CN112250387A - 一种超缓108小时c30水下混凝土 - Google Patents

一种超缓108小时c30水下混凝土 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种超缓108小时C30水下混凝土，以重量分数计，其原料包括：水泥405‑415份、矿粉55‑65份、粉煤灰55‑65份、砂641‑661份、碎石985‑1035份、水156‑166份、减水剂7.5‑8.5份、缓凝剂，所述缓凝剂由硼砂、糖钙、白糖、葡萄糖酸钠组成且缓凝剂掺量为0.47‑0.49％，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂，本发明超缓凝混凝土不仅具有较长的凝结时间，凝结时间可达7200min之久，而且具有足够的后期强度；本发明超缓凝混凝土中的减水剂是由聚羧酸高性能减水剂；缓凝剂由、硼砂、糖钙、白糖，葡萄糖酸钠组成；可以增强本发明超缓凝混凝土的抗压强度；此外，糖钙的添加，在一定程度上进一步增强了本发明超缓凝混凝土的抗压强度。

Description

一种超缓108小时C30水下混凝土
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种超缓108小时C30水下混凝土。
背景技术
混凝土的凝结时间是混凝土工作性的一项重要指标，直接影响混凝土的可操作时间，施工工序的安排和工期，亦影响着其它工作性指标一般来说，普通混凝土的初凝时间宜控制在6～8小时，水下灌注桩混凝土宜控制在8～10小时，如遇到温度陡降有可能会延长3～7小时，所以在正常情况下如没有特殊要求，混凝土的初凝时间一般控制小于10小时。本次研究的混凝土初凝时间大于108小时，比普通混凝土的初凝时间长9倍多，故称为超缓凝混凝土。超缓凝混凝土主要用于咬合桩施工。咬合桩的施工要求后施工的桩在成孔时要切割两侧相邻的先浇筑桩的部分桩身混凝土，以达到相邻桩相互咬合，从而达到止水的目的。该施工工艺的关键技术在于先施工的桩的桩身混凝土凝结时间要长，早期强度要低，符合切割要求。因此，被切割桩的混凝土能否满足设计与施工要求是该工艺能否成功的关键。
超缓凝混凝土一方面要求混凝土早期有较长的凝结时间，另一方面，混凝土又必须有足够的后期强度达到设计要求。这是目前超缓凝混凝土的开发难点，所在。在相同外界环境下，混凝土的凝结时间取决于原材料的选择以及掺量。主要涉及水泥品种及强度等级，粉煤灰的掺量，骨料的颗粒级配，外加剂的品种及掺量，以及其他掺合料的性能和掺量。其中，缓凝剂选用和掺量是配制超缓凝混凝土的关键。
但是由于许多外加剂的掺量都有一个极限，当外加剂的掺量达到极限时，即使再增大外加剂掺量，外加剂的作用也不会因此而增大，因此，在试配超缓凝混凝土时，缓凝剂的掺量是关键。配制超缓凝混凝土，掺外加剂是一个主要手段，但不是唯一的手段。混凝土凝结时间的长短，其实与水泥品种和水泥强度等级、粉煤灰的掺量、骨料的颗粒级配及吸水率、砂率等因素都有关。水泥品种和强度等级对混凝土凝结时间影响明显，粉煤灰、矿渣微粉等矿物掺和料具有“活性效应”、“界面效应”、“微填效应”和“减水效应”等诸多综合效应。微细掺合料不仅可以改善流变性能，降低水化热，降低坍落度损失，还可以改善混凝土结构的孔结构和力学性能，提高后期强度和耐久性。
因此，发明人研发了一种超缓凝混凝土，不仅具有较长的凝结时间，而且具有C30强度。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种超缓108小时C30水下凝混凝土，其不仅有较长的凝结时间，而且具有足够的后期强度。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种超缓108小时C30水下混凝土，以重量分数计，其原料包括：水泥405-415份、矿粉55-65份、粉煤灰55-65份、砂641-661份、碎石985-1035份、水156-166份、减水剂7.5-8.5份、缓凝剂，所述缓凝剂由硼砂、糖钙、白糖、葡萄糖酸钠组成且缓凝剂掺量为0.47-0.49％，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。
优选地，以重量分数计，其原料包括：水泥410份、矿粉60份、粉煤灰60份、砂651份、碎石1010份、水161份、减水剂8份、缓凝剂，其中缓凝剂掺量为0.48％。
通过采用上述技术方案：在相同外界环境下，混凝土的凝结时间取决于原材料的选择以及掺量，其中缓凝剂的选用和掺量是配制超缓凝混凝土的关键；配制超缓凝混凝土，缓凝剂是一个主要手段，其中，减水剂、以及缓凝剂(硼砂、糖钙、白糖，葡萄糖酸钠)之间的相互配合可以在一定程度上延长混凝土的初凝时间和终凝时间，而且不延长初、终凝时间的间隔。
优选地，所述砂为2区中砂，细度模数为2.6-2.8，平均粒径为0.3-0.35mm，表观密度为2750-3000kg/m3，松散堆积密度为1550-1750kg/m3。
通过采用上述技术方案：混凝土凝结时间的长短与砂的细度模数因素都有关。
优选地，所述碎石为5-25mm粒径连续级配的碎石，表观密度为2800-3000Kg/m3,松散堆积密度为1650-1850Kg/m3。
通过采用上述技术方案，混凝土凝结时间的长短与骨料的颗粒级配及吸水率、砂率等因素都有关。
优选地，所述矿粉为S95级矿粉。
通过采用上述技术方案：矿粉矿物掺和料具有“活性效应”、“界面效应”、“微填效应”和“减水效应”等诸多综合效应；矿粉等矿物掺和料不仅可以改善流变性能，降低水化热，降低坍落度损失，还可以改善混凝土结构的孔结构和力学性能，提高后期强度和耐久性。
优选地，所述粉煤灰为F类II级粉煤灰。
通过采用上述技术方案：粉煤灰矿物掺和料具有“活性效应”、“界面效应”、“微填效应”和“减水效应”等诸多综合效应；粉煤灰矿物掺和料不仅可以改善流变性能，降低水化热，降低坍落度损失，还可以改善混凝土结构的孔结构和力学性能，提高后期强度和耐久性。
优选地，所述水泥为P·O42.5硅酸盐水泥。
通过采用上述技术方案：水泥品种和强度等级对混凝土凝结时间影响明显。
综上所述，本发明相对于现有技术其有益效果是：
1、本发明超缓凝混凝土不仅具有较长的凝结时间，凝结时间可达7200min之久，而且具有足够的后期强度。
2、本发明超缓凝混凝土中的减水剂是由聚羧酸高性能减水剂；缓凝剂由、硼砂、糖钙、白糖，葡萄糖酸钠组成；可以增强本发明超缓凝混凝土的抗压强度；此外，糖钙的添加，在一定程度上进一步增强了本发明超缓凝混凝土的抗压强度。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式本次要设计的超缓凝C30水下混凝土包含三部分指标：
1、混凝土要满足水下桩灌注的要求，即混凝土和易性良好，出机坍落度200～220mm，扩展度大于450mm。
2、混凝土28天强度以C35评定必须合格(因水下混凝土需提高一个等级)。
3、混凝土的初凝时间不小于108小时。
本发明实施例中涉及的所有物质均为市售。实施例中涉及的具体原材料的生产厂家如表1所示。
表1为各原材料的生产厂家：
原材料 生产厂家/产地
水泥 翁源县中源发展有限公司
矿粉 广东韶关嘉羊新型材料有限公司
粉煤灰 韶关粤江发电有限责任公司
砂 翁源县安泰砂场
碎石 翁源县蓝青石场
复合缓凝剂 英德竣冠新型材料有限公司
聚羧酸高性能减水剂 英德竣冠新型材料有限公司
由于本工程的超缓凝混凝土桩在地下1～35米的位置，并且混凝土周围都是泥土。根据地勘相关资料，超缓凝混凝土桩所处的环境与混凝土标准养护室的环境较为接近。故在试验过程中我们把刚成型的试件带模留在标准养护室养护，并观察试件表面硬化情况。超缓凝混凝土的技术关键在于混凝土凝结时间(早期强度)的控制和后期强度的恢复增长。延长混凝土的凝结时间主要是通过增加缓凝剂的掺量来延缓水泥的水化反应，从而延长混凝土的凝结时间。在混凝土生产过程中缓凝剂是包含在减水剂中的，所以在试配超缓凝混凝土时把缓凝剂与减水剂按各自的掺量分开掺入混凝土中。试配成功后在生产超缓凝减水剂时按比例加入缓凝剂。由于缓凝剂主要是可以延缓水泥的水化反应，故在试配及混凝土生产过程中缓凝剂以水泥为基准确定掺量。可以作为缓凝剂的材料很多，我们选用缓凝效果最好的糖类作为缓凝剂。
发明人曾配制并于实际工程中成功应用初凝时间不小于72小时的超缓凝C35水下混凝土，对缓凝剂的掺量已积累了一些数据。根据以往数据，初步确定一个范围比较大的缓凝剂掺量试验，缓凝剂掺量为0.44％、0.45％、0.46％、0.47％、0.48％、0.49％、0.50％；缓凝剂掺量＝缓凝剂质量/配方粉料*100％；实验中选用以重量分数计，水泥410份、矿粉60份、粉煤灰60份、砂651份、碎石1010份、水161份、减水剂8份进行。混凝土不同缓凝剂掺量的试验数据见表2。
从表2的试验结果看试验编号为A4、A5、A6、A7的缓凝剂掺量的试配结果都能满足要求，但A6、A7初凝时间过长，我们优选A4、A5进一步试验。虽然A6、A7的初凝时间很长，但28天抗压强度并没有降低，这可以作为在生产过程中控制超缓凝混凝土最长终凝时间(因初凝时间不宜观察，在生产过程中观察终凝时间)而不会影响28天强度的依据。从A3可以看出初凝时间达到要求但132小时抗压强度已大于3MPa，以前的一些工程数据也有类似的情况(初凝时间已大于108小时，但3天抗压强度确超过了3MPa)。由于在实际的施工过程中，只有混凝土的强度低于3MPa才能对其进行切割，所以：132小时强度不大于3MPa。在持续二个月的时间里我们选择A4、A5每隔5天采用生产线正在使用的不同批次的水泥、粉煤灰、矿渣粉、高效减水剂、砂、石，同一批缓凝剂进行10组试验，用以检验超缓凝混凝土早期强度和28天强度能否达到要求。试验数据见表3。
表2为缓凝剂掺量实验表：
Figure BDA0002744313750000071
表3为实验数据：
Figure BDA0002744313750000072
从表3可以看出缓凝剂掺量为0.47％时132小时抗压强度有3组数据大于3MPa，超过设计要求。缓凝剂掺量为0.48％时，有2组试块132小时还未硬，但14天和28天抗压强度都与其它另外的8组数据差不多，都能符合设计要求。故我们最终确定超缓凝混凝土配合比的缓凝剂掺量为0.48％。由于确定了混凝土配合比和缓凝剂的掺量，只有用现用的各种原材料试拌的混凝土的132小时抗压强度符合要求了才能投入生产。
本发明的实验方法要求：
缓凝时间的测定试验：参照GB8076-2008《混凝土外加剂》进行。
混凝土性能：混凝土工作性、抗压强度测试分别参照GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法》和GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法》进行。
以上试验均在标准条件下进行。
本发明的缓凝剂一定要选用同一厂家、同一型号的，最好是生产超缓凝减水剂所需的缓凝剂一次性采购，可以保证缓凝剂效果的一致，便于生产控制，因为不同批次的缓凝剂缓凝效果差别比较大。缓凝剂进货后需进行试拌验证。
混凝土的质量控制：由于超缓凝混凝土必须使用超缓凝减水剂，所以整个生产过程必须严格控制，绝对不能用错减水剂，也不能把超缓凝减水剂用于其他混凝土。在生产前需有两个人核准输入的配合比，并确认使用的是超缓凝减水剂。每根超缓凝混凝土桩都留有三组试件，其中一组用来观察混凝土终凝时间及试压132小时抗压强度，另两组分别是14天、28天抗压强度试件。安排专人每隔三小时观察试件表面硬化情况，如132小时前已硬化抗压强度是否小于3MPa，应及时减少总胶凝材料中水泥的比例(在保证强度的范围内)和增加超缓凝减水剂的掺量(保证混凝土工作性能情况下)以延长混凝土的初凝时间，如还不够则需重新加工超缓凝减水剂，在其中增加缓凝剂的用量。如有必要还需通知施工单位积极配合，提早切割，以减少不必要的损失。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种超缓108小时C30水下混凝土，其特征在于，以重量分数计，其原料包括：水泥405-415份、矿粉55-65份、粉煤灰55-65份、砂641-661份、碎石985-1035份、水156-166份、减水剂7.5-8.5份、缓凝剂，所述缓凝剂由硼砂、糖钙、白糖、葡萄糖酸钠组成且缓凝剂掺量为0.47-0.49％，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。
2.根据权利要求1所述的一种超缓108小时C30水下混凝土，其特征在于，以重量分数计，其原料包括：水泥410份、矿粉60份、粉煤灰60份、砂651份、碎石1010份、水161份、减水剂8份、缓凝剂，其中缓凝剂掺量为0.48％。
3.根据权利要求1所述的一种超缓108小时C30水下混凝土，其特征在于，所述砂为2区中砂，细度模数为2.6-2.8，平均粒径为0.3-0.35mm，表观密度为2750-3000kg/m3，松散堆积密度为1550-1750kg/m3。
4.根据权利要求1所述的一种超缓108小时C30水下混凝土，其特征在于，所述碎石为5-25mm粒径连续级配的碎石，表观密度为2800-3000Kg/m3,松散堆积密度为1650-1850Kg/m3。
5.根据权利要求1所述的一种超缓108小时C30水下混凝土，其特征在于，所述矿粉为S95级矿粉。
6.根据权利要求1所述的一种超缓108小时C30水下混凝土，其特征在于，所述粉煤灰为F类II级粉煤灰。
7.根据权利要求1所述的一种超缓108小时C30水下混凝土，其特征在于，所述水泥为P·O42.5硅酸盐水泥。
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