CN115925332A - 一种长距离泵送混凝土及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及混凝土的技术领域，涉及一种长距离泵送混凝土及其制备方法和应用，所述长距离泵送混凝土包括如下重量份的原料：水泥310‑340份、矿渣粉50‑60份、粉煤灰75‑90份、混合砂820‑850份、石子880‑920份、减水剂7.5‑9份和水165‑180份；其中，所述混合砂由机制砂和天然砂混合制得，其机制砂和天然砂的重量份比为（410‑430）：418；所述石子由两种连续粒级为5‑25mm和5‑10mm按照重量份比为（490‑520）：400混合制得；其具有能够较好的解决长距离泵送混凝土的堵泵问题的优点。
Description
技术领域
本申请涉及混凝土的技术领域，尤其是涉及一种长距离泵送混凝土及其制备方法和应用。
背景技术
对于一些轨道交通工程，其沿线周边交通拥挤、地下管线复杂、多数不具备明挖开槽的条件，不得不用暗挖法代替明挖施工，以减少对周边环境的影响。在暗挖施工中，混凝土一般采用地泵泵送，实际工况多为垂直向下距离深、水平距离长、铺管方式复杂等。在这种复杂情况下，“堵泵”成为比较突出的问题，其对混凝土可泵性的要求更高。而业内混凝土质量参差不齐，多采用高用水、高砂率等方式，但其不利于保证工程质量。
对于垂直向下泵送的混凝土，主要是避免混凝土分层、石子堆积，在一定压力或静置状态下，混凝土能够保持匀质，要求保水性和粘聚性良好。对于水平泵送的混凝土，要求混凝土流动性良好，泵送坍落度损失小，入模混凝土拥有良好的流动性，且尽可能降低泵送压力。另外在施工时，由于配筋高、钢筋净间距小，难以得到有效振捣，混凝土必须要求有良好的填充性。
发明内容
为了解决长距离泵送混凝土的堵泵问题，本申请提供一种长距离泵送混凝土及其制备方法和应用。
第一方面，本申请提供一种长距离泵送混凝土，采用如下技术方案：
一种长距离泵送混凝土，其包括如下重量份的原料：水泥310-340份、矿渣粉50-60份、粉煤灰75-90份、混合砂820-850份、石子880-920份、减水剂7.5-9份和水165-180份；其中，所述混合砂由机制砂和天然砂混合制得，其机制砂和天然砂的重量份比为(410-430)：418；所述石子由两种连续粒级为5-25mm和5-10mm按照重量份比为(490-520)：400混合制得。
通过采用上述技术方案，通过对混凝土的各原料及其各原料的配比进行选择，可使混凝土的和易性较优，流动性较好，进行长距离输送时，不易发生泵堵；其中，选择两种此两种连续粒级的石子，可使粗骨料的空隙较小，因为粗骨料的空隙率越大，需要填充的浆体量越多，混凝土的经济性越差，同时浆体量增多导致收缩加大，对混凝土的耐久性不利；采用混合砂制备的混凝土也不易产生离析。
作为优选：所述混凝土包括如下重量份的原料：水泥324份、矿渣粉56份、粉煤灰83份、混合砂837份、石子906份、减水剂8.33份和水171份。
通过采用上述技术方案，通过对混凝土的原料配比进一步优化，可以进一步提高混凝土的综合工作性能。
作为优选：所述混凝土的减水剂由如下重量百分含量的原料制备而成：保坍母液0-7％、生物胶0-20％，余量为酯类减水组分。
通过采用上述技术方案，经检测，生物胶的掺入，并不会影响混凝土的扩展度和屈服应力，也不会明显影响混凝土的流动性，反而会提高混凝土的抗离析能力，其中，保坍母液也会减低混凝土的粘度，从而改善混凝土的工作性能。
作为优选：所述混凝土的减水剂由如下重量百分含量的原料制备而成：保坍母液5％、生物胶10％，余量为酯类减水组分。
作为优选：所述混凝土还包括3-10重量份的外加剂，所述外加剂包括如下重量份的原料：聚乙烯醇10-20份、纤维素钠4-10份、淀粉5-9份和硅烷偶联剂10-20份；所述硅烷偶联剂分子结构中带有羟基、环氧基、氨基和羧基中的一种。
通过采用上述技术方案，通过加入外加剂，外加剂中的硅烷偶联剂可以吸附在混凝土的颗粒表面，然后外加剂中的聚乙烯醇、纤维素钠和淀粉与硅烷偶联剂通过氢键的作用在颗粒周围形成三维网状结构，然后与混凝土中的水泥之间的粘合性更强，不易发生沉降，从而使混凝土的坍落度、扩展度，以及泌水率均得到一定幅度的改善，有助于混凝土的和易性，提高其流动性，但其倒坍时间有一定提高，混凝土的粘性有所提高。
作为优选：所述外加剂中还包括5-10重量份的超支化聚酯。
通过采用上述技术方案，通过加入超支化聚酯，利用超支化聚酯的粘性低，含有的含氧集团较多的优点，可以有助于提高混凝土颗粒表面的网状结构产生，从而降低混凝土的粘度，提高混凝土的流动性。
作为优选：所述粉煤灰的需水量为96％。
通过采用上述技术方案，需水量96％的粉煤灰能够大幅降低混凝土的拌合用水量，对混凝土的强度和耐久性是十分有利的，同时混凝土拌合物的V漏时间缩短明显，混凝土拌合物的泵送性能显著改善。
第二方面，本申请提供一种长距离泵送混凝土的制备方法，采用如下技术方案：
一种长距离泵送混凝土的制备方法，其包括如下步骤：
S1、将水泥、矿渣粉、粉煤灰、石子和混合砂进行混合搅拌，得混合料；
S2、向混合料中加入水及其余原料，混合搅拌，即得长距离泵送混凝土。
通过采用上述技术方案，本申请不存在技术难点，并且对生产设备无特殊要求，适合大规模生产。
第三方面，本申请提供一种长距离泵送混凝土的制备方法，采用如下技术方案：
一种长距离泵送混凝土的应用，所述混凝土在施工时，当遇到水平转直角的90°弯管时，其弯管弯曲半径大于500mm；
其润泵砂浆的配合比如下：
当管道长度≤150m时，用水泥和砂浆的重量份比为1：2的水泥砂浆；当管道长度＞150m时，用水泥和砂浆的重量份比为1：1的水泥砂浆；
其润泵砂浆用量如下：
砂浆用量按每200m管道需0.4-0.7m3砂浆计算，搅拌主机、料斗、混凝土输送车搅拌罐等需0.15-0.25m3的砂浆。
作为优选：通过控制一些实际施工条件，可以大大降低混凝土在应用时，发生泵堵的几率。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1、通过对混凝土的各原料及其各原料的配比进行选择，可使混凝土的和易性较优，流动性较好，进行长距离输送时，不易发生泵堵。
2、外加剂中的硅烷偶联剂可以吸附在混凝土的颗粒表面，然后外加剂中的聚乙烯醇、纤维素钠和淀粉与硅烷偶联剂通过氢键的作用在颗粒周围形成三维网状结构，然后与混凝土中的水泥之间的粘合性更强，不易发生沉降，从而使混凝土的坍落度、扩展度，以及泌水率均得到一定幅度的改善，有助于混凝土的和易性，提高其流动性，但其倒坍时间有一定提高，混凝土的粘性有所提高；利用超支化聚酯的粘性低，含有的含氧集团较多的优点，可以有助于提高混凝土颗粒表面的网状结构产生，从而降低混凝土的粘度，提高混凝土的流动性。
3、本申请制备的混凝土的泌水率均在3.2-3.6％之间；初始坍落度均在250mm及以上，3h后均超过240mm；初始扩展度均在650-680mm之间，3h后的扩展度均在640mm及以上；倒坍时间均在5.3-5.5s之间；说明本申请的混凝土的坍落度和扩展度均较优，说明本申请的混凝土的和易性较优，流动性较好，适合长距离泵送。
具体实施方式
以下结合具体内容对本申请作进一步详细说明。
原料
本申请所用的原料中保坍母液的型号为KH-218；超支化聚酯的型号为RG544；聚乙烯醇的分子量为2000-4000之间；其余原料均为普通市售产品。
实施例
实施例1-3
一种长距离泵送混凝土，其各原料及各原料用量如表1所示，其制备步骤如下：
S1、按照表1中各原料的用量进行称量，然后将水泥、矿渣粉、粉煤灰、石子和混合砂进行混合搅拌，得混合料；
S2、向混合料中加入水及其余原料，混合搅拌，即得长距离泵送混凝土。
其中，减水剂为酯类减水剂组分；其粉煤灰为需水量为96％的粉煤灰；混合砂所述混合砂由机制砂和天然砂混合制得，实施例1-3的机制砂和天然砂的重量份比依次为410:418、420:418和430:418；石子由两种连续粒级为5-25mm和5-10mm的石子混合制得，实施例1-3中5-25mm和5-10mm两种连续粒级石子的重量份比依次为490:400、510:400和520:400。
表1实施例1-3的各原料及各原料用量(kg)
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 水泥 | 310 | 324 | 340 |
| 矿渣粉 | 60 | 56 | 50 |
| 粉煤灰 | 75 | 83 | 90 |
| 混合砂 | 850 | 837 | 820 |
| 石子 | 880 | 906 | 920 |
| 减水剂 | 9 | 8.33 | 7.5 |
| 水 | 165 | 171 | 180 |
实施例4
一种长距离泵送混凝土，与实施例2的不同之处在于，其减水剂由如下重量百分含量的原料制备而成：保坍母液5％，余量为酯类减水组分，其余步骤与实施例1均相同。
实施例5
一种长距离泵送混凝土，与实施例2的不同之处在于，其减水剂由如下重量百分含量的原料制备而成：保坍母液5％、生物胶10％，余量为酯类减水组分，其余步骤与实施例1均相同。
实施例6
一种长距离泵送混凝土，与实施例5的不同之处在于，其原料还包括7kg的外加剂，其外加剂，其由如下重量份的原料混合制得：聚乙烯醇15份、纤维素钠6份、淀粉7份和硅烷偶联剂15份；所述硅烷偶联剂为KH550；其余步骤与实施例5均相同。
实施例7
一种长距离泵送混凝土，与实施例6的不同之处在于，其外加剂中还包括7重量份的超支化聚酯；其余步骤与实施例6均相同。
应用例
本申请制备的长距离泵送混凝土在应用时，其应用条件及注意事项如下：
S1、预拌混凝土要求：
严控原材料进场质量，按试验配比原材性能进行材料进场验收；
控制混凝土到场扩展度650mm以上，混凝土泵压控制在10MPa，混凝土不离析不泌水，和易性良好；经检测，混凝土扩展度经时损失3h≤20mm，泵损≤20mm，方合格，再进行下一步使用；
与施工方保持及时的沟通，准确掌握现场浇筑速度，确保发车频率与施工速率匹配；
如混凝土到达现场等待时间过长，已不满足要求，可添加预先准备的外加剂，预先准备的外加剂按1∶10浓度稀释，专人添加；添加外加剂后要求罐车快速搅拌3min，专人控制；
S2、浇筑前准备工作：
做好混凝土浇筑所需劳动力、机具设备、混凝土等资源的准备，并做好相应的安全技术交底；提前24小时填报混凝土浇筑申请单，现场浇筑两小时前，再次与站内调度联系；
根据现场情况选择合适的混凝土泵车型号(地泵(用电/用油)、接力泵、高压泵)、泵管型号，确保泵车功率足够；
管道布置时应按最短距离、最少弯头和最大弯头来布管，尽量减小输送阻力，也就减少了堵管的可能性；
做好泵管固定，重点关注竖向与水平转化弯头处；打水检查漏点、检查泵车车况，锥形管、弯头等部位的密封情况，有漏点必须处理；
检查泵管(重点弯头)清理情况；
S3、浇筑前施工方的准备工作：
检查泵管磨损情况、密封圈有无损坏、管卡有无松动，发现不合格的及时更换，否则漏浆后，将导致混凝土石子富集、坍落度减小和泵送压力的损失，从而导致堵管；
由水平转垂直时的90度弯管，弯曲半径应大于500mm；在垂直与水平管转化弯头后，水平管应设截止阀，防止在停泵状态下，竖向管内混凝土流动；需保证截止阀与泵车运行一致，即启动先开闸后开泵，停泵先停泵后关闸；底部截止阀的设置可设置旋转钢堵板等简单闸板，不建议使用插入式闸板，因其受较大的混凝土压力后，停止一段时间而阀门难以打开；
夏季气温较高，管道在强烈阳光照射下，混凝土易脱水，从而导致堵管，因此在管道上应加盖湿草袋或其他降温用品；冬季应采取保温措施，确保混凝土的温度；
泵管验收合格后再通知搅拌站发灰；
S4、浇筑过程控制：
混凝土泵在启动后应先泵送适量水，用于湿润混凝土泵的料斗、混凝土缸和输送管等直接与混凝土接触的部位，再采用足量的同配比砂浆润泵；在泵水之后，泵送砂浆之前，放入一海绵球，将砂浆与水分开；
合理的润泵砂浆的配合比；当管道长度低于150m时，用1：2的水泥砂浆(1份水泥/2份砂浆)；当管道长度大于150m时，用1：1的水泥砂浆(1份水泥/1份砂浆)，水泥用量太少也会造成堵管；
合适的润泵砂浆用量；因为首次泵送时，搅拌主机、混凝土输送车搅拌罐、料斗、管道等都要吸收一部分砂浆，如果砂浆用量太少，将导致部分输送管道没有得到润滑，从而导致堵管；正确的砂浆用量应按每200m管道约需0.5m3砂浆计算，搅拌主机、料斗、混凝土输送车搅拌罐等约需0.2m3的砂浆；因此泵送前一定要计算好砂浆的用量；砂浆太少易堵管，砂浆太多将影响混凝土的质量或造成不必要的浪费；
选择合适的泵送速度，泵工不能一味地图快，有时欲速则不达；首次泵送时，由于管道阻力较大，此时应低速泵送，泵送正常后，可适当提高泵送速度；当出现堵管征兆或某一车混凝土的塌落度较小时，应低速泵送，将堵管消灭在萌芽状态；
在泵送过程中，应严格保证混凝土泵送的连续性，料斗中的余料不得低于搅拌轴，如果余料太少，极易吸入空气，导致堵管；料斗中的料也不能堆得太多，应低于防护栏，以便于及时清理杂物和超大骨料；
泵工时刻关注泵车泵压，选择合适的排量、泵送模式；如发现压力表读数突然增大，应立即反泵2-3个行程，再正泵，堵管即可排除；若已经进行了反泵、正泵几个操作循环，仍未排除堵管，应及时拆管清洗，否则将使堵管更加严重；
当发现有一斗混凝土的塌落度很小，无法泵送时，应及时将混凝土从料斗底部放掉，若贪图省事，强行泵送极易造成堵管；
禁止向料斗内加水，禁止罐车冲车水直接冲入料斗，避免局部离析造成堵管；
现场工人严禁加水，混凝土和易性不合适时，及时与现场质检、站内调度沟通；
在施工过程中，应定人定时，巡查易堵的相关部位，包括泵车出口锥形管、各转向弯头处；一旦发现异常应及时进行处理，不要强行泵送；
因各种原因，造成混凝土泵送停泵时，应每隔10min(具体时间视当日气温、混凝土塌落度、混凝土初凝时间而定)开泵一次，避免静置状态下，因竖管内混凝土的流动，形成混凝土分层干化、管内真空；对于停机时间过长，已初凝的混凝土，不宜继续泵送；
中间停机过程禁止反泵操作，因混凝土向下输送泵车入料口无混凝土自重压力，反泵操作不仅不能微动管内混凝土，相反加大管内真空状态；
泵送中途接管时，每次只能加接一根，且应用水润滑一下管道内壁，并排尽空气，否则极易造成堵管；
泵送完毕务必按照操作规程将输送管道清洗干净，否则极易造成下一次泵送时堵管；放入海绵球，最好2个，将水与混凝土分开，至少清洗2遍。完成后弯头拆下来彻底清洗。
对比例
对比例1
一种长距离泵送混凝土，与实施例2的不同之处在于，其粉煤灰采用需水量为103％的粉煤灰，其余步骤与实施例2均相同。
对比例2
一种长距离泵送混凝土，与实施例6的不同之处在于，其外加剂中未添加聚乙烯醇，其余步骤与实施例6均相同。
对比例3
一种长距离泵送混凝土，与实施例6的不同之处在于，其外加剂中未添加纤维素钠，其余步骤与实施例6均相同。
对比例4
一种长距离泵送混凝土，与实施例6的不同之处在于，其外加剂中未添加淀粉，其余步骤与实施例6均相同。
对比例5
一种长距离泵送混凝土，与实施例6的不同之处在于，其外加剂中未添加硅烷偶联剂，其余步骤与实施例6均相同。
性能检测试验
检测方法/试验方法
按照实施例1-7和对比例1-5中的制备方法进行制备长距离泵送混凝土，然后按照如下检测方法分别对其进行检测，其检测结果如表2所示。
泌水率：根据GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》中的试验方法进行测试；
坍落度与坍落度损失：根据GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》中试验方法进行测试；
倒坍时间：根据GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》中的试验方法进行测试；
扩展度与扩展度损失：根据GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》中的试验方法进行测试。
表2实施例1-7和对比例1-5的检测结果
通过实施例1-6和对比例1-5的检测数据可以看出，本申请制备的混凝土的泌水率均在3.2-3.6％之间；初始坍落度均在250mm及以上，3h后均超过240mm；初始扩展度均在650-680mm之间，3h后的扩展度均在640mm及以上；倒坍时间均在5.3-5.5s之间；说明本申请的混凝土的坍落度和扩展度均较优，说明本申请的混凝土的和易性较优，流动性较好，适合长距离泵送。
通过实施例2和对比例1的检测数据可以看出，需水量96％的粉煤灰能够答复降低混凝土的倒坍时间，降低混凝土的粘性，使混凝土的泵送性能显著改善。
通过实施例2和实施例4的检测数据可知，本申请通过在减水剂中加入保坍母液，其倒坍时间明显降低，混凝土的粘度减小，混凝土的工作性可以得到改善。结合实施例5，可以看出，加入生物胶，对混凝土的扩展度和坍落度无明显的影响，这说明生物胶的掺入不会明显影响混凝土的流动性。随着生物胶的掺入，混凝土的泌水率降低，其抗离析能力明显提升。
通过实施例5和实施例6的检测数据可以看出，通过加入外加剂，外加剂中的硅烷偶联剂可以吸附在混凝土的颗粒表面，然后外加剂中的聚乙烯醇、纤维素钠和淀粉与硅烷偶联剂通过氢键的作用在颗粒周围形成三维网状结构，然后与混凝土中的水泥之间的粘合性更强，不易发生沉降，从而使混凝土的坍落度、扩展度，以及泌水率均得到一定幅度的改善，有助于混凝土的和易性，提高其流动性，但其倒坍时间有一定提高，混凝土的粘性有所提高。结合对比例2-5，可以看出，外加剂中的聚乙烯醇、淀粉、纤维素钠和硅烷偶联剂之间具有协同作用。结合实施例7，通过加入超支化聚酯，利用超支化聚酯的粘性低，含有的含氧集团较多的优点，可以有助于提高混凝土颗粒表面的网状结构产生，从而降低混凝土的粘度，提高混凝土的流动性。
上述具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种长距离泵送混凝土，其特征在于：其包括如下重量份的原料：水泥310-340份、矿渣粉50-60份、粉煤灰75-90份、混合砂820-850份、石子880-920份、减水剂7.5-9份和水165-180份；其中，所述混合砂由机制砂和天然砂混合制得，其机制砂和天然砂的重量份比为（410-430）：418；所述石子由两种连续粒级为5-25mm和5-10mm按照重量份比为（490-520）：400混合制得。
2.根据权利要求1所述的一种长距离泵送混凝土，其特征在于：所述混凝土包括如下重量份的原料：水泥324份、矿渣粉56份、粉煤灰83份、混合砂837份、石子906份、减水剂8.33份和水171份。
3.根据权利要求1所述的一种长距离泵送混凝土，其特征在于：所述混凝土的减水剂由如下重量百分含量的原料制备而成：保坍母液0-7%、生物胶0-20%，余量为酯类减水组分。
4.根据权利要求1所述的一种长距离泵送混凝土，其特征在于：所述混凝土的减水剂由如下重量百分含量的原料制备而成：保坍母液5%、生物胶10%，余量为酯类减水组分。
5.根据权利要求1所述的一种长距离泵送混凝土，其特征在于：所述混凝土还包括3-10重量份的外加剂，所述外加剂包括如下重量份的原料：聚乙烯醇10-20份、纤维素钠4-10份、淀粉5-9份和硅烷偶联剂10-20份；所述硅烷偶联剂分子结构中带有羟基、环氧基、氨基和羧基中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种长距离泵送混凝土，其特征在于：所述外加剂中还包括5-10重量份的超支化聚酯。
7.根据权利要求1所述的一种长距离泵送混凝土，其特征在于：所述粉煤灰的需水量为96%。
8.一种权利要求1-7任一所述的一种长距离泵送混凝土的制备方法，其特征在于：其包括如下步骤：
S1、将水泥、矿渣粉、粉煤灰、石子和混合砂进行混合搅拌，得混合料；
S2、向混合料中加入水及其余原料，混合搅拌，即得长距离泵送混凝土。
9.一种权利要求1-7任一所述的一种长距离泵送混凝土的应用，其特征在于：所述混凝土在施工时，当遇到水平转直角的90°弯管时，其弯管弯曲半径大于500mm；
其润泵砂浆的配合比如下：
当管道长度≤150m时，用水泥和砂浆的重量份比为1：2的水泥砂浆；当管道长度＞150m时，用水泥和砂浆的重量份比为1：1 的水泥砂浆；
其润泵砂浆用量如下：
砂浆用量按每200m 管道需0.4-0.7m3砂浆计算，搅拌主机、料斗、混凝土输送车搅拌罐等需0.15-0.25m3的砂浆。
Priority Applications (1)
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| CN202211454975.2A CN115925332A (zh) | 2022-11-21 | 2022-11-21 | 一种长距离泵送混凝土及其制备方法和应用 |
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Citations (3)
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| CN111153655A (zh) * | 2020-01-17 | 2020-05-15 | 重庆华西易通建设股份有限公司 | 一种c60泵送混凝土及其制备方法 |
| CN113979666A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-01-28 | 上海曼瓦匠实业有限公司 | 一种双掺型湿拌砂浆添加剂 |
| CN115010416A (zh) * | 2022-06-15 | 2022-09-06 | 广东基础新世纪混凝土有限公司 | 一种超长距离泵送机制砂混凝土及其制备方法 |
-
2022
- 2022-11-21 CN CN202211454975.2A patent/CN115925332A/zh active Pending
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| Title |
|---|
| 中国建筑学会混凝土外加剂应用技术专业委员会: "混凝土外加剂及其应用技术新进展", 30 June 2009, 北京：北京理工大学出版社, pages: 181 - 182 * |
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