CN112341097B - 一种用于超深基础的高抛免振混凝土的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及建筑材料技术领域，具体公开了一种用于超深基础的高抛免振混凝土的制备方法，包含以下步骤：S1：原材料选取；S2：原料配合比的确定，水泥220‑240份、天然砂210‑220份、机制砂400‑600份、石子1000‑1100份、粉煤灰100‑200份、矿粉80‑100份、乳化复合抗硫酸盐防腐阻锈剂8‑10份、乳化密实补缩剂11‑14份、减水剂0.5‑2份，同时满足水胶比0.34‑0.40；S3：原料混合，按照石子—砂子—水泥、矿粉及炉渣等胶凝材料—水及其他外加剂的顺序加入搅拌器中搅拌均匀。本专利的目的在于提高高抛免振混凝土的施工质量。

Description

一种用于超深基础的高抛免振混凝土的制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种用于超深基础的高抛免振混凝土的制备方法。
背景技术
随着现代城市的快速发展，超高层建筑已经在城市发展过程中广泛应用，超高层更是成为彰显一个城市经济实力的标志，超高层建筑的质量保证来源于基础，这就使大体积筏板基础已经成为不可缺少的一部分，随着楼层的高度越高，就需要的筏板的尺寸、厚度就会相应增加，混凝土的标号，钢筋的层数，规格也会变高。
目前市场流通较广普通混凝土流动性较低，需要进行人工振捣才能充满模板及钢筋内部，超高层筏板基础厚度普遍超深、钢筋层数较多，规格大，在现场浇筑条件不利的情况下，局部位置因钢筋深度较深导致振捣棒长度不够，或者因钢筋规格、根数及层数多，钢筋较密无法振捣或者振捣困难，如采用人工配合振捣，作业人员需在基础内部进行振捣作业，存在严重的安全隐患，极易出现安全事故，而且混凝土质量无保证。
因超高层基础深度普遍超深，采用普通混凝土进行浇筑，因面层钢筋影响，需采用高空抛落，混凝土极易离析，如接管下去浇筑，浇筑的速度非常慢，极易产生冷缝，存在质量隐患，无法保证混凝土的施工质量。
发明内容
针对现有技术不足，本发明解决的技术问题是提供一种用于超深基础的高抛免振混凝土的制备方法，以提高高抛免振混凝土的施工质量。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：一种用于超深基础的高抛免振混凝土的制备方法，包含以下步骤：
S1：原材料选取，
①混凝土标号：C40P10；
②水泥：P·O42.5；
③砂子：中砂,符合《普通混凝土用砂、石质量及检测方法标准》JGJ52-2006规定；
④石子：5-20mm碎石，符合《普通混凝土用砂、石质量及检测方法标准》JGJ52-2006规定；
⑤水：符合JGJ63-2006中混凝土拌合用水技术要求的规定；
⑥外加剂：乳化复合抗硫酸盐防腐阻锈剂和乳化密实补缩剂；
⑦掺合料：粉煤灰(Ⅱ级)，符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1956-2017规定,矿粉S95级：符合GB/T18046-2017中S95级技术要求规定；
⑧减水剂:聚羧酸高性能减水剂；
⑨水胶比：不大于0.4；
⑩混凝土强度按60d期龄试配；
S2：原料配合比的确定，水泥220-240份、天然砂210-220份、机制砂400-600份、石子1000-1100份、粉煤灰100-200份、矿粉80-100份、乳化复合抗硫酸盐防腐阻锈剂8-10份、乳化密实补缩剂11-14份、减水剂0.5-2份，同时满足水胶比为0.34-0.40；
S3：原料混合，按照石子—砂子—水泥、矿粉及炉渣等胶凝材料—水及其他外加剂的顺序加入搅拌器中搅拌均匀，混合后的混凝土的扩展度为550mm-600mm。
进一步，所述乳化复合抗硫酸盐防腐阻锈剂的型号为HS-CRA。
进一步，所述乳化密实补缩剂的型号为WAAⅡ。
进一步，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂，型号为XHX－PCE－L—S。
进一步，步骤S3中全部材料投完后开始搅拌，搅拌时间为30-60s。
进一步，所述步骤S3中混凝土的搅拌采用如下设备：包括机架和搅拌袋，所述搅拌袋转动连接在机架上，搅拌袋在驱动机构的驱动下间歇性旋转，所述搅拌袋的外侧壁上固定有飞块，所述搅拌袋的底部设置有自动阀，所述自动阀电性连接有自动阀开关，所述自动阀的出口端连接有出料软管；所述机架上固定有电导率检测仪，电导率检测仪的探头延伸至搅拌袋内部。
传统的搅拌混凝土的搅拌器一般采用滚筒式的螺旋搅拌器，但是螺旋搅拌器的搅拌桨可以会将大颗粒物料破碎，影响混凝土最终的强度和保塌性能；若采用搅拌桨沿竖直方向布置的搅拌器，石子等大颗粒物料会沉底，会导致石子等大颗粒物料在混凝土中混合不均匀，因此本申请方案中提供一种全新的混凝土搅拌器，使混凝土中的石子混合均匀。
将全部物料加入搅拌袋内部后，启动驱动机构，驱动机构驱动搅拌袋间歇性旋转，搅拌袋旋转的过程中，飞块在离心力的作用下向远离搅拌袋轴线的方向运动，将搅拌袋横向拉伸，搅拌袋的底部上升，带动搅拌袋内部的石子和物料向上运动，且石子在离心力的作用下会向搅拌袋的边沿运动；当搅拌袋静止的过程中，离心力消失，飞块复位，搅拌袋的底部向下运动，搅拌袋内部的石子和物料均向下运动，同时搅拌袋的侧壁收缩；搅拌袋间歇性旋转，使石子在搅拌袋内部分散均匀，并且石子可以起到加速搅拌的作用，石子将搅拌袋内的其他物料混合均匀，缩短搅拌的时间，提升搅拌的速率和质量。通过电导率测试混凝土的电导率，当混凝土的电导率基本稳定时，则可判定石子将其余物料搅拌均匀了。搅拌完成后，打开自动阀，搅拌袋间歇性收缩和拉伸可加速搅拌袋内部的混凝土的排出，施工人员通过握住软管便可将混凝土浇筑至指定的位置。搅拌时间短，可实时搅拌实时浇筑，免去运输等过程，几乎可以连续浇筑。
本方案中在确保石子混合均匀的同时通过石子对其余物料进行搅拌均匀，可加快搅拌的速率和质量，并且可以避免石子等大颗粒物料被搅拌桨破碎影响混凝土的最终强度和保塌性能。
进一步，所述飞块的数量设置为2个并且关于搅拌袋的轴线周向均匀分布。
设置两个飞块可加强搅拌袋变形程度，可加强搅拌袋的搅拌效果。
进一步，所述驱动机构包括齿条，齿条滑动连接在机架上，齿条由曲柄连杆机构驱动，齿条啮合有齿轮，所述齿轮固定套设在搅拌袋的口部，所述齿轮中央设置有通孔。
曲柄连杆机构为现有的，曲柄连杆机构驱动齿条往复滑动，齿条驱动齿轮往复旋转，齿轮在换向的过程中有一个静止点，从而搅拌袋在旋转方向改变时会有一个静止点，实现搅拌袋的间歇性旋转，并且搅拌到周期性正转与反转可加强搅拌袋内部的物料的搅拌效果。
进一步，所述搅拌袋的质量为氟橡胶。氟橡胶耐高温耐腐蚀。
根据本方法制备出的混凝土具有以下优点：
(1)施工流动性高，不易离析：与普通混凝土相比，高抛免振混凝土具有很高的流动性，且不离析、不泌水，能够不经振捣或少量振捣而自动流淌并充满模板和钢筋，可以广泛使用于难以浇筑或无法浇筑的工程部位；
(2)安全性高：采用高抛免振混凝土避免筏板基础因深度较深和钢筋层数较多、较密，解决了工人因局部无法振捣，需要下至基础内部进行振捣的安全问题。
(3)施工环保：高抛免振混凝土具有施工快速，减少噪声，满足特殊部位施工需要，如钢筋密实、截面复杂的部位。
利用高抛免振混凝土技术，在无法振捣或者振捣困难的情况，利用其不用振捣，流动性强就可以保证混凝土的强度等其他性能，对大体积深基坑混凝土结构施工工艺的进一步完善，可减轻因基坑深度较深，振捣棒无法到位，受钢筋层数影响，工人需将钢筋拆开，下去进行振捣，危险性较大，劳动强度大且施工难度大，又因混凝土深度深，工人无法保证混凝土的质量，无法有效地控制混凝土的振捣质量；本申请方案保证了工人安全及施工进度，虽然原材料成本有所提高，但总体来说节约了工程成本。
附图说明
图1为整体结构图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：齿条1、齿轮2、搅拌袋3、自动阀4、出料软管5、飞块6、电导率检测仪7。
实施例基本如附图1所示：一种用于超深基础的高抛免振混凝土的制备方法，包含以下步骤：
S1：原材料选取，
①混凝土标号：C40P10；
②水泥：P·O42.5；
③砂子：中砂(可以是机制砂或者天然砂),符合《普通混凝土用砂、石质量及检测方法标准》JGJ52-2006规定；
④石子：10mm碎石，符合《普通混凝土用砂、石质量及检测方法标准》JGJ52-2006规定；
⑤水：符合JGJ63-2006中混凝土拌合用水技术要求的规定；
⑥外加剂：乳化复合抗硫酸盐防腐阻锈剂(型号HS-CRA)、乳化密实补缩剂(型号WAAⅡ)
⑦掺合料：粉煤灰(Ⅱ级)，符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1956-2017规定,矿粉S95级：符合GB/T18046-2017中S95级技术要求规定；
⑧减水剂：XHX-PCE-L-S聚羧酸高性能减水剂，符合《混凝土外加剂GB8076-2008，《混凝土外加剂匀质性试验方法》(GB/T8077-2012)中技术要求规定；
⑨水胶比：不大于0.4；
⑩混凝土强度按60d期龄试配；
S2：原料配合比的确定水泥235份、天然砂214份、机制砂500份、石子1060份、粉煤灰145份、矿粉80份、乳化复合抗硫酸盐防腐阻锈剂9份、乳化密实补缩剂13.5份、减水剂1份，同时满足水胶比0.34；
S3：原料混合，按照石子—砂子—水泥、矿粉及炉渣等胶凝材料—水及其他外加剂的顺序加入搅拌器中搅拌均匀；混合后的混凝土的扩展度为550mm-600mm。
其中，步骤S3中全部材料投完后开始搅拌，搅拌时间为60s。
其中，步骤S3中混凝土的搅拌采用如下设备：包括机架和搅拌袋3，搅拌袋3转动连接在机架上，搅拌袋3的质量为氟橡胶，氟橡胶耐高温耐腐蚀，搅拌袋3在驱动机构的驱动下间歇性旋转，驱动机构包括齿条1，齿条1滑动连接在机架上，齿条1由曲柄连杆机构驱动，曲柄连杆机构的结构为现有的，齿条1啮合有齿轮2，齿轮2固定套设在搅拌袋3的口部，齿轮2中央设置有通孔；搅拌袋3的外侧壁上固定有飞块6，飞块6的数量设置为2个并且关于搅拌袋3的轴线周向均匀分布；搅拌袋3的底部设置有自动阀4，自动阀4电性连接有自动阀开关，自动阀4的出口端连接有出料软管5,出料软管5为钢丝软管；机架上固定有电导率检测仪7，电导率检测仪7的探头延伸至搅拌袋3内部。
传统的搅拌混凝土的搅拌器一般采用滚筒式的螺旋搅拌器，但是螺旋搅拌器的搅拌桨可以会将大颗粒物料破碎，影响混凝土最终的强度和保塌性能；若采用搅拌桨沿竖直方向布置的搅拌器，石子等大颗粒物料会沉底，会导致石子等大颗粒物料在混凝土中混合不均匀，因此本申请方案中提供一种全新的混凝土搅拌器，使混凝土中的石子混合均匀。
将全部物料加入搅拌袋3内部后，启动曲柄连杆机构，曲柄连杆机构驱动齿条1往复滑动，齿条1驱动齿轮2往复旋转，齿轮2在换向的过程中有一个静止点，从而搅拌袋3在旋转方向改变时会有一个静止点，实现搅拌袋3的间歇性旋转，并且搅拌到周期性正转与反转可加强搅拌袋3内部的物料的搅拌效果。搅拌袋3旋转的过程中，飞块6在离心力的作用下向远离搅拌袋3轴线的方向运动，将搅拌袋3横向拉伸，搅拌袋3的底部上升，带动搅拌袋3内部的石子和物料向上运动，且石子在离心力的作用下会向搅拌袋3的边沿运动；当搅拌袋3静止的过程中，离心力消失，飞块6复位，搅拌袋3的底部向下运动，搅拌袋3内部的石子和物料均向下运动，同时搅拌袋3的侧壁收缩；搅拌袋3间歇性旋转，使石子在搅拌袋3内部分散均匀，并且石子可以起到加速搅拌的作用，石子将搅拌袋3内的其他物料混合均匀，缩短搅拌的时间，提升搅拌的速率和质量。通过电导率测试测试仪测试混凝土的电导率，当混凝土的电导率基本稳定时，则可判定石子将其余物料搅拌均匀了。搅拌完成后，打开自动阀4，搅拌袋3间歇性收缩和拉伸可加速搅拌袋3内部的混凝土的排出，施工人员通过握住出料软管5便可将混凝土浇筑至指定的位置。搅拌时间短，可实时搅拌实时浇筑，免去运输等过程，几乎可以连续浇筑。
本方案中在确保石子混合均匀的同时通过石子对其余物料进行搅拌均匀，可加快搅拌的速率和质量，并且可以避免石子等大颗粒物料被搅拌桨破碎影响混凝土的最终强度和保塌性能。
设置两个飞块6可加强搅拌袋3的变形程度，可加强搅拌袋3的搅拌效果。
试验及数据记录：通过模拟实验与现场实际浇筑进行对比试验
①在商品混凝土厂家，根据确定的原材料的品牌及配合比进行试配混凝土；
②根据筏板的厚度(最厚处)，利用汽车泵进行现场高空模拟混凝土浇筑，浇筑完成后，查看其流动性，并进行养护及进行28d、60d强度检测，记录数据，得出结论；
一.混凝土的模拟试验数据记录
表1模拟实验C40P10混凝土的强度收集
Figure BDA0002789973000000061
二.混凝土的现场实际浇筑
1.现场实际混凝土运输
①在现场钢筋、模板及架体验收完成后，在商品混凝土厂家进行开盘前的配合比进行实时检测及扩展度的实测，保证混凝土的施工质量；
②在确定混凝土扩展度时均考虑混凝土在运输过程中的流动性的损耗，混凝土运至施工现场时，在施工现场实测混凝土的扩展度是否与开盘报告是否相符，相符进入下一道工序施工。
③商品混凝土采用混凝土罐车运至施工现场，罐车间隔时间宜为5-10min，混凝土从发料到收料的时间不得超过2h。
2.混凝土的浇筑及试块的留置
①在现场钢筋、模板及架体验收完成后，提前一天联系搅拌站订购本次浇筑所需的混凝土强度等级、方量、坍落度要求、需要几台泵车等；浇筑前5-6h通知搅拌站准备浇筑混凝土，有外加剂要求时另外通知。混凝土养护的材料、防雨设备等已经准备完毕，并且对于需要检验的材料已经检验完毕并且合格。混凝土到达现场后检查商品混凝土的开盘鉴定、混凝土运输小票，并现场检测高抛免振混凝土扩展度，对于不合格的混凝土坚决要求退场。
②先浇筑最深处的高抛免振混凝土，有内向外依次浇筑，随时查看现场混凝土的标高及内部浇筑情况，确保混凝土在高处向底部浇筑时不出现离析现象，如有离析立即停止浇筑，并进行采取处理措施，保证混凝土的质量。
③试块的留置：混凝土试块留置，按照《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204—2015及《大体积混凝土施工规范》GB50496－2018的规定，另增设3天、7天、14天试块，每个龄期各留设4组试块，以供后期施工参考使用。
④试块的养护：在浇筑现场按规定制作的混凝土试块，在现场拆模后立即转入标准养护和同条件养护。混凝土试块按规定留置、设专人负责。
3.混凝土现场养护，测温及健康检测数据记录
①大体积混凝土浇筑完成后，及时采取保温保湿措施进行养护，已浇筑好的混凝土应立即对暴露面进行紧密覆盖，覆盖选用的原材及保温厚度均与方案要求相符，尽量减少暴露时间，防止表面水分散失，充分发挥其徐变特性,减低温度应力，严格控制其内外温差，确保不出现有害裂缝。
②混凝土养护期间，利用测温导线及健康监测，现场核心筒部位分别埋设12组测温孔、布置传感器，分别有光纤光栅传感器8个，温度传感器3个对有代表性的结构进行温度监控，定时测定混凝土芯部温度、层温度以及环境气温、相对湿度、风速等参数，并根据混凝土温度和环境参数的变化情况及时调整养护措施，严格控制混凝土的内外温差满足要求。
③混凝土的强度收集如下：
表2实际浇筑C40P10混凝土的强度收集
Figure BDA0002789973000000081
4.结论：通过模拟实验与现场实际浇筑进行对比，得出以下结论：
(1)高抛免振混凝土在一些特殊情况下，因无法振捣或者振捣困难的情况为保证混凝土施工质量采用的施工方法，比如在超高层基础深度深、钢筋密的情况下，工人施工操作困难，危险系数大就可以利用此方法进行混凝土浇筑；
(2)利用高抛免振混凝土具有很高的流动性，从高处抛落利用动能在不进行振捣的情况下可以利用其流动性充满模板，而不会离析，保证混凝土浇筑质量，解决超厚筏板因深度较深和钢筋密实而无法振捣的难题，又因混凝土免于振捣，节省人工，解决施工时间。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (5)

1.一种用于超深基础的高抛免振混凝土的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：
S1：原材料选取，
①混凝土标号：C40P10；
②水泥：P·O42.5；
③砂子：中砂,符合《普通混凝土用砂、石质量及检测方法标准》JGJ52-2006规定；
④石子：5-20mm碎石，符合《普通混凝土用砂、石质量及检测方法标准》JGJ52-2006规定；
⑤水：符合JGJ63-2006中混凝土拌合用水技术要求的规定；
⑥外加剂：乳化复合抗硫酸盐防腐阻锈剂和乳化密实补缩剂；
⑦掺合料：Ⅱ级粉煤灰，符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1956-2017规定,矿粉S95级：符合GB/T18046-2017中S95级技术要求规定；
⑧减水剂:聚羧酸高性能减水剂；
⑨水胶比：不大于0.4；
⑩混凝土强度按60d期龄试配；
S2：原料配合比的确定，水泥220-240份、天然砂210-220份、机制砂400-600份、石子1000-1100份、粉煤灰100-200份、矿粉80-100份、乳化复合抗硫酸盐防腐阻锈剂8-10份、乳化密实补缩剂11-14份、减水剂0.5-2份，同时满足水胶比为0.34-0.40；
S3：原料混合，按照石子、砂子、水泥、矿粉、粉煤灰、水及其他外加剂的顺序加入搅拌器中搅拌均匀，混合后的混凝土的扩展度为550mm-600mm；
所述步骤S3中混凝土的搅拌采用如下设备：包括机架和搅拌袋，所述搅拌袋转动连接在机架上，搅拌袋在驱动机构的驱动下间歇性旋转，所述搅拌袋的外侧壁上固定有飞块，所述飞块在离心力的作用下向远离搅拌袋轴线的方向运动，将搅拌袋横向拉伸，搅拌袋的底部上升，带动搅拌袋内部的石子和物料向上运动，且石子在离心力的作用下会向搅拌袋的边沿运动，所述搅拌袋的底部设置有自动阀，所述自动阀电性连接有自动阀开关，所述自动阀的出口端连接有出料软管；所述机架上固定有电导率检测仪，电导率检测仪的探头延伸至搅拌袋内部。
2.根据权利要求1所述的一种用于超深基础的高抛免振混凝土的制备方法，其特征在于：所述乳化复合抗硫酸盐防腐阻锈剂的型号为HS-CRA。
3.根据权利要求1所述的一种用于超深基础的高抛免振混凝土的制备方法，其特征在于：所述乳化密实补缩剂的型号为WAAⅡ。
4.根据权利要求1所述的一种用于超深基础的高抛免振混凝土的制备方法，其特征在于：所述减水剂的型号为XHX－PCE－L—S。
5.根据权利要求1所述的一种用于超深基础的高抛免振混凝土的制备方法，其特征在于：步骤S3中全部材料投完后开始搅拌，搅拌时间为30-60s。
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