CN112441800A - 一种混凝土地铁盾构管片常温免蒸养材料及其制备方法和应用 - Google Patents
一种混凝土地铁盾构管片常温免蒸养材料及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种混凝土地铁盾构管片常温免蒸养材料及其制备方法和应用,所述免蒸养材料按重量份,包括快硬高强水泥400~800份,填充加密材料0~200份,掺合料100~400份,功能助剂0~50份;其制备方法为将配置好的各粉料依次加入到粉料混合装置,搅拌制得免蒸养材料;在15℃及以上环境温度,掺入免蒸养材料、早强型减水剂和水泥胶砂制备混凝土预制构件,其工艺简单,可用于地铁盾构管片、墙板、楼板、沉箱、扭王块、预制梁等混凝土预制构件中,显著提高混凝土预制构件的早期强度,缩短拆模时间,提高模具的周转效率,节约能耗。
Description
技术领域
本发明属于新型建筑材料领域,涉及一种混凝土地铁盾构管片常温免蒸养材料及其制备方法和应用。
背景技术
目前,国内混凝土地铁盾构管片的生产多为流水线生产作业,由于受到模具成本和生产场地的限制,各企业为了提高生产效率,加快模具周转,通常采用蒸养工艺来提高混凝土的早期强度(混凝土8~10h的抗压强度达到15MPa以上),但蒸养工艺对升温和降温参数控制要求较高,且能耗高,若控制不当,地铁管片容易产生大量裂纹。因此,开发一种混凝土地铁盾构管片常温免蒸养材料则显得相当重要。
现有技术中,提高混凝土早期强度的方法有:加入混凝土早强剂、加入成核剂、提高水泥细度,增加表面积、采用早强水泥等。在免蒸养预制构件的生产和免蒸养装配式混凝土预制构件所需复合胶凝材料的制备方面,现已有相关研究;专利CN108529986A公开一种低温早强免蒸养预制构件及其生产方法,其按重量份包括:硅酸盐水泥400~550份,硅灰粉30~70份,矿渣粉50~150份,石子800~1100份,中砂600~750份,水160~180份,早强减水剂3.6~6.0份,复合早强剂20~50份,在-5℃~10℃低温下制备免蒸养的混凝土预制构件,所得的混凝土预制构件在成型22h达到22.5MPa的起吊强度;专利CN110698120A公开一种预制构件混凝土及其养护方法,采用晶核早强型复合外加剂提高混凝土预制构件的早期强度,其按重量份包括纳米硅酸盐水泥2~6份,聚羧酸分散剂25~40份,聚乙烯吡络烷酮10~16份以及对应的晶核早强型复合外加剂,所制得的混凝土预制构件8h的强度基本高于15MPa,符合国家标准《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)。但有研究结果表明,成核剂的加入会使得凝结时间缩短,水泥浆体稠度降低,影响浆体和混凝土的需水量。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种混凝土地铁盾构管片常温免蒸养材料,通过采用快硬高强水泥以及在制备过程中加入掺合料制得早期强度达到15MPa的免蒸养材料,满足混凝土预制构件所需的拆模强度和起吊强度,实现免蒸养操作,降低生产能耗,提高生产效率。
本发明所提供的一种混凝土地铁盾构管片常温免蒸养材料,采用以下技术方案:
一种混凝土地铁盾构管片常温免蒸养材料,该材料包括以下重量份的组分:快硬高强水泥400~800份、填充加密材料0~200份,掺合料100~400份,功能助剂0~50份。
优选地,所述快硬高强水泥包括氟铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥中的一种或多种。采用快硬高强水泥可以保证混凝土预制构件的早期强度,其3d强度等级至少达到82.5MPa及以上,快速实现快硬和快凝,满足预制构件所需的拆模强度和起吊强度。
优选地,所述填充加密材料包括硅灰、玻璃微珠、石粉中的一种或多种。硅灰、玻璃微珠等掺合料的掺入,可以填充在混凝土微孔,提高混凝土的密实度和强度。
优选地,所述掺合料包括粉煤灰、矿粉、抗腐蚀增强剂中的一种或多种。粉煤灰、矿粉等掺合料的加入可以有效改善水泥浆体和集料界面的粘结,同时利用其微集料效应和形态效应,填充密实混凝土结构,改善混凝土的和易性,从而提高混凝土的工作性能。
优选地,所述功能助剂包括降粘剂、粘度调节剂、自流平调节剂中的一种或多种。降粘剂、粘度调节剂、自流平调节剂等功能助剂的加入,可以调节混凝土的粘度到所需要的粘度,有利于混凝土中气泡的排出,密实混凝土的结构。
本发明的另一目的在于提供一种混凝土地铁盾构管片常温免蒸养材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤1:在粉料混料设备投料口加入配好的快硬高强水泥,开启粉料混料搅拌装置;
步骤2:在搅拌过程中,依次加入掺合料、功能助剂和填充加密材料;
步骤3:加料完成后,搅拌30min,制得混合均匀的免蒸养材料。
本发明还涉及混凝土地铁盾构管片常温免蒸养材料在早强混凝土制备过程的应用,其优选掺量为总量的8%~15%。
优选地,所述免蒸养材料的适用温度大于15℃。
进一步地,所述免蒸养材料与早强型减水剂配合使用。
相比于现有技术,本发明具有以下有益效果:
一方面,本发明主要以快硬高强水泥为主,加入填充加密材料、掺合料和功能助剂制备免蒸养材料。快硬高强水泥能够保证混凝土预制构件的早期强度,很好地满足预制构件所需的拆模强度和起吊强度,填充加密材料、掺合料和功能助剂有效改善混凝土结构性能,使混凝土的结构更为密实,有效提高混凝土的工作性能。
另一方面,本发明所制得的免蒸养材料,可以与早强型减水剂一起使用,能够在15℃及以上环境温度生产混凝土地铁盾构管片实现免蒸养操作,降低生产能耗,同时满足每套模具一天能够周转两次,有效提高生产效率;而且,本发明所提供的常规免蒸养材料还可以应用到墙板、楼板、沉箱、扭王块、预制梁等混凝土预制构件中,显著提高混凝土预制构件的早期强度,缩短拆模时间,提高模具的周转效率。
具体实施方式
为了更好地理解本发明,下面通过实施例进一步阐述本发明的内容,但本发明不仅限于下面的实施例。
本发明提供一种混凝土地铁盾构管片常温免蒸养材料及其制备方法和应用,下面结合实施例加以阐述:
实施例1:
本实施例按照以下步骤和配比制备免蒸养材料:
步骤1:在在粉料混料设备投料口加入配制好的600份92.5硫铝酸盐水泥,开启粉料混料搅拌装置;
步骤2:搅拌过程中,依次加入165份II级粉煤灰、162份S95级矿粉、3份粘度调节剂和70份硅灰;
步骤3:加料完成后,搅拌30min,制得混合均匀的免蒸养材料。
实施例2:
本实施例按照以下步骤和配比制备免蒸养材料:
步骤1:在在粉料混料设备投料口加入配制好的400份92.5氟铝酸盐水泥,开启粉料混料搅拌装置;
步骤2:搅拌过程中,依次加入200份II级粉煤灰、200份S95级矿粉和200份玻璃微珠;
步骤3:加料完成后,搅拌30min,制得混合均匀的免蒸养材料。
实施例3:
本实施例按照以下步骤和配比制备免蒸养材料:
步骤1:在在粉料混料设备投料口加入配制好的800份82.5硫铝酸盐水泥,开启粉料混料搅拌装置;
步骤2:搅拌过程中,依次加入50份CPA抗腐蚀增强剂、150份S95级矿粉和50份自流平调节剂;
步骤3:加料完成后,搅拌30min,制得混合均匀的免蒸养材料。
实施例4:
步骤1:在在粉料混料设备投料口加入配制好的800份92.5铝酸盐水泥,开启粉料混料搅拌装置;
步骤2:搅拌过程中,依次加入100份S95级矿粉、20份粘度调节剂和80份硅灰;
步骤3:加料完成后,搅拌30min,制得混合均匀的免蒸养材料。
将实施例1~4制备的常温免蒸养材料,加入到水泥胶砂中,免蒸养材料掺量为8~15%,胶砂配合比如下表1所示:
表1
将实施例1~4掺入到水泥胶砂中,测定水泥胶砂的流动性、抗压强度和抗折强度,其结果如下表2所示:
表2
由上表可以看出,当免蒸养材料掺量为8%~15%时,水泥胶砂的流动性有所改善,8h的抗压强度和抗折强度显著提高,且不影响后期强度;当免蒸养材料的掺量为10%时,水泥胶砂的抗压强度和抗折强度较好,与未加入免蒸养材料的水泥胶砂相比,8h水泥胶砂抗压强度提高400%以上,8h水泥胶砂抗折强度提高130%以上,满足混凝土预制构件所需的拆模强度和起吊强度,故实施例1为本发明的优选实施例。
将实施例1制备的常温免蒸养材料,选用C50混凝土配合比,制备混凝土试块,其中常温免蒸养材料的掺量范围为8%~15%,各组分掺入量如下表3所示:
表3
将按照上表掺入量制得混凝土试块分别放入15℃和26℃试验环境中,检测不同龄期的混凝土抗压强度,检测数据如下表4所示:
表4
由表4得,在环境温度为26℃时,掺入免蒸养材料的混凝土试块的坍落度有所增大,终凝时间缩短,8h和10h抗压强度显著提高,7d和28d抗压强度相近,28d电通量有所降低,可以看出免蒸养材料的掺入可以有效改善混凝土在8~10h的抗压强度,同时能够提高混凝土的抗渗性能;且从表4中还可以看出,掺入免蒸养材料的混凝土试块在15℃和26℃的环境温度中,抗压强度有所不同,在15℃环境温度下,10h的抗压强度可以达到混凝土预制构件拆模和起吊所需的15MPa,而在26℃环境温度下8h抗压强度达到15MPa,满足混凝土预制构件所需的拆模强度和起吊强度,故本发明所提供的免蒸养材料适用于15℃及以上环境温度,环境温度为26℃时,有较好的抗压强度和抗渗性能。
以上所述仅为本发明的部分实施例,并非因此限定本发明的实施方式及保护范围,对于本领域技术人员而言,应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所做出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案,应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种混凝土地铁盾构管片常温免蒸养材料,其特征在于,按重量份计包括以下组分:快硬高强水泥400~800份,填充加密材料0~200份,掺合料100~400份,功能助剂0~50份。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土地铁盾构管片常温免蒸养材料,其特征在于,所述快硬高强水泥包括氟铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种混凝土地铁盾构管片常温免蒸养材料,其特征在于,所述填充加密材料包括硅灰、玻璃微珠、石粉中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种混凝土地铁盾构管片常温免蒸养材料,其特征在于,所述掺合料包括粉煤灰、矿粉、抗腐蚀增强剂中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种混凝土地铁盾构管片常温免蒸养材料,其特征在于,所述功能助剂包括降粘剂、粘度调节剂、自流平调节剂中的一种或多种。
6.一种如权利要求1~5任一项所述的混凝土地铁盾构管片常温免蒸养材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:在粉料混料设备投料口加入配置好的快硬高强水泥,开启粉料混料搅拌装置;
步骤2:在搅拌过程中,依次加入掺合料、功能助剂和填充加密材料;
步骤3:加料完成后,搅拌30min,制得混合均匀的免蒸养材料。
7.如权利要求1~5任一项所述的混凝土地铁盾构管片常温免蒸养材料在早强混凝土制备过程中的应用,其特征在于,所述免蒸养材料掺量占原材料总量的8%~15%。
8.根据权利要求7所述的混凝土地铁盾构管片常温免蒸养材料在早强混凝土制备过程中的应用,其特征在于,所述免蒸养材料适用温度大于15℃。
9.根据权利要求7所述的混凝土地铁盾构管片常温免蒸养材料在早强混凝土制备过程中的应用,其特征在于,所述免蒸养材料配合早强型减水剂一起使用。
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