CN114409317A - 一种水下混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及建筑材料的领域，具体公开了一种水下混凝土及其制备方法。一种水下混凝土，包括以下重量份的原料：中砂300‑400份，碎石600‑750份，水泥120‑280份，无机高分子絮凝剂5‑15份，减水剂5‑10份，水100‑250份，矿物外加剂15‑45份，抗渗改性聚丙烯网状纤维10‑25份；且抗渗改性聚丙烯网状纤维由聚丙烯网状纤维经SY‑K膨胀纤维抗裂防水剂表面改性得到；其制备方法为：将除水和抗渗改性聚丙烯网状纤维外的原料混合后搅拌；之后加入抗渗改性聚丙烯网状纤维搅拌；最后加入水混合搅拌得到水下混凝土。本申请一种水下混凝土具备有效改善水下混凝土抗渗性能的优点。

Description

一种水下混凝土及其制备方法
技术领域
本申请涉及建筑材料的领域，更具体地说，它涉及一种水下混凝土及其制备方法。
背景技术
目前的水下工程中，混凝土仍然是最主要和用量最大的建筑材料之一。混凝土的性能将直接影响到水下工程的质量和进度。因此，水下混凝土的性能研究和施工技术愈来愈受到工程技术界的重视。
由于水下混凝土经常性地受水作用，为保证建筑物在上述条件下长期正常使用，所以需要水下混凝土具备较强的耐水流穿过的能力、抗氯离子渗透等性能，因此需要抗渗性能更强的水下混凝土。
发明内容
为了改善水下混凝土的抗渗性能，本申请提供一种水下混凝土及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种水下混凝土，采用如下的技术方案：
一种水下混凝土，包括以下重量份的原料：
中砂300-400份，碎石600-750份，水泥120-280份，无机高分子絮凝剂5-15份，减水剂5-10份，水100-250份，矿物外加剂15-45份，抗渗改性聚丙烯网状纤维10-25份；所述抗渗改性聚丙烯网状纤维由聚丙烯网状纤维经SY-K膨胀纤维抗裂防水剂表面改性得到。
通过采用上述技术方案，由于无机高分子絮凝剂中存在多羟基络离子，以OH-为架桥形成多核络离子，从而变成了巨大的无机高分子化合物；无机高分子絮凝剂中的络合离子能够强烈吸附胶体微粒，形成纵横交叉的“架桥”联系，以将混凝土中的多种颗粒连接在一起，形成稳定的絮团结构；同时还发生物理化学变化，中和胶体微粒及悬浮物表面的电荷，破坏了胶团的稳定性，促使胶体微粒相互碰撞，从而形成絮状混凝沉淀，且沉淀的表面积可达(200-1000)m2/g，极具吸附能力。使得聚合物既有吸附脱稳作用，又可发挥黏附、桥联以及卷扫絮凝作用，从而增加了水下混凝土的黏稠性、提高水下混凝土的强度和抗渗性能。
SY-K膨胀纤维抗裂防水剂是由硫铝酸盐微膨胀剂、聚丙烯纤维、防水剂、增强剂等多种功能材料复合而成，产品具有微膨胀性能和阻裂纤维的共同优点、同时还具有高抗裂、高抗渗的超叠加效应；SY-K膨胀纤维抗裂防水剂能够有效抑制混凝土早期干缩微裂及离析裂纹的产生及发展，极大减少了混凝土的收缩裂缝，尤其是有效抑制了连通裂缝的产生。均匀分布在混凝土中彼此相粘连的大量纤维起了“承托”骨料的作用，这样有效降低了混凝土表面的析水与集料的离析，从而使混凝土中孔隙的含量大大降低，可以极大地提高抗渗能力。
聚丙烯网状纤维是一种聚丙烯颗粒为原料、经特殊加工和处理制成的一束束互相交织成网状的纤维，加入混凝土基料并搅拌后，网状结构充分张开，在混凝土内部形成一种乱向支撑体系，能极有效的控制混凝土及水泥砂浆的早期的塑性收缩和沉降裂纹；从而提高混凝土的抗渗、抗破碎、抗冲击性能，增强混凝土韧性和耐磨性。
本申请中采用由聚丙烯网状纤维经SY-K膨胀纤维抗裂防水剂表面改性得到的抗渗改性聚丙烯网状纤维，使得粘接在聚丙烯网状纤维表面的SY-K膨胀纤维抗裂防水剂能够随聚丙烯网状纤维充分分散在水下混凝土中，二者粘接后形成更坚固的乱向支撑体系，从而更有效地增强了“承托”骨料的作用，大大降低了混凝土表面的析水与集料的离析，进而极大程度地提高了抗渗性能。
碎石与中砂形成良好的级配，即粗颗粒的空隙恰好由中颗粒填充，中颗粒的空隙恰好由细颗粒填充，如此逐级填充使得水下混凝土空隙率达到最小值，堆积密度达最大值，从而提高了水下混凝土的强度和抗渗性能。
进而获得了使得水下混凝土的抗渗性得到改善。
可选的，所述抗渗改性聚丙烯网状纤维，以抗渗改性聚丙烯网状纤维的重量为基准，包括以下重量份的组分：20-25份聚丙烯网状纤维，60-75份SY-K膨胀纤维抗裂防水剂，4-5份防水胶。
通过采用上述技术方案，防水胶使得SY-K膨胀纤维抗裂防水剂能够粘接在聚丙烯网状纤维的表面，从而实现对聚丙烯网状纤维的改性、获得抗渗改性聚丙烯网状纤维。
可选的，所述抗渗改性聚丙烯网状纤维由包括以下步骤的方法制得：
将聚丙烯网状纤维撑开并使聚丙烯网状纤维维持在撑开状态，向聚丙烯网状纤维表面喷涂防水胶，得到粘性聚丙烯网状纤维；并在喷涂完防水胶后的1-2s内，使用粘性聚丙烯网状纤维蘸取SY-K膨胀纤维抗裂防水剂，使得SY-K膨胀纤维抗裂防水剂粘接在粘性聚丙烯网状纤维表面，放置20-30min得到抗渗改性聚丙烯网状纤维。
通过采用上述技术方案，将防水胶喷涂在撑开的聚丙烯网状纤维上，使得聚丙烯网状纤维表面具有粘性，得到粘性聚丙烯网状纤维，之后再使用粘性聚丙烯网状纤维蘸取SY-K膨胀纤维抗裂防水剂，即可使得SY-K膨胀纤维抗裂防水剂粘接在粘性聚丙烯网状纤维表面，实现聚丙烯网状纤维与SY-K膨胀纤维抗裂防水剂粘接，从而实现对聚丙烯网状纤维的抗渗表面改性、得到抗渗改性聚丙烯网状纤维。
可选的，水下混凝土还包括10-30份纳米硅微粉。
通过采用上述技术方案，纳米硅微粉能够提高水下混凝土的抗渗性；且纳米硅微粉能够与中、碎石以及矿物外加剂形成良好级配，使得中砂、碎石以及矿物外加剂之间的缝隙能够被填补，从而增强了水下混凝土的密实度，从而提高水下混凝土的强度和抗渗性能。
可选的，水下混凝土还包括2.5-5份纳米硅防水剂。
通过采用上述技术方案，纳米硅防水剂具有优异的防水抗渗效果，纳米硅防水剂与抗渗改性聚丙烯网状纤维复配，能够有效提高水下混凝土的抗渗性能。
可选的，所述矿物外加剂为粉煤灰和矿渣粉的一种或两种。
通过采用上述技术方案，矿渣粉具有较高的活性，可提高重混凝土的后期强度；高炉矿渣粉和粉煤灰具有良好的填充作用，能填补水泥内的细小缝隙，提高水泥的密实度，从而提高重混凝土的抗渗性。
可选的，所述中砂选用细度模数为2.4-3.0的中砂。
通过采用上述技术方案，该细度模数的中砂能够为硬化后的水下混凝土提供一定的填充支撑作用，又具有良好的流动性，提高其施工性能。
可选的，所述碎石为5-31.5mm连续级配的碎石。
通过采用上述技术方案，以达到节约水泥，提高混凝土综合性能的目标。而特定的级配设计，是为了与细骨料中砂形成最佳的配合使用效果，为混凝土提供良好的流动性以及一定的粘聚性和保水性
第二方面，本申请提供一种水下混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：
一种水下混凝土的制备方法，包括以下步骤：
将除水和抗渗改性聚丙烯网状纤维外的原料混合后搅拌5-10min得到混合物；之后向混合物中加入抗渗改性聚丙烯网状纤维，搅拌5-10min后得到混凝土基体；将水加入混凝土基体后混合搅拌20-30min得到水下混凝土。
通过采用上述技术方案，在将除水和抗渗改性聚丙烯网状纤维外的原料混合搅拌后加入抗渗改性聚丙烯网状纤维，能够降低骨料对抗渗改性聚丙烯网状纤维的摩擦，从而降低由于摩擦而使得SY-K膨胀纤维抗裂防水剂自聚丙烯网状纤维上脱落的可能。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用抗渗改性聚丙烯网状纤维，聚丙烯网状纤维与SY-K膨胀纤维抗裂防水剂粘接，使得SY-K膨胀纤维抗裂防水剂能够随聚丙烯网状纤维充分分散在水下混凝土中，且二者粘接后形成更坚固的乱向支撑体系，从而更有效地增强了“承托”骨料的作用，大大降低了混凝土表面的析水与集料的离析，进而极大程度地提高了抗渗性能；
2、本申请中采用纳米硅微粉与抗渗改性聚丙烯网状纤维复配，使得水下混凝土的抗渗性能得到大幅提高。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明，予以特别说明的是：以下实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行，以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
三乙醇胺为75％工业品三乙醇胺；
无机高分子絮凝剂选用聚合硫酸铝；
减水剂选用聚羧酸高效减水剂；
粉煤灰为II级粉煤灰，矿渣粉为S95级粒化高炉矿渣粉。
抗渗改性聚丙烯网状纤维的制备例
制备例1
一种抗渗改性聚丙烯网状纤维的制备方法，包括以下步骤：
将20kg聚丙烯网状纤维撑开并使聚丙烯网状纤维维持在撑开状态，向聚丙烯网状纤维表面喷涂4kg防水胶，得到粘性聚丙烯网状纤维；并在喷涂完防水胶后的1s内，使用粘性聚丙烯网状纤维蘸取60kg的SY-K膨胀纤维抗裂防水剂，使得SY-K膨胀纤维抗裂防水剂粘接在粘性聚丙烯网状纤维表面，放置20min得到抗渗改性聚丙烯网状纤维。
制备例2
一种抗渗改性聚丙烯网状纤维的制备方法，包括以下步骤：
将30kg聚丙烯网状纤维撑开并使聚丙烯网状纤维维持在撑开状态，向聚丙烯网状纤维表面喷涂5kg防水胶，得到粘性聚丙烯网状纤维；并在喷涂完防水胶后的2s内，使用粘性聚丙烯网状纤维蘸取75kg的SY-K膨胀纤维抗裂防水剂，使得SY-K膨胀纤维抗裂防水剂粘接在粘性聚丙烯网状纤维表面，放置30min得到抗渗改性聚丙烯网状纤维。
制备例3
一种抗渗改性聚丙烯网状纤维的制备方法，包括以下步骤：
将25kg聚丙烯网状纤维撑开并使聚丙烯网状纤维维持在撑开状态，向聚丙烯网状纤维表面喷涂5kg防水胶，得到粘性聚丙烯网状纤维；并在喷涂完防水胶后的1s内，使用粘性聚丙烯网状纤维蘸取70kg的SY-K膨胀纤维抗裂防水剂，使得SY-K膨胀纤维抗裂防水剂粘接在粘性聚丙烯网状纤维表面，放置25min得到抗渗改性聚丙烯网状纤维。
抗渗改性聚丙烯网状纤维的对比制备例
对比制备例1
一种抗渗改性聚丙烯网状纤维的制备方法，按照制备例3中方法进行，不同之处在于，原料中70kg的SY-K膨胀纤维抗裂防水剂等重量替换为70kg的DS-U膨胀纤维抗裂防水剂。
实施例
实施例1
一种水下混凝土的制备方法，包括以下步骤：
将300kg中砂、600kg碎石、120kg水泥、5kg无机高分子絮凝剂、5kg减水剂、15kg矿渣粉和10kg纳米硅微粉混合后搅拌5min得到混合物；之后向混合物中加入10kg抗渗改性聚丙烯网状纤维，搅拌5min后得到混凝土基体；将100kg水加入混凝土基体后混合搅拌20min得到水下混凝土。
实施例2
一种水下混凝土的制备方法，包括以下步骤：
将400kg中砂、750kg碎石、280kg水泥、15kg无机高分子絮凝剂、10kg减水剂、45kg粉煤灰和30kg纳米硅微粉混合后搅拌10min得到混合物；之后向混合物中加入25kg抗渗改性聚丙烯网状纤维，搅拌10min后得到混凝土基体；将250kg水加入混凝土基体后混合搅拌30min得到水下混凝土。
实施例3
一种水下混凝土的制备方法，包括以下步骤：
将350kg中砂、700kg碎石、200kg水泥、10kg无机高分子絮凝剂、8kg减水剂、15kg粉煤灰、15kg矿渣粉和20kg纳米硅微粉混合后搅拌8min得到混合物；之后向混合物中加入18kg抗渗改性聚丙烯网状纤维，搅拌8min后得到混凝土基体；将180kg水加入混凝土基体后混合搅拌25min得到水下混凝土。
实施例4
一种水下混凝土的制备方法，按照实施例3中方法进行，不同之处在于，原料中添加有2.5kg的纳米硅防水剂。
实施例5
一种水下混凝土的制备方法，按照实施例3中方法进行，不同之处在于，原料中添加有5kg的纳米硅防水剂。
实施例6
一种水下混凝土的制备方法，按照实施例3中方法进行，不同之处在于，原料中添加有4kg的纳米硅防水剂。
对比例
对比例1
一种水下混凝土的制备方法，按照实施例6中方法进行，不同之处在于，原料中不添加18kg抗渗改性聚丙烯网状纤维。
对比例2
一种水下混凝土的制备方法，按照实施例6中方法进行，不同之处在于，原料中18kg抗渗改性聚丙烯网状纤维由对比制备例1中方法制得。
对比例3
一种水下混凝土的制备方法，按照实施例6中方法进行，不同之处在于，原料中4kg的纳米硅防水剂等重量替换为4kg抗渗改性聚丙烯网状纤维。
对比例4
一种水下混凝土的制备方法，按照实施例6中方法进行，不同之处在于，原料中18kg抗渗改性聚丙烯网状纤维等重量替换为18kg纳米硅防水剂。
性能检测试验
采用GB/T50082-2009标准，对上述实施例和对比例分别进行性能检测，检测结果如表1所示。
表1：
Figure BDA0003520090260000061
Figure BDA0003520090260000071
结合实施例6和对比例1并结合表1中数据可以看出，相较于实施例6，对比例1中原料中不添加18kg抗渗改性聚丙烯网状纤维，相对于实施例6，对比例1中水下混凝土的抗压强度、渗水深度以及氯离子渗透深度显著下降。说明实施例6原料中添加抗渗改性聚丙烯网状纤维能够有效提高水下混凝土的抗渗性能，其原因在于：有效抑制连通裂缝产生的SY-K膨胀纤维抗裂防水剂在防水胶的作用下粘接在聚丙烯网状纤维表面；使得SY-K膨胀纤维抗裂防水剂能够随聚丙烯网状纤维充分分散在水下混凝土中；聚丙烯网状纤维网状结构能够在水下混凝土中充分张开，形成一种乱向支撑体系，从而有效的控制混凝土及水泥砂浆的早期的塑性收缩和沉降裂纹，而SY-K膨胀纤维抗裂防水剂与聚丙烯网状纤维网状粘接后形成更坚固的乱向支撑体系，从而更有效地增强了“承托”骨料的作用，大大降低了混凝土表面的析水与集料的离析，进而极大程度地提高了抗渗性能。
结合实施例6和实施例3、对比例2-4中并结合表1数据可以看出，对比例2中原料中18kg抗渗改性聚丙烯网状纤维由对比制备例1中方法制得，比起实施例6，对比例2中水下混凝土的性能显著下降；对比实施例6，对比例3中原料中4kg的纳米硅防水剂等重量替换为4kg抗渗改性聚丙烯网状纤维，而实施例6中水下混凝土的抗渗性能以及抗压强度远大于对比例3中水下混凝土的抗渗性能以及抗压强度；相较于实施例6，对比例4中原料中18kg抗渗改性聚丙烯网状纤维等重量替换为18kg纳米硅防水剂，且对比例4中水下混凝土的性能远低于实施例6的中水下混凝土的性能。再将实施例6和实施例3进行对比，发现实施例3与实施例6的不同之处在于，实施例3中原料未添加纳米硅防水剂。而实施例6中添加有纳米硅防水剂的水下混凝土的抗压强度和抗渗性能明显优于实施例3中水下混凝土。综上，说明实施例6中采用纳米硅防水剂与抗渗改性聚丙烯网状纤维复配，能够有效改善水下混凝土的抗渗性能。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种水下混凝土，其特征在于，包括以下重量份的原料：
中砂300-400份，碎石600-750份，水泥120-280份，无机高分子絮凝剂5-15份，减水剂5-10份，水100-250份，矿物外加剂15-45份，抗渗改性聚丙烯网状纤维10-25份；
所述抗渗改性聚丙烯网状纤维由聚丙烯网状纤维经SY-K膨胀纤维抗裂防水剂表面改性得到。
2.根据权利要求1所述的一种水下混凝土，其特征在于：所述抗渗改性聚丙烯网状纤维，以抗渗改性聚丙烯网状纤维的重量为基准，包括以下重量份的组分：20-25份聚丙烯网状纤维，60-75份SY-K膨胀纤维抗裂防水剂，4-5份防水胶。
3.根据权利要求2所述的一种水下混凝土，其特征在于：所述抗渗改性聚丙烯网状纤维由包括以下步骤的方法制得：
将聚丙烯网状纤维撑开并使聚丙烯网状纤维维持在撑开状态，向聚丙烯网状纤维表面喷涂防水胶，得到粘性聚丙烯网状纤维；并在喷涂完防水胶后的1-2s内，使用粘性聚丙烯网状纤维蘸取SY-K膨胀纤维抗裂防水剂，使得SY-K膨胀纤维抗裂防水剂粘接在粘性聚丙烯网状纤维表面，放置20-30min得到抗渗改性聚丙烯网状纤维。
4.根据权利要求1所述的一种水下混凝土，其特征在于：水下混凝土还包括10-30份纳米硅微粉。
5.根据权利要求1所述的一种水下混凝土，其特征在于：水下混凝土还包括2.5-5份纳米硅防水剂。
6.根据权利要求1所述的一种水下混凝土，其特征在于：矿物外加剂为粉煤灰和矿渣粉的一种或两种。
7.根据权利要求1所述的一种水下混凝土，其特征在于：所述中砂选用细度模数为2.4-3.0的中砂。
8.根据权利要求1所述的一种水下混凝土，其特征在于：所述碎石为5-31.5mm连续级配的碎石。
9.如权利要求1-8中所述任意一项的一种水下混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将除水和抗渗改性聚丙烯网状纤维外的原料混合后搅拌5-10min得到混合物；之后向混合物中加入抗渗改性聚丙烯网状纤维，搅拌5-10min后得到混凝土基体；将水加入混凝土基体后混合搅拌20-30min得到水下混凝土。
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