CN112851276A - 一种轻质水下不分散堵漏混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轻质水下不分散堵漏混凝土及其制备方法。按重量份数计，混凝土包括：480‑520份硫铝酸盐水泥、50‑65份超细粉煤灰、30‑45份超细矿粉、1000‑1200份改性陶砂、0.5‑0.9份聚丙烯酰胺、10.8‑13.1份聚羧酸减水剂、4.6‑8.5份聚丙烯纤维、15.1‑20.3份双氧水、水胶比0.5‑0.55；其中改性陶砂通过将陶砂依次在双氧水和聚丙烯酰胺溶液中浸泡制备得到。将硫铝酸盐水泥、超细粉煤灰、超细矿粉、改性陶砂和聚丙烯纤维混合，聚丙烯酰胺、减水剂和水混合后再一起混合，最后加入双氧水后水下成型即可。该混凝土水下浆体稳定，可准确抵达堵漏部位，具有较好的堵漏‑抗渗性能。

Description

一种轻质水下不分散堵漏混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种轻质水下不分散堵漏混凝土及其制备方法。
背景技术
普通堵漏混凝土应用在地下溶洞、渗漏等具有缺陷的修补工程中，需要具有水下不分散且早强快硬的特点，但易受到水下渗流、泥沙等环境的影响，此外普通堵漏混凝土，容重较大，在溶洞多、缺陷较大等特定的堵漏环境下，容易流失，堵漏效果较差。
研究表明，部分学者利用物理发泡泡沫混凝土制备水下堵漏混凝土，容重较轻，虽然解决了在堵漏部位容易流失的问题，但随着轻质混凝土下落的过程，混凝土受到水流的影响，难以到达正确的堵漏位置，堵漏效果不佳，同时轻质泡沫混凝土在下落的过程中，由于水下压力的增大，泡沫混凝土中的气泡会被挤压破裂，故容重较入水前增大，因此，堵漏效果大打折扣。
此外利用普通化学发泡混凝土仍然无法解决混凝土水下易受干扰的问题，且如何控制化学发泡的速率以及水下浆体的整体稳定性也是一个更加重要的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轻质水下不分散堵漏混凝土及其制备方法，该混凝土水下浆体稳定，可准确抵达堵漏部位，具有较好的堵漏和抗渗性能。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
提供一种轻质水下不分散堵漏混凝土，按照重量份数计，包括以下组分：
硫铝酸盐水泥，480-520份；
超细粉煤灰，50-65份；
超细矿粉，30-45份；
改性陶砂，1000-1200份；
聚丙烯酰胺，0.5-0.9份；
聚羧酸减水剂，10.8-13.1份；
聚丙烯纤维，4.6-8.5份；
双氧水，15.1-20.3份；
水胶比，0.5-0.55，其中：
改性陶砂通过将陶砂依次在双氧水和聚丙烯酰胺溶液中浸泡制备得到的。
按上述方案，所述超细粉煤灰平均粒径3.3-4.5μm；超细矿粉为S125级。
按上述方案，聚羧酸减水剂的减水率为25-27％。
按上述方案，聚丙烯酰胺的分子量为500-1000万。
按上述方案，双氧水的质量分数27.5-35％。
按上述方案，改性陶砂的制备为：在5-10℃情况下，将陶砂放在双氧水中浸泡24-48h，然后在聚丙烯酰胺溶液中浸泡24-48h，即得改性陶砂。优选地，双氧水质量分数27.5-35％，聚丙烯酰胺溶液质量分数为0.01-0.05％。
按上述方案，改性陶砂的级配为1.18-4.75mm，含量30％，5-10mm，含量70％,表观密度1900-1950kg/m3。
按上述方案，聚丙烯纤维为网状纤维，纤维直径为10-12μm，网格大小为2.5-4cm2。
提供一种上述轻质水下不分散堵漏混凝土的制备方法，具体步骤为：
(1)将480-520份硫铝酸盐水泥、50-65份超细粉煤灰、30-45份超细矿粉、1000-1200份改性陶砂、4.6-8.5份聚丙烯纤维混合搅拌2-3min；
(2)将0.5-0.9份聚丙烯酰胺、10.8-13.1份聚羧酸减水剂、0.5-0.55水胶比对应的水混合搅拌1-2min；
(3)将(1)和(2)中材料混合搅拌3-5min；
(4)向(3)中混合物加入15.1-20.3份双氧水搅拌1-1.5min后水下成型。
本发明提供的轻质水下不分散堵漏混凝土中，利用改性陶砂、聚丙烯纤维、聚丙烯酰胺和双氧水等组分，提高了轻质水下不分散堵漏混凝土浆体稳定性、抗水流、堵漏位置精准性以及堵漏效果。
混凝土在入水前以及下降的过程中容重较大(1800-2100kg/m3)，保证浆体可以抵抗水流的干扰，准确抵达堵漏部位，双氧水分解的气体在混凝土内部扩散，对堵漏位置内壁形成压力，同时气体膨胀使得泡沫混凝土容重降低(在水下硬化成型后容重降至1500-1800kg/m3)，利于其在堵漏位置稳定下来，不会因为密度过大而从堵漏位置流失。同时气体的膨胀，使得整体泡沫混凝土浆体体积增大，后期硬化过程中，增大了混凝土对堵漏部位内壁的压力，从而使其附着在堵漏位置，提高了堵漏部位混凝土与结构的整体性，达到较好的堵漏效果。
聚丙烯纤维为网状纤维，在气体膨胀的过程中，舒展开来，提高了混凝土后期抗裂性能和混凝土在溶洞等缺陷处的附着性以及硬化后的承载能力，有利于提高堵漏效果。聚丙烯酰胺具有一定粘度效应，能锁住浆体，保持浆体在水中的整体性和稳定性，使其在水中浆体不至于流失。改型陶砂中含有的少量双氧水，在混凝土后期硬化过程中逐步分解，对水泥石和堵漏位置岩体提供一定的压力，从而提高整体附着性，形成较好的堵漏-抗渗性能。硫铝酸盐水泥、超细粉煤灰、超细矿粉组成的粉料体系，加快了混凝土水下凝结硬化的速度，进一步提高了堵漏效果。
本发明的技术方案的有益效果是：
1.本发明提供的轻质水下不分散堵漏混凝土中，双氧水、聚丙烯酰胺、聚丙烯纤维和改型陶砂配合硫铝酸盐水泥、超细粉煤灰、超细矿粉组成的粉料体系，形成了一种逐步建立的过程堵漏抗渗体系，初始容重大，可准确抵达堵漏部位，具有较好的堵漏-抗渗性能，在水下硬化成型后容重小，具有轻质特性。
2.本发明提供的轻质水下不分散堵漏混凝土制备方法简单，原料廉价易得，且避免了现场物理发泡混合浆料的繁琐工序，减少了作业空间和人员投入，产生较大的经济和社会效益。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明进一步说明，以利于本领域技术人员能更加清楚地了解。
实施例1
提供一种轻质水下不分散堵漏混凝土，按照重量份数计，包括以下组分：
硫铝酸盐水泥，480份；
超细粉煤灰，50份；
超细矿粉，30份；
改性陶砂，1000份；
聚丙烯酰胺，0.5份；
聚羧酸减水剂，10.8份；
聚丙烯纤维，4.6份；
双氧水，15.1份；
水胶比，0.5；
其中，改性陶砂的制备为：在5℃情况下，将陶砂放在27.5％双氧水中浸泡48h，然后在0.02％聚丙烯酰胺溶液中浸泡24h制备得到。
上述组分的参数指标为：超细粉煤灰平均粒径3.3-4.5μm；超细矿粉为S125级；聚丙烯酰胺分子量为500万；改性陶砂，级配为1.18-4.75mm，含量30％，5-10mm，含量70％,表观密度1900kg/m3；聚羧酸减水剂的减水率为25％；双氧水的质量分数为27.5％；聚丙烯纤维为网状纤维，纤维直径10μm，网格大小为2.5cm2。
上述混凝土初始容重1800kg/m3，在水下硬化成型后容重1573kg/m3；初凝时间0.5小时，终凝时间1小时。
上述轻质水下不分散堵漏混凝土的制备方法，具体步骤为：
(1)将480份硫铝酸盐水泥、50份超细粉煤灰、30份超细矿粉、1000份改性陶砂、4.6份聚丙烯纤维混合搅拌2min；
(2)将0.5份聚丙烯酰胺、10.8份聚羧酸减水剂、0.5水胶比对应的自来水混合搅拌1-2min；
(3)将(1)和(2)中材料混合搅拌3min。
(4)向(3)中混合物加入15.1份双氧水搅拌1min后水下成型。
实施例2
提供一种轻质水下不分散堵漏混凝土，按照重量份数计，包括以下组分：
硫铝酸盐水泥，500份；
超细粉煤灰，59份；
超细矿粉，38份；
改性陶砂，1180份；
聚丙烯酰胺，0.7份；
聚羧酸减水剂，11.9份；
聚丙烯纤维，6.2份；
双氧水，17.3份；
水胶比，0.52；
其中：改性陶砂的制备为：在7℃情况下，将陶砂放在29.5％双氧水中浸泡48h，然后在0.03％聚丙烯酰胺溶液中浸泡24h制备得到。
上述组分的参数指标为：超细粉煤灰平均粒径3.3-4.5μm；超细矿粉为S125级；聚丙烯酰胺分子量为800万；改性陶砂，级配为1.18-4.75mm，含量30％，5-10mm，含量70％,表观密度1920kg/m3；聚羧酸减水剂减水率为26％；双氧水质量分数为29.5％；聚丙烯纤维为网状纤维，纤维直径11μm，网格大小为3.0cm2。
上述混凝土的初始容重1890kg/m3，在水下硬化成型后容重1642kg/m3；初凝时间0.6小时，终凝时间1.12小时。
上述轻质水下不分散堵漏混凝土的制备方法，具体步骤为：
(1)将500份硫铝酸盐水泥、59份超细粉煤灰、38份超细矿粉、1180份改性陶砂、6.2份聚丙烯纤维混合搅拌2-3min；
(2)将0.7份聚丙烯酰胺、11.9份聚羧酸减水剂、0.52水胶比对应的自来水混合搅拌1-2min；
(3)将(1)和(2)中材料混合搅拌4min。
(4)向(3)中混合物加入17.3份双氧水搅拌1.5min后水下成型。
实施例3
提供一种轻质水下不分散堵漏混凝土，按照重量份数计，包括以下组分：
硫铝酸盐水泥，520份；
超细粉煤灰，65份；
超细矿粉，45份；
改性陶砂，1200份；
聚丙烯酰胺，0.9份；
聚羧酸减水剂，13.1份；
聚丙烯纤维，8.5份；
双氧水，20.3份；
水胶比，0.55；
其中：改性陶砂的制备为：在10℃情况下，将陶砂放在35％双氧水中浸泡48h，然后在0.04％聚丙烯酰胺溶液中浸泡24h制备得到。
上述组分的参数指标为：超细粉煤灰平均粒径3.3-4.5μm；超细矿粉为S125级；聚丙烯酰胺分子量为1000万；改性陶砂，级配为1.18-4.75mm，含量30％，5-10mm，含量70％,表观密度1950kg/m3；聚羧酸减水剂的减水率为27％；双氧水的质量分数35％；聚丙烯纤维为网状纤维，直径12μm，网格大小为4cm2。
上述混凝土的初始容重2100kg/m3，在水下硬化成型后容重1789kg/m3；初凝时间0.5小时，终凝时间1小时。
上述轻质水下不分散堵漏混凝土的制备方法，具体步骤为：
(1)将520份硫铝酸盐水泥、65份超细粉煤灰、45份超细矿粉、1200份改性陶砂、8.5份聚丙烯纤维混合搅拌3min；
(2)将0.9份聚丙烯酰胺、13.1份聚羧酸减水剂、0.55水胶比对应的自来水混合搅拌2min；
(3)将(1)和(2)中材料混合搅拌5min。
(4)向(3)中混合物加入20.3份双氧水搅拌1.5min后水下成型。
对比例1
42.5普通硅酸盐水泥，480份；超细粉煤灰，50份；超细矿粉，30份；羧甲基纤维素，0.5份；5-10mm干陶砂830份，饱和吸水率15％；聚羧酸减水剂，10.8份；水胶比，0.5；普通合成发泡剂母液，0.51份，母液稀释20倍进行物理发泡，发泡倍数25。
其制备方法为：首先让陶砂浸泡吸水饱和，然后将水泥、粉煤灰、矿粉与剩余水混合均匀后加入饱和吸水陶砂搅拌，最后加入物理制备的泡沫混合制备成泡沫混凝土浇筑。
对比例2
42.5普通硅酸盐水泥，500份；超细粉煤灰，59份；超细矿粉，38份；羧甲基纤维素，0.7份；5-10mm干陶砂903份，饱和吸水率15％；聚羧酸减水剂，11.9份；水胶比，0.52；普通合成发泡剂母液，0.35份，母液稀释20倍进行物理发泡，发泡倍数25。
其制备方法为：首先让陶砂浸泡吸水饱和，然后将水泥、粉煤灰、矿粉与剩余水混合均匀后加入饱和吸水陶砂搅拌，最后加入物理制备的泡沫混合制备成泡沫混凝土浇筑。
对比例3
42.5普通硅酸盐水泥，520份；超细粉煤灰，65份；超细矿粉，45份；羧甲基纤维素，0.9份；5-10mm干陶砂903份，饱和吸水率15％；聚羧酸减水剂，13.1份；水胶比，0.55；普通合成发泡剂母液，0.12份，母液稀释20倍进行物理发泡，发泡倍数25。
其制备方法为：首先让陶砂浸泡吸水饱和，然后将水泥、粉煤灰、矿粉与剩余水混合均匀后加入饱和吸水陶砂搅拌，最后加入物理制备的泡沫混合制备成泡沫混凝土浇筑。
将实施例1-3得到的轻质水下不分散堵漏混凝土和对比例1-3得到的普通堵漏混凝土进行相关的性能测试，其中比强度用水下和空气中成型抗压强度之比表示，测试参照DL/T5117—2000《水下不分散混凝土试验规程》进行；流失量用泡沫混凝土在水中浇注前后的浆体重量损失表示，测试和计算方法参照DL/T 5117—2000进行；附着量以向上下口离水面和底面各10cm且倒扣的坍落度筒浇筑10L混凝土后附着的质量与浇筑质量之比表示。具体结果如表1所示。
表1实施例1-3和对比例1-3的混凝土性能测试表
Figure BDA0002948463560000061
Figure BDA0002948463560000071
表1结果显示，相同容重下，实施例1-3分别与对应对比例1-3相比，比强度和附着量相对较大，且流失量较小，说明实施例1-3的轻质水下不分散堵漏混凝土具有更加优异的性能。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种轻质水下不分散堵漏混凝土，其特征在于，按照重量份数计，包括以下组分：
硫铝酸盐水泥，480-520份；
超细粉煤灰，50-65份；
超细矿粉，30-45份；
改性陶砂，1000-1200份；
聚丙烯酰胺，0.5-0.9份；
聚羧酸减水剂，10.8-13.1份；
聚丙烯纤维，4.6-8.5份；
双氧水，15.1-20.3份；
水胶比，0.5-0.55；其中：
改性陶砂通过将陶砂依次在双氧水和聚丙烯酰胺溶液中浸泡制备得到的。
2.根据权利要求1所述的堵漏混凝土，其特征在于，所述超细粉煤灰平均粒径3.3-4.5μm；超细矿粉为S125级；聚羧酸减水剂的减水率为25-27％。
3.根据权利要求1所述的堵漏混凝土，其特征在于，所述聚丙烯酰胺的分子量为500-1000万。
4.根据权利要求1所述的堵漏混凝土，其特征在于，双氧水的质量分数27.5-35％。
5.根据权利要求1所述的堵漏混凝土，其特征在于，所述改性陶砂的制备为：在5-10℃情况下，将陶砂放在双氧水中浸泡24-48h，然后在聚丙烯酰胺溶液中浸泡24-48h，即得改性陶砂。
6.根据权利要求5所述的堵漏混凝土，其特征在于，改性陶砂制备过程中，双氧水质量分数27.5-35％，聚丙烯酰胺溶液质量分数为0.01-0.05％。
7.根据权利要求1所述的堵漏混凝土，其特征在于，所述改性陶砂的级配为1.18-4.75mm，含量30％，5-10mm，含量70％,表观密度1900-1950kg/m3。
8.根据权利要求1所述的堵漏混凝土，其特征在于，所述聚丙烯纤维为网状纤维，纤维直径为10-12μm，网格大小为2.5-4cm2。
9.一种权利要求1所述的轻质水下不分散堵漏混凝土的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
(1)将480-520份硫铝酸盐水泥、50-65份超细粉煤灰、30-45份超细矿粉、1000-1200份改性陶砂、4.6-8.5份聚丙烯纤维混合搅拌2-3min；
(2)将0.5-0.9份聚丙烯酰胺、10.8-13.1份聚羧酸减水剂、0.5-0.55水胶比对应的水混合搅拌1-2min；
(3)将(1)和(2)中材料混合搅拌3-5min；
(4)向(3)中混合物加入15.1-20.3份双氧水搅拌1-1.5min后水下成型。
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