CN111777382A - 一种高保坍型钢管混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种高保坍型钢管混凝土及其制备方法 Download PDF

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CN111777382A CN202010698823.1A CN202010698823A CN111777382A CN 111777382 A CN111777382 A CN 111777382A CN 202010698823 A CN202010698823 A CN 202010698823A CN 111777382 A CN111777382 A CN 111777382A
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Abstract

本发明公开了一种高保坍型钢管混凝土，由胶凝材料、骨料、外加剂和拌和用水组成；以每立方米混凝土计，所述胶凝材料的加入量为500kg～600kg、所述骨料加入量为1636kg～1730kg、所述外加剂加入量10kg～12kg，所述拌和用水的加入量与所述胶凝材料的加入量之比为(0.28～0.32)：1。本发明还公开了一种高保坍型钢管混凝土制备方法。通过本发明所述外加剂的加入、以及各组分间的合理配比，明显改善了混凝土的保坍性能和抗压强度，缓凝时间延长，而且显著延缓温峰的出现，降低混凝土温度应力，提高混凝土抗裂能力。

Description

一种高保坍型钢管混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高保坍型钢管混凝土及其制备方法，属于混凝土工程技术领域。
背景技术
复杂型钢混凝土组合结构，是近十年随着大量的超高、大跨等大型建筑建设而得到工程应用的，并呈现出了较大的发展趋势。型钢混凝土结构，是以型钢为钢骨、并在型钢周围配置钢筋和浇筑混凝土的埋入式组合结构。型钢、钢筋、混凝土三位一体地工作，使型钢混凝土结构具备了比传统的钢筋混凝土结构承载力大、刚度大、抗震性能好的优点。钢管混凝土结构是型钢混凝土组合结构中的一种结构，把混凝土浇注入钢管中并捣实以加大钢管的强度和刚度。在钢管混凝土的浇筑过程中，非常容易出现内浇混凝土不密实不匀质、坍损大、坍落度保持性差、与型钢产生脱空形成间隙而导致内部混凝土与外部型钢不能组合受力等缺陷，对结构的承载力和工作性能造成消弱，影响建筑物的使用功能，增加建筑物安全风险。为了改善混凝土与型钢的组合强度，通常在混凝土中加入减水剂等外加助剂，例如聚羧酸减水剂，但配制过程中存在着混凝土黏性太多、泵压太高的问题，混凝土的流动性又受到影响。
因而，如何使混凝土同时具有良好的保坍性能、强度和流动性，是目前亟需解决的问题。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种高保坍型钢管混凝土及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种高保坍型钢管混凝土，由胶凝材料、骨料、外加剂和拌和用水组成；以每立方米混凝土计，所述胶凝材料的加入量为500kg～600kg、骨料加入量为1636kg～1730kg、外加剂加入量10kg～12kg，所述拌和用水的加入量与所述胶凝材料的加入量之比为(0.28～0.32):1。
优选的，所述高保坍型钢管混凝土中，以每立方米混凝土计，所述胶凝材料的加入量为520kg～550kg、所述骨料加入量为1660kg～1700kg、所述外加剂加入量10.5kg～11.0kg，所述拌和用水的加入量与所述胶凝材料的加入量之比为(0.28～0.32)：1。
本发明的进一步改进在于：所述胶凝材料包括按质量份数计的如下组分：水泥64份～78份、粉煤灰10份～24份、磨细矿渣粉4份～18份；所述骨料由质量份数比为1:1～1:1.4的砂子和石子混合而成，所述砂子为Ⅱ区中砂，所述石子的粒径为5mm～20mm。
优选的，所述胶凝材料包括按质量份数计的如下组分：水泥68份～76份、粉煤灰10份～24份、磨细矿渣粉4份～18份。
进一步优选的，所述胶凝材料包括按质量份数计的如下组分：水泥70份～72份、粉煤灰18份～23份、磨细矿渣粉9份～12份。
本发明的进一步改进在于：所述高保坍型钢管混凝土中，所述水泥为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥中的任意一种，强度等级为42.5；所述磨细矿渣粉的比表面积不小于800m2/kg；所述粉煤灰为F类Ⅱ级以上，烧失量不大于5wt％，45μm筛筛余不大于25wt％。
本发明的进一步改进在于：所述外加剂由聚羧酸高效减水剂、氨基磺酸盐高效减水剂与水按质量比4：1：(5～10)混合后，在一定温度下，并在固体氢氧化钠粉末调节体系pH＝9下，反应制备得到。
本发明的进一步改进在于：所述外加剂的平均相对分子质量为10000-20000。
本发明的进一步改进在于：所述外加剂中，聚羧酸高效减水剂的减水率为25wt％～35wt％，氨基磺酸盐高效减水剂的减水率为19wt％～26wt％。
所述高保坍型钢管混凝土的其制备方法，包括以下步骤：
S1、按比例将制得的骨料与制得的胶凝材料混合均匀，得到均混物；
S2、将特定量的外加剂溶于拌和用水中，得到外加剂水溶液；
S3、将外加剂水溶液加入步骤S1制得的均混物中，搅拌均匀，即得到高保坍型钢管混凝土。
本发明的进一步改进在于：所述步骤S1中，先按比例称量水泥、磨细矿渣粉和粉煤灰，混合均匀后得到胶凝材料；再按比例称量砂子和石子，按比例混合成骨料；最后将骨料与胶凝材料混合均匀，得到均混物。
本发明的进一步改进在于：所述步骤S2中，所述外加剂的制备方法为：向反应器中加500质量份～1000质量份的自来水，升温至35℃±2℃后，加入400质量份的聚羧酸高效减水剂和100质量份的氨基磺酸盐高效减水剂，继续升温至50℃±2℃，加入固体氢氧化钠粉末、调节体系pH＝9；继续加热到至75℃±2℃，恒温反应4h，降至室温后出料，即得外加剂。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
本发明公开了一种高保坍型钢管混凝土及其制备方法，通过加入特定的外加剂、以及各组分间的合理配比，明显改善了混凝土的防坍性能和抗压强度，缓凝时间延长，而且显著延缓温峰的出现，降低混凝土温度应力，提高混凝土抗裂能力。
本申请的外加剂由聚羧酸高效减水剂、氨基磺酸盐高效减水剂按固定比例复配后经调碱、保温反应后制成。其中，氨基磺酸盐高效减水剂属于一种水溶性聚合物树脂，含有氨基、羟基、醚键、碳基、磺酸基和苯环等基团；聚羧酸高效减水剂分子中含有羧基、羟基、磺酸基等基团。二者按固定比例混合并调碱后，通过反应将两种结构的分子联结起来、形成一个分子空间结构更为庞大、空间位阻也更大的外加剂分子，该外加剂大分子所含的极性基团多、极性强，它们通过氢键、共价键、酸-碱作用和范德华力等作用与水泥颗粒表面发生较强的相互作用，从而强烈吸附水泥颗粒、形成多层致密的吸附层；由于强大的吸附力，所以外加剂分子不易随水化的进行而脱离颗粒表面，在受到机械搅拌时，吸附在水泥颗粒表面的外加剂分子也不易脱落，其吸附量随初期水化的进行而减小的幅度较小，ζ电位的变化也较小，宏观上表现为对水泥粒子分散作用强，流动度经时损失小。
上述作用使得本发明的外加剂与单独采用采用氨基磺酸盐高效减水剂或单独采用聚羧酸高效减水剂的混凝土相比具有如下优点，单独采用减水率为19wt％～26wt％的氨基磺酸盐高效减水剂的混凝土，掺量一般为1.0wt％～2.5wt％，实际减水率仅为15wt％～25wt％，1h坍落度基本不损失，2h坍落度损失10mm～30mm，能延长凝结时间4h～8h。而单独采用减水率为25wt％～35wt％的聚羧酸高效减水剂的混凝土，掺量一般为
1.0wt％～2.5wt％，实际减水率仅为12wt％～25wt％，1h坍落度基本不损失，2h坍落度损失0mm～20mm，对凝结时间基本无影响。而本发明将减水率为25wt％～35wt％的聚羧酸高效减水剂与减水率为19wt％～26wt％的氨基磺酸盐高效减水剂进行复配反应后，仍采用1.0wt％～2.5wt％的掺量，实际减水率可以达到30wt％以上，3h坍落度基本无损失，保坍性能显著增强，并延长凝结时间大于10h。
此外，本发明所述外加剂的平均相对分子质量限定为10000～20000范围内。分子量过大，不仅自身的溶解性变差，还会增加水泥浆体的粘度，不利于外加剂水泥颗粒表面的吸附，从而降低分散性能；若分子量过小，要么是产物的侧链接枝率较小，要么是主链长度较短，这些都会影响外加剂的空间位阻作用，导致分散保持性能不佳。采用本发明的平均相对分子质量限定为10000～20000的外加剂时，各组分协同作用后，可以进一步提高延长混凝土的初凝时间最长至32小时40分和终凝时间最长至36小时10分。而初凝时间和终凝时间的延长，有利于提高其抗压强度。采用本发明所述配比的材料，各材料协同作用后，可以使最终制得的混凝土7天抗压强度高达至48.9MPa到52.2MPa，提高10％以上；28天抗压强度高达78.5MPa到85.3MPa，提高6％以上。
所述外加剂的合成方法简单，选用常规设备即可，制备过程无污染，产品性能稳定，便于工业化扩大生产。
本发明所述钢管混凝土，进一步限制所述磨细矿渣粉比表面积不小于800m2/kg，磨细矿渣粉不仅活性更高，有助于提高混凝土的力学性能，而且在粒径配比上能够弥补水泥与砂子之间的缺失，磨细矿渣粉还能降低自密实混凝土的粘度，使混凝土拌合物具有良好的流动性、密实性，解决了原有混凝土拌合物粘性大、流动性差的问题。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明所述钢管混凝土作进一步具体描述，但不局限于此。
在下列实施例中，除了下面表格标识的原料厂家及规格，其他原料均为市售常规产品。
名称 厂家 规格
聚羧酸高效减水剂 中国建筑材料科学研究总院有限公司 标准型
氨基磺酸盐高效减水剂 湘潭家园建材有限公司 JY型液态
实施例1
一种高保坍型钢管混凝土，单方(m3)混凝土由以下原料组成：
胶凝材料580kg、骨料1681kg、外加剂11.6kg、水167kg；
其中，胶凝材料包括452.4kg硅酸盐水泥(强度等级42.5)、69.6kg磨细矿渣粉(比表面积不小于800m2/kg)、58kg粉煤灰(F类Ⅱ级)，骨料中砂子：石子＝45wt％：55wt％，砂子为Ⅱ区中砂，石子粒径5mm～20mm。
其中，所述外加剂的制备方法为：
向四口烧瓶中加7000g自来水，升温至35℃±2℃后，加入4000g聚羧酸高效减水剂(减水率为25wt％)和1000g氨基磺酸盐高效减水剂(减水率为26wt％)，继续升温，达50℃±2℃后缓慢加入氢氧化钠粉末，调节体系pH＝9；继续加热至75℃，恒温反应4h，降至室温后出料，获得平均相对分子质量为10000～11000的外加剂。
所述钢管混凝土的制备方法为：
S1、称量452.4kg硅酸盐水泥、69.6kg磨细矿渣粉、58kg的粉煤灰，混合均匀，得到胶凝材料；称量1681kg的骨料，将骨料与胶凝材料混合均匀，得到均混物；
S2、将11.6kg的外加剂溶于167kg的水中，得到外加剂水溶液；
S3、将所述步骤S2的外加剂水溶液加入所述步骤S1的均混物中，搅拌均匀，得到钢管混凝土A。
实施例2
一种高保坍型钢管混凝土，单方(m3)混凝土由以下原料组成：
胶凝材料600kg、骨料1660kg、外加剂12.0kg、水168kg；
其中，胶凝材料包括420kg硅酸盐水泥(强度等级42.5)、60kg磨细矿渣粉(比表面积不小于800m2/kg)、120kg粉煤灰(F类Ⅱ级)，骨料中砂子：石子＝43wt％：57wt％，砂子为Ⅱ区中砂，石子粒径5mm～20mm。
其中，所述外加剂的制备方法为：
向四口烧瓶中加6000g自来水，升温至35℃±2℃后，加入4000g聚羧酸高效减水剂(减水率为27wt％)和1000g氨基磺酸盐高效减水剂(减水率为24wt％)，继续升温，达50℃±2℃后缓慢加入氢氧化钠粉末，调节体系pH＝9；继续加热至75℃，恒温反应4h，降至室温后出料，获得平均相对分子质量为12000～14000的外加剂。
所述钢管混凝土的制备方法为：
S1、称量420kg硅酸盐水泥、60kg磨细矿渣粉、120kg粉煤灰混合均匀，得到胶凝材料；称量1660kg的骨料，将骨料与胶凝材料混合均匀，得到均混物；
S2、将12.0kg的外加剂溶于168kg的水中，得到外加剂水溶液；
S3、将所述步骤S2的外加剂水溶液加入所述步骤S1的均混物中，搅拌均匀，得到钢管混凝土B。
实施例3
一种高保坍型钢管混凝土，单方(m3)混凝土由以下原料组成：
胶凝材料579kg、骨料1682kg、外加剂11.6kg、水166kg；
其中，胶凝材料包括370.6kg普通硅酸盐水泥(强度等级42.5)、104.2kg磨细矿渣粉(比表面积不小于800m2/kg)、104.2kg粉煤灰(F类Ⅱ级)，骨料中砂子：石子＝43wt％：57wt％，砂子为Ⅱ区中砂，石子粒径5mm～20mm。
其中，所述外加剂的制备方法为：
向四口烧瓶中加5000g自来水，升温至35℃±2℃后，加入4000g聚羧酸高效减水剂(减水率为30wt％)和1000g氨基磺酸盐高效减水剂(减水率为20wt％)，继续升温，达50℃±2℃后缓慢加入氢氧化钠粉末，调节体系pH＝9；继续加热至75℃，恒温反应4h，降至室温后出料，获得平均相对分子质量为13000～14000的外加剂。
所述钢管混凝土的制备方法为：
S1、称量370.6kg普通硅酸盐水泥、104.2kg磨细矿渣粉、104.2kg粉煤灰，混合均匀，得到胶凝材料；称量1682kg的骨料，将骨料与胶凝材料混合均匀，得到均混物；
S2、将11.6kg的外加剂溶于166kg的水中，得到外加剂水溶液；
S3、将所述步骤S2的外加剂水溶液加入所述步骤S1的均混物中，搅拌均匀，得到钢管混凝土C。
实施例4
一种高保坍型钢管混凝土，单方(m3)混凝土由以下原料组成：
胶凝材料550kg、骨料1700kg、外加剂11.0kg、水158kg；
其中，胶凝材料包括396kg普通硅酸盐水泥(强度等级42.5)、22kg磨细矿渣粉(比表面积不小于800m2/kg)、132kg粉煤灰(F类Ⅱ级)，骨料中砂子：石子＝41wt％：59wt％，砂子为Ⅱ区中砂，石子粒径5mm～20mm。
其中，所述外加剂的制备方法为：
向四口烧瓶中加10000g自来水，升温至35℃±2℃后，加入4000g聚羧酸高效减水剂(减水率为32wt％)和1000g氨基磺酸盐高效减水剂(减水率为25wt％)，继续升温，达50℃±2℃后缓慢加入氢氧化钠粉末，调节体系pH＝9；继续加热至75℃，恒温反应4h，降至室温后出料，获得平均相对分子质量为14000～15000的外加剂。
所述钢管混凝土的制备方法为：
S1、称量396kg普通硅酸盐水泥、22kg磨细矿渣粉、132kg粉煤灰，混合均匀，得到胶凝材料；称量1700kg的骨料，将骨料与胶凝材料混合均匀，得到均混物；
S2、将11.0kg的外加剂溶于158kg的水中，得到外加剂水溶液；
S3、将所述步骤S2的外加剂水溶液加入所述步骤S1的均混物中，搅拌均匀，得到钢管混凝土D。
实施例5
一种高保坍型钢管混凝土，单方(m3)混凝土由以下原料组成：
胶凝材料567kg、骨料1662kg、外加剂11.3kg、水170kg；
其中，胶凝材料包括431kg普通硅酸盐水泥(强度等级42.5)、34kg磨细矿渣粉(比表面积不小于800m2/kg)、102kg粉煤灰(F类Ⅱ级)，骨料中砂子：石子＝44wt％：56wt％，砂子为Ⅱ区中砂，石子粒径5mm～20mm。
其中，所述外加剂的制备方法为：
向四口烧瓶中加10000g自来水，升温至35℃±2℃后，加入4000g聚羧酸高效减水剂(减水率为35wt％)和1000g氨基磺酸盐高效减水剂(减水率为26wt％)，继续升温，达50℃±2℃后缓慢加入氢氧化钠粉末，调节体系pH＝9；继续加热至75℃，恒温反应4h，降至室温后出料，获得平均相对分子质量为15000～17000的外加剂。
所述钢管混凝土的制备方法为：
S1、称量431kg的普通硅酸盐水泥、34kg的磨细矿渣粉、102kg的粉煤灰，混合均匀，得到胶凝材料；称量1662kg的骨料，将骨料与胶凝材料混合均匀，得到均混物；
S2、将11.3kg的外加剂溶于170kg的水中，得到外加剂水溶液；
S3、将所述步骤S2的外加剂水溶液加入所述步骤S1的均混物中，搅拌均匀，得到钢管混凝土E。
实施例6
一种高保坍型钢管混凝土，单方(m3)混凝土由以下原料组成：
胶凝材料520kg、骨料1636kg、外加剂10.5kg、水166kg；
其中，胶凝材料包括353.6kg普通硅酸盐水泥(强度等级42.5)、46.8kg磨细矿渣粉(比表面积不小于800m2/kg)、119.6g粉煤灰(F类Ⅱ级)，骨料中砂子：石子＝45wt％：55wt％，砂子为Ⅱ区中砂，石子粒径5mm～20mm。
其中，所述外加剂的制备方法为：
向四口烧瓶中加8000g自来水，升温至35℃±2℃后，加入4000g聚羧酸高效减水剂(减水率为25wt％)和1000g氨基磺酸盐高效减水剂(减水率为26wt％)，继续升温，达50℃±2℃后缓慢加入氢氧化钠粉末，调节体系pH＝9；继续加热至75℃，恒温反应4h，降至室温后出料，获得平均相对分子质量为17000～19000的外加剂。
所述钢管混凝土的制备方法为：
S1、称量353.6kg普通硅酸盐水泥、46.8kg磨细矿渣粉、119.6g粉煤灰，混合均匀，得到胶凝材料；称量1636kg的骨料，将骨料与胶凝材料混合均匀，得到均混物；
S2、将10.5kg的外加剂溶于166kg的水中，得到外加剂水溶液；
S3、将所述步骤S2的外加剂水溶液加入所述步骤S1的均混物中，搅拌均匀，得到钢管混凝土F。
实施例7
一种高保坍型钢管混凝土，单方(m3)混凝土由以下原料组成：
胶凝材料500kg、骨料1730kg、外加剂10.0kg、水160kg；
其中，胶凝材料包括375kg普通硅酸盐水泥(强度等级42.5)、50kg磨细矿渣粉(比表面积不小于800m2/kg)、75kg粉煤灰(F类Ⅱ级)，骨料中砂子：石子＝45wt％：55wt％，砂子为Ⅱ区中砂，石子粒径5mm～20mm。
其中，所述外加剂的制备方法为：
向四口烧瓶中加10000g自来水，升温至35℃±2℃后，加入4000g聚羧酸高效减水剂(减水率为30wt％)和1000g氨基磺酸盐高效减水剂(减水率为23wt％)，继续升温，达50℃±2℃后缓慢加入氢氧化钠粉末，调节体系pH＝9；继续加热至75℃，恒温反应4h，降至室温后出料，获得平均相对分子质量为18000～20000的外加剂。
所述钢管混凝土的制备方法为：
S1、称量375kg的普通硅酸盐水泥、50kg的磨细矿渣粉、75kg的粉煤灰，混合均匀，得到胶凝材料；称量1730kg的骨料，将骨料与胶凝材料混合均匀，得到均混物；
S2、将10.0kg的外加剂溶于160kg的水中，得到外加剂水溶液；
S3、将所述步骤S2的外加剂水溶液加入所述步骤S1的均混物中，搅拌均匀，得到钢管混凝土G。
实施例8
一种高保坍型钢管混凝土，单方(m3)混凝土由以下原料组成：
胶凝材料580kg、骨料1681kg、外加剂11.5kg、水161kg；
其中，胶凝材料包括491.8kg硅酸盐水泥(强度等级42.5)、24.9kg磨细矿渣粉(比表面积不小于800m2/kg)、63.2kg粉煤灰(F类Ⅱ级)，骨料中砂子：石子＝50wt％：50wt％，砂子为Ⅱ区中砂，石子粒径5mm～20mm。
其中，所述外加剂的制备方法为：
向四口烧瓶中加7000g自来水，升温至35℃±2℃后，加入4000g聚羧酸高效减水剂(减水率为27wt％)和1000g氨基磺酸盐高效减水剂(减水率为26wt％)，继续升温，达50℃±2℃后缓慢加入氢氧化钠粉末，调节体系pH＝9；继续加热至75℃，恒温反应4h，降至室温后出料，获得平均相对分子质量为10000～11000的外加剂。
所述钢管混凝土的制备方法为：
S1、称量491.8kg硅酸盐水泥、24.9kg磨细矿渣粉、63.2kg的粉煤灰，混合均匀，得到胶凝材料；称量1681kg的骨料，将骨料与胶凝材料混合均匀，得到均混物；
S2、将11.5kg的外加剂溶于161kg的水中，得到外加剂水溶液；
S3、将所述步骤S2的外加剂水溶液加入所述步骤S1的均混物中，搅拌均匀，得到钢管混凝土H。
实施例9
一种高保坍型钢管混凝土，单方(m3)混凝土由以下原料组成：
胶凝材料579kg、骨料1678kg、外加剂11.4kg、水162kg；
其中，胶凝材料包括349.7kg普通硅酸盐水泥(强度等级42.5)、98.4kg磨细矿渣粉(比表面积不小于800m2/kg)、130.9kg粉煤灰(F类Ⅱ级)，骨料中砂子：石子＝43wt％：57wt％，砂子为Ⅱ区中砂，石子粒径5mm～20mm。
其中，所述外加剂的制备方法为：
向四口烧瓶中加5000g自来水，升温至35℃±2℃后，加入4000g聚羧酸高效减水剂(减水率为31wt％)和1000g氨基磺酸盐高效减水剂(减水率为20wt％)，继续升温，达50℃±2℃后缓慢加入氢氧化钠粉末，调节体系pH＝9；继续加热至75℃，恒温反应4h，降至室温后出料，获得平均相对分子质量为13000～14000的外加剂。
所述钢管混凝土的制备方法为：
S1、称量349.7kg普通硅酸盐水泥、98.4kg磨细矿渣粉、130.9kg粉煤灰，混合均匀，得到胶凝材料；称量1678kg的骨料，将骨料与胶凝材料混合均匀，得到均混物；
S2、将11.4kg的外加剂溶于162kg的水中，得到外加剂水溶液；
S3、将所述步骤S2的外加剂水溶液加入所述步骤S1的均混物中，搅拌均匀，得到钢管混凝土I。
实施例10
一种高保坍型钢管混凝土，单方(m3)混凝土由以下原料组成：
胶凝材料550kg、骨料1680kg、外加剂12.0kg、水155kg；
其中，胶凝材料包括399.9kg普通硅酸盐水泥(强度等级42.5)、50.1kg磨细矿渣粉(比表面积不小于800m2/kg)、100.1kg粉煤灰(F类Ⅱ级)，骨料中砂子：石子＝41wt％：59wt％，砂子为Ⅱ区中砂，石子粒径5mm～20mm。
其中，所述外加剂的制备方法为：
向四口烧瓶中加10000g自来水，升温至35℃±2℃后，加入4000g聚羧酸高效减水剂(减水率为32wt％)和1000g氨基磺酸盐高效减水剂(减水率为25wt％)，继续升温，达50℃±2℃后缓慢加入氢氧化钠粉末，调节体系pH＝9；继续加热至75℃，恒温反应4h，降至室温后出料，获得平均相对分子质量为14000～15000的外加剂。
所述钢管混凝土的制备方法为：
S1、称量399.9kg普通硅酸盐水泥、50.1kg磨细矿渣粉、100.1kg粉煤灰，混合均匀，得到胶凝材料；称量1680kg的骨料，将骨料与胶凝材料混合均匀，得到均混物；
S2、将12.0kg的外加剂溶于155kg的水中，得到外加剂水溶液；
S3、将所述步骤S2的外加剂水溶液加入所述步骤S1的均混物中，搅拌均匀，得到钢管混凝土J。
实施例11
一种高保坍型钢管混凝土，单方(m3)混凝土由以下原料组成：
胶凝材料500kg、骨料1690kg、外加剂10.5kg、水150kg；
其中，胶凝材料包括333.5kg普通硅酸盐水泥(强度等级42.5)、57kg磨细矿渣粉(比表面积不小于800m2/kg)、109.5kg粉煤灰(F类Ⅱ级)，骨料中砂子：石子＝45wt％：55wt％，砂子为Ⅱ区中砂，石子粒径5mm～20mm。
其中，所述外加剂的制备方法为：
向四口烧瓶中加10000g自来水，升温至34℃±2℃后，加入4000g聚羧酸高效减水剂(减水率为30wt％)和1000g氨基磺酸盐高效减水剂(减水率为28wt％)，继续升温，达50℃±2℃后缓慢加入氢氧化钠粉末，调节体系pH＝9；继续加热至75℃，恒温反应4h，降至室温后出料，获得平均相对分子质量为18000～20000的外加剂。
所述钢管混凝土的制备方法为：
S1、称量333.5kg的普通硅酸盐水泥、57kg的磨细矿渣粉、109.5kg的粉煤灰，混合均匀，得到胶凝材料；称量1690kg的骨料，将骨料与胶凝材料混合均匀，得到均混物；
S2、将10.5kg的外加剂溶于150kg的水中，得到外加剂水溶液；
S3、将所述步骤S2的外加剂水溶液加入所述步骤S1的均混物中，搅拌均匀，得到钢管混凝土K。
实施例12
一种高保坍型钢管混凝土，单方(m3)混凝土由以下原料组成：
胶凝材料512kg、骨料1660kg、外加剂10.5kg、水156kg；
其中，胶凝材料包括377.9kg普通硅酸盐水泥(强度等级42.5)、44kg磨细矿渣粉(比表面积不小于800m2/kg)、90.1kg粉煤灰(F类Ⅱ级)，骨料中砂子：石子＝45wt％：55wt％，砂子为Ⅱ区中砂，石子粒径5mm～20mm。
其中，所述外加剂的制备方法为：
向四口烧瓶中加10000g自来水，升温至34℃±2℃后，加入4000g聚羧酸高效减水剂(减水率为30wt％)和1000g氨基磺酸盐高效减水剂(减水率为27wt％)，继续升温，达50℃±2℃后缓慢加入氢氧化钠粉末，调节体系pH＝9；继续加热至75℃，恒温反应4h，降至室温后出料，获得平均相对分子质量为18000～20000的外加剂。
所述钢管混凝土的制备方法为：
S1、称量377.9kg的普通硅酸盐水泥、44kg的磨细矿渣粉、90.1kg的粉煤灰，混合均匀，得到胶凝材料；称量1660kg的骨料，将骨料与胶凝材料混合均匀，得到均混物；
S2、将10.5kg的外加剂溶于156kg的水中，得到外加剂水溶液；
S3、将所述步骤S2的外加剂水溶液加入所述步骤S1的均混物中，搅拌均匀，得到钢管混凝土L。
实施例13
一种高保坍型钢管混凝土，单方(m3)混凝土由以下原料组成：
胶凝材料540kg、骨料1670kg、外加剂10.5kg、水161kg；
其中，胶凝材料包括353.7kg普通硅酸盐水泥(强度等级42.5)、64.8kg磨细矿渣粉(比表面积不小于800m2/kg)、121.5kg粉煤灰(F类Ⅱ级)，骨料中砂子：石子＝45wt％：55wt％，砂子为Ⅱ区中砂，石子粒径5mm～20mm。
其中，所述外加剂的制备方法为：
向四口烧瓶中加10000g自来水，升温至34℃±2℃后，加入4000g聚羧酸高效减水剂(减水率为30wt％)和1000g氨基磺酸盐高效减水剂(减水率为25wt％)，继续升温，达50℃±2℃后缓慢加入氢氧化钠粉末，调节体系pH＝9；继续加热至75℃，恒温反应4h，降至室温后出料，获得平均相对分子质量为18000～20000的外加剂。
所述钢管混凝土的制备方法为：
S1、称量353.7kg的普通硅酸盐水泥、64.8kg的磨细矿渣粉、121.5kg的粉煤灰，混合均匀，得到胶凝材料；称量1670kg的骨料，将骨料与胶凝材料混合均匀，得到均混物；
S2、将10.5kg的外加剂溶于161kg的水中，得到外加剂水溶液；
S3、将所述步骤S2的外加剂水溶液加入所述步骤S1的均混物中，搅拌均匀，得到钢管混凝土M。
进一步地，为了能够说明本发明所具有的有益效果，本发明还提供了如下对比例，进行进一步说明。
对比例1
本对比例为市售常规混凝土，选用北京建工一建混凝土分公司生产的C60自密实清水混凝土，记为混凝土A`。
对比例2
本对比例的组分和制备方法与实施例4基本相同，其区别在于外加剂不同，本实施例采用5000g聚羧酸高效减水剂(减水率为25wt％)+7000g自来水溶解后作为外加剂使用，其余原料及用量均不变；记为混凝土B`。
对比例3
本对比例的组分和制备方法与实施例4基本相同，其区别在于外加剂不同；本对比例采用5000g氨基磺酸盐高效减水剂(减水率为26wt％)+7000g自来水溶解后作为外加剂使用，其余原料及用量均不变；记为混凝土C`。
对比例4
本对比例的组分和制备方法与实施例4基本相同，其区别在于外加剂不同；本对比例采用2500g聚羧酸高效减水剂+2500g氨基磺酸盐高效减水剂+1000g水溶解后作为外加剂使用，其余原料及用量均不变；记为混凝土D`。
对比例5
本对比例的组分和制备方法与实施例4基本相同，其区别在于外加剂不同；本对比例采用1000g聚羧酸高效减水剂+4000g氨基磺酸盐高效减水剂+1000g水溶解后作为外加剂使用，其余原料及用量均不变；记为混凝土E`。
对比例6
本对比例采用聚羧酸高效减水剂作为单一减水剂，并加入适当膨胀剂作为补充。单方(m3)混凝土的制备方法为：
将386kg的普通硅酸盐水泥、84kg的粉煤灰、56kg的矿粉、34kg的膨胀剂、919kg的碎石、752kg的砂、11.2kg的聚羧酸高效减水剂，混合均匀得到混凝土F`。
对比例7
本对比例采用氨基磺酸盐剂作为单一减水剂，并加入适当膨胀剂作为补充。单方(m3)混凝土的制备方法为：
将386kg的普通硅酸盐水泥、84kg的粉煤灰、56kg的矿粉、34kg的膨胀剂、919kg的碎石、752kg的砂、11.2kg的氨基磺酸盐减水剂，混合均匀得到混凝土G`。
性能测定评价例
取上述实施例1～13、对比例1～7制备得到的钢管混凝土进行自密实性能、力学性能、凝结时间测试，测试结果见表1。
所述自密实性能包括流动性、抗离析性和填充性。采用坍落扩展度试验、V漏斗试验和U型箱试验进行检测。测试方法及仪器按照CECS 203：2006《自密实混凝土应用技术规程》执行。
所述力学性能试验包括7d、28d抗压强度，测试方法及仪器严格按照GB/T 50081《普通混凝土力学性能试验方法》执行。
所述凝结时间试验包括初凝和终凝时间，测试方法及仪器严格按照GB/T 50080《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》执行。
表1实施例的测试结果：
Figure BDA0002592259210000171
Figure BDA0002592259210000181
从上述测试结果可以直观看出，本发明制备得到的高保坍型钢管混凝土，坍落扩展度为650mm～750mm，7d抗压强度为48.9MPa～52.2MPa，28d抗压强度为78.5MPa～85.3MPa；与多个对比例混凝土相比，保坍和抗压性能具有显著的改善。同时，本发明的七个实施例产品缓凝时间明显延长，初凝时间为对比例混凝土初凝时间的2倍以上，且混凝土拌合物的坍落扩展度损失小，3小时基本无损失。
另外，经大量试验证明，在采用相同胶凝材料、相同骨料、不同外加剂、最终混凝土的坍落度保持一致的情况，本发明产品的7d混凝土抗压强度提高15％～30％，28d混凝土抗压强度可提高16％；而且能显著延缓温峰的出现，降低混凝土温度应力，提高混凝土抗裂能力。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种高保坍型钢管混凝土，其特征在于：由胶凝材料、骨料、外加剂和拌和用水组成；以每立方米混凝土计，所述胶凝材料的加入量为500kg～600kg、所述骨料加入量为1636kg～1730kg、所述外加剂加入量10kg～12kg，所述拌和用水的加入量与所述胶凝材料的加入量之比为(0.28～0.32)：1。
2.根据权利要求1所述的高保坍型钢管混凝土，其特征在于：以每立方米混凝土计，所述胶凝材料的加入量为520kg～550kg、所述骨料加入量为1660kg～1700kg、所述外加剂加入量10.5kg～11.0kg，所述拌和用水的加入量与所述胶凝材料的加入量之比为(0.28～0.32)：1。
3.根据权利要求1或2所述的高保坍型钢管混凝土，其特征在于：所述胶凝材料包括按质量份数计的如下组分：水泥64份～78份、粉煤灰10份～24份、磨细矿渣粉4份～18份；所述骨料由质量份数比为1:1.0～1:1.4的砂子和石子混合而成，所述砂子为Ⅱ区中砂，所述石子的粒径为5mm～20mm。
4.根据权利要求1～3任一所述的高保坍型钢管混凝土，其特征在于：所述水泥为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥中的任意一种，强度等级为42.5；所述磨细矿渣粉的比表面积不小于800m2/kg；所述粉煤灰为F类Ⅱ级以上，烧失量不大于5wt％，45μm筛筛余不大于25wt％。
5.根据权利要求1～4任一项所述的高保坍型钢管混凝土，其特征在于：所述外加剂由聚羧酸高效减水剂、氨基磺酸盐高效减水剂与水按质量比4：1：(5～10)混合后，在一定温度下，并在固体氢氧化钠粉末调节体系pH＝9下，反应制备得到。
6.根据权利要求1～5任一所述的高保坍型钢管混凝土，其特征在于：所述外加剂的平均相对分子质量为10000～20000。
7.根据权利要求5所述的高保坍型钢管混凝土，其特征在于：所述外加剂中，聚羧酸高效减水剂的减水率为25wt％～35wt％，氨基磺酸盐高效减水剂的减水率为19wt％～26wt％。
8.一种高保坍型钢管混凝土的制备方法，应用于权利要求1～7任一所述高保坍型钢管混凝土，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按比例将制得的骨料与制得的胶凝材料混合均匀，得到均混物；
S2、将特定量的外加剂溶于拌和用水中，得到外加剂水溶液；
S3、将外加剂水溶液加入步骤S1制得的均混物中，搅拌均匀，即得到高保坍型钢管混凝土。
9.根据权利要求8所述的高保坍型钢管混凝土的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，先按比例称量水泥、磨细矿渣粉和粉煤灰，混合均匀后得到胶凝材料；再按比例称量砂子和石子，按比例混合成骨料；最后将骨料与胶凝材料混合均匀，得到均混物。
10.根据权利要求8所述的高保坍型钢管混凝土的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述外加剂的制备方法为：向反应器中加500质量份～1000质量份的自来水，升温至35℃±2℃后，加入400质量份的聚羧酸高效减水剂和100质量份的氨基磺酸盐高效减水剂，继续升温至50℃±2℃，加入固体氢氧化钠粉末、调节体系pH＝9；继续加热到至75℃±2℃，恒温反应4h，降至室温后出料，即得外加剂。
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