考虑，提供了优选的混合料配合比，即，混凝土的胶凝材料用量为；砂率为35～45％，采用矿渣粉、石灰石粉和硅灰的水化和密实填充作用，保证混合料的强度，并采用聚丙烯酸钠高分子吸水材料，可吸收混合料在混合及存放过程中骨料的水分，此外，蒙脱石不仅具有吸收混合料中骨料中水分，还具有吸水膨胀作用，可有效提高混合料的密实度，可保证混合料在水下强度的发展，从而有效防护水下桩基础。
本申请中胶凝材料用量250kg/m3～450kg/m3，既能满足本申请混合料的干的骨料所配制要求，又能保证潮湿骨料配制的混合料的抗压强度要求，胶凝材料用量与粗、细骨料的含水率有关，砂石含水率增加，胶凝材料用量增加，并掺入一定量的高分子吸水材料和蒙脱石。混合料胶凝材料用量优选控制在450kg/m3以内，可克服较高胶凝材料用量带来混合料性能不利影响，并具有一定的经济性。合理砂率既可保证混合料强度，混合料的砂率应控制在40％左右。
本申请可用于水下桩基础修复，该混合料，无需振捣，在水下水化硬化7天抗压强度大于5MPa，28天抗压强度大于10MPa，满足水下桩基防护修复的要求。
具体实施方式
以下对本申请的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本申请的目的、特征和效果。
本实施例的原材料包括如下：
(1)水泥：强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥。
(2)矿渣粉：S95粒化高炉矿渣粉。
(3)石灰石粉：碳酸钙含量不小于80％，细度(45μm方孔筛筛余)不大于10％，7d活性指数不小于65％。
(4)硅灰：比表面积为18500m2/kg，28天的活性指数为98％。
(4)细骨料(砂)：砂的细度模数为2.5的中砂，含泥量为0.6％，泥块含量0.1％，干砂和含水率2.2％的潮湿砂。
(5)粗骨料(石)：5-31.5mm连续级配的碎石(由5-16mm和16-31.5两级配配制而成，5-16mm和16-31.5mm级配的碎石比例为2：8)，含泥量为0.4％，泥块含量为0.1％，干石子和含水率0.4％潮湿石子。
(6)第一外加剂：细度为450目的聚丙烯酸钠。
(7)第二外加剂：细度400目的蒙脱石。
本实施例试验方法如下所示：
(1)力学性能
本实施例抗压强度试验按《钻芯法检测混凝土强度技术规程》(JGJ/T384-2016)的有关规定进行。
本实施例采用的养护方法：按照混合料配合比拌制后，立即装土工布编织袋中放入水中进行浸泡，浸泡7天后，取出后进行钻取芯样，并测试7天抗压强度；其余芯样标准养护至28天后测试其抗压强度，混凝土养护温度控制在20±2℃，相对湿度大于95％。
本实施例采用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥等材料，分别配制混合料，混合料配合比如表1所示。
表1混合料配合比(kg/m3)
基于上述混合料的配合比，本实施例混合料的抗压强度如表2所示。
表2混合料抗压强度测试结果(MPa)
上述试验测试结果表明，采用干的砂石材料(对应编号1～5)和潮湿的砂石材料(对应编号6～10)配制的混合料的7天抗压强度均大于5.0MPa，28天的抗压强度均大于10.0MPa，可以满足水下修复的质量要求。
本申请由于采用矿渣粉、石灰石粉和硅灰的水化和密实填充作用，且蒙脱石吸水膨胀作用，从而保证混合料的抗压强度。而采用聚丙烯酸钠高分子吸水材料，可吸收潮湿骨料拌制的混合料在混合及存放过程中骨料的水分，此外，蒙脱石不仅具有吸收混合料中骨料中水分，还具有吸水膨胀作用，可有效提高混合料的密实度，保证混合料在水中强度的发展，从而有效防护水下桩基础。
本申请将以东海大桥桥墩桩基过度冲刷区域防护试验工程为依托，对水下修复袋装混合料的配制技术开展研究，可为桥梁、海上风电等工程的水下基础防护提供混合料配制方法，并填补该领域的技术空白。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限定，参照较佳实施例对本申请进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本申请技术方案的精神和范围，均应涵盖在本申请的权利要求范围内。
Claims (10)
1.水下基础修复袋装混合料，其特征在于，
每立方米混合料的原材料包括下列组分：
其中，所述第一外加剂为聚丙烯酸钠，所述第二外加剂为蒙脱石；
按照上述混合料配合比拌制后，装土工布编织袋中放入水中浸泡，水通过土工袋编织袋不断渗透进入混合料，使其在水下硬化。
2.根据权利要求1所述的水下基础修复袋装混合料，其特征在于，胶凝材料包括所述硅酸盐水泥、所述粒化高炉矿渣粉、所述石灰石粉以及所述硅灰，
其中，所述硅酸盐水泥、所述粒化高炉矿渣粉、所述石灰石粉以及所述硅灰的配比为：
所述硅酸盐水泥占所述胶凝材料总重的80％，
所述粒化高炉矿渣粉占所述胶凝材料总重的15％，
所述石灰石粉占所述胶凝材料总重的4％，
所述硅灰占所述胶凝材料总重的1％。
3.根据权利要求1或2所述的水下基础修复袋装混合料，其特征在于，所述硅酸盐水泥的强度等级不低于42.5。
4.根据权利要求1或2所述的水下基础修复袋装混合料，其特征在于，所述粒化高炉矿渣粉采用等级不低于S75粒化高炉矿渣粉。
5.根据权利要求1或2所述的水下基础修复袋装混合料，其特征在于，所述石灰石粉的碳酸钙含量不小于75％，细度不大于15％，7d活性指数不小于60％。
6.根据权利要求1所述的水下基础修复袋装混合料，其特征在于，所述硅灰的比表面积大于18000m2/kg，28天的活性指数大于95％。
7.根据权利要求1或2或6所述的水下基础修复袋装混合料，其特征在于，所述细骨料的细度模数为2.3～3.0，含泥量不大于1.5％，泥块含量不大于0.5％，含水率不大于2.5％。
8.根据权利要求1或2或6所述的水下基础修复袋装混合料，其特征在于，所述粗骨料最大粒径不大于31.5mm，由5-16mm与16-31.5mm级配的碎石组成，5-16mm级配的碎石与16-31.5mm级配的碎石的比例为2：8，其中，针片状含量不大于8％，含泥量不大于0.7％，泥块含量不大于0.2％，含水率不大于0.5％。
9.根据权利要求1所述的水下基础修复袋装混合料，其特征在于，所述第一外加剂的细度不小于400目。
10.根据权利要求1或2或6或9所述的水下基础修复袋装混合料，其特征在于，所述第二外加剂的细度为不小于325目。
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