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)
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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