CN111777383B

CN111777383B - 一种自养护型钢管混凝土及其制备方法

Info

Publication number: CN111777383B
Application number: CN202010699550.2A
Authority: CN
Inventors: 吴长路; 武俊宇; 付大伟; 穆杰; 郭玉宝; 盛智; 左亚洲; 曹玉峰
Original assignee: China Railway Construction Engineering Group Co Ltd
Current assignee: China Railway Construction Engineering Group Co Ltd
Priority date: 2020-07-17
Filing date: 2020-07-17
Publication date: 2022-03-25
Anticipated expiration: 2040-07-17
Also published as: CN111777383A

Abstract

本发明公开了一种自养护型钢管混凝土，由胶凝材料、骨料、外加剂、自养护剂和拌和用水组成，其中外加剂包括减水剂和改性膨胀剂，自养护剂为SAP；以每立方米混凝土计，所述胶凝材料的加入量为450kg～600kg、骨料加入量为1640kg～1760kg、外加剂加入量25kg～63kg，自养护剂加入量为0.31～0.45kg，拌和用水的加入量与胶凝材料的加入量之比为(0.26～0.38)：1。本发明通过外加剂及自养护剂的合理配合，通过反应生成的钙矾石对混凝土孔隙进行了填充和改善，克服了原有SAP混凝土存在的孔隙问题，从而大幅增强了混凝土的力学性能和耐久性能。

Description

一种自养护型钢管混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种自养护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

钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成的一种组合结构，它具有承载力大、塑性和延性变形好、方便施工、节省时间、抗火性能高、抗震性能好、施工成本低等优点。随着科技的进步，建筑和桥梁分别向着高层、大跨度方向发展，这对混凝土强度的要求也越来越高，高强高性能混凝土成为钢管混凝土的首选，充分发挥两种材料的优势，实现钢管和高强高性能混凝土之间的协同增强作用，现已经广泛的应用在高层建筑和桥梁工程中。

高性能混凝土在配制上的特点是低水胶比，但是水胶比的降低导致水泥水化不够完全，混凝土的温升和自收缩较大，这是导致混凝土早期开裂的原因之一，所以必须采取一定的养护措施来控制水分蒸发，促使水泥最大程度的水化。

目前混凝土的养护方法分为外部养护和内部养护两种。通常传统外养护方法包括湿养护(喷水、覆盖湿草袋等)、在混凝土表面涂养护剂和覆盖塑料薄膜养护等。但是，一方面，由于高性能混凝土的结构密实，外部养护用水很难进入混凝土内部；另一方面，钢管本身就是一个模板，完全隔绝了混凝土与外部环境，因而无法实现外养护，只能对混凝土内养护进行研究。目前，较多研究是以高吸水聚合物(SAP)为代表，研究其掺量对混凝土力学性能、收缩、内部湿度和微结构特征的影响，取得了一定的成果。

但是，加入预吸水SAP，会在浆体中引入一类形状不规则的大尺寸孔隙，大小在200～600μm，由SAP颗粒失水塌缩后形成；SAP凝胶失水后并不能恢复原来干燥状态时的形貌，而是形成一层有机膜包覆在孔壁上，这些孔隙的存在，使得混凝土的密实性能降低，也影响了其力学性能和耐久性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决现有技术中钢管混凝土养护问题、及自养护材料失水后造成的孔隙问题，进而提供一种自养护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：

一种自养护型钢管混凝土，其组分包括胶凝材料、骨料、外加剂、自养护剂和拌和用水，所述外加剂包括减水剂和改性膨胀剂，自养护剂为 SAP；以每立方米混凝土计，所述胶凝材料的加入量为450kg～600kg、所述骨料加入量为1640kg～1755kg、所述外加剂加入量25kg～63kg，所述自养护剂加入量为0.31kg～0.45kg，所述拌和用水的加入量与所述胶凝材料的加入量之比为(0.26～0.38)：1。

优选的，以每立方米混凝土计，所述胶凝材料的加入量为 500kg～546kg、所述骨料加入量为1665kg～1705kg、所述外加剂加入量 47kg～63kg，所述自养护剂加入量为0.37kg～0.41kg，所述拌和用水的加入量与所述胶凝材料的加入量之比为(0.32～0.35)：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58份～84份、粉煤灰10份～25份、磨细矿渣粉4份～18份；所述骨料由砂子和石子混合而成，具体来说，砂子为Ⅱ区中砂，石子为 5mm～20mm连续级配，所述骨料的砂率为40wt％～50wt％，优选为 41wt％～48wt％。

优选的，所述胶凝材料包括按质量份数计的如下组分：水泥58份～74 份、粉煤灰10份～22份、磨细矿渣粉5份～16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67 份～70份、粉煤灰18份～20份、磨细矿渣粉9份～12份。

本发明的进一步改进在于：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；所述磨细矿渣粉中玻璃体含量大于 90wt％，且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：所述外加剂中，以所述外加剂的质量百分比计，所述减水剂用量为外加剂质量的1.84wt％～16.67wt％，所述改性膨胀剂用量为外加剂质量的83.33wt％～98.16wt％。

本发明的进一步改进在于：所述减水剂为聚羧酸高效减水剂或氨基磺酸盐减水剂；所述改性膨胀剂为经高酰基结冷胶改性的膨胀剂；其中，以所述改性膨胀剂的质量百分比计，所述高酰基结冷胶占所述改性膨胀剂的质量百分比为0.62wt％～6.67wt％；进一步地，经改性的膨胀剂可以为改性 CSA型混凝土膨胀剂和/或改性U型混凝土膨胀剂。

本发明的进一步改进在于：所述自养护剂SAP的用量为所述水泥质量的1‰。

本发明的进一步改进在于：所述自养护型钢管混凝土的组分还包括自养护剂SAP的吸水量；所述吸水量与所述自养护剂SAP的加入量之比为 (30g～40g)：1g，优选为31g:1g。

所述一种自养护型钢管混凝土的其制备方法，包括以下步骤：

S1、按比例将骨料、胶凝材料、改性膨胀剂和自养护剂混合均匀，得到均混物；

S2、按比例称量减水剂，溶于水中，得到外加剂水溶液；

S3、将外加剂水溶液加入步骤1制得的均混物中，搅拌均匀，即得到高保坍性钢管混凝土。

进一步地，所述步骤1中，改性膨胀剂的制备方法如下：

S10、将膨胀剂表面用一定量水进行润湿；

S11、将高酰基结冷胶与表面润湿的膨胀剂按质量比为(0.625～6.67): (93.33～99.375)混合，在搅拌速度为1000r/min条件下，使膨胀剂表面均匀覆盖高酰基结冷胶，制备得到改性膨胀剂。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

(1)本发明提供了一种自养护型钢管混凝土及其制备方法，通过自养护剂SAP、减水剂改性膨胀剂之间的协同作用，对混凝土孔隙进行了填充和改善，克服了SAP加入后带来的大孔隙问题，从而大幅增强了混凝土的力学性能和耐久性能。

(2)本发明中，自养护剂吸水树脂SAP均匀地分布在水泥砂浆中，前期储水、后期释水，为水泥提供进一步水化，降低了混凝土的自收缩，减少了收缩开裂现象，但当水泥硬化后，会遗留下一个个孔隙，降低了混凝土的密实性。

所用改性膨胀剂中，改性膨胀剂为经高酰基结冷胶改性的膨胀剂。由于结冷胶的双螺旋主链上存在较多的氢键，对膨胀剂表面进行改性后，改性膨胀剂表面被高酰基结冷胶包覆，使得改性膨胀剂可以与水泥颗粒表面发生较强的相互作用(包括氢键、共价键、酸-碱作用和范德华力等作用)，从而与水泥颗粒发生强烈的吸附作用，形成多层致密的吸附层，水泥水化速度明显降低，给膨胀剂足够的时间充分发挥补偿收缩的效果。

所述改性膨胀剂还可以优选为改性CSA型混凝土膨胀剂和/或改性U 型混凝土膨胀剂，两者的主要成分均为无水硫铝酸钙和氧化钙。其中的氧化钙在水化过程中会产生较多的Ca(OH)₂晶体，硫铝酸钙在水化过程中生成钙矾石晶体，同时，改性膨胀剂加入到混凝土后还会出现矿物微膨胀晶体。适量的改性膨胀性结晶水化产物会填充较大的毛细孔，钙矾石晶体和氢氧化钙晶体可以填充较大的孔隙，从而改善混凝土的孔结构，增强了混凝土的密实性。

本发明在充分考虑到自养护剂SAP和改性膨胀剂的作用机理基础上，利用自养护剂SAP对混凝土进行内养护，通过改性膨胀剂延长混凝土的凝结时间，给膨胀剂保留足够的时间反应生成矿物微膨胀体和钙矾石晶体，矿物微膨胀晶体和钙矾石生成后填充至SAP所引入的毛细孔和空隙中，孔隙数量和孔隙大小显著降低，极大地增强了混凝土的密实性能，大幅改善了混凝土的力学性能和耐久性能。

(3)进一步地，本发明将自养护剂SAP和改性膨胀剂共同用于自养护钢管混凝土时，两者的用量比极大地影响了最终混凝土的微观结构和整体性能。自养护剂SAP的用量过大，其失水塌缩后会产生过多的大尺寸空隙，而超出膨胀剂的补偿收缩范围；自养护剂SAP的用量过小，自养护效果得不到保证。改性膨胀剂中改性剂的加入量决定了混凝土的缓凝时间，改性剂加入量过大、缓凝时间过长，影响混凝土的加工性能、甚至其力学性能，改性剂加入量过小、缓凝时间短，改性膨胀剂没有足够的时间生成大颗粒的钙矾石晶体，无法对SAP引入的较大孔隙进行有效填补，对混凝土的密实性改善不明显。改性膨胀剂中膨胀剂的加入量决定了矿物微膨胀晶体和钙矾石晶体的生成量，也就是其补偿收缩的范围，这个范围应与自养护剂 SAP的加入量以及混凝剂的加入量相匹配。整体来试试改性膨胀剂用量过大，就会造成较大的内应力，引起混凝土的过度膨胀而开裂，从而造成混凝土强度的降低；而改性膨胀剂的用量过小，其补偿收缩范围有限，不足以弥补SAP带来的较大孔隙。

由于自养护剂SAP和改性膨胀剂之间是互相影响的，所以其复配比就显得尤为重要，只有在本发明所述适当的复配比下，两者作用才能达到平衡，在不影响混凝土的基本力学性能的前提下，最大限度地补偿SAP孔隙，增强混凝土的密实性，使力学性能和耐久性进一步改善，避免开裂。经测试，本发明制备得到的钢管混凝土，7d抗压强度可以高达49.2MPa～52.6 MPa，28d抗压强度可以高达78.9MPa～86.1MPa，电通量均小于500C，且水中14d的限制膨胀率均大于0.020％。

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。

下列实施例中所使用的原料厂家及规格为：

其余原料均为市售常规产品。

自养护剂为高吸水树脂SAP，每克SAP的吸水量按31g水计算。

实施例1

一种自养护型钢管混凝土，单方(m³)混凝土由以下原料组成：

所述自养护型钢管混凝土的制备过程为：

S1、将406kg普通硅酸盐水泥、70kg磨细矿渣粉、58kg粉煤灰、 0.41kgSAP与改性膨胀剂放入搅拌机内，搅拌3min，混合均匀，得到混合材料；

将1665kg骨料放入搅拌机，与混合材料搅拌60s，混合均匀，得到均混物；

其中，改性膨胀剂由如下制备方法制得：

S10、将22.86kgCSA型混凝土膨胀剂表面用一定量水进行润湿，润湿用水取自拌和用水，用水量以保证膨胀剂表面润湿为准；

S11、将0.14kg高酰基结冷胶与上述经表面润湿的膨胀剂混合，在搅拌速度为1000r/min条件下，使CSA型混凝土膨胀剂表面均匀覆盖葡萄糖酸钠，制备得到改性膨胀剂；

S2、将2.0kg聚羧酸高效减水剂溶于剩余的拌和用水和12.71kg的用于SAP吸水的水中，得到外加剂水溶液；

S3、将所述步骤2中的外加剂水溶液加入至所述步骤1中的均混物中，搅拌120s，混合均匀，得到自养护型钢管混凝土A。

实施例2

所述自养护型钢管混凝土的制备过程为：

S1、将372kg硅酸盐水泥、24kg磨细矿渣粉、150kg粉煤灰、0.37kgSAP 与改性膨胀剂放入搅拌机内，搅拌3min，混合均匀，得到混合材料；

将1649kg骨料放入搅拌机，与混合材料搅拌60s，混合均匀，得到均混物；

其中，改性膨胀剂由如下制备方法制得：

S10、将50.44kgU型混凝土膨胀剂表面用一定量水进行润湿，润湿用水取自拌和用水，用水量以保证膨胀剂表面润湿为准；

S11、将1.56kg高酰基结冷胶与上述经表面润湿的膨胀剂混合，在搅拌速度为1000r/min条件下，使U型混凝土膨胀剂表面均匀覆盖高酰基结冷胶，制备得到改性膨胀剂；

S2、将4.52kg氨基磺酸盐溶于剩余的拌和用水以及11.47kg的用于SAP 吸水的水中，得到外加剂水溶液；

S3、将所述步骤2的外加剂水溶液加入至所述步骤1的均混物中，搅拌120s，混合均匀，得到自养护型钢管混凝土B。

实施例3

所述自养护型钢管混凝土的制备过程为：

S1、将313kg普通硅酸盐水泥、104kg磨细矿渣粉、104kg粉煤灰、 0.31kgSAP与改性膨胀剂放入搅拌机内，搅拌3min，混合均匀，得到混合材料；

将1670kg骨料放入搅拌机，与混合材料搅拌60s，混合均匀，得到均混物；

其中，改性膨胀剂由如下制备方法制得：

S10、将49.66kgCSA型混凝土膨胀剂表面用一定量水进行润湿，润湿用水取自拌和用水，用水量以保证膨胀剂表面润湿为准；

S11、将2.34kg高酰基结冷胶与上述经表面润湿的膨胀剂混合，在搅拌速度为1000r/min条件下，使CSA型混凝土膨胀剂表面均匀覆盖高酰基结冷胶，制备得到改性膨胀剂；

S2、将4.52kg聚羧酸高效减水剂溶于剩余的拌和用水与9.61kg的用于 SAP吸水的水中，得到外加剂水溶液；

S3、将所述步骤2的外加剂水溶液加入至所述步骤1的均混物中，搅拌120s，混合均匀，得到自养护型钢管混凝土C。

实施例4

所述自养护型钢管混凝土的制备过程为：

S1、将375kg硅酸盐水泥、22kg磨细矿渣粉、110kg粉煤灰、0.38kgSAP 与改性膨胀剂放入搅拌机内，搅拌3min，混合均匀，得到混合材料；

将1705kg骨料放入搅拌机，与混合材料搅拌60s，混合均匀，得到均混物；

其中，改性膨胀剂由如下制备方法制得：

S10、将41.89kgU型混凝土膨胀剂表面用一定量水进行润湿，润湿用水取自拌和用水，用水量以保证膨胀剂表面润湿为准；

S11、将2.44kg高酰基结冷胶与上述经表面润湿的膨胀剂混合，在搅拌速度为1000r/min条件下，使U型混凝土膨胀剂表面均匀覆盖高酰基结冷胶，制备得到改性膨胀剂；

S2、将3.9kg氨基磺酸盐高效减水剂溶于剩余的拌和用水及11.78的用于SAP吸水的水中，得到外加剂水溶液；

S3、将所述步骤2中的外加剂水溶液加入至所述步骤1中的均混物中，搅拌120s，混合均匀，得到自养护型钢管混凝土D。

实施例5

所述自养护型钢管混凝土的制备过程为：

S1、将380kg普通硅酸盐水泥、34kg磨细矿渣粉、102kg粉煤灰、 0.38kgSAP与改性膨胀剂放入搅拌机内，搅拌三分钟，混合均匀，得到混合材料；

将1677kg骨料放入搅拌机，与混合材料搅拌60s，混合均匀，得到均混物；

其中，改性膨胀剂由如下制备方法制得：

S10、将29.02kgCSA型混凝土膨胀剂表面用一定量水进行润湿，润湿用水取自拌和用水，用水量以保证膨胀剂表面润湿为准；

S11、将1.85kg高酰基结冷胶与上述经表面润湿的膨胀剂混合，在搅拌速度为1000r/min条件下，使CSA型混凝土膨胀剂表面均匀覆盖高酰基结冷胶，制备得到改性膨胀剂；

S2、将2.68kg聚羧酸高效减水剂溶于剩余的拌和用水以及11.78kg的用于SAP吸水的水中，得到外加剂水溶液；

S3、将所述步骤2中的外加剂水溶液加入至所述步骤1中的均混物中，搅拌120s，混合均匀，得到自养护型钢管混凝土E。

实施例6

所述自养护型钢管混凝土的制备过程为：

S1、将397kg硅酸盐水泥、23kg磨细矿渣粉、105kg粉煤灰、0.40kgSAP 与改性膨胀剂放入搅拌机内，搅拌3min，混合均匀，得到混合材料；

将1662kg骨料放入搅拌机，与混合材料搅拌60s，混合均匀，得到均混物；

其中，改性膨胀剂由如下制备方法制得：

S10、将56.94kgU型混凝土膨胀剂表面用一定量水进行润湿，润湿用水取自拌和用水，用水量以保证膨胀剂表面润湿为准；

S11、将0.91kg高酰基结冷胶与上述经表面润湿的膨胀剂混合，在搅拌速度为1000r/min条件下，使CSA型混凝土膨胀剂表面均匀覆盖高酰基结冷胶，制备得到改性膨胀剂；

S2、将5.03kg氨基磺酸盐高效减水剂溶于剩余的拌和用水以及12.4kg 的用于SAP吸水的水中，得到外加剂水溶液；

S3、将所述步骤2的外加剂水溶液加入至所述步骤1的均混物中，搅拌120s，混合均匀，得到自养护型钢管混凝土F。

实施例7

所述自养护型钢管混凝土的制备过程为：

S1、将325kg普通硅酸盐水泥、50kg磨细矿渣粉、75kg粉煤灰、 0.33kgSAP与改性膨胀剂放入搅拌机内，搅拌三分钟，混合均匀，得到混合材料；

将1755kg骨料放入搅拌机，与混合材料搅拌60s，混合均匀，得到均混物；

其中，改性膨胀剂由如下制备方法制得：

S10、将49.54kg CSA型混凝土膨胀剂表面用一定量水进行润湿，润湿用水取自拌和用水，用水量以保证膨胀剂表面润湿为准；

S2、将4.39kg聚羧酸高效减水剂溶于剩余的拌和用水及1.23kg的用于 SAP吸水的水中，得到外加剂水溶液；

S3、将所述步骤2的外加剂水溶液加入至所述步骤1的均混物中，搅拌120s，混合均匀，得到自养护型钢管混凝土G。

实施例8

所述自养护型钢管混凝土的制备过程为：

S1、将342kg普通硅酸盐水泥、114kg磨细矿渣粉、144kg粉煤灰、 0.34kgSAP与改性膨胀剂放入搅拌机内，搅拌3min，混合均匀，得到混合材料；

将1700kg骨料放入搅拌机，与混合材料搅拌60s，混合均匀，得到均混物；

其中，改性膨胀剂由如下制备方法制得：

S10、将57.60kgCSA型混凝土膨胀剂表面用一定量水进行润湿，润湿用水取自拌和用水，用水量以保证膨胀剂表面润湿为准；

S11、将0.36kg高酰基结冷胶与上述经表面润湿的膨胀剂混合，在搅拌速度为1000r/min条件下，使CSA型混凝土膨胀剂表面均匀覆盖葡萄糖酸钠，制备得到改性膨胀剂；

S2、将5.04kg聚羧酸高效减水剂溶于剩余拌和用水和10.6kg的用于 SAP吸水的水中，得到外加剂水溶液；

S3、将所述步骤2中的外加剂水溶液加入至所述步骤1中的均混物中，搅拌120s，混合均匀，得到自养护型钢管混凝土H。

实施例9

所述自养护型钢管混凝土的制备过程为：

S1、将451kg普通硅酸盐水泥、21kg磨细矿渣粉、52.5kg粉煤灰、 0.45kgSAP与改性膨胀剂放入搅拌机内，搅拌3min，混合均匀，得到混合材料；

其中，改性膨胀剂由如下制备方法制得：

S10、将42.72kgU型混凝土膨胀剂表面用一定量水进行润湿，润湿用水取自拌和用水，用水量以保证膨胀剂表面润湿为准；

S11、将0.52kg高酰基结冷胶与上述经表面润湿的膨胀剂混合，在搅拌速度为1000r/min条件下，使U型混凝土膨胀剂表面均匀覆盖葡萄糖酸钠，制备得到改性膨胀剂；

S2、将3.76kg氨基磺酸盐高效减水剂溶于剩余拌和用水和14kg的用于 SAP吸水的水中，得到外加剂水溶液；

S3、将所述步骤2中的外加剂水溶液加入至所述步骤1中的均混物中，搅拌120s，混合均匀，得到自养护型钢管混凝土I。

实施例10

所述自养护型钢管混凝土的制备过程为：

S1、将330kg普通硅酸盐水泥、77kg磨细矿渣粉、143kg粉煤灰、 0.33kgSAP与改性膨胀剂放入搅拌机内，搅拌3min，混合均匀，得到混合材料；

其中，改性膨胀剂由如下制备方法制得：

S10、将56.81kgCSA型混凝土膨胀剂表面用一定量水进行润湿，润湿用水取自拌和用水，用水量以保证膨胀剂表面润湿为准；

S11、将2.99kg高酰基结冷胶与上述经表面润湿的膨胀剂混合，在搅拌速度为1000r/min条件下，使CSA型混凝土膨胀剂表面均匀覆盖葡萄糖酸钠，制备得到改性膨胀剂；

S2、将5.2kg聚羧酸高效减水剂溶于剩余拌和用水和10.23kg的用于 SAP吸水的水中，得到外加剂水溶液；

S3、将所述步骤2中的外加剂水溶液加入至所述步骤1中的均混物中，搅拌120s，混合均匀，得到自养护型钢管混凝土J。

实施例11

所述自养护型钢管混凝土的制备过程为：

S1、将448.2kg普通硅酸盐水泥、43.2kg磨细矿渣粉、48.6kg粉煤灰、 0.45kgSAP与改性膨胀剂放入搅拌机内，搅拌3min，混合均匀，得到混合材料；

其中，改性膨胀剂由如下制备方法制得：

S10、将45.79kgU型混凝土膨胀剂表面用一定量水进行润湿，润湿用水取自拌和用水，用水量以保证膨胀剂表面润湿为准；

S11、将3.29kg高酰基结冷胶与上述经表面润湿的膨胀剂混合，在搅拌速度为1000r/min条件下，使U型混凝土膨胀剂表面均匀覆盖葡萄糖酸钠，制备得到改性膨胀剂；

S2、将0.92kg聚羧酸高效减水剂溶于剩余的拌和用水和13.89kg的用于SAP吸水的水中，得到外加剂水溶液；

S3、将所述步骤2中的外加剂水溶液加入至所述步骤1中的均混物中，搅拌120s，混合均匀，得到自养护型钢管混凝土K。

实施例12

所述自养护型钢管混凝土的制备过程为：

S1、将348.4kg普通硅酸盐水泥、62.4kg磨细矿渣粉、109.2kg粉煤灰、 0.35kgSAP与改性膨胀剂放入搅拌机内，搅拌3min，混合均匀，得到混合材料；

将1640kg骨料放入搅拌机，与混合材料搅拌60s，混合均匀，得到均混物；

其中，改性膨胀剂由如下制备方法制得：

S10、将48.07kgU型混凝土膨胀剂表面用一定量水进行润湿，润湿用水取自拌和用水，用水量以保证膨胀剂表面润湿为准；

S11、将1.93kg高酰基结冷胶与上述经表面润湿的膨胀剂混合，在搅拌速度为1000r/min条件下，使U型混凝土膨胀剂表面均匀覆盖葡萄糖酸钠，制备得到改性膨胀剂；

S2、将10kg氨基磺酸盐高效减水剂溶于剩余的拌和用水和10.8kg的用于SAP吸水的水中，得到外加剂水溶液；

S3、将所述步骤2中的外加剂水溶液加入至所述步骤1中的均混物中，搅拌120s，混合均匀，得到自养护型钢管混凝土L。

实施例13

所述自养护型钢管混凝土的制备过程为：

S1、将410.4kg普通硅酸盐水泥、57kg磨细矿渣粉、102.6kg粉煤灰、 0.41kgSAP与改性膨胀剂放入搅拌机内，搅拌3min，混合均匀，得到混合材料；

将1650kg骨料放入搅拌机，与混合材料搅拌60s，混合均匀，得到均混物；

其中，改性膨胀剂由如下制备方法制得：

S10、将27.955kgCSA型混凝土膨胀剂表面用一定量水进行润湿，润湿用水取自拌和用水，用水量以保证膨胀剂表面润湿为准；

S11、将0.77kg高酰基结冷胶与上述经表面润湿的膨胀剂混合，在搅拌速度为1000r/min条件下，使CSA型混凝土膨胀剂表面均匀覆盖葡萄糖酸钠，制备得到改性膨胀剂；

S2、将1.275kg聚羧酸高效减水剂溶于剩余的拌和用水和12.72kg的用于SAP吸水的水中，得到外加剂水溶液；

S3、将所述步骤2中的外加剂水溶液加入至所述步骤1中的均混物中，搅拌120s，混合均匀，得到自养护型钢管混凝土M。

实施例14

所述自养护型钢管混凝土的制备过程为：

S1、将384.2kg普通硅酸盐水泥、50.85kg磨细矿渣粉、129.95kg粉煤灰、0.38kgSAP与改性膨胀剂放入搅拌机内，搅拌3min，混合均匀，得到混合材料；

将1685kg骨料放入搅拌机，与混合材料搅拌60s，混合均匀，得到均混物；

其中，改性膨胀剂由如下制备方法制得：

S10、将20.63kgU型混凝土膨胀剂表面用一定量水进行润湿，润湿用水取自拌和用水，用水量以保证膨胀剂表面润湿为准；

S11、将1.27kg高酰基结冷胶与上述经表面润湿的膨胀剂混合，在搅拌速度为1000r/min条件下，使U型混凝土膨胀剂表面均匀覆盖葡萄糖酸钠，制备得到改性膨胀剂；

S2、将3.1kg氨基磺酸盐高效减水剂溶于剩余的拌和用水和11.91kg的用于SAP吸水的水中，得到外加剂水溶液；

S3、将所述步骤2中的外加剂水溶液加入至所述步骤1中的均混物中，搅拌120s，混合均匀，得到自养护型钢管混凝土N。

实施例15

所述自养护型钢管混凝土的制备过程为：

S1、将316.8kg普通硅酸盐水泥、24kg磨细矿渣粉、139.2kg粉煤灰、0.32kgSAP与改性膨胀剂放入搅拌机内，搅拌3min，混合均匀，得到混合材料；

将1720kg骨料放入搅拌机，与混合材料搅拌60s，混合均匀，得到均混物；

其中，改性膨胀剂由如下制备方法制得：

S10、将45.45kgCSA型混凝土膨胀剂表面用一定量水进行润湿，润湿用水取自拌和用水，用水量以保证膨胀剂表面润湿为准；

S11、将0.55kg高酰基结冷胶与上述经表面润湿的膨胀剂混合，在搅拌速度为1000r/min条件下，使CSA型混凝土膨胀剂表面均匀覆盖葡萄糖酸钠，制备得到改性膨胀剂；

S2、将4.0kg氨基磺酸盐高效减水剂溶于剩余的拌和用水和9.82kg的用于SAP吸水的水中，得到外加剂水溶液；

S3、将所述步骤2中的外加剂水溶液加入至所述步骤1中的均混物中，搅拌120s，混合均匀，得到自养护型钢管混凝土O。

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

本对比例为目前常规使用的钢管混凝土。其具体配比为：364kg的普通硅酸盐水泥、84kg的粉煤灰、56kg的矿粉、56kg的膨胀剂、928kg的碎石、 759kg的砂、5.6kg的聚羧酸减水剂；

其具体制备步骤为：

S1、将364kg普通硅酸盐水泥、56kg磨细矿渣粉、84kg粉煤灰的均混物放入搅拌机内，搅拌60s，混合均匀，得到混合材料；

将1686kg骨料放入搅拌机，砂率45％，与混合材料搅拌60s，混合均匀，得到均混物；

S2、将5.6kg聚羧酸高效减水剂减水剂溶于168kg的水中，得到外加剂水溶液；

S3、将所述步骤2的外加剂水溶液加入至所述步骤1的均混物中，搅拌120s，混合均匀，得到钢管混凝土A’。

对比例2

本对比例为单独加入自养护剂SAP和减水剂，但不加入改性膨胀剂的对比例。

具体配方包括：

420kg普通硅酸盐水泥、56kg磨细矿渣粉、84kg粉煤灰、1686kg骨料、5.6kg氨基磺酸盐减水剂、0.42kg SAP、181kg的水。

具体制备过程为：

S1、将420kg普通硅酸盐水泥、56kg磨细矿渣粉、84kg粉煤灰、0.42kg SAP放入搅拌机内，搅拌三分钟，混合均匀，得到混合材料；

S2、将5.6kg氨基磺酸盐减水剂溶于181kg的水中，得到外加剂水溶液；

S3、将所述步骤2中的外加剂水溶液加入至所述步骤1中的均混物中，搅拌120s，混合均匀，得到钢管混凝土B’。

对比例3

本对比例的组分和制备方法与实施例3基本相同，其区别在于：仅添加SAP和聚羧酸高效减水剂，不添加改性膨胀剂，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3基本相同，其区别在于：仅添加SAP、聚羧酸高效减水剂和高酰基结冷胶，不添加膨胀剂，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3基本相同，其区别在于：仅添加SAP、聚羧酸高效减水剂和CSA型混凝土膨胀剂，不添加改性剂，其余原料及用量均不变；记为混凝土E’。

性能测定评价例

取上述实施例1至15及对比例1～5制备得到的钢管混凝土进行拌合物性能、凝结时间、力学性能、渗透性能、膨胀性能测试，测试结果见表1。

所述拌合物性能采用坍落度和扩展度试验进行检测。测试方法及仪器按照GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》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/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》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 50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》执行。

所述渗透性能试验包括抗Cl^-渗透性能，采用电通量法，测试方法及仪器严格按照GB/T 50082-2019《普通混凝土长期性能和耐久性你试验方法标准》执行。

所述膨胀性能试验包括限制膨胀率试验方法，测试方法及仪器严格按照GB/T23439-2017《混凝土膨胀剂》执行。

表1实施例的测试结果

从上述测试结果可以看出，本发明制备得到的钢管混凝土，坍落度为 160～260mm，扩展度为460～750mm，7d抗压强度为49.2～52.6MPa，28d抗压强度为78.9～86.1MPa，电通量均小于500C，水中14d的限制膨胀率均大于0.020％。与不加自养护剂SAP的对比例1、不加改性膨胀剂的对比例2 相比，本发明产品不仅具有优异的密实性能和抗压强度，同时还具有良好的缓凝性能、膨胀性能，原本由于SAP的加入而带来的孔隙问题得以解决。

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

1.一种自养护型钢管混凝土，其特征在于：其组分包括胶凝材料、骨料、外加剂、自养护剂和拌和用水，所述外加剂包括减水剂和改性膨胀剂，自养护剂为SAP；以每立方米混凝土计，所述胶凝材料的加入量为450kg～600kg、所述骨料加入量为1640kg～1755kg、所述外加剂加入量25kg～63kg，所述自养护剂加入量为0.31kg～0.45kg，所述拌和用水的加入量与所述胶凝材料的加入量之比为(0.26～0.38)：1；所述外加剂中，以所述外加剂的质量百分比计，所述减水剂用量为外加剂质量的1.84wt％～16.67wt％，所述改性膨胀剂用量为外加剂质量的83.33wt％～98.16wt％；所述减水剂为聚羧酸高效减水剂或氨基磺酸盐减水剂；所述改性膨胀剂为经高酰基结冷胶改性的膨胀剂；其中，以所述改性膨胀剂的质量百分比计，所述高酰基结冷胶占所述改性膨胀剂的质量百分比为0.625wt％～6.67wt％。

2.根据权利要求1所述的自养护型钢管混凝土，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500kg～546kg、所述骨料加入量为1665kg～1755kg、所述外加剂加入量47kg～63kg，所述自养护剂加入量为0.37kg～0.41kg，所述拌和用水的加入量与所述胶凝材料的加入量之比为(0.32～0.35)：1。

3.根据权利要求1或2所述的自养护型钢管混凝土，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58份～84份、粉煤灰10份～25份、磨细矿渣粉4份～18份；所述骨料由砂子和石子混合而成，砂子为Ⅱ区中砂，石子为5mm～20mm连续级配，所述骨料的砂率为40wt％～50wt％。

4.根据权利要求3所述的自养护型钢管混凝土，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；所述磨细矿渣粉中玻璃体含量大于90wt％，且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3所述的自养护型钢管混凝土，其特征在于：所述自养护剂SAP的用量为所述水泥质量的1‰。

6.根据权利要求1所述的自养护型钢管混凝土，其特征在于：所述自养护型钢管混凝土，还包括自养护剂SAP的吸水量；所述吸水量与所述自养护剂SAP的加入量之比为(30g～40g)：1g。