CN114804778A - 一种桥梁施工用超缓凝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领域，具体公开了一种桥梁施工用超缓凝混凝土及其制备方法。一种桥梁施工用超缓凝混凝土包括以下重量份的原料：水泥280‑300份，机制砂680‑700份，粗骨料980‑1100份，粉煤灰30‑40份，矿粉50‑60份，增强纤维6‑8份，缓凝剂4‑6份，减水剂2‑3份；水155‑165份；增强纤维由黄麻纤维经碱处理得到；其制备方法为：将水泥、粉煤灰、矿粉、机制砂和粗骨料混合后搅拌，得到固体混合物；将除水外的剩余原料加入固体混合物中，搅拌得到混凝土浆体；将水加入混凝土浆体中，搅拌得到混凝土。本申请一种桥梁施工用超缓凝混凝土具有改善超缓凝混凝土抗裂性能的优点。
Description
技术领域
本申请涉及建筑材料领域，更具体地说，它涉及一种桥梁施工用超缓凝混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土是目前建筑工程中不可缺少的建筑材料，被广泛应用于房屋、桥梁的建设中。在桥梁施工中，需要对混凝土进行泵送施工，并且混凝土的凝结时间能够直接影响桥梁桩基的施工质量以及桥梁的耐久性，因此桥梁施工用混凝土多为加入缓凝剂的超缓凝混凝土。但发明人发现，超缓凝混凝土的抗裂性能还有待提高。
发明内容
为了改善超缓凝混凝土的抗裂性能，本申请提供一种桥梁用超缓凝混凝土及其制备方法。
本申请提供的一种桥梁用超缓凝混凝土及其制备方法采用如下的技术方案：
第一方面，本申请提供一种桥梁施工用超缓凝混凝土，采用如下的技术方案：
一种桥梁施工用超缓凝混凝土，包括以下重量份的原料：水泥280-300份，机制砂680-700份，粗骨料980-1100份，粉煤灰30-40份，矿粉50-60份，增强纤维6-8份，缓凝剂4-6份，减水剂2-3份；水155-165份；所述增强纤维由黄麻纤维经碱处理得到。
通过采用上述技术方案，缓凝剂和减水剂的添加，能够获得缓凝时间较长的超缓凝混凝土；本申请中增强纤维由黄麻纤维经碱处理得到，碱处理使得黄麻纤维表面的果胶、木质素和半纤维素等低分子杂质被去除，使得黄麻纤维的拉伸强度和拉伸模量显著提高，进一步使得混凝土的抗裂性能得到提高；并且碱处理还能够使得纤维纤维表面变得粗糙，能够更加稳定的存在于混凝土中，进一步增强缓凝混凝土的抗裂性能。
可选的，以增强纤维的重量为基准，所述增强纤维由包括以下步骤的方法制备得到：将10-20份黄麻纤维在20-25℃条件下在20-40份25％NaOH溶液中浸泡20-25min，过滤后得到增强纤维。
通过采用上述技术方案，经碱处理后的黄麻纤维的拉伸强度和拉伸模量能够得到显著提高，并且黄麻纤维经碱处理后表面会变得粗糙，从而增强了黄麻纤维与混凝土中的其他成分的结合能力，从而使得黄麻纤维能够稳定存在于混凝土中，从而进一步提高了混凝土的抗裂性能。
可选的，所述增强纤维为疏水改性增强纤维，以疏水改性增强纤维的重量为基准，所述疏水改性增强纤维由包括以下步骤的方法制备得到：
将10-12份增强纤维浸泡在25-35份丙酮中得到混合液，边搅拌边向混合液中加入15-20份硅烷偶联剂KH-560得到基液，将基液加热至85-95℃并持续加热30-45min，过滤得到疏水改性增强纤维。
通过采用上述技术方案，黄麻纤维经碱处理后得到的增强纤维具备更多的表面活性点，提高了增强纤维与硅烷偶联剂KH-560的反应能力；硅烷偶联剂KH-560能够有效对增强纤维进行表面疏水改性，使得疏水改性增强纤维能够充分分散在混凝土中，从而进一步改善混凝土的抗裂性能；并且硅烷偶联剂KH-560为疏水改性增强纤维的表面引入更多的极性基团，增强了疏水改性增强纤维与混凝土中缓凝剂、减水剂之间的联结，使得疏水改性增强纤维能够更加稳定的分散在混凝土中，进而更进一步改善混凝土的抗裂性能。
可选的，以缓凝剂的重量为基准，所述缓凝剂由包括以下重量份的原料组成：10-15份丙三醇，3-5份碳酸氢钠，1-3份硼砂，2-3份糖钙，3-5份葡萄糖，3-5份吡哆醇磷酸和25-35份水。
通过采用上述技术方案，采用丙三醇、碳酸氢钠、硼砂、糖钙、葡萄糖、吡哆醇磷酸进行配合，能够有效抑制水泥颗粒凝聚，从而得到超缓凝混凝土；并且丙三醇与吡哆醇磷酸作用能够形成网状结构，从而进一步增强了混凝土中原料之间的联结关系，进而使得混凝土的强度和抗裂性能得到改善。
可选的，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。
通过采用上述技术方案，聚羧酸高性能减水剂能够有效减少混凝土的用水量，并且聚羧酸高性能减水剂能够与缓凝剂中的丙三醇，碳酸氢钠，硼砂、糖钙、葡萄糖以及二乙烯三胺五甲叉膦进行配合，进一步延缓了水泥的水化过程，起到缓凝作用。
可选的，所述粉煤灰为II级粉煤灰。
通过采用上述技术方案，II级粉煤灰具有良好的填充作用，能填补水泥内的细小缝隙，从而提高水泥的密实度，使混凝土的强度得到改善。
可选的，所述矿粉为S95级粒化高炉矿渣粉。
通过采用上述技术方案，S95级粒化高炉矿渣粉具有较高的活性，可提高重混凝土的后期强度，并且S95级粒化高炉矿渣粉具备良好的填充作用，能够填补水泥内的细小缝隙，从而提高混凝土的强度。
可选的，所述机制砂的细度模数为2.6-2.8。
通过采用上述技术方案，该细度模数下的机制砂为中砂，中砂的级配更加合理能够改善混凝土的强度，且中砂摩擦阻力相对较小，有利于泵送。
可选的，所述粗骨料为5-25mm粒径连续级配的碎石。
通过采用上述技术方案，该粒径碎石与机制砂形成良好的级配，使得大颗粒间的空隙被中颗粒填充，中颗粒间的空隙被小颗粒填充，从而提高混凝土的密实度，进而提高混凝土的强度。
第二方面，本申请提供一种桥梁施工用超缓凝混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：
一种桥梁施工用超缓凝混凝土的制备方法，包括以下步骤：
制备固体混合物：将水泥、粉煤灰、矿粉、机制砂和粗骨料混合后搅拌，得到固体混合物；
制备混凝土：将除水外的剩余原料加入固体混合物中，搅拌得到混凝土浆体；将水加入混凝土浆体中，搅拌得到混凝土。
通过采用上述技术方案，能够获得具备优良抗裂性能的超缓凝混凝土。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用由黄麻纤维经碱处理得到增强纤维，黄麻纤维经碱处理后其拉伸强度和拉伸模量显著提高，从而使得超缓凝混凝土的抗裂性能得到显著改善。
2、本申请中采用疏水改性增强纤维，硅烷偶联剂KH-560能够有效对增强纤维进行表面疏水改性，使得疏水改性增强纤维能够充分分散在混凝土中，从而进一步改善混凝土的抗裂性能；并且硅烷偶联剂KH-560为疏水改性增强纤维的表面引入更多的极性基团，增强了疏水改性增强纤维与混凝土中缓凝剂、减水剂之间的联结，使得疏水改性增强纤维能够更加稳定的分散在混凝土中，进而更进一步改善混凝土的抗裂性能。
3、本申请采用丙三醇、碳酸氢钠、硼砂、糖钙、葡萄糖、吡哆醇磷酸进行配合，能够有效抑制水泥颗粒凝聚，从而得到超缓凝混凝土。
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。
水泥选用P·O42.5硅酸盐水泥。
增强纤维的制备例
制备例1
一种增强纤维的制备方法，包括以下步骤：将10kg黄麻纤维在20℃条件下在20kg的25％NaOH溶液中浸泡20min，过滤后得到增强纤维。
制备例2
一种增强纤维的制备方法，包括以下步骤：将20kg黄麻纤维在25℃条件下在40kg的25％NaOH溶液中浸泡25min，过滤后得到增强纤维。
制备例3
一种增强纤维的制备方法，包括以下步骤：将15kg黄麻纤维在20℃条件下在30kg的25％NaOH溶液中浸泡20min，过滤后得到增强纤维。
疏水改性增强纤维的对比制备例
制备例4
一种疏水改性增强纤维的制备方法，包括以下步骤：将10kg由制备例3中方法制备得到的增强纤维浸泡在25kg丙酮中得到混合液，边搅拌边向混合液中加入15kg硅烷偶联剂KH-560得到基液，将基液加热至85℃并持续加热30min，过滤得到疏水改性增强纤维。
制备例5
一种疏水改性增强纤维的制备方法，包括以下步骤：将12kg有制备例3中方法制备得到的增强纤维浸泡在35kg丙酮中得到混合液，边搅拌边向混合液中加入20kg硅烷偶联剂KH-560得到基液，将基液加热至95℃并持续加热45min，过滤得到疏水改性增强纤维。
制备例6
一种疏水改性增强纤维的制备方法，包括以下步骤：将11kg由制备例3中方法制备得到的增强纤维浸泡在30kg丙酮中得到混合液，边搅拌边向混合液中加入18kg硅烷偶联剂KH-560得到基液，将基液加热至90℃并持续加热40min，过滤得到疏水改性增强纤维。
缓凝剂的制备例
制备例7
一种缓凝剂，包括：10kg丙三醇，3kg碳酸氢钠，1kg硼砂，2kg糖钙；3kg葡萄糖；3kg吡哆醇磷酸和25kg水。
制备例8
一种缓凝剂，包括：15kg丙三醇，5kg碳酸氢钠，3kg硼砂，3kg糖钙，5kg葡萄糖，5kg吡哆醇磷酸和35kg水。
制备例9
一种缓凝剂，包括：12kg丙三醇，4kg碳酸氢钠，2kg硼砂，2kg糖钙；4kg葡萄糖；4kg吡哆醇磷酸和30kg水。
实施例
实施例1
一种桥梁施工用超缓凝混凝土的制备方法，包括以下步骤：
制备固体混合物：将280kg水泥、30kg粉煤灰、50kg矿粉、680kg机制砂和980kg粗骨料混合后搅拌，得到固体混合物；
制备混凝土：将6kg由制备例1中方法制备得到的增强纤维，4kg由制备例7中方法制备得到的缓凝剂和2kg减水剂加入固体混合物中，搅拌得到混凝土浆体；将155kg水加入混凝土浆体中，搅拌得到混凝土。
实施例2
一种桥梁施工用超缓凝混凝土的制备方法，包括以下步骤：
制备固体混合物：将300kg水泥、40kg粉煤灰、60kg矿粉、700kg机制砂和1100kg粗骨料混合后搅拌，得到固体混合物；
制备混凝土：将8kg由制备例1中方法制备得到的增强纤维，6kg由制备例7中方法制备得到的缓凝剂和3kg减水剂加入固体混合物中，搅拌得到混凝土浆体；将165kg水加入混凝土浆体中，搅拌得到混凝土。
实施例3
一种桥梁施工用超缓凝混凝土的制备方法，包括以下步骤：
制备固体混合物：将290kg水泥、35kg粉煤灰、55kg矿粉、690kg机制砂和1000kg粗骨料混合后搅拌，得到固体混合物；
制备混凝土：将7kg由制备例1中方法制备得到的增强纤维，5kg由制备例7中方法制备得到的缓凝剂和3kg减水剂加入固体混合物中，搅拌得到混凝土浆体；将160kg水加入混凝土浆体中，搅拌得到混凝土。
实施例4
一种桥梁施工用超缓凝混凝土的制备方法，按照实施例3中方法进行，不同之处在于，原料中7kg增强纤维由制备例2中方法制备得到。
实施例5
一种桥梁施工用超缓凝混凝土的制备方法，按照实施例3中方法进行，不同之处在于，原料中7kg增强纤维由制备例3中方法制备得到。
实施例6
一种桥梁施工用超缓凝混凝土的制备方法，按照实施例3中方法进行，不同之处在于，原料中7kg增强纤维等重量替换为由制备例4中方法制备得到的疏水改性增强纤维。
实施例7
一种桥梁施工用超缓凝混凝土的制备方法，按照实施例3中方法进行，不同之处在于，原料中7kg增强纤维等重量替换为由制备例5中方法制备得到的疏水改性增强纤维。
实施例8
一种桥梁施工用超缓凝混凝土的制备方法，按照实施例3中方法进行，不同之处在于，原料中7kg增强纤维等重量替换为由制备例6中方法制备得到的疏水改性增强纤维。
实施例9
一种桥梁施工用超缓凝混凝土的制备方法，按照实施例8中方法进行，不同之处在于，原料中5kg缓凝剂由制备例8中方法制备得到。
实施例10
一种桥梁施工用超缓凝混凝土的制备方法，按照实施例8中方法进行，不同之处在于，原料中5kg缓凝剂由制备例9中方法制备得到。
对比例
对比例1
一种桥梁施工用超缓凝混凝土的制备方法，按照实施例5中方法进行，不同之处在于，原料中不添加增强纤维。
对比例2
一种桥梁施工用超缓凝混凝土的制备方法，按照实施例5中方法进行，不同之处在于，原料中7kg增强纤维等重量替换为7kg普通亚麻纤维。
对比例3
一种桥梁施工用超缓凝混凝土的制备方法，按照实施例5中方法进行，不同之处在于，原料中7kg增强纤维等重量替换为7kg聚丙烯纤维。
性能检测试验
按照GB8076-2008《混凝土外加剂》对上述实施例和对比例进行缓凝时间测定；按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法》对上述实施例和对比例进行抗压强度测试和劈裂抗拉强度测试；测试结果如表1所示。
表1：
结合实施例5和对比例1-3，以及他们在表1中数据可以看出，相较于实施例5，对比例1的不同之处在于，原料中不添加增强纤维；对比例2的不同之处在于，原料中7kg增强纤维等重量替换为7kg普通亚麻纤维；对比例3的不同之处在于，原料中7kg增强纤维等重量替换为7kg聚丙烯纤维。对比例1-3中混凝土的凝结时间、抗压强度以及劈裂抗拉强度显著低于实施例5，说明实施例5中采用增强纤维作为原料，能够显著提升超缓凝混凝土的抗裂性能。
其根本原因在于，碱处理使得黄麻纤维表面的果胶、木质素和半纤维素等低分子杂质被去除，使得黄麻纤维的拉伸强度和拉伸模量显著提高，进一步使得混凝土的抗裂性能得到提高；并且碱处理还能够使得纤维纤维表面变得粗糙，能够更加稳定的存在于混凝土中，进一步增强缓凝混凝土的抗裂性能。
结合实施例8和实施例5以及表1的数据可以发现，不同于实施例8，实施例5的不同之处在于，实施例5中原料为增强纤维，实施例8中原料为疏水改性增强纤维。而实施例8中混凝土的凝结时间、抗压强度以及劈裂抗拉强度明显优于实施例5。
说明实施例8中采用疏水改性增强纤维为原料，能进一步提高超缓凝混凝土的抗裂性能。其原因在于，黄麻纤维经碱处理后得到的增强纤维具备更多的表面活性点，能够更好的与硅烷偶联剂KH-560反应；硅烷偶联剂KH-560在丙酮作用下能够有效对增强纤维进行表面疏水改性，使得疏水改性增强纤维能够充分分散在混凝土中，从而进一步改善混凝土的抗裂性能；并且硅烷偶联剂KH-560为疏水改性增强纤维的表面引入更多的极性基团，增强了疏水改性增强纤维与混凝土中缓凝剂、减水剂之间的联结，使得疏水改性增强纤维能够更加稳定的分散在混凝土中，进而更进一步改善混凝土的抗裂性能。
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 (10)
1.一种桥梁施工用超缓凝混凝土，其特征在于，包括以下重量份的原料：水泥280-300份，机制砂680-700份，粗骨料980-1100份，粉煤灰30-40份，矿粉50-60份，增强纤维6-8份，缓凝剂4-6份，减水剂2-3份；水155-165份；所述增强纤维由黄麻纤维经碱处理得到。
2.根据权利要求1所述的一种桥梁施工用超缓凝混凝土，其特征在于：以增强纤维的重量为基准，所述增强纤维由包括以下步骤的方法制备得到：将10-20份黄麻纤维在20-25℃条件下在20-40份25%NaOH溶液中浸泡20-25min，过滤后得到增强纤维。
3.根据权利要求2所述的一种桥梁施工用超缓凝混凝土，其特征在于：所述增强纤维为疏水改性增强纤维，以疏水改性增强纤维的重量为基准，所述疏水改性增强纤维由包括以下步骤的方法制备得到：
将10-12份增强纤维浸泡在25-35份丙酮中得到混合液，边搅拌边向混合液中加入15-20份硅烷偶联剂KH-560得到基液，将基液加热至85-95℃并持续加热30-45min，过滤得到疏水改性增强纤维。
4.根据权利要求1所述的一种桥梁施工用超缓凝混凝土，其特征在于：以缓凝剂的重量为基准，所述缓凝剂由包括以下重量份的原料组成：10-15份丙三醇，3-5份碳酸氢钠，1-3份硼砂，2-3份糖钙，3-5份葡萄糖，3-5份吡哆醇磷酸和25-35份水。
5.根据权利要求1所述的一种桥梁施工用超缓凝混凝土，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。
6.根据权利要求1所述的一种桥梁施工用超缓凝混凝土，其特征在于：所述粉煤灰为II级粉煤灰。
7.根据权利要求1所述的一种桥梁施工用超缓凝混凝土，其特征在于：所述矿粉为S95级粒化高炉矿渣粉。
8.根据权利要求1所述的一种桥梁施工用超缓凝混凝土，其特征在于：所述机制砂的细度模数为2.6-2.8。
9.根据权利要求1所述的一种桥梁施工用超缓凝混凝土，其特征在于：所述粗骨料为5-25mm粒径连续级配的碎石。
10.如权利要求1-9中任一项所述的一种桥梁施工用超缓凝混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
制备固体混合物：将水泥、粉煤灰、矿粉、机制砂和粗骨料混合后搅拌，得到固体混合物；
制备混凝土：将除水外的剩余原料加入固体混合物中，搅拌得到混凝土浆体；将水加入混凝土浆体中，搅拌得到混凝土。
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| CN202210565474.5A CN114804778A (zh) | 2022-05-23 | 2022-05-23 | 一种桥梁施工用超缓凝混凝土及其制备方法 |
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