CN110981306A - 一种用于灌注桩的混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于灌注桩的混凝土及其制备方法，所述的混凝土，包括以下原料：水泥、沙子、石子、防腐阻锈剂、絮凝剂、减水剂和水，其制备方法为：(1)将羟甲基纤维素、聚丙烯酰胺、壳聚糖、亚硝酸钙、粉煤灰、氧化钙、环状糊精和减水剂与硅藻土混合研磨，得到预混粉；将硅酸钠与水混合，制成硅酸钠水溶液；(2)将步骤(1)得到的1/3‑2/3的预混粉与水泥、沙子、石子混合，与剩余量的水拌合，得到混合物I；(3)向步骤(2)得到的混合物I加入步骤(1)得到的1/3‑2/3的预混粉以及硅酸钠水溶液，继续拌合，即得，本发明用于灌注桩的混凝土和易性好，具有较好的防腐性能，同时抗分散性好，强度高，适合水下灌注施工。

Description

一种用于灌注桩的混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于混凝土技术领域，具体涉及一种用于灌注桩的混凝土及其制备方法。
背景技术
硫酸盐侵蚀已成为影响混凝土结构耐久性的一项重要因素。近年来，在公路、铁路、矿山建设、地下人防工程、桥梁基础、隧道衬砌、地铁隧道管片、水电工程，例如黄河中上游的刘家峡水电站、八盘峡水电站、青海朝阳水电站以及一些电力提灌工程、海港以及机场等混凝土工程中均发现了严重的硫酸盐侵蚀现象。由于材料性能劣化，结构在未达到设计使用寿命前就提前退出服役，造成极大浪费。尤其是桩基灌注桩混凝土工程，最容易接触地下水或者易溶解盐等，硫酸盐侵蚀会导致混凝土膨胀变形及强度、刚度等力学性能降低，并显著地降低结构的承载能力，使结构安全性下降。混凝土因钢筋锈蚀等原因会使结构耐久性降低，不仅造成重大经济损失，而且由于重建或修补还造成钢铁、水泥、砂石等资源的重复消耗，不利于可持续发展。我国有很长的海岸线，沿海地区经济发展迅速，同时内地还有很多盐碱地地区，因此混凝土中钢筋锈蚀问题十分严重。
水下灌注桩混凝土是一类典型的水下混凝土，普通混凝土在水中抗分散性差、强度低、而水下不分散混凝因具有自流平、自密实、免振捣等性能，可简化水下工程的施工工艺，因此研制和应用水下不分散混凝土已成为水下混凝土的发展方向。
CN108203282A公开了一种高强度水下不分散混凝土的制备方法，该方法利用水下不分散混凝土絮凝剂，与砂、水泥、混凝土超塑化剂、活性矿物掺合料、CA50铝酸盐水泥以及微硅粉、硅铁、碳化硅微粉、碳化硅砂活性炭或磨细矿粉混合，制备得到高强度的水下不分散混凝土，该发明遇水不离析、水下不分散、凝结时间短、混凝土结构的强度大等优越性能。但是该发明混凝土的抗腐蚀性能较差，易产生松动、剥离等通病，缩短了使用年限。
为了防止混凝土中钢筋发生腐蚀，目前采取了多种措施，其中，在混凝土中添加钢筋阻锈剂是目前应用最为广泛的措施之一。
CN109704675A公开了一种防腐阻锈混凝土，包括如下重量份的组分：水泥300-420份、砂子680-730份、石子980-1200份、粉煤灰35-50份、矿粉35-50份、泵送剂8-15份、混凝土防腐剂8-15份、阻锈剂8-15份和水150-200份；该发明的混凝土具有耐腐蚀性与阻锈性能，该混凝土可应用于灌注桩中，提高了灌注桩的耐久性。
CN108178545A公开了一种用于灌注桩的混凝土防腐阻锈剂，其配方组成按质量比表示为：亚硝酸钙20-30、硅灰20-30、粉煤灰30-40、磨细膨胀熟料8-10、粉体塑化剂1-1.5、引气剂0.2-0.8，将各组分混合搅拌而成，该阻锈剂在合适掺量下对混凝土工作性能无显著影响，提高了混凝土的龄期强度，通过一定的自膨胀增加了混凝土的密实性，在钢筋表面形成一层致密的保护层，有效提高混凝土防硫酸盐腐蚀性和钢筋的抗侵蚀性。
目前，现有的水下灌注方式浇筑的混凝土需要提高等级来避免水下分散而引起的强度损失，同时，阻锈剂、絮凝剂等其他外加剂之间可能存在相容性问题，影响了混凝土的和易性，降低了混凝土的工作性能。随着我国基础设施的发展，对高质量混凝土的需求日益加剧，然而目前的材料配方和施工技术尚未达到要求。因此，亟需提供一种防腐效果好，抗分散性和流动性好的可用于灌注桩的混凝土及其制备方法。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种用于灌注桩的混凝土及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于灌注桩的混凝土，包括以下原料：水泥、沙子、石子、防腐阻锈剂、絮凝剂、减水剂和水。
优选地，所述减水剂为聚羧酸盐类减水剂。
优选地，所述絮凝剂为羟甲基纤维素、聚丙烯酰胺和壳聚糖。
优选地，所述防腐阻锈剂为亚硝酸钙、氧化钙、环状糊精和粉煤灰。
优选地，一种用于灌注桩的混凝土，包括以下重量份的原料：水泥280-300份、沙子350-480份、石子450-540份、防腐阻锈剂5-9份、絮凝剂6-10份和减水剂5-7份和水115-140份。
进一步优选地，所述絮凝剂中羟甲基纤维素、聚丙烯酰胺和壳聚糖的质量比为5-6:1-3:1。
进一步优选地，所述防腐阻锈剂，包括以下重量份的组分：
亚硝酸钙16-18份、氧化钙10-20份、环状糊精5-9份、粉煤灰42-50份和硅酸钠10-13份。
本发明还提供了上述用于灌注桩的混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将配方量的羟甲基纤维素、聚丙烯酰胺、壳聚糖、亚硝酸钙、粉煤灰、氧化钙、环状糊精和减水剂与硅藻土混合研磨，得到预混粉；
将配方量的硅酸钠与水混合，制成硅酸钠水溶液；
(2)将步骤(1)得到的1/3-2/3配方量的预混粉与配方量的水泥、沙子、石子混合，与剩余量的水拌合，得到混合物I；
(3)向步骤(2)得到的混合物I加入步骤(1)得到的1/3-2/3配方量的预混粉以及硅酸钠水溶液，继续拌合，即得。
优选地，所述硅藻土的加入量为所述絮凝剂和所述防腐阻锈剂重量份之和的1/5-1/4。
优选地，所述研磨为研磨至过8000目筛。
优选地，所述硅酸钠水溶液的质量百分比为0.2-0.5％。
本发明的有益效果为：
(1)本发明用于灌注桩的混凝土和易性好，具有较好的防腐性能，同时抗分散性好，强度高，适合水下灌注施工。
(2)本发明在制备过程中，通过硅藻土和外加剂羟甲基纤维素、聚丙烯酰胺、壳聚糖、亚硝酸钙、粉煤灰、氧化钙、环状糊精和减水剂等研磨改性，提高了不同组分之间的相容性，提供了混凝土的和易性。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。
当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同意义。
本发明对所采用原料的来源不作限定，如无特殊说明，本发明所采用的原料均为本技术领域普通市售品。
本发明实施例中采用的水泥的强度等级为硅酸盐水泥42.5。
实施例1
一种用于灌注桩的混凝土，包括以下重量份的原料：水泥280份、沙子350份、石子450份、防腐阻锈剂5份、絮凝剂6份和减水剂5份和水115份，
其中，所述减水剂为聚羧酸盐类减水剂，
所述絮凝剂中羟甲基纤维素、聚丙烯酰胺和壳聚糖的质量比为5:3:1；
所述防腐阻锈剂，包括以下重量份的组分：
亚硝酸钙16份、氧化钙10份、环状糊精5份、粉煤灰42份和硅酸钠10份。
上述用于灌注桩的混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将配方量的羟甲基纤维素、聚丙烯酰胺、壳聚糖、亚硝酸钙、粉煤灰、氧化钙、环状糊精和减水剂与硅藻土混合研磨至过8000目筛，得到预混粉；所述硅藻土的加入量为所述絮凝剂和所述防腐阻锈剂重量份之和的1/5；
将配方量的硅酸钠与水混合，制成质量百分比为0.2％的硅酸钠水溶液；
(2)将步骤(1)得到的1/3配方量的预混粉与配方量的水泥、沙子、石子混合，与剩余量的水拌合，得到混合物I；
(3)向步骤(2)得到的混合物I加入步骤(1)得到的2/3配方量的预混粉以及硅酸钠水溶液，继续拌合，即得。
实施例2
一种用于灌注桩的混凝土，包括以下重量份的原料：水泥300份、沙子480份、石子540份、防腐阻锈剂9份、絮凝剂10份和减水剂7份和水140份，
其中，所述减水剂为聚羧酸盐类减水剂，
所述絮凝剂中羟甲基纤维素、聚丙烯酰胺和壳聚糖的质量比为6:1:1；
所述防腐阻锈剂，包括以下重量份的组分：
亚硝酸钙18份、氧化钙20份、环状糊精9份、粉煤灰50份和硅酸钠13份。
上述用于灌注桩的混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将配方量的羟甲基纤维素、聚丙烯酰胺、壳聚糖、亚硝酸钙、粉煤灰、氧化钙、环状糊精和减水剂与硅藻土混合研磨至过8000目筛，得到预混粉；所述硅藻土的加入量为所述絮凝剂和所述防腐阻锈剂重量份之和的1/4；
将配方量的硅酸钠与水混合，制成质量百分比为0.5％的硅酸钠水溶液；
(2)将步骤(1)得到的2/3配方量的预混粉与配方量的水泥、沙子、石子混合，与剩余量的水拌合，得到混合物I；
(3)向步骤(2)得到的混合物I加入步骤(1)得到的1/3配方量的预混粉以及硅酸钠水溶液，继续拌合，即得。
实施例3
一种用于灌注桩的混凝土，包括以下重量份的原料：水泥290份、沙子400份、石子500份、防腐阻锈剂7份、絮凝剂8份和减水剂6份和水125份，
其中，所述减水剂为聚羧酸盐类减水剂，
所述絮凝剂中羟甲基纤维素、聚丙烯酰胺和壳聚糖的质量比为4:2:1；
所述防腐阻锈剂，包括以下重量份的组分：
亚硝酸钙17份、氧化钙15份、环状糊精7份、粉煤灰46份和硅酸钠12份。
上述用于灌注桩的混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将配方量的羟甲基纤维素、聚丙烯酰胺、壳聚糖、亚硝酸钙、粉煤灰、氧化钙、环状糊精和减水剂与硅藻土混合研磨至过8000目筛，得到预混粉；所述硅藻土的加入量为所述絮凝剂和所述防腐阻锈剂重量份之和的1/4；
将配方量的硅酸钠与水混合，制成质量百分比为0.25％的硅酸钠水溶液；
(2)将步骤(1)得到的1/2配方量的预混粉与配方量的水泥、沙子、石子混合，与剩余量的水拌合，得到混合物I；
(3)向步骤(2)得到的混合物I加入步骤(1)得到的1/2配方量的预混粉以及硅酸钠水溶液，继续拌合，即得。
实施例4
一种用于灌注桩的混凝土，包括以下重量份的原料：水泥294份、沙子420份、石子480份、防腐阻锈剂7份、絮凝剂7份和减水剂6.5份和水120份，
其中，所述减水剂为聚羧酸盐类减水剂，
所述絮凝剂中羟甲基纤维素、聚丙烯酰胺和壳聚糖的质量比为4:2:1；
所述防腐阻锈剂，包括以下重量份的组分：
亚硝酸钙17份、氧化钙15份、环状糊精7份、粉煤灰46份和硅酸钠12份。
制备方法同实施例3。
实施例5
一种用于灌注桩的混凝土，包括以下重量份的原料：水泥315份、沙子460份、石子520份、防腐阻锈剂7.5份、絮凝剂7.5份和减水剂5.5份和水130份，
其中，所述减水剂为聚羧酸盐类减水剂，
所述絮凝剂中羟甲基纤维素、聚丙烯酰胺和壳聚糖的质量比为4:2:1；
所述防腐阻锈剂，包括以下重量份的组分：
亚硝酸钙17份、氧化钙15份、环状糊精7份、粉煤灰46份和硅酸钠12份。
制备方法同实施例3。
对比例1
本对比例与实施例4的不同在于：所述的防腐阻锈剂不含环状糊精。
对比例2
本对比例与实施例4的不同在于：所述的防腐阻锈剂采用CN108178545A实施例2制备的混凝土防腐阻锈剂。
对比例3
本对比例与实施例4的不同在于：所述絮凝剂中羟甲基纤维素、聚丙烯酰胺和壳聚糖的质量比为1:1:1。
对比例4
本对比例与实施例4的不同在于：所述的防腐阻锈剂采用CN108178545A实施例2制备的混凝土防腐阻锈剂，絮凝剂采用的是CN108203282A实施例1制备的絮凝剂。
对比例5
本对比例与实施例4的不同在于：制备过程中，缺少配方量的羟甲基纤维素、聚丙烯酰胺、壳聚糖、亚硝酸钙、粉煤灰、氧化钙、环状糊精和减水剂与硅藻土混合研磨的步骤。
对比例6
本对比例与实施例4的不同在于：研磨至过1000目筛，所述硅酸钠水溶液的质量百分比为0.1％。
性能检测
流动性试验:按照DLT 5117-2000《水下不分散混凝土试验规程》测试制备的混凝土的坍落度来评价其流动性。
抗分散性试验
按照DLT 5117-2000《水下不分散混凝土试验规程》，采用150mm×150mm×150mm立方试模，将试模置于水箱中，水面与试模上部高差450mm，用手铲自水面处分批倒入拌合物，料量超出试模表面，水中取出用木锤轻敲试模两侧排水，放入水中养护，在达到预定龄期时，进行强度测试。陆上试件成型时试模放在空气中，其余同水下试件的成型方法。对其进行检测。试验结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002321523270000061
Figure BDA0002321523270000071
由表1可知，本发明的7d水陆强度比达到86.3-90.8％，28d水陆强度比达到90.1-3.4％，表明本发明具有较好的抗分散性能；从流动性来看，本发明在0h时坍塌度为256-271mm，可以满足自流平、自密实效果，同时，在0h-2h的时间内，本发明的混凝土的坍落度并未减小，表明本发明具有较好的流动性。
(3)抗腐蚀性能
参考《普通混凝土长久性能和耐久性能试验方法标准》》GB/T50082-2009和《混凝土中钢筋检测技术规程》JGJ/T52-2008，对实施例1-5和对比例1-6的混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能进行检测，对经历30次硫酸盐溶液干湿循环后的抗压强度，具体检测结果见表2
表2
Figure BDA0002321523270000072
Figure BDA0002321523270000081
由表2可知，本发明的混凝土的抗压强度损失较少为3-5.9％，因此，本发明的用于灌注柱的混凝土具有好的防硫酸盐腐蚀的性能。同时发现，当水泥、防腐阻锈剂和絮凝剂的质量比为42：1：1时，混凝土的的抗压强度损失最少仅为3％，表明，此时混凝土的抗硫酸腐蚀性能较佳。
综上所述，本发明用于灌注桩的混凝土和易性好，具有较好的防腐性能，同时抗分散性好，强度高，适合水下灌注施工，同时，本发明在制备过程中，通过硅藻土和外加剂羟甲基纤维素、聚丙烯酰胺、壳聚糖、亚硝酸钙、粉煤灰、氧化钙、环状糊精和减水剂等研磨改性，提高了不同组分之间的相容性，提供了混凝土的和易性。
以上是结合具体实施例对本发明进一步的描述，但这些实施例仅仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于灌注桩的混凝土，其特征在于，包括以下原料：水泥、沙子、石子、防腐阻锈剂、絮凝剂、减水剂和水；
所述防腐阻锈剂包括亚硝酸钙、氧化钙、环状糊精、粉煤灰和硅酸钠。
2.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸盐类减水剂。
3.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述絮凝剂为羟甲基纤维素、聚丙烯酰胺和壳聚糖。
4.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于，包括以下重量份的原料：水泥280-300份、沙子350-480份、石子450-540份、防腐阻锈剂5-9份、絮凝剂6-10份和减水剂5-7份和水115-140份。
5.根据权利要求4所述的混凝土，其特征在于，所述絮凝剂中羟甲基纤维素、聚丙烯酰胺和壳聚糖的质量比为5-6:1-3:1。
6.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述防腐阻锈剂，包括以下重量份的组分：
亚硝酸钙16-18份、氧化钙10-20份、环状糊精5-9份、粉煤灰42-50份和硅酸钠10-13份。
7.根据权利要求1-6任一项所述的混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将配方量的羟甲基纤维素、聚丙烯酰胺、壳聚糖、亚硝酸钙、粉煤灰、氧化钙、环状糊精和减水剂与硅藻土混合研磨，得到预混粉；
将配方量的硅酸钠与水混合，制成硅酸钠水溶液；
(2)将步骤(1)得到的1/3-2/3配方量的预混粉与配方量的水泥、沙子、石子混合，与剩余量的水拌合，得到混合物I；
(3)向步骤(2)得到的混合物I加入步骤(1)得到的1/3-2/3配方量的预混粉以及硅酸钠水溶液，继续拌合，即得。
8.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述硅藻土的加入量为所述絮凝剂和所述防腐阻锈剂重量份之和的1/5-1/4。
9.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述研磨为研磨至过8000目筛。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述硅酸钠水溶液的质量百分比为0.2-0.5％。
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