CN112125612B - 一种适用于溜管施工的低温差大体积混凝土及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于溜管施工的低温差大体积混凝土，由以下质量份数的组分制备而成：水泥150～200份，矿粉260～320份，粉煤灰80～120份，水100～150份，碎石900～1200份，砂700～800份，泵送剂8～20份；本发明还公开了一种制备适用于溜管施工的低温差大体积混凝土的工艺，将砂、碎石和水混匀后加入水泥、粉煤灰、矿粉、泵送剂搅匀。本发明采用粉煤灰和矿粉，降低了水泥水化热，减少了大体积混凝土内外温差，同时提高其抗离析性，保证其强度和工作性能，从而减少了大体积混凝土的收缩变形和浆骨分离，使其适用于溜管施工；本发明的制备工艺简单，容易实现。

Description

一种适用于溜管施工的低温差大体积混凝土及其制备工艺

技术领域

本发明属于高性能混凝土技术领域，具体涉及一种适用于溜管施工的低温差大体积混凝土及其制备工艺。

背景技术

随着社会经济的快速发展，现代各类建筑工程如高层建筑、水利工程、大型设备等中用到的大体积混凝土来进行施工越来越普遍，大体积混凝土的特点在于体积大、内部温升迅速、水泥水化热释放比较集中，而当期内外温差较大时，很容易引发温度裂缝，这种裂缝轻则影响建筑物外观，重则影响其抗渗性能和整体安全性，埋下诸多隐患。

在超高层建筑的筏板浇筑时，因其需要的混凝土方量较大，若采用溜槽施工，其浇筑速度慢，浇筑时间长，采用溜槽施工无法满足施工要求。而溜管施工方法浇筑速度快、操作方便，很好的满足了大体积筏板项目的施工要求。同时，超高层建筑筏板施工普遍存在因施工现场场地狭小且基坑过深导致的溜管输送距离过长、溜管倾角较小、作业面距地面落差大等情况，混凝土浇筑时容易产生浆骨分离，这就对混凝土的和易性、施工性提出了更高的要求。

另外，当混凝土浇筑完毕，由于水泥水化热的影响，使混凝土内部最高温度3d～5d达到峰值，此时若混凝土内部最高温度与外界温差超过25℃，在升温阶段和降温阶段容易发生表面裂缝和收缩裂缝。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种适用于溜管施工的低温差大体积混凝土。该方法采用高比例的粉煤灰和矿粉作为矿物掺合料，在增强大体积混凝土的后期强度及耐久性的前提下，减少了水泥用量，降低水泥水化热，减少了混凝土内部最高温度与外界温差，从而减少了大体积混凝土的收缩变形，同时提高了各组分形成的拌合物的抗离析性，避免了大体积混凝土浇筑时产生浆骨分离，使其适用于溜管施工。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种适用于溜管施工的低温差大体积混凝土，其特征在于，由以下质量份数的组分制备而成：水泥150～200份，矿粉260～320份，粉煤灰80～120份，水100～150份，碎石900～1200份，砂700～800份，泵送剂8～20份。

本发明在大体积混凝土中组分中掺加高比例的粉煤灰和矿粉代替部分水泥，在增强混凝土的后期强度及耐久性的前提下，减少了水泥用量，从而减少了水泥水化热，使混凝土温升较慢，减少了混凝土内部最高温度与外界温差，从而减少了温度裂缝的产生以及混凝土收缩，同时有利于提高各组分形成的拌合物的抗离析性，避免了大体积混凝土浇筑时产生浆骨分离，使其适用于溜管施工。

上述的一种适用于溜管施工的低温差大体积混凝土，其特征在于，由以下质量份数的组分制备而成：水泥150～180份，矿粉260～300份，粉煤灰80～110份，水110～150份，碎石900～1200份，砂700～800份，泵送剂10～20份。

上述的一种适用于溜管施工的低温差大体积混凝土，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐P.O42.5水泥；所述矿粉为S105级矿粉，且28天活性指数大于110％，比表面积大于500m²/kg；所述粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰，细度不大于25％。该优选水泥扩大了本发明的应用范围；同时，该优选的Ⅱ级粉煤灰延缓了水泥的水化反应，降低了水化热，且其组成中的玻璃微珠及细小颗粒的形态效应及微集料效应改善了大体积混凝土的坍落度、坍落度损失、流动性、泌水性等工作性能，有利于适用于溜管施工的低温差大体积混凝土施工与浇筑，保证了溜管施工时混凝土的包裹性良好，不产生浆骨分离的现象；优选采用的矿粉和粉煤灰粒度较水泥颗粒小，能填充在水泥颗粒的孔隙中形成紧密堆积结构，有利于提高混凝土的抗压强度，且矿粉和粉煤灰的加入改善了水泥与碎石界面过渡层结构，减弱了该界面过渡层的厚度，提高了大体积混凝土的力学性能，并形成网状结构的水化物代替界面过渡层中对混凝土强度有害的呈片状的Ca(OH)₂，进一步有效提高了大体积混凝土的后期强度，进而提高了大体积混凝土的抗裂性能。

上述的一种适用于溜管施工的低温差大体积混凝土，其特征在于，所述碎石粒径为10mm～20mm，所述砂为细度模数2.5～2.8、含泥量小于2％的中砂。该优选细度模数的砂与该优选粒径的碎石配合形成紧密堆积，使得凝土内部骨料分布均匀，内部结构更加科学合理，不仅增强了混凝土的结构强度，同时使其具备更优良的和易性、包裹性、保水性，进一步降低了混凝土在溜管中的流动阻力，避免了浆骨分离的问题，使其具有良好的工作性能。

上述的一种适用于溜管施工的低温差大体积混凝土，其特征在于，所述泵送剂为聚羧酸泵送剂。聚羧酸泵送剂由聚羧酸减水剂、缓凝剂和引气剂复合而成，减水剂的加入，显著降低了水泥早期水化热，进一步减少了混凝土水化热，缓凝剂的加入能够延长混凝土的凝结时间，延缓水化热高峰，进一步地降低了混凝土中心温度；另外，引气剂有效改善了混凝土的孔结构，从而大幅度提高混凝土的和易性和工作性能。

另外，本发明还提供了一种制备适用于溜管施工的低温差大体积混凝土的工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：

步骤一、将砂、碎石和水混合均匀，得到混合物；所述水的温度为0℃～10℃；

步骤二、向步骤一中得到的混合物中加入水泥、粉煤灰、矿粉和泵送剂搅拌均匀，得到混凝土。

本发明将各骨料组分与水混匀后加入其它组分，经搅匀后浇筑得到混凝土，工艺简单，容易实现。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明采用高比例的粉煤灰和矿粉作为矿物掺合料，在增强大体积混凝土的后期强度及耐久性的前提下，减少了水泥用量，降低了水泥水化热，减少了混凝土内部最高温度与外界温差，从而减少了大体积混凝土的收缩变形，同时提高了各组分形成的拌合物的抗离析性，避免了大体积混凝土浇筑时产生浆骨分离，使其适用于溜管施工。

2、本发明优选采用S105级高活性的矿粉，利用该矿粉的微集料效应和二次水化反应，使得混凝土孔径细化，连通孔减少，混凝土密实性提高，改善了大体积混凝土和易性和粘聚性，提高了大体积混凝土后期强度。

3、本发明优选的粉煤灰延缓了水泥的水化反应，降低了水化热，改善了大体积混凝土的工作性能，适用于溜管施工的低温差大体积混凝土；同时，优选采用的矿粉和粉煤灰填充在水泥颗粒的孔隙中形成紧密堆积结构并改善水泥与碎石界面过渡层结构，有利于提高大体积混凝土的抗压强度和抗裂性能。

4、本发明优选碎石和中砂作为大体积混凝土的骨料材料，进一步增强了材料结构强度，并在水泥和矿物掺合料的作用下形成胶凝结构，同时加入泵送剂改善了混凝土的和易性，因此，本发明的大体积混凝土的组分之间互相协同，进一步保障了大体积混凝土在溜管施工中的和易性，避免了浆骨分离，抑制了裂缝的产生，使其适用于溜管施工。

5、本发明的低温差大体积混凝土制备工艺简单，容易实现。

下面通过实施例对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

本发明实施例1～实施例3和对比例1～对比例2中采用的水泥均为普通硅酸盐P.O42.5水泥，矿粉均为S105级矿粉，且28天活性指数大于110％，比表面积大于500m²/kg；粉煤灰均为Ⅱ级粉煤灰，细度不大于25％，采用的碎石粒径均为10mm～20mm，砂均为细度模数2.5～2.8、含泥量小于2％的中砂，泵送剂均为陕西科之杰新材料有限公司生产的型号Point-400W聚羧酸泵送剂。

实施例1

本实施例的适用于溜管施工的低温差大体积混凝土由以下质量份数的组分制备而成：水泥180份，矿粉320份，粉煤灰120份，水100份，碎石1000份，砂750份，泵送剂10份。

本实施例的适用于溜管施工的低温差大体积混凝土的制备工艺包括以下步骤：

步骤一、将750份砂、1000份碎石和100份水混合均匀，得到混合物；所述水的温度为0℃～10℃；

步骤二、向步骤一中得到的混合物中加入180份水泥、120份粉煤灰、320份矿粉和10份泵送剂搅拌均匀120s，得到混凝土。

实施例2

本实施例的适用于溜管施工的低温差大体积混凝土由以下质量份数的组分制备而成：水泥200份，矿粉300份，粉煤灰80份，水150份，碎石1200份，砂700份，泵送剂15份。

本实施例的适用于溜管施工的低温差大体积混凝土的制备工艺包括以下步骤：

步骤一、将700份砂、1200份碎石和150份水混合均匀，得到混合物；所述水的温度为0℃～10℃；

步骤二、向步骤一中得到的混合物中加入200份水泥、80份粉煤灰、300份矿粉和15份泵送剂搅拌均匀120s，得到混凝土。

实施例3

本实施例的适用于溜管施工的低温差大体积混凝土由以下质量份数的组分制备而成：水泥150份，矿粉260份，粉煤灰110份，水110份，碎石900份，砂800份，泵送剂14份。

本实施例的适用于溜管施工的低温差大体积混凝土的制备工艺包括以下步骤：

步骤一、将800份砂、900份碎石和110份水混合均匀，得到混合物；所述水的温度为0℃～10℃；

步骤二、向步骤一中得到的混合物中加入150份水泥、110份粉煤灰、260份矿粉和14份泵送剂搅拌均匀120s，得到混凝土。

对比例1

本对比例与实施例1的不同之处在于：混凝土的组分中不加粉煤灰和矿粉，而用相同质量份数的水泥代替。

对比例2

本对比例与实施例1的不同之处在于：混凝土的组分中不加泵送剂。

将实施例1～实施例3及对比例1～对比例2的混凝土进行性能测试，具体过程为：(1)将实施例1～实施例3及对比例1～对比例2的混凝土分别浇筑成1000mm×1000mm×1000mm(长×宽×高)的立方体，并在其表面与几何中心预埋感温元件测定其温度变化，记录中心温度峰值及内外温差最大值；(2)根据GB/T 50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》测试混凝土坍落度、扩展度、凝结时间；(3)根据GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》测试混凝土抗压强度；(4)根据GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》测试混凝土抗裂性能，结果见表1～表5。

表1实施例1～实施例3及对比例1～对比例2的大体积混凝土的内外温差结果

从表1可知，本发明实施例1～实施例3制备的大体积混凝土的内外温差均小于25℃，符合GB50496-2018《大体积混凝土施工标准》中“混凝土浇筑体里表温差不宜大于25℃”的规定，且均低于对比例1～对比例2，说明本发明通过掺入粉煤灰和矿粉，取代了部分水泥用量，减少了水泥水化过程中产生的水化热，有利于降低大体积混凝土内外温差，减少了温度裂缝的产生。

表2实施例1～实施例3及对比例1～对比例2的大体积混凝土的坍落度和扩展度

从表2可知，本发明实施例1～实施例3制备的大体积混凝土具有良好的流动性和工作性，说明本发明通过掺入粉煤灰和矿粉，改善了大体积混凝土的和易性、粘聚性和包裹性，避免了大体积混凝土在溜管施工浇筑过程中出现浆骨分离的现象。

表3实施例1～实施例3及对比例1～对比例2的大体积混凝土的凝结时间

从表3可知，本发明实施例1～实施例3制备的大体积混凝土的凝结时间均大于对比例1～对比例2，说明本发明通过掺入粉煤灰和矿粉，延长了大体积混凝土的凝结时间，通过掺入泵送剂显著延长了大体积混凝土的凝结时间，从而有利于施工的便利性，避免了施工冷封缝的产生，同时延缓了大体积混凝土水化热的释放速度，推迟了大体积混凝土放热峰值的出现，有利于大体积混凝土内部水化热的释放，降低了大体积混凝土内外温差，减少了裂缝的生成。

表4实施例1～实施例3及对比例1～对比例2的大体积混凝土的抗压强度

从表4可知，本发明实施例1～实施例3制备的大体积混凝土的60d抗压强度均大于60MPa，且均高于对比例1～对比例2，说明本发明通过掺入粉煤灰和矿粉提高了大体积混凝土的密实度，从而提高其抗压强度；同时，泵送剂的掺入显著降低了水胶比，改善了混凝土的孔隙结构，进一步提高了大体积混凝土的抗压强度。

表5实施例1～实施例3及对比例1～对比例2的大体积混凝土的抗裂性能

从表5可知，本发明实施例1～实施例3制备的大体积混凝土的抗裂性能均优于对比例1～对比例2，说明本发明的大体积混凝土各组分之间协同作用提高了抗裂性能，有效减少裂缝的生成。

实施例4

本实施例的适用于溜管施工的低温差大体积混凝土由以下质量份数的组分制备而成：水泥160份，矿粉280份，粉煤灰100份，水120份，碎石1000份，砂760份，泵送剂8份。

本实施例的适用于溜管施工的低温差大体积混凝土的制备工艺包括以下步骤：

步骤一、将760份砂、1000份碎石和120份水混合均匀，得到混合物；所述水的温度为0℃～10℃；

步骤二、向步骤一中得到的混合物中加入160份水泥、100份粉煤灰、280份矿粉和8份泵送剂搅拌均匀120s，得到混凝土。

实施例5

本实施例的适用于溜管施工的低温差大体积混凝土由以下质量份数的组分制备而成：水泥180份，矿粉300份，粉煤灰110份，水130份，碎石1100份，砂720份，泵送剂20份。

本实施例的适用于溜管施工的低温差大体积混凝土的制备工艺包括以下步骤：

步骤一、将720份砂、1100份碎石和130份水混合均匀，得到混合物；所述水的温度为0℃～10℃；

步骤二、向步骤一中得到的混合物中加入180份水泥、110份粉煤灰、300份矿粉和20份泵送剂搅拌均匀120s，得到混凝土。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1.一种适用于溜管施工的低温差大体积混凝土，其特征在于，由以下质量份数的组分制备而成：水泥150～200份，矿粉260～320份，粉煤灰80～120份，水100～150份，碎石900～1200份，砂700～800份，泵送剂8～20份；所述水泥为普通硅酸盐P.O42.5水泥；所述矿粉为S105级矿粉，且28天活性指数大于110％，比表面积大于500m²/kg；所述粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰，细度不大于25％；所述碎石粒径为10mm～20mm，所述砂为细度模数2.5～2.8、含泥量小于2％的中砂。

2.根据权利要求1所述的一种适用于溜管施工的低温差大体积混凝土，其特征在于，由以下质量份数的组分制备而成：水泥150～180份，矿粉260～300份，粉煤灰80～110份，水110～150份，碎石900～1200份，砂700～800份，泵送剂10～20份。

3.根据权利要求1所述的一种适用于溜管施工的低温差大体积混凝土，其特征在于，所述泵送剂为聚羧酸泵送剂。

4.一种制备如权利要求1～权利要求3中任一权利要求所述的适用于溜管施工的低温差大体积混凝土的工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：

步骤一、将砂、碎石和水混合均匀，得到混合物；所述水的温度为0℃～10℃；

步骤二、向步骤一中得到的混合物中加入水泥、粉煤灰、矿粉和泵送剂搅拌均匀，得到混凝土。