CN110627424B - 一种高表观密度的预拌泵送重混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及混凝土生产技术领域，公开了一种高表观密度的预拌泵送重混凝土及其制备方法，解决了，其技术方案要点是一种高表观密度的预拌泵送重混凝土，包括以下重量份的原料混合制备得到：水泥220~260份；水120~162份；骨料：重晶砂792~936份，重晶石1160~1372份，大钢丸440~520份，小钢丸440~520份，大钢丸当量直径为5~20mm，小钢丸当量直径为0.5~2mm；聚羧酸高性能减水剂4.4~5.2份，按质量份数配比将各原料混合，搅拌均匀后，继续拌和15min，混合物中各物质分散以及相互作用后，得到预拌泵送重混凝土，较现有预拌泵送重混凝土而言，提高预拌泵送重混凝土固化后的表观密度，以此满足工程需求。

Description

一种高表观密度的预拌泵送重混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土生产技术领域，特别涉及一种高表观密度的预拌泵送重混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土是由水泥砂浆混合骨料、细料等混合而成，其是现有建筑工程中最为常见的建筑材料之一，具有良好的可塑性以及强度。随混凝土的广泛使用，在不同建筑工程中亦对混凝土提出了不同的要求，例如桥梁施工过程中对桥梁配重要求重，减少风力对桥梁的影响，以及混凝土要便于泵送，满足桥梁浇筑混凝土量大的需求，并在此基础上还提出了对防辐射的要求。
对此当下亦是有创新研发有预拌泵送重混凝土，例如13年申请的授权公告号为CN103803901B的中国专利“一种重晶石抗辐射泵送混凝土，该混凝土按照重量份的配合比为水泥：水：重晶石粉：重晶砂：重晶石：增效剂：外加剂＝[340～450]：[110～170]：[75～150]：[1000～1400]：[1800～2000]：[2～4]：[7～19]。通过对原材料的选择和配比的设计，获得了一种密度高且流动性良好，能够用于泵送的抗辐射混凝土。
但其最终所得的混凝土表观密度为3850kg/cm3，对当下工程需求的提高以无法满足，故而本申请需要寻求一种表观密度更高的预拌泵送重混凝土。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种高表观密度的预拌泵送重混凝土，提高预拌泵送重混凝土固化后的表观密度，以此满足工程需求。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种高表观密度的预拌泵送重混凝土，包括以下重量份的原料混合制备得到：
水泥220～260份；
水120～162份；
骨料：重晶砂792～936份，重晶石1160～1372份，大钢丸440～520份，小钢丸440～520份，所述大钢丸当量直径为5～20mm，所述小钢丸当量直径为0.5～2mm；
聚羧酸高性能减水剂4.4～5.2份。
通过采用上述技术方案，加入钢丸配比，并进行调节分配重晶砂、重晶石、大钢丸、小钢丸的粒度配级，进而提高预拌泵送重混凝土固化后的表观密度，以此满足工程需求。
本发明进一步设置为：还包括铅渣料102～136份，所述铅渣料为低品/废品铅矿渣或铅锌矿炼制铅、锌后的废渣，所述铅渣料中铅锌总含量小于0.5～1wt％。
通过采用上述技术方案，添加铅渣料进一步提高预拌泵送重混凝土原料中骨料的密度，继而进一步提高预拌泵送重混凝土的密度，同时与重晶砂、重晶石、大钢丸、小钢丸为预拌泵送重混凝土提高抗辐射的性能。
本发明进一步设置为：所述水用量为120～140份，预拌泵送重混凝土原料还包括保水活化剂2.2～5.6份，所述保水活化剂为聚丙烯酸钠或海藻酸钠。
通过采用上述技术方案，现有预拌泵送重混凝土因为达到泵送的目的，其流动性较好，坍落度大以方便泵送，再者预拌泵送重混凝土中骨料或大粒径的固体原料的密度交底，导致现有预拌泵送重混凝土和在前所述的预拌泵送重混凝土浇筑后骨料易下沉，发生泌水现象，使得预拌泵送重混凝土内部水化供水不住，水化缓慢，早期强度差。同时泌水现象中预拌泵送重混凝土中内部泌水(大多出现与骨料：重晶砂、重晶石、大钢丸、小钢丸和铅渣料下方表面)在混凝土固化后形成中空的泌水空腔，不仅降低了预拌泵送重混凝土的固化强度还降低的预拌泵送重混凝土的表观密度。
本申请中保水活化剂按预定的质量份添加后，可与水结合，提高预拌泵送重混凝土稠度，提高混凝土中凝胶材料与水混合后的稳定性，减少内部泌水的产生，提高原料水在水化过程中利用率，保证预拌泵送重混凝土的固化强度，并进一步提高预拌泵送重混凝土的表观密度。
同时起到一定的保水效果，减少预拌泵送重混凝土浇筑后内部水分向外迁移，保证水化效率，提高原料水在水化过程中利用率，减少内泌水，提高预拌泵送重混凝土早期强度。
本发明进一步设置为：所述保水活化剂为海藻酸钠，所述保水活化剂用量为2.5～5.6份。
通过采用上述技术方案，海藻酸钠作为保水活化剂使用时用量较大，海藻酸钠起到稠化保水的同时，在预拌泵送重混凝土浇筑固化过程中海藻酸钠会铅渣料中溶出的钙离子、铅离子、锌离子结合形成凝胶。该凝胶可在预拌泵送重混凝土早强期间释放水分供预拌泵送重混凝土充分水化，提高早强强度，但对该凝胶在释放水分的阶段已位于预拌泵送重混凝土早强的末期，凝胶释放水后再预拌泵送重混凝土固化的混凝土块中会留下微小的孔洞(小于0.1mm)，导致预拌泵送重混凝土固化的混凝土块强度有负面影响。与聚丙烯酸钠相比而言，两者均可提高减少内部泌水的产生，保证预拌泵送重混凝土的固化强度，并进一步提高预拌泵送重混凝土的表观密度，以及提高预拌泵送重混凝土早期强度，而海藻酸钠作为保水活化剂所得的预拌泵送重混凝土早强强度更高，但对预拌泵送重混凝土终强和表观密度的提升稍差于聚丙烯酸钠。
本发明进一步设置为：所述保水活化剂为聚丙烯酸钠，所述保水活化剂用量为2.2～2.5份。
通过采用上述技术方案，聚丙烯酸钠作为保水活化剂，吸湿性极强，保水效果好。重点在于聚丙烯酸钠稠化原理与海藻酸钠不同，其非吸水膨润产生，而是由于分子内许多阴离子基团的离子现象使分子链增长，表现粘度增大而形成高粘性溶液，其粘度约为海藻酸钠的15-20倍，加热处理、中性盐类、有机酸类对其粘性影响很小，在碱性的预拌泵送重混凝土中稠化效果得以增强。
聚丙烯酸钠在预拌泵送重混凝土泵送、浇筑直至早强期间其稠化作用时，聚丙烯酸钠是以溶解在水中的形态存在，随水分流动迁移而迁移。再者，聚丙烯酸钠在随预拌泵送重混凝土固化过程中随水化反应进行，预拌泵送重混凝土内水分减少，重晶砂的杂质、重晶石的杂质以及铅渣料中溶出的二价以上金属离子(如铝、铅、铁、钙、镁、锌)浓度提高，随水分流动迁移在预拌泵送重混凝土内部空腔或裂纹中的聚丙烯酸钠遇足量二价以上金属离子形成其不溶性盐，引起分子交联而凝胶化沉淀，该凝胶化沉淀较海藻酸钠凝胶而言含可脱出的水少且不易脱除，进而填补缝隙，加强预拌泵送重混凝土固化终强，例如减少内泌水导致的泌水空腔大小。
本发明进一步设置为：预拌泵送重混凝土原料还包括丙二醇2.3～3.3份，所述水用量为120～132份。
通过采用上述技术方案，丙二醇溶于水，随水分分散于预拌泵送重混凝土中，在预拌泵送重混凝土浇筑至固化过程中，骨料表面缝隙对水、丙二醇的浸润表现不同，丙二醇的浸润性能优于水，丙二醇更快的渗入骨料表面缝隙，再引导水渗入骨料表面缝隙内，加快和提高水化反应，提高预拌泵送重混凝土早强和终强。
本发明进一步设置为：所述丙二醇为1，3-丙二醇。
通过采用上述技术方案，选用1，3-丙二醇呼吸无毒性，安全性高。
本发明进一步设置为：所述重晶石粒度为5～20mm，所述重晶砂细度模数为2.5～2.9。
通过采用上述技术方案，优化配级系数，提高预拌泵送重混凝土表观密度以及减少泌水现象。
针对现有技术存在的不足，本发明的第二个目的在于提供一种上述预拌泵送重混凝土的制备方法，提供一种高表观密度的预拌泵送重混凝土，制备方法简单方便。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种高表观密度的预拌泵送重混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1：按质量份数配比将水泥220～260份；水120～162份；重晶砂792～936份；重晶石1160～1372份；大钢丸440～520份；小钢丸440～520份；聚羧酸高性能减水剂4.4～5.2份以及其他原料混合，搅拌均匀后，继续拌和15min，混合物中各物质分散以及相互作用后，得到预拌泵送重混凝土。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.加入钢丸配比，并进行调节分配重晶砂、重晶石、大钢丸、小钢丸的粒度配级，进而提高预拌泵送重混凝土固化后的表观密度，以此满足工程需求；
2.添加铅渣料进一步提高预拌泵送重混凝土原料中骨料的密度，继而进一步提高预拌泵送重混凝土的密度，同时与重晶砂、重晶石、大钢丸、小钢丸为预拌泵送重混凝土提高抗辐射的性能；
3.本申请中保水活化剂按预定的质量份添加后与水结合，提高预拌泵送重混凝土稠度，提高混凝土中凝胶材料与水混合后的稳定性，减少内部泌水的产生和减少预拌泵送重混凝土浇筑后内部水分向外迁移，提高原料水在水化过程中利用率，提高预拌泵送重混凝土早期强度，保证预拌泵送重混凝土的固化强度，并进一步提高预拌泵送重混凝土的表观密度；
其中海藻酸钠作为保水活化剂起到稠化保水的同时，在预拌泵送重混凝土浇筑固化过程中形成凝胶在预拌泵送重混凝土早强期间释放水分供预拌泵送重混凝土充分水化，提高早强强度；另外聚丙烯酸钠作为保水活化剂，吸湿性极强，保水效果好，在碱性的预拌泵送重混凝土中稠化效果得以增强。再者，聚丙烯酸钠在随预拌泵送重混凝土固化过程中随水化反应进行，预拌泵送重混凝土内水分减少，随水分流动迁移在预拌泵送重混凝土内部空腔或裂纹中的聚丙烯酸钠遇足量二价以上金属离子形成其不溶性盐，引起分子交联而凝胶化沉淀，该凝胶化沉淀较海藻酸钠凝胶而言含可脱出的水少且不易脱除，进而填补缝隙，加强预拌泵送重混凝土固化终强；
4.丙二醇溶于水，引导水渗入骨料表面缝隙内，加快和提高水化反应，提高预拌泵送重混凝土早强和终强。
具体实施方式
一种高表观密度的预拌泵送重混凝土，其包括以下质量份数的原料：
水泥220～260份。
水120～162份；
重晶砂792～936份，重晶砂细度模数为2.5～2.9；
重晶石1160～1372份，重晶石粒度为5～20mm；
大钢丸440～520份，大钢丸当量直径为5～20mm；
小钢丸440～520份，小钢丸当量直径为0.5～2mm；
聚羧酸高性能减水剂4.4～5.2份；
铅渣料102～136份，为低品/废品铅矿渣或铅锌矿炼制铅、锌后的废渣，铅渣料预先在水中浸泡3～4h后晾干得到，铅渣料当量直径为2～5mm，此处采用同一批次的铅锌矿炼制铅、锌后的废渣，所述铅渣料中铅锌总含量小于0.5～1wt％；
保水活化剂2.2～3.7份，保水活化剂为聚丙烯酸钠或海藻酸钠；
丙二醇2.3～3.3份，丙二醇选用1，3-丙二醇。
上述高表观密度的预拌泵送重混凝土的制备方法如下：
按质量份数配比将水泥220～260份；水120～162份；重晶砂792～936份；重晶石1160～1372份；大钢丸440～520份；小钢丸440～520份；聚羧酸高性能减水剂4.4～5.2份以及其他原料混合，搅拌均匀后，继续拌和15min，混合物中各物质分散以及相互作用后，得到预拌泵送重混凝土。
根据上述制备方法进行高表观密度的预拌泵送重混凝土的制备，获得实施例1～6。
实施例1～6的具体参数如下表一所示。
表一.
Figure BDA0002244583200000051
Figure BDA0002244583200000061
将实施例1～6获得的预拌泵送重混凝土进行坍塌度性能测试测试结果见表二，同时将实施例1～6获得的预拌泵送重混凝土进行固化试样制作，并进行表观密度测试、混凝土剖面检测，检测结果见表二。另取实施例1～6获得的预拌泵送重混凝土进行试样制备进行混凝土强度检测，检测结果见表二。
固化试样制作：将获得的混凝土加入至1m*1m*1m的敞口定容模具箱内，倒入过程中辅助以振捣，使得敞口定容模具箱填满，要求在20min内完成混凝土添加，继续振捣10min，根据振捣敞口定容箱内混凝土高度，适当补充同批混凝土保证振捣后敞口定容模具箱填满。待混凝土表干后5天脱模，再养护28天，等分分解混凝土块为三层，记为上层、中层和下层，每层为3*3的九块。
表观密度测试：对每块混凝土的表面密度进行检测，得到每层取其自身9块混凝土块的平均表面密度作为自身表面密度数据记录。
混凝土剖面检测：取上层、中层和下层中心位置的混凝土块，并选择同一侧竖直侧面，自侧面中心选取1dm*1dm的剖面，检测剖面中泌水气腔宽度以及剖面面积，泌水气腔为独立封闭的空心气室而非裂缝裂痕，厚度在0.4mm以上，在重晶石、大钢丸、大钢丸、小钢丸和铅渣料周围出现的概率大，检测方法可为人工测量或用图像采集后再计算机中进行图像测绘再做测量，此处采用图像采集后再计算机中进行图像测绘再做测量。
再者实施例7～10。
实施例7，
一种高表观密度的预拌泵送重混凝土，其与实施例1区别之处在于，铅渣料用量、聚丙烯酸钠用量和丙二醇用量均为0。
实施例8，
一种高表观密度的预拌泵送重混凝土，其与实施例1区别之处在于，铅渣料用量为0。
实施例9，
一种高表观密度的预拌泵送重混凝土，其与实施例1区别之处在于，聚丙烯酸钠用量为0。
实施例10，
一种高表观密度的预拌泵送重混凝土，其与实施例4区别之处在于，丙二醇用量均为0。
将实施例7～10获得的预拌泵送重混凝土进行坍塌度性能测试测试结果见表二，同时将实施例7～10获得的预拌泵送重混凝土进行固化试样制作，并进行表观密度测试、混凝土剖面检测，检测结果见表二。
表二
Figure BDA0002244583200000071
对比实施例1～6和实施例7的表观密度测试和坍塌性能结果可知，本申请的预拌泵送重混凝土保留原有流动性的同时，使得固化得到后表观密度达到4000kg/m3以上，可满足工程需求。
对比实施例1、实施例7、实施例8的表观密度测试结果可知，本申请的预拌泵送重混凝土中加入铅渣料，可利用铅渣料自身的密度大的特性提高固化后的表观密度。
结合实施例9的表观密度测试结果，可知本申请中在实施例1～6、实施例10表观密度大于实施例7，除铅渣料自身的密度大的特性外，还存在有聚丙烯酸钠和铅渣料共同作为原料加入发生协同作用导致对预拌泵送重混凝土的表观密度进行了再次的显著提升。并且聚丙烯酸和铅渣料协同作用减少内泌水情况，减少泌水空腔。
对比实施例1～6和实施例7～9的混凝土强度结果可知，本申请的预拌泵送重混凝土中加入铅渣料可提高混凝土终强，而若同时加入定量配比的聚丙烯酸钠，两者可协同作用提高预拌泵送重混凝土的早强和终强。
对比实施例1和实施例10的混凝土强度结果可知，本申请预拌泵送重混凝土中丙二醇可提高预拌泵送重混凝土早强和终强。
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 (3)

1.一种高表观密度的预拌泵送重混凝土，包括以下重量份的原料混合制备得到：
水泥 220~260份；
水用量为120~132份，
骨料：重晶砂 792~936份，重晶石 1160~1372份，大钢丸 440~520份，小钢丸 440~520份，所述大钢丸当量直径为5~20mm，所述小钢丸当量直径为0.5~2mm；
聚羧酸高性能减水剂 4.4~5.2份；
保水活化剂2.2~2.5份，所述保水活化剂为聚丙烯酸钠；
铅渣料 102~136份，所述铅渣料为低品/废品铅矿渣或铅锌矿炼制铅、锌后的废渣，所述铅渣料中铅锌总含量为0.5~1wt%，
1，3-丙二醇 2.3~3.3份。
2.根据权利要求1所述的一种高表观密度的预拌泵送重混凝土，其特征在于，所述重晶石粒度为5~20mm，所述重晶砂细度模数为2.5~2.9。
3.根据权利要求1或2所述的一种高表观密度的预拌泵送重混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：按质量份数配比将水泥 220~260份；水 120~132份；重晶砂 792~936份；重晶石1160~1372份；大钢丸 440~520份；小钢丸 440~520份；聚羧酸高性能减水剂 4.4~5.2份以及其他原料混合，搅拌均匀后，继续拌和15min，混合物中各物质分散以及相互作用后，得到预拌泵送重混凝土。
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