CN110922141A - 一种超抗分散、抗离析混凝土及其制备方法、施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超抗分散、抗离析混凝土及其制备方法、施工工艺，涉及混凝土技术领域。其技术要点是：一种超抗分散、抗离析混凝土，包括如下重量份数的组分：水泥：200‑240份；矿粉：65‑100份；碎石：920‑1000份；黄砂：850‑860份；粉煤灰：55‑60份；聚羧酸系减水剂：3.8‑4.8份；抗离析剂：2.5‑3份；水：150‑160份。通过采用上述配方制得的混凝土可以保证在向地下超深度运送时仍能保证其施工性能、力学和耐久性能。

Description

一种超抗分散、抗离析混凝土及其制备方法、施工工艺

技术领域

本发明涉及混凝土技术领域，更具体地说，它涉及一种超抗分散、抗离析混凝土及其制备方法、施工工艺。

背景技术

蓬勃发展的建设事业同越来越紧缺的工程用地产生尖锐的矛盾，如何合理的遵循自然环境、向地表以下开拓建筑空间是缓解土地资源不足和紧缺的突破口，向下开拓建筑空间可以减少对地表土地的侵占，对降低环境污染亦能够起到积极作用。

在授权公告号为CN103539889B的中国发明专利中公开了一种混凝土用抗离析剂及其制备方法，所述抗离析剂主要A类单体和B类单体共聚合而成，A类单体为丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种或多种组合而成，B类单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、异戊烯醇聚氧乙烯醚等中的一种或多种组合而成。上述发明合成的混凝土用抗离析剂与混凝土相容性好，不影响混凝土强度发展，有效解决施工现场混凝土离析泌水的问题，提高抗离析性能。

上述发明合成的抗离析剂适用于地表运输的混凝土或向上运输泵送的混凝土中，而不适用于垂直向下泵送的混凝土中。尤其向地下深处泵送混凝土时，因为水分所遇到的阻力比骨料小，混凝土中的水分和浆液会比骨料流的更快，这样骨料和浆液就容易分离，混凝土流动性大大降低，而上述发明制备的抗离析剂并不能解决这个问题。

因此，需要提出一种新的方案来解决上述问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种超抗分散、抗离析混凝土，可以保证混凝土在向地下超深度运送时仍能保证其施工性能、力学和耐久性能。

为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：

一种超抗分散、抗离析混凝土，包括如下重量份数的组分：

水泥：200-240份；

矿粉：65-100份；

碎石：920-1000份；

黄砂：850-860份；

粉煤灰：55-60份；

聚羧酸系减水剂：3.8-4.8份；

抗离析剂：2.5-3份；

水：150-160份。

通过采用上述技术方案，当向地下深处泵送混凝土时，因为水分所遇到的阻力比骨料小，混凝土中的水分和浆液会比骨料流的更快，这样骨料和浆液就容易分离，混凝土流动性大大降低，而本发明提供的超抗分散、抗离析混凝土，严格控制各原料的使用量和各原料的粒度和细度模量等条件，得到流动性较好，不易泌水的混凝土。此外，还在混凝土中加入高性能的聚羧酸系减水剂和抗离析剂，得到的混凝土具有超抗分散、抗离析功能，实际使用时，混凝土经垂直向下77米后，再经水平300米，泵送至施工点依然能保持混凝土拌合物的施工性能、力学及耐久性能。

进一步优选为，所述水泥采用普通硅酸盐水泥P.O42.5。

通过采用上述技术方案，普通硅酸盐水泥，由硅酸盐水泥熟料、5-20％的混合材料及适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，本发明中的水泥采用普通硅酸盐水泥，强度为42.5，其具有强度高、水化热小、抗冻性好、干缩小、耐磨性较好的特点。

进一步优选为，所述矿粉采用S95粒化高炉矿渣微粉，比表面积480m²/kg。

通过采用上述技术方案，以硅酸盐与硅铝酸盐为主要成分的熔融物，经淬冷成粒后，即为粒化高炉矿渣，本发明通过加入一定量的粒化高炉矿渣微粉，可有效提高混凝土的抗压强度，降低混凝土的成本，同时对一直碱骨料反应，降低水化热，减少混凝土结构早期温度裂缝，提高混凝土密实度，提高抗渗和抗侵蚀能力有明显效果。

进一步优选为，所述碎石为花岗岩粉碎后得到，其粒径为5-16mm，9.5mm筛余≤47％，含泥量≤0.5％。

进一步优选为，所述黄砂为细度模数在2.4-2.6的Ⅱ区中砂，5mm以上筛余≤4％，630um筛余≤60％，315um筛余≤80％，含泥量≤2％。

通过采用上述技术方案，本发明的采用粒径为5-16mm之间的碎石作为粗骨料，细度模数在2.4-2.6之间的Ⅱ区中砂作为细骨料，保证混凝土的流动性较高，减小混凝土在管中泵送的摩擦系数，并严格控制两者使用比例，以最大限度的保证混凝土的粘聚性、保水性，从原材料源头上最大限度的降低离析发生的的可能性。

进一步优选为，所述聚羧酸系减水剂的固含量为16-20％，减水率≥30％。

通过采用上述技术方案，聚羧酸系减水剂是一种高性能减水剂，在混凝土中作为水泥分散剂应用，本发明采用减水率≥30％的聚羧酸系减水剂加入到混凝土中，减少混凝土的用水量，水胶比降低，大大提高混凝土的流动性，能够防止混凝土坍落度损失而不引起明显缓凝，对混凝土增强效果显著。

进一步优选为，所述抗离析剂由如下重量分数的组分组成：

瓜尔胶：10-20％；

纤维素醚：15-30％；

N-乙烯基酰胺类聚合物：60-70％。

通过采用上述技术方案，瓜尔胶和纤维素醚均是有效的保水调粘剂，加入到混凝土可改善混凝土的离析、泌水问题，但是瓜尔胶、纤维素醚与聚羧酸系减水剂的相容性较差，会有析出及分层现象。N-乙烯基酰胺类聚合物本身就为良好的抗离析剂，此外，其与聚羧酸系减水剂和水都有良好的相容性，其与瓜尔胶、纤维素醚复配使用，加入到混凝土中后，可明显改善相容性，比三种成分单独使用效果更佳明显。

本发明的目的二在于提供一种超抗分散、抗离析混凝土的制备方法，采用该方法制备的混凝土可以保证在向地下超深度运送时仍能保证其施工性能、力学和耐久性能。

为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：

进一步优选为，S1，将相应重量份数的水泥、矿粉、碎石、黄砂和粉煤灰投入到搅拌机中，充分搅拌5-10min；

S2，加入所述重量份数的水、聚羧酸系减水剂和抗离析剂，混合搅拌1-2min；

S3，出罐即得超抗分散、抗离析混凝土。

通过采用上述技术方案，本发明提供的制备方法较简单，制备效率较高，且能充分发挥混凝土中各原料组分的功能。

综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明提供的超抗分散、抗离析混凝土，严格控制各原料的使用量和各原料的粒度和细度模数等条件，得到流动性较好，不易泌水的混凝土，其能够直接向地下深处泵送，节约了人工成本，降低工程造价；

(2)本发明通过在混凝土中加入高性能的聚羧酸系减水剂和抗离析剂，得到的混凝土具有超抗分散、抗离析功能，抗离析剂采用三种具有不同或交叉功能的原料复配使用，能够充分发挥出大于一加一的效果，具有一定的协同效果，实际使用时，混凝土经垂直向下77米后，再经水平300米，泵送至施工点依然能保持混凝土拌合物的施工性能、力学及耐久性能；

(3)通过采用本发明中配方制得的混凝土，能够解决向下超深77米外加水平距离300米的泵送施工而出现流动性变差的问题，且保证了实体C25及C35的力学及抗渗等级P10的耐久性指标。

附图说明

图1为实施例1中超抗分散、抗离析混凝土的制备工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。值得说明的是，其中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件下进行，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1：一种超抗分散、抗离析混凝土，各组分及其相应的重量份数如表1所示，并通过如下步骤制备获得：

S1，将相应重量份数的普通硅酸盐水泥、S95粒化高炉矿渣微粉、花岗岩碎石、Ⅱ区中砂和粉煤灰投入到搅拌机中，充分搅拌5min；

S2，加入所述重量份数的水、聚羧酸系减水剂和抗离析剂，混合搅拌1min；

S3，出罐即得超抗分散、抗离析混凝土。

本实施例中，抗离析剂由重量分数为10％的瓜尔胶、20％的纤维素醚和70％的聚N-乙烯基己内酰胺组成。

实施例2-6：一种超抗分散、抗离析混凝土，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表1所示。

表1实施例1-6中各组分及其重量份数

实施例7：一种超抗分散、抗离析混凝土，与实施例6的不同之处在于，通过如下步骤制备获得：

S1，将相应重量份数的普通硅酸盐水泥、S95粒化高炉矿渣微粉、花岗岩碎石、Ⅱ区中砂和粉煤灰投入到搅拌机中，充分搅拌10min；

S2，加入所述重量份数的水、聚羧酸系减水剂和抗离析剂，混合搅拌2min；

S3，出罐即得超抗分散、抗离析混凝土。

实施例8：一种超抗分散、抗离析混凝土，与实施例4的不同之处在于，本实施例中，抗离析剂由重量分数为15％的瓜尔胶、20％的纤维素醚和65％的聚N-乙烯基己内酰胺组成。

实施例9：一种超抗分散、抗离析混凝土的施工工艺：本实施例以实施例1中制得的超抗分散、抗离析混凝土作为施工对象，其具体步骤如下：

(1)严格控制粗骨料堆料高度为5米，以防止骨料离析，并严格控制针片状含量为≤8％。

(2)混凝土出厂时的坍落度严格控制在200±10mm。

(3)出厂混凝土严格控制泌水量，外加剂泌水率≤70％。

(4)搅拌车滚筒在运输过程中要匀速转动，速度控制在5r/min，且操作过程中严禁加水。

(5)采用小车运输，宜12方，防止搅拌车体积大，砼卸料过程中前后石子偏多，造成堵泵。

(6)汽车泵与固定泵密切配合，汽车泵泵速小于固定泵，固定泵加大泵力及转速，确保滑槽入固定泵斗中砼石子不严重离析。

(7)施工过程中，汽车泵、固定泵、施工浇筑层需配比专业技术人员随时监控砼质量，及时向厂内反馈砼质量，对于坍落度超出本实施例第(2)条要求的，严禁施工。

(8)合理调配车辆，确保施工现场最少2辆车，最多5辆车，以确保混凝土连续施工及减少坍落度损失。

(9)施工过程中拆水平泵管要安排在拌车倒车间隙，减少停泵时间，停泵时间不得超过30分钟。

(10)泵管要减少弯头设置，不宜设置90度弯管。

(11)突发堵管处理速度要快，处理时间不超过30分钟，减少砼滞留管路中时间。

对比例1：一种混凝土，与实施例1的不同之处在于，未加入抗离析剂。

对比例2：一种混凝土，与实施例1的不同之处在于，所加入的抗离析剂采用重量分数为43％的瓜尔胶和57％的纤维素醚组成。

对比例3：一种混凝土，与实施例1的不同之处在于，所加入的抗离析剂由聚N-乙烯基己内酰胺组成。

对比例4：一种混凝土，与实施例1的不同之处在于，所加入的花岗岩碎石的粒径为20mm，黄砂的细度模数为1.8。

性能测试

分别对实施例1-8制得的超抗分散、抗离析混凝土和对比例1-4制得的混凝土进行坍落度损失和抗压强度的测试，其中坍落度损失是按照GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行测试的，抗压强度是按照GB/T50081-2019《普通混凝土力学性能试验方法标准》并利用TYE-3000电脑全自动混凝土压力机进行测试得到的，将测试得到结果计入下列表1中。

由表2中测试数据可知，本发明制备的混凝土，其流动性较好，2h内的坍落度损失均低于20mm，且实施例4为最优实施例，兼具较好的流动性和力学性能。对比例1-4由于未采用本发明中特殊配方的抗离析剂，未控制骨料的细度，其坍落度损失在2h内明显在增大，力学性能也相对较差。此外，本申请在实际使用中，能够在经垂直向下泵送77m，水平泵送300米后，仍能保持较好的施工性能、力学和耐久性能。

表2性能测试结果

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种超抗分散、抗离析混凝土，其特征在于，包括如下重量份数的组分：

水泥：200-240份；

矿粉：65-100份；

碎石：920-1000份；

黄砂：850-860份；

粉煤灰：55-60份；

聚羧酸系减水剂：3.8-4.8份；

抗离析剂：2.5-3份；

水：150-160份。

2.根据权利要求1所述的超抗分散、抗离析混凝土，其特征在于，所述水泥采用普通硅酸盐水泥P.O42.5。

3.根据权利要求1所述的超抗分散、抗离析混凝土，其特征在于，所述矿粉采用S95粒化高炉矿渣微粉，比表面积480m²/kg。

4.根据权利要求1所述的超抗分散、抗离析混凝土，其特征在于，所述碎石为花岗岩粉碎后得到，其粒径为5-16mm，9.5mm筛余≤47%，含泥量≤0.5%。

5.根据权利要求1所述的超抗分散、抗离析混凝土，其特征在于，所述黄砂为细度模数在2.4-2.6的Ⅱ区中砂，5mm以上筛余≤4%，630um筛余≤60%，315um筛余≤80%，含泥量≤2%。

6.根据权利要求1所述的超抗分散、抗离析混凝土，其特征在于，所述聚羧酸系减水剂的固含量为16-20%，减水率≥30%。

7.根据权利要求1所述的超抗分散、抗离析混凝土，其特征在于，所述抗离析剂由如下重量分数的组分组成：

瓜尔胶：10-20%；

纤维素醚：15-30%；

N-乙烯基酰胺类聚合物：60-70%。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种超抗分散、抗离析混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，将相应重量份数的水泥、矿粉、碎石、黄砂和粉煤灰投入到搅拌机中，充分搅拌5-10min；

S2，加入所述重量份数的水、聚羧酸系减水剂和抗离析剂，混合搅拌1-2min；

S3，出罐即得超抗分散、抗离析混凝土。

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