CN111848057B - 一种超长水下桩基自密实混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种超长水下桩基自密实混凝土及其制备方法，该混凝土各组分的质量比为：水泥18.11‑19.75、纳米级球体硅质粉0.82‑1.65、微米级球体硅质粉2.26‑3.29、高活性硅钙质粉0.82‑2.06、高聚糖复合絮凝剂0.21‑0.82、机制碎石32.80‑36.64、机制砂28.79‑33.19、超缓凝型聚羧酸外加剂0.49‑0.62、水8.23‑9.05，解决了目前具有流动水的情况下的超长水下桩基自密实混凝土抗分散性差，耐久性不良、凝结时间及保塑时间不足的问题。混凝土初凝时间可控制45‑150h，保证了混凝土超长的凝结时间。同时不分散性能指标中悬浊物含量、PH值和耐久性均满足不分散混凝土的指标要求，适用于具有流动水、超过70米的超长水下桩基混凝土施工。

Description

一种超长水下桩基自密实混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种超长水下桩基自密实混凝土及其制备方法，属于建筑材料领域。
背景技术
我国西南区域地质复杂，在机场、高速公路、高层建筑等重点项目建设过程中，存在巨大的困难。尤其进行超长水下桩基(超长水下桩基是指超过70米长的水下桩基)施工时，在桩基施工区域存在不稳定层及溶洞、地下水富集，特别是面对具有流动水的情况下，需要混凝土具有良好工作性、耐久性、水下不分散性及超长凝结时间及保塑时间，同时保证混凝土28d强度不降低。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题，提供一种超长水下桩基自密实混凝土及其制备方法，以解决目前具有流动水的情况下的超长水下桩基自密实混凝土抗分散性差，耐久性不良、凝结时间及保塑时间不足的问题。适用于具有流动水、超过70米的超长水下桩基混凝土施工。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：一种超长水下桩基自密实混凝土，该混凝土各组分的质量比为：水泥18.11-19.75、纳米级球体硅质粉0.82-1.65、微米级球体硅质粉2.26-3.29、高活性硅钙质粉0.82-2.06、高聚糖复合絮凝剂0.21-0.82、机制碎石32.80-36.64、机制砂28.79-33.19、超缓凝型聚羧酸外加剂0.49-0.62、水8.23-9.05。
进一步的，所述水泥为普通硅酸盐水泥P.O42.5和普通硅酸盐水泥P.O52.5，比表面积300-380m2/kg，初凝时间≥200min，终凝时间≤600min标准稠度用水量≤26.0％。
进一步的，所述纳米级球体硅质粉为高活性超微细粉，比表面积18000-22000m2/kg，28d强度活性≥120％，需水量比≤105％。
进一步的，所述微米级球体硅质粉为活性球体微细粉，需水量比≤100％。比表面积380-450m2/kg。
进一步的，所述高活性硅钙矿粉为磷渣粉、铁矿粉的一种，需水量比≤105％，比表面积350-400m2/kg，28d强度活性≥80％。
进一步的，所述高聚糖复合絮凝剂各组分的质量比为果聚糖25-80、葡聚糖20-75，复合而成的粉末状絮凝剂，聚复合糖絮凝剂为果聚糖、葡聚糖复合而成的粉末状絮凝剂。
进一步的，所述机制碎石为非碱活性骨料，粒径在5.0-25.0mm连续级配机制石灰石碎石，针片状含量≤5.0％，含泥量≤0.1％。
进一步的，所述机制砂为非碱活性骨料，粒径在5.00mm以下连续级配机制砂，MB值≤1.0、8.0％≤石粉含量≤12.0％，细度模数2.4≤Mx≤3.1，砂粒径大于2.36mm的筛余量≤25.0％，含泥量≤0.1％。
进一步的，所述超缓凝型聚羧酸外加剂各组分的质量比为磷酸盐、偏磷酸盐类无机缓凝剂：4-25、糖类有机缓凝剂5-15、松香类引气剂1-5、聚羧酸减水剂60-80，复合而成的外加剂，能保证混凝土的初凝结时间达到45-150h，保塑时间在24-36h。
超长水下桩基自密实混凝土的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：按各组分质量比称量好水泥、纳米级球体硅质粉、微米级球体硅质粉、高活性硅钙质粉、高聚糖复合絮凝剂、机制碎石、机制砂、超缓凝型聚羧酸外加剂、水；
步骤二：将称好的超缓凝型聚羧酸外加剂、水充分搅拌混合2min，得到均匀混合液。
步骤三：将称好的水泥、纳米级球体硅质粉、微米级球体硅质粉、活性硅钙矿粉、机制碎石、机制砂置于混凝土搅拌机中干拌2min充分混合得到混合干料，然后将混合液置于混合干料中搅拌1-2min，得到混凝土拌合物。最后将高聚糖复合絮凝剂置于正在搅拌的混凝土拌合物中搅拌2-4min得到超长水下桩基自密实混凝土。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过超缓凝型聚羧酸外加剂的使用实现了混凝土初凝结时间达到45-150h，保塑时间24-36h。利用磷酸盐、偏磷酸盐无机超缓凝剂、糖类有机缓凝剂实现混凝土的超长凝结时间。主要机理是两种类型的缓凝剂共溶在一起后有络合物形成基，在水泥水化的碱性介质中与游离的Ca2+生成不稳定的络合物，致使液相中Ca2+质量浓度下降，同时络合物形成基也可能吸附于水泥颗粒表面与水化产物表面上的O2-形成氢键，并且络合物形成基又与水分子通过氢键缔合，使水泥颗粒表面形成一层较稳定的溶剂化水膜，从而抑制了水泥水化进程。同时在溶剂化水膜被破坏时，水与水泥接触，水泥水化产生的Ca2+与磷酸盐、偏磷酸盐类无机超缓凝剂反应产生富盐，沉淀于水泥矿物颗粒表面，再次抑制了水泥水化进程，实现混凝土的超长凝结时间。
2、本发明应用“胶凝材料体系搭配技术+骨料密级配技术”等技术进一步实现了水下桩基机制砂自密实混凝土的优良工作性及耐久性。胶凝材料体系搭配技术是指在胶凝材料体系中，各种胶凝材料细度：纳米级球体硅质粉＜高活性硅钙质粉＜微米级球体硅质粉＜水泥，四种胶凝材料颗粒相互填充，形成密实胶凝材料颗粒体系，在水及超缓凝型聚羧酸外加剂作用下形成与骨料表观密度基本相等的浆体，使得骨料可以均匀的悬浮在浆体中。并且高掺合料胶材体系有利于混凝土的抗化学侵蚀能力，这保证混凝土在复杂水下环境下的耐久性。“骨料密级配技术”是利用碎石与机制砂进行搭配，使所搭配得到的骨料体系表观密度最大，空隙最少，降低浆体量需求量，富余的浆体可进一步改善混凝土的工作性。
3、本发明利用高聚糖复合絮凝剂的作用原理，使得混凝土中悬浮胶材颗粒表面电荷丧失，成为不稳定悬浮微颗粒，然后聚集。并且高聚糖复合絮凝剂可通过其高分子链连接、吸附作用而使得胶材颗粒形成絮团，使混凝土浆体在水下不分散，保证混凝土水下成型，改善混凝土的水下不分散性。
4、本发明的制备方法，在得到混凝土拌合物后加入高聚糖复合絮凝剂进行搅拌，主要是充分发挥外加剂的减水作用，使得粉料颗粒间的水分得到释放，提高混凝土工作性，而后加入高聚糖复合絮凝剂与释放出来的水融合，通过搅拌后均匀分散在混凝土中，凝聚混凝土的整个浆体体系，提高混凝土水下不分散性。
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
一种超长水下桩基自密实混凝土的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：按实施例1-6的各组分质量比称量好水泥、纳米级球体硅质粉、微米级球体硅质粉、高聚糖复合絮凝剂、高活性硅钙质粉、高聚糖复合絮凝剂、机制碎石、机制砂、超缓凝型聚羧酸外加剂、水；
步骤二：将称好的超缓凝型聚羧酸外加剂、水充分搅拌混合2min，得到均匀混合液。
步骤三：将称好的水泥、纳米级球体硅质粉、微米级球体硅质粉、高活性硅钙矿粉、机制碎石、机制砂置于混凝土搅拌机中干拌2min充分混合得到混合干料，然后将混合液置于混合干料中搅拌1-2min，得到混凝土拌合物。最后将高聚糖复合絮凝剂置于正在搅拌的混凝土拌合物中搅拌2-3min得到超长水下桩基自密实混凝土。
实施例1-6的组分质量配比如下表：
Figure BDA0002624385160000041
实施例1-6的新拌混凝土性能指标：
Figure BDA0002624385160000042
由上表可以看出，0小时坍落度/扩展度、出机倒桶排空时间、T500等指标表明了新拌混凝土具有良好的工作性。3h坍落度/扩展度、36h坍落度/扩展度指标表明混凝土具有优异的保塑时间。混凝土初凝时间可控制45-150h，保证了混凝土的超长的凝结时间。同时不分散性能指标中悬浊物含量、PH值均满足不分散混凝土的指标要求。
实施例1-6的混凝土硬化性能指标：
Figure BDA0002624385160000051
由上表可以看出，混凝土硬化后，28d强度可以达到C40强度等级，后期强度持续增长，同时抗渗等级可以达到P12以上，可以有效的抵抗复杂地质条件下水及水中各种溶解盐质对混凝土的侵入破坏，有效提高混凝土的耐久性能。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种超长水下桩基自密实混凝土，其特征在于，该混凝土各组分的质量比为：水泥18.11-19.75、纳米级球体硅质粉0.82-1.65、微米级球体硅质粉2.26-3.29、高活性硅钙质粉0.82-2.06、高聚糖复合絮凝剂0.21-0.82、机制碎石32.80-36.64、机制砂28.79-33.19、超缓凝型聚羧酸外加剂0.49-0.62、水8.23-9.05；
所述水泥为普通硅酸盐水泥P.O42.5和普通硅酸盐水泥P.O52.5，比表面积300-380m2/kg，初凝时间≥200min，终凝时间≤600min标准稠度用水量≤26.0%；
所述纳米级球体硅质粉为高活性超微细粉，比表面积18000-22000m2/kg，28d强度活性≥120%，需水量比≤105%；
所述微米级球体硅质粉为活性球体微细粉，需水量比≤100%，比表面积380-450m2/kg；
所述高活性硅钙矿粉为磷渣粉、铁矿粉的一种，需水量比≤105%，比表面积350-400m2/kg，28d强度活性≥80%；
所述高聚糖复合絮凝剂为果聚糖、葡聚糖复合而成的粉末状絮凝剂，各组分的质量比为果聚糖：葡聚糖=(25-80):(20-75)；
所述超缓凝型聚羧酸外加剂是以各组分的质量比为磷酸盐、偏磷酸盐类无机缓凝剂：糖类有机缓凝剂：松香类引气剂：聚羧酸减水剂=(4-25):(5-15):(1-5):(60-80)复合而成，能保证混凝土的初凝结时间达到45-150h，保塑时间在24-36h。
2.根据权利要求1中所述的一种超长水下桩基自密实混凝土，其特征在于，所述机制碎石为非碱活性骨料，粒径在5.0-25.0mm连续级配机制石灰石碎石，针片状含量≤5.0%，含泥量≤0.1%。
3.根据权利要求1中所述的一种超长水下桩基自密实混凝土，其特征在于，所述机制砂为非碱活性骨料，粒径在5.00mm以下连续级配机制砂，MB值≤1.0、8.0%≤石粉含量≤12.0%，细度模数2.4≤Mx≤3.1，砂粒径大于2.36mm的筛余量≤25.0%，含泥量≤0.1%。
4.根据权利要求1-3任一所述的超长水下桩基自密实混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：按各组分质量比称量好水泥、纳米级球体硅质粉、微米级球体硅质粉、高活性硅钙质粉、高聚糖复合絮凝剂、机制碎石、机制砂、超缓凝型聚羧酸外加剂、水；
步骤二：将称好的超缓凝型聚羧酸外加剂、水充分搅拌混合2min，得到均匀混合液；
步骤三：将称好的水泥、纳米级球体硅质粉、微米级球体硅质粉、活性硅钙矿粉、机制碎石、机制砂置于混凝土搅拌机中干拌2min充分混合得到混合干料，然后将混合液置于混合干料中搅拌1-2min，得到混凝土拌合物，最后将高聚糖复合絮凝剂置于正在搅拌的混凝土拌合物中搅拌2-4min得到超长水下桩基自密实混凝土。
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GR01 Patent grant
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