CN114890755B - 高保水抗离析高耐久预制梁免人工振捣混凝土及制备方法 - Google Patents

高保水抗离析高耐久预制梁免人工振捣混凝土及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了高保水抗离析高耐久预制梁免人工振捣混凝土，包括以下原料：水泥、粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、细骨料、粗骨料、减水剂、保水剂、消泡剂、引气剂、葡萄糖酸钠、白糖和水；减水剂由含固量40％的醚类减水母料与含固量40％的醚类保坍母料按1：1比例复合而成，本发明制备的预制梁免人工振捣混凝土在预制场大型整体式振动台振动下，其拌合物的黏聚性与保水性得到提高，抗离析性得到显著提升，且混凝土密实度得到一定改善，实体强度与抗渗透性得到提升，工程质量得到了有效保证。

Description

高保水抗离析高耐久预制梁免人工振捣混凝土及制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土建筑材料技术领域，具体涉及高保水抗离析高耐久预制梁免人工振捣混凝土及制备方法。
背景技术
桥梁建设预制梁场双T梁、盖梁施工一般采用人工振捣技术，进行捣固，使混凝土密实结合，消除混凝土的蜂窝麻面等现象，以提高其强度，保证混凝土构件的质量。但是，由于人工振捣作业不良及熟练建筑产业工人的老龄化，导致混凝土结构出现质量问题的现象时有发生，因此工程项目智能梁场建设研究应用成为了热点。
为解决上述问题，本项目提出了一种无人工振捣混凝土技术，即梁板底部预埋振动平台进行带模振捣的大型整体式振动台工艺，此工艺是当预制梁模具到达振动工位后，气囊上升，振动台与模具紧密结合在一起，液压油缸驱动锁紧模具，开始按设定频率开始振动，振动完成后，液压油缸驱动解锁，气囊下降，振动台与模具分离。在此振动工艺下，传统方法制备的C50自密实混凝土易出现离析、泌水、粗骨料下层分布不匀等现象，为解决此问题，需采用特定的配制技术，开发出一种包裹性好、抗离析能力强、高保水的免人工振捣混凝土，达到浇筑振动完成后骨料分布均匀，无下沉现象，外观质量良好，无富集气泡和蜂窝麻面现象。
发明内容
本发明的目的就在于解决上述背景技术的问题，而提出高保水抗离析高耐久预制梁免人工振捣混凝土及制备方法；采用本发明制备的预制梁免人工振捣混凝土在预制场大型整体式振动台振动下，其拌合物的黏聚性与保水性得到提高，抗离析性得到显著提升，且混凝土密实度得到一定改善，实体强度与抗渗透性得到提升，工程质量得到了有效保证。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
高保水抗离析高耐久预制梁免人工振捣混凝土，其特征在于，包括以下重量份原料：水泥264-345份、粉煤灰48-72份、粒化高炉矿渣粉82-129份、细骨料670-706份、粗骨料1154-1190份、减水剂4.75-5.70份、保水剂0.038-0.068份、消泡剂0.024-0.086份、引气剂0.014-0.034份、葡萄糖酸钠0.050-0.100份、白糖0.000-0.050份和水138-147份；
减水剂由含固量40％的醚类减水母料与含固量40％的醚类保坍母料按质量比1：1比例复合而成。
作为本发明进一步的方案：醚类减水母料由丙烯酸、甲基烯丙基聚氧乙烯醚3000-E51-葡萄糖、过硫酸铵和维生素C在温度30℃条件下聚合7h后加水制得；
其中，过硫酸铵的添加量占醚类减水母料反应物质量的0.5％，维生素C的添加量占醚类减水母料反应物质量的0.4％。
作为本发明进一步的方案：甲基烯丙基聚氧乙烯醚3000-E51-葡萄糖是将摩尔比为1:1:1的甲基烯丙基聚氧乙烯醚3000、环氧树脂E51和葡萄糖在170℃及过硫酸钾催化下反应6h制成；
其中，过硫酸钾的添加量占甲基烯丙基聚氧乙烯醚3000-E51-葡萄糖反应物质量的0.8％。
作为本发明进一步的方案：醚类保坍母料由摩尔比为1:1:1的三异丙基硅基丙烯酸酯、丙烯酸和甲基烯丙基聚氧乙烯醚3000在65℃、偶氮二异丁腈催化下聚合6h后加水制得；
其中，偶氮二异丁腈占醚类保坍母料反应物质量的0.5％。
作为本发明进一步的方案：其特征在于，粉煤灰的细度≤10％，需水量比≤95％，28d强度活性指数不小于80％。
作为本发明进一步的方案：粒化高炉矿渣粉的比表面积不低于400m2/kg，28d活性指数不小于95％。
作为本发明进一步的方案：保水剂由低粘度羟乙基甲基纤维素与黄原胶、瓜尔胶按质量比5：3：2比例复合而成。
作为本发明进一步的方案：羟乙基甲基纤维素的黏度范围为300-450Pa·S。
作为本发明进一步的方案：混凝土坍落度200-220mm，倒坍排空时间5.3-6.2s，含气量1.5-2.0％，抗离析率不大4％，容重2450-2480kg/m3，28d抗压强度61-74MPa，28d电通量401-883C,28d氯离子扩散系数低于3.0×10-12m2/s。
高保水抗离析高耐久预制梁免人工振捣混凝土的制备方法,其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：按照上述重量份将硅酸盐水泥、粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、细骨料、粗骨料加入混凝土搅拌机中进行搅拌，搅拌时间20-40s，再加入拌合水和经减水剂、保水剂、消泡剂、引气剂、葡钠和白糖复配好的外加剂，继续搅拌90-120s，得到混凝土混合料；
步骤2：将混凝土混合料浇注到整体振动台上，振动成型，脱模养护后，得到高保水抗离析高耐久免人工振捣混凝土预制梁。
本发明的有益效果：
本发明的高保水抗离析高耐久预制梁免人工振捣混凝土，进一步从混凝土拌合物的包裹性、保水性、抗离析性、可施工性及耐久性等角度综合考虑，提供了在预制梁厂大型整体振动台振捣工艺下，较佳的预制梁免人工振捣混凝土配比；
第一点是通过粉煤灰及矿粉的二次水化反应及物理填充效应，进一步改善混凝土的密实度，提高混凝土结构的强度与耐久性，实现混凝土结构的高耐久性；
第二点是本发明所用醚类减水母料因含有环氧树脂E51结构而使得减水剂具备良好的粘聚保水特性，因含有葡萄糖结构而使得减水剂与含有类似结构的保水剂相容性提高，起到协同保水作用，此外环氧树脂E51和葡萄糖结构的引入均增大了减水剂的位阻，从而提高减水率。本发明所用醚类保坍母料含有的三异丙基硅基丙烯酸酯组分与传统丙烯酸酯类组分相比水解较慢，能有效克服丙烯酸酯水解过快而导致的离析和坍损过快。两种减水剂母料均能起到很好的保水和协同保水作用；
第三点是采用复合型黏度改性保水剂来实现在大型整体振动台振捣工艺下，使新拌混凝土较好的保水性、抗离析性；通过有机无机的复合，综合发挥两种增稠机理的优势，在整体振动台高频振捣下，使得水泥浆体不泌水、粗细骨料不分离分布均匀，实现高保水抗离析；
第四点是采用先消后引的技术，消除大气泡引入封闭均匀的小气泡，改善复合黏度改性保水剂给新拌浆体带来黏度的提升后的黏重感、下料困难施工性差等问题，同时还可进一步改善外感质量，减少密集封闭气泡。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明为高保水抗离析高耐久预制梁免人工振捣混凝土，包括以下重量份原料：
水泥274份、粉煤灰72份、粒化高炉矿渣粉129份、细骨料670份、粗骨料1182份、减水剂4.75份、保水剂0.064份、消泡剂0.024份、引气剂0.018份、葡萄糖酸钠0.050份、白糖0.050份、水142份；
其中，水泥为优选的52.5强度等级Ⅱ型硅酸盐水泥，其比表面积≤380m2/Kg；
粉煤灰为优选的超细粉煤灰和一级粉煤灰中的一种，其细度≤10％，需水量比≤95％，28d强度活性指数不小于80％。超细粉煤灰与一级粉煤灰中球形微珠颗粒占比较高，能更好的起物理减水左作用，降低保水组分高掺量带来的黏聚性；
粒化高炉矿渣粉为优选的比表面积不低于400m2/kg，28d活性指数不小于95％；粒化高炉矿渣粉作为掺合料具有一定的活性及填充效应，提高混凝土的耐久性；
细骨料为河砂，细度模数为2.6-3.2，通过0.315mm筛孔的颗粒含量不应小于15％，含泥量量不大于2％，泥块含量不大于0.2％；通过提高0.315mm筛孔的通过率改善混凝土的包裹性，控制含泥量及泥块含量有利于控制混凝土的稳定性；
粗骨料为碎石，经天然岩石破碎筛分而得到的岩石颗粒，为5-10mm粒径与10-20mm粒径组合而成的连续粒级，其针片状颗粒含量≤10％，压碎值≤12％，含泥量≤1.0％，泥块含量≤0.5％；
减水剂为高保水抗离析型聚羧酸盐类减水剂，减水率≥25％；
保水剂为低粘度羟乙基甲基纤维素与黄原胶、瓜尔胶按5：3：2比例复合而成，其中羟乙基甲基纤维素的黏度范围为300-450Pa·S，易引入有害气泡；而黄原胶与瓜尔胶均属于生物胶，具有巨大的分子结构且主链和侧链都含有大量羟基，极易与水分子结合，从而提高拌合物黏度作为保水增稠组分，与黄原胶相比，瓜尔胶分子结构更大，平面扩展范围更广，有利于互相形成空间网状结构，因此增稠效果更好，三种保水黏度改性剂实现功能互补；
消泡剂是聚醚类表面活性剂，pH为5-7，密度为0.97-1.01g/cm3。通过消除搅拌过程中引入气泡及振动过程中未排除的大气泡，使得含气量控制在2.0％以下，进一步提升密实度的同时改善外观质量；
引气剂是烷基醚类阴离子表面活性剂，为淡黄色液体，PH值为7.5-8.5，含气量≥3.5％；通过引入封闭稳定的小气泡，小气泡尺寸应控制在20～150μm，最大尺寸＜200μm，进一步改善物理及化学保水增稠组分带来的粘产性，使黏聚性与可施工性达到协调统一；
葡萄糖酸钠是白色或淡黄色结晶粉末，为工业级产品；白糖属于蔗糖，为无色单斜楔形结晶，白色颗粒或结晶性粉末；葡萄糖酸钠与白糖均为缓凝剂，与减水剂中的保坍组份协同作用，延缓水泥水化，降低坍损，改善高温条件新拌混凝土的施工性。
实施例2
与实施例1不同之处在于：高保水抗离析高耐久预制梁免人工振捣混凝土，包括以下重量份原料：
水泥335份、粉煤灰48份、粒化高炉矿渣粉92份、细骨料706份、粗骨料1153份、减水剂5.70份、保水剂0.068份、消泡剂0.030份、引气剂0.050份、葡萄糖酸钠0.050份、白糖0.050份、水147份。
实施例3
与实施例1不同之处在于：高保水抗离析高耐久预制梁免人工振捣混凝土，包括以下重量份原料：
水泥302份、粉煤灰69份、粒化高炉矿渣粉104份、细骨料649份、粗骨料1154份、减水剂5.23份、保水剂0.050份、消泡剂0.044份、引气剂0.024份、葡萄糖酸钠0.050份、白糖0.050份、水142份。
实施例4
基于上述实施例1-3，由含固量40％醚类减水母料与含固量40％醚类保坍母料按1：1比例复合而成，在搅拌过程中先释放减水组分与水泥作用，后释放保坍组分，使拌合物出机状态良好，坍损小；
所述醚类减水母料采用丙烯酸、甲基烯丙基聚氧乙烯醚3000-E51-葡萄糖在30℃、过硫酸铵(掺量为0.5％原料质量)和维生素C(掺量为0.4％原料质量)聚合7h后加水制得，所述甲基烯丙基聚氧乙烯醚3000-E51-葡萄糖是将摩尔比为1:1:1的甲基烯丙基聚氧乙烯醚3000、环氧树脂E51和葡萄糖利用羟基与环氧的开环反应在170℃及过硫酸钾(掺量为0.8％原料质量)催化下反应6h制成；
所述醚类保坍母料采用摩尔比为1:1:1的三异丙基硅基丙烯酸酯与丙烯酸、甲基烯丙基聚氧乙烯醚3000在65℃、偶氮二异丁腈(掺量为0.5％原料质量)催化下聚合6h后加水制得。
实施例5
高保水抗离析高耐久预制梁免人工振捣混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按照上述重量份将硅酸盐水泥、粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、细骨料、粗骨料加入混凝土搅拌机中进行搅拌，搅拌时间20-40s，再加入拌合水和经减水剂、保水剂、消泡剂、引气剂、葡钠和白糖复配好的外加剂，继续搅拌90-120s，得到混凝土混合料；
其中，拌合水为自来水；
步骤2：向整体振动台上浇筑，振动成型，脱模养护后，得到所述的高保水抗离析高耐久免人工振捣混凝土预制梁。
对比例1
对比例1的混凝土，包括以下重量份原料：
水泥390份、粉煤灰40份、粒化高炉矿渣粉45份、细骨料706份、粗骨料1153份、减水剂5.35份、保水剂5.35份、消泡剂5.35份、引气剂5.35份、葡萄糖酸钠5.35份、白糖5.35份、水142份。
对实施例1-3和对比例1的混凝土进行性能测试；
该性能测试包括以下：
(1)坍落度、倒坍时间、含气量、表观密度
按照国标《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》(GB/T 50080)有关规定进行上述参数的试验检测。
(2)抗离析性
按照建工行业标准《自密实混凝土应用技术规程》(JGJ/T 208)中的拌合物稳定性检测有关规定进行混凝土抗离析性。
(3)抗压强度
按照国标《混凝土物理力学性能试验方法》(GB/T 50081)有关规定进行上述参数的试验检测。
(4)抗氯离子渗透系数
按照国标《混普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GB/T 50082)有关规定进行上述参数的试验检测。
实施例1-3及对比例1工作性、抗离析性、抗压强度及耐久性检测结果见下表：
Figure BDA0003703179850000081
经上表可以得出，该实施例1-3的混凝土坍落度200-220mm，倒坍排空时间5.3-6.2秒，含气量1.5-2.0％，抗离析率不大4％，容重2450-2480kg/m3，28d抗压强度61-74MPa，28d电通量401-883C,28d氯离子扩散系数低于3.0×10-12m2/s，试验结果表明：本实施例所制备的高保水抗离析高耐久预制梁免人工振捣混凝土包裹性与黏聚性好，流速快，在整体式振动台上不离析泌水，骨料分布均匀，其工作性与抗离析性远优于预制梁所用的常规自密实混凝土。预制T梁与盖梁硬化后粗骨料分布均匀，无沉降现象，结构密实强度高耐久性更优，工程质量得到了有效保证。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (1)

1.高保水抗离析高耐久预制梁免人工振捣混凝土，其特征在于，包括以下重量份原料：水泥264-345份、粉煤灰48-72份、粒化高炉矿渣粉82-129份、细骨料670-706份、粗骨料1154-1190份、减水剂4.75-5.70份、保水剂0.038-0.068份、消泡剂0.024-0.086份、引气剂0.014-0.034份、葡萄糖酸钠0.050-0.100份、白糖0.000-0.050份和水138-147份；
减水剂由含固量40%的醚类减水母料与含固量40%的醚类保坍母料按质量比1：1比例复合而成；
醚类减水母料由丙烯酸、甲基烯丙基聚氧乙烯醚3000-E51-葡萄糖、过硫酸铵和维生素C在温度30℃条件下聚合7h后加水制得；
其中，过硫酸铵的添加量占醚类减水母料反应物质量的0.5%，维生素C的添加量占醚类减水母料反应物质量的0.4%；
甲基烯丙基聚氧乙烯醚3000-E51-葡萄糖是将摩尔比为1:1:1的甲基烯丙基聚氧乙烯醚3000、环氧树脂E51和葡萄糖在170℃及过硫酸钾催化下反应6h制成；
其中，过硫酸钾的添加量占甲基烯丙基聚氧乙烯醚3000-E51-葡萄糖反应物质量的0.8%；
醚类保坍母料由摩尔比为1:1:1的三异丙基硅基丙烯酸酯、丙烯酸和甲基烯丙基聚氧乙烯醚3000在65℃、偶氮二异丁腈催化下聚合6h后加水制得；
其中，偶氮二异丁腈占醚类保坍母料反应物质量的0.5%；
粉煤灰的细度≤10%，需水量比≤95%，28d强度活性指数不小于80%；
粒化高炉矿渣粉的比表面积不低于400m2/kg，28d活性指数不小于95%；
保水剂由低粘度羟乙基甲基纤维素与黄原胶、瓜尔胶按质量比5：3：2比例复合而成；
羟乙基甲基纤维素的黏度范围为300-450Pa·S；
混凝土坍落度200-220mm，倒坍排空时间5.3-6.2s，含气量1.5-2.0%，抗离析率不大4%，容重2450-2480kg/m3，28d抗压强度61-74MPa，28d电通量401-883C ,28d氯离子扩散系数低于3.0×10-12m2/s；
所述的高保水抗离析高耐久预制梁免人工振捣混凝土的制备方法,其包括以下步骤：
步骤1：按照上述重量份将硅酸盐水泥、粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、细骨料、粗骨料加入混凝土搅拌机中进行搅拌，搅拌时间20-40s，再加入拌合水和经减水剂、保水剂、消泡剂、引气剂、葡萄糖酸钠 和白糖复配好的外加剂，继续搅拌90-120s，得到混凝土混合料；
步骤2：将混凝土混合料浇注到整体振动台上，振动成型，脱模养护后，得到高保水抗离析高耐久免人工振捣混凝土预制梁。
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