CN117486564A - 一种泵送预应力混凝土管桩及其制备方法 - Google Patents

一种泵送预应力混凝土管桩及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117486564A
CN117486564A CN202311457473.XA CN202311457473A CN117486564A CN 117486564 A CN117486564 A CN 117486564A CN 202311457473 A CN202311457473 A CN 202311457473A CN 117486564 A CN117486564 A CN 117486564A
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
pipe pile
concrete pipe
emulsion
pumping
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311457473.XA
Other languages
English (en)
Inventor
陈周鹏
潘志峰
邱岳涛
胡俊华
朱昌祺
连志胜
李伟腾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kezhijie New Material Group Fujian Co ltd
Original Assignee
Kezhijie New Material Group Fujian Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kezhijie New Material Group Fujian Co ltd filed Critical Kezhijie New Material Group Fujian Co ltd
Priority to CN202311457473.XA priority Critical patent/CN117486564A/zh
Publication of CN117486564A publication Critical patent/CN117486564A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04Portland cements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28BSHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B21/00Methods or machines specially adapted for the production of tubular articles
    • B28B21/02Methods or machines specially adapted for the production of tubular articles by casting into moulds
    • B28B21/10Methods or machines specially adapted for the production of tubular articles by casting into moulds using compacting means
    • B28B21/22Methods or machines specially adapted for the production of tubular articles by casting into moulds using compacting means using rotatable mould or core parts
    • B28B21/30Centrifugal moulding
    • B28B21/32Feeding the material into the moulds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28BSHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B21/00Methods or machines specially adapted for the production of tubular articles
    • B28B21/92Methods or apparatus for treating or reshaping
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/22Glass ; Devitrified glass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24Macromolecular compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/40Compounds containing silicon, titanium or zirconium or other organo-metallic compounds; Organo-clays; Organo-inorganic complexes
    • C04B24/42Organo-silicon compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/0028Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
    • C04B40/0039Premixtures of ingredients
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F212/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring
    • C08F212/02Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
    • C08F212/04Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring
    • C08F212/06Hydrocarbons
    • C08F212/08Styrene
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22Piles
    • E02D5/24Prefabricated piles
    • E02D5/30Prefabricated piles made of concrete or reinforced concrete or made of steel and concrete
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22Piles
    • E02D5/58Prestressed concrete piles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00017Aspects relating to the protection of the environment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/50Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

本发明涉及建筑材料技术领域,特别涉及一种泵送预应力混凝土管桩及其制备方法。该混凝土管桩的组分包括液料和干料;液料包括以下原料组分:减水剂、保坍剂、消泡剂、稳定剂、改性剂、调凝剂、聚合物乳液、降粘剂、防腐剂、水;干料包括以下原料组分:硅酸盐水泥、玻璃粉、硅灰、玻璃砂、二氧化硅‑陶瓷高强复合微粉、磨细砂、碎石、纤维、水。本发明可改善聚羧酸添加剂和再生玻璃材料应用于泵送预应力混凝土管桩生产中时,带来的和易性差、泌水量大、粘度大、抗压强度低、凝结时间长等问题,并弥补混凝土抗压强度降低和凝结时间偏长等缺陷,使混凝土管桩相关标准的规定,且价格相对实惠。

Description

一种泵送预应力混凝土管桩及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域,特别涉及一种泵送预应力混凝土管桩及其制备方法。
背景技术
PHC管桩作为管桩的主要品种之一,具有单桩承载力高、应用范围广、成桩质量可靠、成本相对更低、施工便捷、污染小等特点,在承载力、质量及成本等方面有着显著优势,已被广泛地应用于高层民用建筑、工业厂房、大型设备基础、交通基础设施、市政基础等工程中。
就现有公开的预应力混凝土管桩产品配方而言,其组分大致可分为胶凝材料、矿物集料、调凝剂、流变剂、改性组分和其他组分等6种。其中,可根据不同功能选择普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、高铝水泥、粉煤灰、矿粉和硅灰等组分作为预应力混凝土管桩的胶凝材料以赋予混凝土优越的抗压、抗折和粘结强度。同时,预应力混凝土管桩的颗粒级配需要将较粗集料(如碎石等)和细集料(如机制砂、河沙、细砂和磨细砂等)配合使用,以达到最佳的密实性效果。预应力混凝土管桩亦可添加早强剂和促凝剂来提高早期水泥凝结强度,也可通过缓凝剂来减缓石膏凝结速度以延长预应力混凝土管桩的可操作时间。可再分散胶粉和乳液作用于预应力混凝土管桩时可以将混凝土予以改性,形成坚固的聚合物膜,提高混凝土的流动性、拉拔强度和抗折强度,还可以降低弹性模量,减小混凝土体系的内部应力。
另一方面,超塑化剂、消泡剂和稳定剂同属于预应力混凝土管桩中的流变剂组分。超塑化剂在预应力混凝土管桩里起到减水和保坍作用,以此提供流动性能。预应力混凝土管桩中的消泡剂添加于液料中时的作用主要是可以减少含气量,提高混凝土后期强度,还可以获得均匀、光滑和坚固的表面。少量的稳定剂(如纤维素醚)可以防止混凝土的离析和表皮的形成,从而造成对最终表面性能的负面影响。除此之外,当预应力混凝土管桩施工过程中有特殊抗裂需求时,亦会添加适量纤维以改善混凝土的抗裂能力,减少和抑制各类裂纹的产生。
已有文献和成功案例表明,预应力混凝土管桩的原材料来源丰富,目前包含机制砂、河砂、石英砂、石粉和陶瓷粉等在内的各种集料均可用于制备预应力混凝土管桩,其中以机制砂最为常见。随着各类原材料来源的丰富化及相关配方技术研究的深入,再生玻璃材料作为回收再利用原料,以其稳定的耐酸碱性、化学惰性和低膨胀系数等特性,正在逐渐成为预应力混凝土管桩产品的一个新兴研究方向。
有文献验证,再生玻璃材料粒径小、分散性好、透明度高、防沉效果好,且具有良好的亲和能力和较强的位阻能力,能方便地分散于混凝土体系中,成膜后可增加混凝土丰满度和降低混凝土粘度,并保持清晰的透明度,又提供良好的抗刮性。但据试验表明,再生玻璃材料应用于预应力混凝土管桩中存在抗压强度偏低、泌水量大和凝结时间变长的问题。究其原因,再生玻璃材料虽然级配较好,但其表面形貌较为光滑,与水泥反应活性低于矿粉,因此导致胶凝材料与集料的结合能力减弱,混凝土体系中水泥颗粒间相互连接形成骨架结构所需的时间延长。
另一方面,就现有预应力混凝土管桩的生产工艺和使用的添加剂而言,生产工艺主要分为开模非泵工艺和合模泵送工艺,使用的添加剂主要分为萘系添加剂和聚羧酸添加剂两种,其中,开模非泵工艺和使用萘系添加剂为预应力混凝土管桩的传统生产方式,其具有混凝土和易性好、敏感性低和工艺成熟度高等特征,但也存在生产成本高、污染大、冬季容易结晶和无法生产更高标号管桩混凝土等问题。与之不同的,当聚羧酸添加剂应用于开模非泵工艺和合模泵送工艺时,其具有的生产成本低、施工效率高、添加剂匀质性好且能生产更高标号管桩混凝土等优势。但是,需要注意的是,为了达到设计的超高强度,超高强管桩混凝土的水胶比和砂率较低,且其配套聚羧酸添加剂产品配方中无法添加引气剂用于改善混凝土和易性,加之使用合模泵送工艺生产超高强混凝土管桩时要求混凝土应保证大流态来降低泵压和提高生产效率,这就导致了当聚羧酸添加剂应用于泵送超高强混凝土管桩时混凝土容易出现和易性差、泌水量大、敏感性高等问题。
综上所述,再生玻璃材料作为回收再利用原料,虽然级配较好,但将再生玻璃材料应用于预应力混凝土管桩中存在抗压强度偏低、泌水量大和凝结时间变长的问题。当聚羧酸添加剂应用于开模非泵工艺和合模泵送工艺时,其具有的生产成本低、施工效率高、添加剂匀质性好且能生产更高标号管桩混凝土等优势,但聚羧酸添加剂应用于泵送超高强混凝土管桩时混凝土容易出现和易性差、泌水量大、敏感性高等问题。
如何改善聚羧酸添加剂和再生玻璃材料应用于泵送预应力混凝土管桩生产中时带来的和易性差、泌水量大、粘度大、抗压强度低、凝结时间长等问题,使制备得到的泵送预应力混凝土管桩符合JGJ/T 406《预应力混凝土管桩技术标准》、GB 50081《混凝土物理力学性能试验方法》和GB 13476《先张法预应力混凝土管桩》等相关标准的规定,正是本领域技术人员致力于解决的问题。
发明内容
为解决上述背景技术中提到的问题,本发明提供一种环保、无污染、且具有良好工作性能的泵送预应力混凝土管桩,其技术方案如下:
该泵送预应力混凝土管桩,其组分包括液料和干料;所述液料包括以下原料组分:减水剂、保坍剂、消泡剂、稳定剂、改性剂、调凝剂、聚合物乳液、降粘剂、防腐剂、水;所述干料包括以下原料组分:硅酸盐水泥、玻璃粉、硅灰、玻璃砂、二氧化硅-陶瓷高强复合微粉、磨细砂、碎石、纤维、水;其中,所述聚合物乳液为有机硅改性的苯乙烯和丙烯酸酯共聚乳;所述改性剂为木质素磺酸钾-丁烯酸-顺丁烯二酸酐接枝多元共聚物;所述二氧化硅-陶瓷高强复合微粉的原料组分包括:电熔莫来石、板状刚玉、纯铝酸钙水泥、陶瓷微粉、甲基丙烯基对甲基苯基硅橡胶、三烯丙基异氰脲酸酯、气相二氧化硅、丁烯-1-癸烯共聚物、聚丙烯酸钙、羟丁基二淀粉磷酸酯、硅灰。
在一实施例中,按质量份计,所述液料包括以下原料组分:减水剂10~30份、保坍剂2~10份、消泡剂0.1~1份、稳定剂0.1~3份、改性剂1~10份、调凝剂1~10份、聚合物乳液10~30份、降粘剂0.5~5份、防腐剂1~5份、水10~500份;
所述干料包括以下原料组分:硅酸盐水泥30~60份、玻璃粉5~10份、硅灰2~15份、玻璃砂45~65份、二氧化硅-陶瓷高强复合微粉5~20份、磨细砂3~20份、碎石80~130份、纤维0.5~2份、水10~20份;
所述二氧化硅-陶瓷高强复合微粉的原料组分包括:电熔莫来石10~30份、板状刚玉5~25份、纯铝酸钙水泥1~15份、陶瓷微粉30~100份、甲基丙烯基对甲基苯基硅橡胶10~30份、三烯丙基异氰脲酸酯1~7份、气相二氧化硅30~100份、丁烯-1-癸烯共聚物1~15份、聚丙烯酸钙1~8份、羟丁基二淀粉磷酸酯1~3份、硅灰3~20份;
其中,所述液料与所述干料的质量比为(0.3~2):(100~500)。
在一实施例中,所述二氧化硅-陶瓷高强复合微粉的制备过程为:按一定重量份称取各原料组分,混合并研磨至混合粉末的细度为(170~270)目,即得。
在一实施例中,所述聚合物乳液采用预乳化法制备得到,其制备过程为:
将第一部分复合乳化剂加入一定量的水中,搅拌溶解,制得溶液A;
在所述溶液A中加入丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸单体,搅拌混合制成预乳化液;
将引发剂过硫酸钾溶入一定量的水中,配制成引发剂溶液;
在反应容器中加入碳酸氢钠、水和第二部分复合乳化剂,搅拌溶解后升温至(50~70)℃,加入第一部分引发剂溶液,并在(20~40)min内将第一部分预乳化液加入,在(75~80)℃下保温反应至液体变蓝;
将乙烯基三乙氧基硅烷加入第二部分预乳化液中混合,在(2~3)h内将预乳化液和第二部分引发剂溶液加入反应容器中,而后于(75~80)℃下保温反应(1~2)h,降温至(20~40)℃以下,调节pH至7~8,过滤,即得。
在一实施例中,第一部分复合乳化剂和第二部分复合乳化剂用量之和为复合乳化剂的总量;第一部分复合乳化剂和第二部分复合乳化剂的质量比为(2~6):(0.5~2);
第一部分引发剂溶液和第二部分引发剂溶液用量之和为引发剂溶液的总量;
第一部分预乳化液和第二部分预乳化液用量之和为预乳化液的总量;第一部分预乳化液和第二部分预乳化液质量比为(0.5~1.5):(2~6);
其中,所述复合乳化剂的原料组分包括壬基酚聚氧乙烯醚与十二烷基硫酸钠,所述壬基酚聚氧乙烯醚与十二烷基硫酸钠的质量比为5:1~2:1;
所述复合乳化剂占预乳化液总量的质量分数为3%~5%,乙烯基三乙氧基硅烷占预乳化液总量的质量分数为2%~6%,丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸单体分别占预乳化液总量的质量分数为10%~40%、15%~40%、1%~10%。
在一实施例中,所述改性剂的制备过程为:
将木质素磺酸钾、丁烯酸与顺丁烯二酸酐加入反应器,调节反应体系pH值为2~5,于Fe(Ⅱ)和H2O2作用下,在(50~90)℃反应温度下,进行接枝共聚反应(2~5)h,反应完后除杂纯化,即得;
其中,所述木质素磺酸钾、丁烯酸、顺丁烯二酸酐、Fe(Ⅱ)、H2O2的质量比为100:(15~40):(5~30):(1~8):(2~10)。
在一实施例中,所述降粘剂是以1,3-二氢-1,3-二氧代-5-异苯并呋羧酸、多元醇化合物、N-(1,1-二甲基-3-氧代丁基)丙烯酰胺、2,2-二甲氧基丙烷、丁炔二醇单丙氧基醚、2-羟基乙基丙烯酸酯、多聚磷酸酯、15-冠醚-5为原料,在催化剂作用下经聚合反应制成:
其中,1,3-二氢-1,3-二氧代-5-异苯并呋羧酸、多元醇化合物、N-(1,1-二甲基-3-氧代丁基)丙烯酰胺、2,2-二甲氧基丙烷、丁炔二醇单丙氧基醚、2-羟基乙基丙烯酸酯、多聚磷酸酯、15-冠醚-5的摩尔比为1:(1~3):(1~5):(1~4):(1~3):(1~5):(1~4):(1~3);
所述多元醇化合物为2,2-双羟甲基-1,3-丙二醇、2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇中的一种或多种组合;催化剂为过氧化氢、浓硫酸和浓硝酸中的一种或多种组合。
在一实施例中,所述降粘剂的制备过程为:在反应器中加入多元醇化合物、N-(1,1-二甲基-3-氧代丁基)丙烯酰胺,控制体系温度25℃~45℃,搅拌混合;而后加入1,3-二氢-1,3-二氧代-5-异苯并呋羧酸,再加入第一部分催化剂,于30℃~50℃下反应(3~4)h;
继续加入多聚磷酸酯、15-冠醚-5、第二部分催化剂,控制体系温度45℃~65℃下,恒温反应(20~24)h;
继续加入2,2-二甲氧基丙烷、丁炔二醇单丙氧基醚和2-羟基乙基丙烯酸酯、第三部分催化剂,于40℃~70℃下反应(15~25)h,冷却至室温,即得;
其中,催化剂用量为第一部分催化剂、第二部分催化剂和第三部分催化剂用量用量之和;第一部分催化剂用量占多元醇化合物、N-(1,1-二甲基-3-氧代丁基)丙烯酰胺和1,3-二氢-1,3-二氧代-5-异苯并呋羧酸总质量的0.1%~1.0%;第二部分催化剂用量占多聚磷酸酯和15-冠醚-5总质量的0.2%~3.0%;第三部分催化剂用量占2,2-二甲氧基丙烷、丁炔二醇单丙氧基醚和2-羟基乙基丙烯酸酯总质量的0.1%~3.0%。
在一实施例中,所述减水剂和保坍剂为聚羧酸类接枝多元共聚物;
和/或,所述消泡剂为聚硅氧烷类有机物;
和/或,所述稳定剂为文莱胶、定优胶、纳米纤维素、黄原胶、羟乙基纤维素中的一种或多种组合;
和/或,所述调凝剂包括增强剂、促凝剂,其中,增强剂为硝酸钙、元明粉、三乙醇胺、纳米晶核增强剂中的一种或多种组合;促凝剂为氟铝酸钙、硫氰酸钠、硫酸锂、硅酸钾中的一种或多种组合;
和/或,所述防腐剂为2,4-己二烯酸钾;
和/或,所述硅酸盐水泥为52.5级普通硅酸盐水泥;
和/或,所述玻璃粉的目数为(170~270);
和/或,所述玻璃砂的目数为(70~140);
和/或,所述碎石的粒径为(5~25)mm;
和/或,所述纤维为聚丙烯纤维。
本发明发明还提供一种如上所述的泵送预应力混凝土管桩的制备方法,其包括以下制备步骤:
称取干料的各原料组分混合,制得干料;
称取液料的各原料组分混合,制得液料;
称取液料和干料混合,搅拌均匀进行合模、布料泵送、离心成型;并对离心成型的管桩进行蒸养、蒸压养护,最终成型,即得。
与现有的技术相比,本发明具有以下技术效果:
本发明可改善聚羧酸添加剂和再生玻璃材料应用于泵送预应力混凝土管桩生产中时带来的和易性差、泌水量大、粘度大、抗压强度低、凝结时间长等问题,并弥补使用再生玻璃材料替代矿粉后带来的混凝土抗压强度降低和凝结时间偏长等缺陷,使制备得到的泵送预应力混凝土管桩相关标准的规定,且价格相对实惠;另外,本发明方案可丰富预应力混凝土管桩的原材料来源,在保证预应力混凝土管桩工作性能的前提下提升固废建筑材料利用率。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种泵送预应力混凝土管桩的制备方法的操作示例,其包括以下制备步骤:
步骤一、称取干料的各原料组分混合,制得干料;
步骤二、称取液料的各原料组分混合,制得液料;
步骤三、称取液料和干料混合,搅拌均匀进行合模、布料泵送、离心成型;并对离心成型的管桩进行蒸养、蒸压养护,最终成型,即得。
混凝土管桩的原料配方为:
按质量份计,所述液料包括以下原料组分:减水剂10~30份、保坍剂2~10份、消泡剂0.1~1份、稳定剂0.1~3份、改性剂1~10份、调凝剂1~10份、聚合物乳液10~30份、降粘剂0.5~5份、防腐剂1~5份、水10~500份;
所述干料包括以下原料组分:硅酸盐水泥30~60份、玻璃粉5~10份、硅灰2~15份、玻璃砂45~65份、二氧化硅-陶瓷高强复合微粉5~20份、磨细砂3~20份、碎石80~130份、纤维0.5~2份、水10~20份。
其中,所述液料与所述干料的质量比为(0.3~2):(100~500)。
对于各组分原料的选择:
1.二氧化硅-陶瓷高强复合微粉
按重量份计,所述二氧化硅-陶瓷高强复合微粉的原料组分包括:电熔莫来石10~30份、板状刚玉5~25份、纯铝酸钙水泥1~15份、陶瓷微粉30~100份、甲基丙烯基对甲基苯基硅橡胶10~30份、三烯丙基异氰脲酸酯1~7份、气相二氧化硅30~100份、丁烯-1-癸烯共聚物1~15份、聚丙烯酸钙1~8份、羟丁基二淀粉磷酸酯1~3份、硅灰3~20份;其制备过程为:按一定重量份称取上述各原料组分,混合并研磨至混合粉末的细度为(170~270)目,即得。
2.聚合物乳液
聚合物乳液为有机硅改性的苯乙烯和丙烯酸酯共聚乳(文中又称有机硅-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚乳),其合成工艺优选实施方式为:
步骤1、将第一部分复合乳化剂加入一定量的去离子水中,搅拌溶解;
步骤2、然后加入丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸单体,强力搅拌一定时间,制成预乳化液;
步骤3、另将引发剂过硫酸钾溶入适量水中,配成引发剂溶液。
步骤4、在装有回流冷凝管、电动搅拌器、恒压滴液漏斗和温度计的250mL四口烧瓶中,加人适量碳酸氢钠、去离子水和第二部分复合乳化剂,搅拌溶解,升温至(50~70)℃,加入第一部分引发剂溶液,在(20~40)min内滴加第一部分预乳化液,在(75~80)℃保温反应至液体变蓝;
步骤5、将乙烯基三乙氧基硅烷混入第二部分预乳化液中,在(2~3)h内将预乳化液和第二部分引发剂溶液滴人烧瓶中,滴完后保温反应(1~2)h,于(75~80)℃降温至(20~40)℃以下,用氨水调节pH值至7~8,过滤保存,即得。
其中,第一部分复合乳化剂和第二部分复合乳化剂用量之和为复合乳化剂的总量;第一部分复合乳化剂和第二部分复合乳化剂的质量比为(2~6):(0.5~2);第一部分引发剂溶液和第二部分引发剂溶液用量之和为引发剂溶液的总量;第一部分预乳化液和第二部分预乳化液用量之和为预乳化液的总量;第一部分预乳化液和第二部分预乳化液质量比为(0.5~1.5):(2~6);
其中,所述复合乳化剂的原料组分包括壬基酚聚氧乙烯醚与十二烷基硫酸钠,所述壬基酚聚氧乙烯醚与十二烷基硫酸钠的质量比为5:1~2:1;复合乳化剂占预乳化液总量的质量分数为3%~5%,乙烯基三乙氧基硅烷占预乳化液总量的质量分数为2%~6%,丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸单体分别占预乳化液总量质量分数为10%~40%、15%~40%、1%~10%。
3.改性剂
所述改性剂为木质素磺酸钾-丁烯酸-顺丁烯二酸酐接枝多元共聚物,其合成工艺优选实施方式为:
将木质素磺酸钾、丁烯酸与顺丁烯二酸酐加入反应器,调节反应体系pH值为2~5,于Fe(Ⅱ)和H2O2作用下,在(50~90)℃反应温度下,进行接枝共聚反应(2~5)h,反应完后除杂纯化,即得;其中,所述木质素磺酸钾、丁烯酸、顺丁烯二酸酐、Fe(Ⅱ)、H2O2的质量比为100:(15~40):(5~30):(1~8):(2~10)。
4.降粘剂
所述降粘剂的合成工艺优选实施方式为:
步骤1、在反应器中加入多元醇化合物、N-(1,1-二甲基-3-氧代丁基)丙烯酰胺,控制体系温度25℃~45℃,搅拌混合;而后加入1,3-二氢-1,3-二氧代-5-异苯并呋羧酸,再加入第一部分催化剂,于30℃~50℃下反应(3~4)h;
步骤2、继续加入多聚磷酸酯、15-冠醚-5、第二部分催化剂,控制体系温度45℃~65℃下,恒温反应(20~24)h;
步骤3、继续加入2,2-二甲氧基丙烷、丁炔二醇单丙氧基醚和2-羟基乙基丙烯酸酯、第三部分催化剂,于40℃~70℃下反应(15~25)h,冷却至室温,即得;
其中,1,3-二氢-1,3-二氧代-5-异苯并呋羧酸、多元醇化合物、N-(1,1-二甲基-3-氧代丁基)丙烯酰胺、2,2-二甲氧基丙烷、丁炔二醇单丙氧基醚、2-羟基乙基丙烯酸酯、多聚磷酸酯、15-冠醚-5的摩尔比为1:(1~3):(1~5):(1~4):(1~3):(1~5):(1~4):(1~3);多元醇化合物为2,2-双羟甲基-1,3-丙二醇、2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇中的一种或多种组合;催化剂为过氧化氢、浓硫酸和浓硝酸中的一种或多种组合。
催化剂用量为第一部分催化剂、第二部分催化剂和第三部分催化剂用量用量之和;第一部分催化剂用量占多元醇化合物、N-(1,1-二甲基-3-氧代丁基)丙烯酰胺和1,3-二氢-1,3-二氧代-5-异苯并呋羧酸总质量的0.1%~1.0%;第二部分催化剂用量占多聚磷酸酯和15-冠醚-5总质量的0.2%~3.0%;第三部分催化剂用量占2,2-二甲氧基丙烷、丁炔二醇单丙氧基醚和2-羟基乙基丙烯酸酯总质量的0.1%~3.0%。
本发明还提供如表1-4所示的实施例和对比例的配方(单位:重量份):
表1
表2
表3
表4
本发明提供上述实施例和对比例具体制备过程为:
实施例1:
按如下比例制备泵送预应力混凝土管桩的液料和干料部分,其中液料部分:减水剂130kg、保坍剂50kg、聚硅氧烷类有机物3kg、羟乙基纤维素5kg、木质素磺酸钾-丁烯酸-顺丁烯二酸酐接枝多元共聚物30kg、三乙醇胺20kg、硫酸锂30kg、有机硅-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚乳200kg、醇-酯-醚-磷酸-酰胺多元共聚衍生物30kg、2,4-己二烯酸钾15kg、水487kg;
干料部分:52.5级普通硅酸盐水泥400kg、200目玻璃粉75kg、硅灰95kg、(70~140)目玻璃砂550kg、200目二氧化硅-陶瓷高强复合微粉120kg、磨细砂90kg、(5~25)mm碎石1150kg、聚丙烯纤维10kg、水150kg。
制备好液料和干料部分后,分别取12kg液料和2650kg干料混合搅拌均匀进行合模、布料泵送、离心成型,并对离心成型的管桩蒸养、蒸压养护,最终成型,由此得到C115泵送预应力混凝土管桩制品,测试其性能,与竞品(某品牌早强型预应力高强混凝土管桩专用高性能减水剂)的对比结果。
实施例2:
按如下比例制备泵送预应力混凝土管桩的液料和干料部分,其中液料部分:减水剂130kg、保坍剂50kg、聚硅氧烷类有机物3kg、纳米纤维素3kg、文莱胶6kg、木质素磺酸钾-丁烯酸-顺丁烯二酸酐接枝多元共聚物30kg、硝酸钙10kg、元明粉15kg、氟铝酸钙30kg、有机硅-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚乳200kg、醇-酯-醚-磷酸-酰胺多元共聚衍生物30kg、2,4-己二烯酸钾15kg、水478g;
干料部分:52.5级普通硅酸盐水泥400kg、200目玻璃粉75kg、硅灰95kg、(70~140)目玻璃砂600kg、200目二氧化硅-陶瓷高强复合微粉110kg、磨细砂60kg、(5~25)mm碎石1150kg、聚丙烯纤维10kg、水150kg。
制备好液料和干料部分后,分别取12kg液料和2650kg干料混合搅拌均匀进行合模、布料泵送、离心成型,并对离心成型的管桩蒸养、蒸压养护,最终成型,由此得到C115泵送预应力混凝土管桩制品,测试其性能,与竞品(某品牌早强型预应力高强混凝土管桩专用高性能减水剂)的对比结果。
实施例3:
按如下比例制备泵送预应力混凝土管桩的液料和干料部分,其中液料部分:减水剂130kg、保坍剂50kg、聚硅氧烷类有机物3kg、定优胶5kg、黄原胶5kg、木质素磺酸钾-丁烯酸-顺丁烯二酸酐接枝多元共聚物30kg、纳米晶核增强剂30kg、硫氰酸钠30kg、有机硅-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚乳200kg、醇-酯-醚-磷酸-酰胺多元共聚衍生物30kg、2,4-己二烯酸钾15kg、水472kg;
干料部分:52.5级普通硅酸盐水泥400kg、200目玻璃粉75kg、硅灰95kg、(70~140)目玻璃砂600kg、200目二氧化硅-陶瓷高强复合微粉110kg、磨细砂60kg、(5~25)mm碎石1150kg、聚丙烯纤维10kg、水150kg。
制备好液料和干料部分后,分别取12kg液料和2650kg干料混合搅拌均匀进行合模、布料泵送、离心成型,并对离心成型的管桩蒸养、蒸压养护,最终成型,由此得到C115泵送预应力混凝土管桩制品,测试其性能,与竞品(某品牌早强型预应力高强混凝土管桩专用高性能减水剂)的对比结果。
实施例4:
按如下比例制备泵送预应力混凝土管桩的液料和干料部分,其中液料部分:减水剂130kg、保坍剂50kg、聚硅氧烷类有机物3kg、黄原胶5kg、文莱胶5kg、木质素磺酸钾-丁烯酸-顺丁烯二酸酐接枝多元共聚物30kg、元明粉15kg、纳米晶核增强剂20kg、硅酸钾30kg、有机硅-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚乳200kg、醇-酯-醚-磷酸-酰胺多元共聚衍生物30kg、2,4-己二烯酸钾15kg、水467kg;
干料部分:52.5级普通硅酸盐水泥400kg、200目玻璃粉75kg、硅灰95kg、(70~140)目玻璃砂600kg、200目二氧化硅-陶瓷高强复合微粉110kg、磨细砂60kg、(5~25)mm碎石1150kg、聚丙烯纤维10kg、水150kg。
制备好液料和干料部分后,分别取12kg液料和2650kg干料混合搅拌均匀进行合模、布料泵送、离心成型,并对离心成型的管桩蒸养、蒸压养护,最终成型,由此得到C115泵送预应力混凝土管桩制品,测试其性能,与竞品(某品牌早强型预应力高强混凝土管桩专用高性能减水剂)的对比结果。
对比例1:
按如下比例制备泵送预应力混凝土管桩的液料和干料部分,其中液料部分:减水剂130kg、保坍剂50kg、聚硅氧烷类有机物3kg、羟乙基纤维素5kg、木质素磺酸钾-丁烯酸-顺丁烯二酸酐接枝多元共聚物30kg、三乙醇胺20kg、硫酸锂30kg、有机硅-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚乳200kg、醇-酯-醚-磷酸-酰胺多元共聚衍生物30kg、2,4-己二烯酸钾15kg、水487kg;
干料部分:52.5级普通硅酸盐水泥400kg、200目玻璃粉75kg、硅灰95kg、(70~140)目玻璃砂400kg、200目二氧化硅-陶瓷高强复合微粉200kg、磨细砂170kg、(5~25)mm碎石1150kg、聚丙烯纤维10kg、水150kg。
制备好液料和干料部分后,分别取12kg液料和2650kg干料混合搅拌均匀进行合模、布料泵送、离心成型,并对离心成型的管桩蒸养、蒸压养护,最终成型,由此得到C115泵送预应力混凝土管桩制品,测试其性能,与竞品(某品牌早强型预应力高强混凝土管桩专用高性能减水剂)的对比结果。
对比例2:
按如下比例制备泵送预应力混凝土管桩的液料和干料部分,其中液料部分:减水剂130kg、保坍剂50kg、聚硅氧烷类有机物3kg、羟乙基纤维素5kg、木质素磺酸钾-丁烯酸-顺丁烯二酸酐接枝多元共聚物30kg、三乙醇胺20kg、硫酸锂30kg、有机硅-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚乳200kg、醇-酯-醚-磷酸-酰胺多元共聚衍生物30kg、2,4-己二烯酸钾15kg、水487kg;
干料部分:52.5级普通硅酸盐水泥400kg、200目玻璃粉75kg、硅灰95kg、(70~140)目玻璃砂680kg、200目二氧化硅-陶瓷高强复合微粉50kg、磨细砂40kg、(5~25)mm碎石1150kg、聚丙烯纤维10kg、水150kg。
制备好液料和干料部分后,分别取12kg液料和2650kg干料混合搅拌均匀进行合模、布料泵送、离心成型,并对离心成型的管桩蒸养、蒸压养护,最终成型,由此得到C115泵送预应力混凝土管桩制品,测试其性能,与竞品(某品牌早强型预应力高强混凝土管桩专用高性能减水剂)的对比结果。
对比例3:
按如下比例制备泵送预应力混凝土管桩的液料和干料部分,其中液料部分:减水剂130kg、保坍剂50kg、聚硅氧烷类有机物3kg、羟乙基纤维素5kg、木质素磺酸钾-丁烯酸-顺丁烯二酸酐接枝多元共聚物30kg、三乙醇胺20kg、硫酸锂30kg、有机硅-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚乳200kg、醇-酯-醚-磷酸-酰胺多元共聚衍生物30kg、2,4-己二烯酸钾15kg、水487kg;
干料部分:52.5级普通硅酸盐水泥400kg、200目玻璃粉75kg、硅灰95kg、(70~140)目玻璃砂650kg、200目二氧化硅-陶瓷高强复合微粉20kg、磨细砂80kg、(5~25)mm碎石1150kg、聚丙烯纤维10kg、水150kg。
制备好液料和干料部分后,分别取12kg液料和2650kg干料混合搅拌均匀进行合模、布料泵送、离心成型,并对离心成型的管桩蒸养、蒸压养护,最终成型,由此得到C115泵送预应力混凝土管桩制品,测试其性能,与竞品(某品牌早强型预应力高强混凝土管桩专用高性能减水剂)的对比结果。
对比例4:
按如下比例制备泵送预应力混凝土管桩的液料和干料部分,其中液料部分:减水剂130kg、保坍剂50kg、聚硅氧烷类有机物3kg、羟乙基纤维素5kg、木质素磺酸钾-丁烯酸-顺丁烯二酸酐接枝多元共聚物30kg、三乙醇胺20kg、硫酸锂30kg、有机硅-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚乳200kg、醇-酯-醚-磷酸-酰胺多元共聚衍生物30kg、2,4-己二烯酸钾15kg、水487kg;
干料部分:52.5级普通硅酸盐水泥400kg、200目玻璃粉75kg、硅灰95kg、(70~140)目玻璃砂490kg、200目二氧化硅-陶瓷高强复合微粉230kg、磨细砂50kg、(5~25)mm碎石1150kg、聚丙烯纤维10kg、水150kg。
制备好液料和干料部分后,分别取12kg液料和2650kg干料混合搅拌均匀进行合模、布料泵送、离心成型,并对离心成型的管桩蒸养、蒸压养护,最终成型,由此得到C115泵送预应力混凝土管桩制品,测试其性能,与竞品(某品牌早强型预应力高强混凝土管桩专用高性能减水剂)的对比结果。
对比例5:
按如下比例制备泵送预应力混凝土管桩的液料和干料部分,其中液料部分:减水剂130kg、保坍剂50kg、聚硅氧烷类有机物3kg、羟乙基纤维素5kg、木质素磺酸钾-丁烯酸-顺丁烯二酸酐接枝多元共聚物30kg、三乙醇胺20kg、硫酸锂30kg、有机硅-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚乳200kg、醇-酯-醚-磷酸-酰胺多元共聚衍生物30kg、2,4-己二烯酸钾15kg、水487kg;
干料部分:52.5级普通硅酸盐水泥430kg、200目玻璃粉30kg、硅灰110kg、(70~140)目玻璃砂600kg、200目二氧化硅-陶瓷高强复合微粉110kg、磨细砂60kg、(5~25)mm碎石1150kg、聚丙烯纤维10kg、水150kg。
制备好液料和干料部分后,分别取12kg液料和2650kg干料混合搅拌均匀进行合模、布料泵送、离心成型,并对离心成型的管桩蒸养、蒸压养护,最终成型,由此得到C115泵送预应力混凝土管桩制品,测试其性能,与竞品(某品牌早强型预应力高强混凝土管桩专用高性能减水剂)的对比结果。
对比例6:
按如下比例制备泵送预应力混凝土管桩的液料和干料部分,其中液料部分:减水剂130kg、保坍剂50kg、聚硅氧烷类有机物3kg、羟乙基纤维素5kg、木质素磺酸钾-丁烯酸-顺丁烯二酸酐接枝多元共聚物30kg、三乙醇胺20kg、硫酸锂30kg、有机硅-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚乳200kg、醇-酯-醚-磷酸-酰胺多元共聚衍生物30kg、2,4-己二烯酸钾15kg、水487kg;
干料部分:52.5级普通硅酸盐水泥380kg、200目玻璃粉130kg、硅灰60kg、(70~140)目玻璃砂600kg、200目二氧化硅-陶瓷高强复合微粉110kg、磨细砂60kg、(5~25)mm碎石1150kg、聚丙烯纤维10kg、水150kg。
制备好液料和干料部分后,分别取12kg液料和2650kg干料混合搅拌均匀进行合模、布料泵送、离心成型,并对离心成型的管桩蒸养、蒸压养护,最终成型,由此得到C115泵送预应力混凝土管桩制品,测试其性能,与竞品(某品牌早强型预应力高强混凝土管桩专用高性能减水剂)的对比结果。
对比例7:
按如下比例制备泵送预应力混凝土管桩的液料和干料部分,其中液料部分:减水剂130kg、保坍剂50kg、聚硅氧烷类有机物3kg、羟乙基纤维素5kg、木质素磺酸钾-丁烯酸-顺丁烯二酸酐接枝多元共聚物30kg、三乙醇胺20kg、硫酸锂30kg、有机硅-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚乳50kg、醇-酯-醚-磷酸-酰胺多元共聚衍生物30kg、2,4-己二烯酸钾15kg、水637kg;
干料部分:52.5级普通硅酸盐水泥400kg、200目玻璃粉75kg、硅灰95kg、(70~140)目玻璃砂600kg、200目二氧化硅-陶瓷高强复合微粉110kg、磨细砂60kg、(5~25)mm碎石1150kg、聚丙烯纤维10kg、水150kg。
制备好液料和干料部分后,分别取12kg液料和2650kg干料混合搅拌均匀进行合模、布料泵送、离心成型,并对离心成型的管桩蒸养、蒸压养护,最终成型,由此得到C115泵送预应力混凝土管桩制品,测试其性能,与竞品(某品牌早强型预应力高强混凝土管桩专用高性能减水剂)的对比结果。
对比例8:
按如下比例制备泵送预应力混凝土管桩的液料和干料部分,其中液料部分:减水剂130kg、保坍剂50kg、聚硅氧烷类有机物3kg、羟乙基纤维素5kg、木质素磺酸钾-丁烯酸-顺丁烯二酸酐接枝多元共聚物30kg、三乙醇胺20kg、硫酸锂30kg、有机硅-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚乳350kg、醇-酯-醚-磷酸-酰胺多元共聚衍生物30kg、2,4-己二烯酸钾15kg、水337kg;
干料部分:52.5级普通硅酸盐水泥400kg、200目玻璃粉75kg、硅灰95kg、(70~140)目玻璃砂600kg、200目二氧化硅-陶瓷高强复合微粉110kg、磨细砂60kg、(5~25)mm碎石1150kg、聚丙烯纤维10kg、水150kg。
制备好液料和干料部分后,分别取12kg液料和2650kg干料混合搅拌均匀进行合模、布料泵送、离心成型,并对离心成型的管桩蒸养、蒸压养护,最终成型,由此得到C115泵送预应力混凝土管桩制品,测试其性能,与竞品(某品牌早强型预应力高强混凝土管桩专用高性能减水剂)的对比结果。
对比例9:
按如下比例制备泵送预应力混凝土管桩的液料和干料部分,其中液料部分:减水剂130kg、保坍剂50kg、聚硅氧烷类有机物3kg、羟乙基纤维素5kg、木质素磺酸钾-丁烯酸-顺丁烯二酸酐接枝多元共聚物5kg、三乙醇胺20kg、硫酸锂30kg、有机硅-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚乳200kg、醇-酯-醚-磷酸-酰胺多元共聚衍生物30kg、2,4-己二烯酸钾15kg、水512kg;
干料部分:52.5级普通硅酸盐水泥400kg、200目玻璃粉75kg、硅灰95kg、(70~140)目玻璃砂600kg、200目二氧化硅-陶瓷高强复合微粉110kg、磨细砂60kg、(5~25)mm碎石1150kg、聚丙烯纤维10kg、水150kg。
制备好液料和干料部分后,分别取12kg液料和2650kg干料混合搅拌均匀进行合模、布料泵送、离心成型,并对离心成型的管桩蒸养、蒸压养护,最终成型,由此得到C115泵送预应力混凝土管桩制品,测试其性能,与竞品(某品牌早强型预应力高强混凝土管桩专用高性能减水剂)的对比结果。
对比例10:
按如下比例制备泵送预应力混凝土管桩的液料和干料部分,其中液料部分:减水剂130kg、保坍剂50kg、聚硅氧烷类有机物3kg、羟乙基纤维素5kg、木质素磺酸钾-丁烯酸-顺丁烯二酸酐接枝多元共聚物150kg、三乙醇胺20kg、硫酸锂30kg、有机硅-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚乳200kg、醇-酯-醚-磷酸-酰胺多元共聚衍生物30kg、2,4-己二烯酸钾15kg、水367kg;
干料部分:52.5级普通硅酸盐水泥400kg、200目玻璃粉75kg、硅灰95kg、(70~140)目玻璃砂600kg、200目二氧化硅-陶瓷高强复合微粉110kg、磨细砂60kg、(5~25)mm碎石1150kg、聚丙烯纤维10kg、水150kg。
制备好液料和干料部分后,分别取12kg液料和2650kg干料混合搅拌均匀进行合模、布料泵送、离心成型,并对离心成型的管桩蒸养、蒸压养护,最终成型,由此得到C115泵送预应力混凝土管桩制品,测试其性能,与竞品(某品牌早强型预应力高强混凝土管桩专用高性能减水剂)的对比结果。
对比例11:
按如下比例制备泵送预应力混凝土管桩的液料和干料部分,其中液料部分:减水剂130kg、保坍剂50kg、聚硅氧烷类有机物3kg、羟乙基纤维素5kg、木质素磺酸钾-丁烯酸-顺丁烯二酸酐接枝多元共聚物30kg、三乙醇胺20kg、硫酸锂30kg、有机硅-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚乳200kg、醇-酯-醚-磷酸-酰胺多元共聚衍生物2kg、2,4-己二烯酸钾15kg、水515kg;
干料部分:52.5级普通硅酸盐水泥400kg、200目玻璃粉75kg、硅灰95kg、(70~140)目玻璃砂600kg、200目二氧化硅-陶瓷高强复合微粉110kg、磨细砂60kg、(5~25)mm碎石1150kg、聚丙烯纤维10kg、水150kg。
制备好液料和干料部分后,分别取12kg液料和2650kg干料混合搅拌均匀进行合模、布料泵送、离心成型,并对离心成型的管桩蒸养、蒸压养护,最终成型,由此得到C115泵送预应力混凝土管桩制品,测试其性能,与竞品(某品牌早强型预应力高强混凝土管桩专用高性能减水剂)的对比结果。
对比例12:
按如下比例制备泵送预应力混凝土管桩的液料和干料部分,其中液料部分:减水剂130kg、保坍剂50kg、聚硅氧烷类有机物3kg、羟乙基纤维素5kg、木质素磺酸钾-丁烯酸-顺丁烯二酸酐接枝多元共聚物30kg、三乙醇胺20kg、硫酸锂30kg、有机硅-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚乳200kg、醇-酯-醚-磷酸-酰胺多元共聚衍生物75kg、2,4-己二烯酸钾15kg、水442kg;
干料部分:52.5级普通硅酸盐水泥400kg、200目玻璃粉75kg、硅灰95kg、(70~140)目玻璃砂600kg、200目二氧化硅-陶瓷高强复合微粉110kg、磨细砂60kg、(5~25)mm碎石1150kg、聚丙烯纤维10kg、水150kg。
制备好液料和干料部分后,分别取12kg液料和2650kg干料混合搅拌均匀进行合模、布料泵送、离心成型,并对离心成型的管桩蒸养、蒸压养护,最终成型,由此得到C115泵送预应力混凝土管桩制品,测试其性能,与竞品(某品牌早强型预应力高强混凝土管桩专用高性能减水剂)的对比结果。
对比例13:
按如下比例制备泵送预应力混凝土管桩的液料和干料部分,其中液料部分:减水剂130kg、保坍剂50kg、聚硅氧烷类有机物3kg、羟乙基纤维素5kg、三乙醇胺20kg、硫酸锂30kg、有机硅-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚乳200kg、醇-酯-醚-磷酸-酰胺多元共聚衍生物30kg、2,4-己二烯酸钾15kg、水517kg;
干料部分:52.5级普通硅酸盐水泥400kg、200目玻璃粉75kg、硅灰95kg、(70~140)目玻璃砂550kg、200目二氧化硅-陶瓷高强复合微粉120kg、磨细砂90kg、(5~25)mm碎石1150kg、聚丙烯纤维10kg、水150kg。
制备好液料和干料部分后,分别取12kg液料和2650kg干料混合搅拌均匀进行合模、布料泵送、离心成型,并对离心成型的管桩蒸养、蒸压养护,最终成型,由此得到C115泵送预应力混凝土管桩制品,测试其性能,与竞品(某品牌早强型预应力高强混凝土管桩专用高性能减水剂)的对比结果。
对比例14:
按如下比例制备泵送预应力混凝土管桩的液料和干料部分,其中液料部分:减水剂130kg、保坍剂50kg、聚硅氧烷类有机物3kg、羟乙基纤维素5kg、木质素磺酸钾-丁烯酸-顺丁烯二酸酐接枝多元共聚物30kg、三乙醇胺20kg、硫酸锂30kg、醇-酯-醚-磷酸-酰胺多元共聚衍生物30kg、2,4-己二烯酸钾15kg、水687kg;
干料部分:52.5级普通硅酸盐水泥400kg、200目玻璃粉75kg、硅灰95kg、(70~140)目玻璃砂550kg、200目二氧化硅-陶瓷高强复合微粉120kg、磨细砂90kg、(5~25)mm碎石1150kg、聚丙烯纤维10kg、水150kg。
制备好液料和干料部分后,分别取12kg液料和2650kg干料混合搅拌均匀进行合模、布料泵送、离心成型,并对离心成型的管桩蒸养、蒸压养护,最终成型,由此得到C115泵送预应力混凝土管桩制品,测试其性能,与竞品(某品牌早强型预应力高强混凝土管桩专用高性能减水剂)的对比结果。
对比例15:
按如下比例制备泵送预应力混凝土管桩的液料和干料部分,其中液料部分:减水剂130kg、保坍剂50kg、聚硅氧烷类有机物3kg、羟乙基纤维素5kg、木质素磺酸钾-丁烯酸-顺丁烯二酸酐接枝多元共聚物30kg、三乙醇胺20kg、硫酸锂30kg、有机硅-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚乳200kg、2,4-己二烯酸钾15kg、水507kg;
干料部分:52.5级普通硅酸盐水泥400kg、200目玻璃粉75kg、硅灰95kg、(70~140)目玻璃砂550kg、200目二氧化硅-陶瓷高强复合微粉120kg、磨细砂90kg、(5~25)mm碎石1150kg、聚丙烯纤维10kg、水150kg。
制备好液料和干料部分后,分别取12kg液料和2650kg干料混合搅拌均匀进行合模、布料泵送、离心成型,并对离心成型的管桩蒸养、蒸压养护,最终成型,由此得到C115泵送预应力混凝土管桩制品,测试其性能,与竞品(某品牌早强型预应力高强混凝土管桩专用高性能减水剂)的对比结果。
对比例16:
按如下比例制备泵送预应力混凝土管桩的液料和干料部分,其中液料部分:减水剂130kg、保坍剂50kg、聚硅氧烷类有机物3kg、羟乙基纤维素5kg、木质素磺酸钾-丁烯酸-顺丁烯二酸酐接枝多元共聚物30kg、三乙醇胺20kg、硫酸锂30kg、有机硅-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚乳200kg、醇-酯-醚-磷酸-酰胺多元共聚衍生物30kg、2,4-己二烯酸钾15kg、水487kg;
干料部分:52.5级普通硅酸盐水泥475kg、硅灰95kg、(70~140)目玻璃砂550kg、200目二氧化硅-陶瓷高强复合微粉120kg、磨细砂90kg、(5~25)mm碎石1150kg、聚丙烯纤维10kg、水150kg。
制备好液料和干料部分后,分别取12kg液料和2650kg干料混合搅拌均匀进行合模、布料泵送、离心成型,并对离心成型的管桩蒸养、蒸压养护,最终成型,由此得到C115泵送预应力混凝土管桩制品,测试其性能,与竞品(某品牌早强型预应力高强混凝土管桩专用高性能减水剂)的对比结果。
对比例17:
按如下比例制备泵送预应力混凝土管桩的液料和干料部分,其中液料部分:减水剂130kg、保坍剂50kg、聚硅氧烷类有机物3kg、羟乙基纤维素5kg、木质素磺酸钾-丁烯酸-顺丁烯二酸酐接枝多元共聚物30kg、三乙醇胺20kg、硫酸锂30kg、有机硅-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚乳200kg、醇-酯-醚-磷酸-酰胺多元共聚衍生物30kg、2,4-己二烯酸钾15kg、水487kg;
干料部分:52.5级普通硅酸盐水泥400kg、200目玻璃粉625kg、硅灰95kg、200目二氧化硅-陶瓷高强复合微粉120kg、磨细砂90kg、(5~25)mm碎石1150kg、聚丙烯纤维10kg、水150kg。
制备好液料和干料部分后,分别取12kg液料和2650kg干料混合搅拌均匀进行合模、布料泵送、离心成型,并对离心成型的管桩蒸养、蒸压养护,最终成型,由此得到C115泵送预应力混凝土管桩制品,测试其性能,与竞品(某品牌早强型预应力高强混凝土管桩专用高性能减水剂)的对比结果。
对比例18:
按如下比例制备泵送预应力混凝土管桩的液料和干料部分,其中液料部分:减水剂130kg、保坍剂50kg、聚硅氧烷类有机物3kg、羟乙基纤维素5kg、木质素磺酸钾-丁烯酸-顺丁烯二酸酐接枝多元共聚物30kg、三乙醇胺20kg、硫酸锂30kg、有机硅-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚乳200kg、醇-酯-醚-磷酸-酰胺多元共聚衍生物30kg、2,4-己二烯酸钾15kg、水487kg;
干料部分:52.5级普通硅酸盐水泥400kg、200目玻璃粉75kg、硅灰95kg、(70~140)目玻璃砂670kg、磨细砂90kg、(5~25)mm碎石1150kg、聚丙烯纤维10kg、水150kg。
制备好液料和干料部分后,分别取12kg液料和2650kg干料混合搅拌均匀进行合模、布料泵送、离心成型,并对离心成型的管桩蒸养、蒸压养护,最终成型,由此得到C115泵送预应力混凝土管桩制品,测试其性能,与竞品(某品牌早强型预应力高强混凝土管桩专用高性能减水剂)的对比结果。
上述实施例和对比例中各原料组分的选用如下:
1)减水剂选用科之杰新材料集团福建有限公司自产Poi nt-MS4404型聚羧酸减水剂;
2)保坍剂选用科之杰新材料集团福建有限公司自产Poi nt-TS4404型聚羧酸保坍剂;
3)消泡剂选用聚硅氧烷类有机物,具体为广州建涂堡建材有限公司市售D508型消泡剂;
4)所述改性剂的制备过程为:木质素磺酸钾、丁烯酸与顺丁烯二酸酐在Fe(Ⅱ)和H2O2作用下,pH值为4,反应温度为70℃,反应时间3h,进行接枝共聚反应,反应完毕后去除未反应的原料,得到木质素磺酸钾-丁烯酸-顺丁烯二酸酐接枝多元共聚物;其中,所述木质素磺酸钾、丁烯酸、顺丁烯二酸酐、Fe(Ⅱ)、H2O2的质量比为100:30:20:5:5。
5)所述有机硅-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚乳的制备过程为:
步骤1,将第一部分复合乳化剂加入一定量的去离子水中,搅拌溶解。
步骤2,然后加入丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸单体,强力搅拌45min,制成预乳化液;
其中,所述复合乳化剂的原料组分由壬基酚聚氧乙烯醚与十二烷基硫酸钠组成,所述壬基酚聚氧乙烯醚与十二烷基硫酸钠的质量比为4:1;复合乳化剂占预乳化液总量的质量分数为4%,乙烯基三乙氧基硅烷占预乳化液总量的质量分数为5%,丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸单体分别占预乳化液总量质量分数为25%、30%、5%,水占预乳化液总量的质量分数为31%。
步骤3,另将引发剂过硫酸钾溶入适量水中,配成引发剂溶液,其中,过硫酸钾与水的用量比例为1:3,引发剂溶液与预乳化液总量的质量比为1:50。
步骤4,在装有回流冷凝管、电动搅拌器、恒压滴液漏斗和温度计的250mL四口烧瓶中,加入适量碳酸氢钠、去离子水和第二部分复合乳化剂,搅拌溶解,升温至60℃,加入第一部分引发剂溶液,在35min内滴加第一部分预乳化液,在80℃保温反应至液体变蓝;
其中,碳酸氢钠与预乳化液总量的质量比为1:500;去离子水与预乳化液总量的质量比为1:2。
步骤5,将乙烯基三乙氧基硅烷混入第二部分预乳化液中,在3h内将预乳化液和第二部分引发剂溶液滴人烧瓶中,滴完后保温反应2h,于80℃降温至35℃以下,用氨水调节pH值至7.5,过滤保存,即得。
其中,第一部分复合乳化剂和第二部分复合乳化剂用量之和为复合乳化剂的总量;第一部分复合乳化剂和第二部分复合乳化剂的质量比为3:1;第一部分引发剂溶液和第二部分引发剂溶液用量之和为引发剂溶液的总量;第一部分预乳化液和第二部分预乳化液用量之和为预乳化液的总量;第一部分预乳化液和第二部分预乳化液质量比为1:4。
6)所述醇-酯-醚-磷酸-酰胺多元共聚衍生物的制备过程为:
步骤1,在四口烧瓶中加入多元醇化合物、N-(1,1-二甲基-3-氧代丁基)丙烯酰胺,控制温度35℃,搅拌,加入1,3-二氢-1,3-二氧代-5-异苯并呋羧酸,再加入催化剂,于50℃下搅拌反应3.5h,此步骤下催化剂用量占多元醇化合物、N-(1,1-二甲基-3-氧代丁基)丙烯酰胺和1,3-二氢-1,3-二氧代-5-异苯并呋羧酸质量的0.5%:
步骤2,向步骤1中加入多聚磷酸酯、15-冠醚-5,再加入催化剂,控制温度55℃,搅拌反应22h,此步骤下催化剂用量占多聚磷酸酯和15-冠醚-5质量的1.5%;
步骤3,在步骤2中加入2,2-二甲氧基丙烷、丁炔二醇单丙氧基醚和2-羟基乙基丙烯酸酯,再加入催化剂,于60℃下搅拌反应20h,冷却至室温,得到降粘剂,此步骤下催化剂用量占2,2-二甲氧基丙烷、丁炔二醇单丙氧基醚和2-羟基乙基丙烯酸酯质量的1.0%。
其中,多元醇化合物是2,2-双羟甲基-1,3-丙二醇和2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇的混合物,其摩尔比为1:1;催化剂为浓硫酸:1,3-二氢-1,3-二氧代-5-异苯并呋羧酸、多元醇化合物、N-(1,1-二甲基-3-氧代丁基)丙烯酰胺、2,2-二甲氧基丙烷、丁炔二醇单丙氧基醚、2-羟基乙基丙烯酸酯、多聚磷酸酯、15-冠醚-5的摩尔比为1:2.5:2:3:1.8:1.5:2.3:1.5。
7)所述二氧化硅-陶瓷高强复合微粉的制备过程为:按一定重量份称取各原料组分,混合并研磨至混合粉末的细度为200目,即得。其中,按重量份计,所述二氧化硅-陶瓷高强复合微粉的原料组分由电熔莫来石25份、板状刚玉20份、纯铝酸钙水泥12份、陶瓷微粉90份、甲基丙烯基对甲基苯基硅橡胶20份、三烯丙基异氰脲酸酯3份、气相二氧化硅85份、丁烯-1-癸烯共聚物10份、聚丙烯酸钙5份、羟丁基二淀粉磷酸酯2份、硅灰16份组成。
对上述实施例和对比例制备的产品进行性能测试,其中,测试项目的指标控制值和竞品测试结果如表5所示,实施例、竞品和对比例的测试结果如下表6-9所示:
表5
/>
表中指标来源于JGJ/T 406《预应力混凝土管桩技术标准》、GB 50081《混凝土物理力学性能试验方法》和GB 13476《先张法预应力混凝土管桩》等相关标准的规定和工程实践经验。
表6
表7
/>
表8
/>
表9
/>
从上表的测试结果可以看出:
(1)从本发明实施例的测试结果可知:
对比产品合格控制值、竞品、实施例1-4的数据可以看出:
相比合格控制值和上述实施例数据,竞品的倒置坍落度筒排空时间偏大、泵送效率偏低、抗渗压力偏低、表面出现裂痕,且和易性差;上述实施例则各项指标均符合控制值要求,表明了:本发明实施例改善了聚羧酸添加剂和再生玻璃材料应用于泵送预应力混凝土管桩生产中时带来的和易性差、泌水量大、粘度大、抗压强度低、凝结时间长等问题,并弥补使用再生玻璃材料替代矿粉后带来的混凝土抗压强度降低和凝结时间偏长等缺陷,使制备得到的泵送预应力混凝土管桩相关标准的规定。
(2)相比实施例,对比例1和对比例2的玻璃砂用量超过限定范围(偏小和偏大);
因此,相比实施例和产品合格控制值,对比例1的落度筒排空时间偏大、泵送效率偏低,泵送压力偏大,且表面出现裂痕,可知,相比实施例和产品合格控制值,对比例1工作性能变差。相比实施例和产品合格控制值,对比例2的常压蒸养脱模强度和高压蒸养强度偏小、抗渗压力偏低,凝结时间偏长,抗裂弯矩偏小,且和易性变差,可知,相比实施例和产品合格控制值,对比例2工作性能变差。
(3)相比实施例,对比例3和对比例4的二氧化硅-陶瓷高强复合微粉用量超过限定范围(偏小和偏大);因此,相比实施例和产品合格控制值,对比例3和对比例4的工作性能变差。
(4)相比实施例,对比例5和对比例6的玻璃粉用量超过限定范围(偏小和偏大);因此,相比实施例和产品合格控制值,对比例5和对比例6的工作性能变差。
(5)相比实施例,对比例7和对比例8的乳液用量超过限定范围(偏小和偏大);因此,相比实施例和产品合格控制值,对比例7和对比例8的工作性能变差。
(6)相比实施例,对比例9和对比例10的改性剂用量超过限定范围(偏小和偏大);因此,相比实施例和产品合格控制值,对比例9和对比例10的工作性能变差。
(7)相比实施例,对比例11和对比例12的降粘剂用量超过限定范围(偏小和偏大);因此,相比实施例和产品合格控制值,对比例9和对比例10的工作性能变差。
(8)相比实施例,对比例13、对比例14、对比例15、对比例16、对比例17、对比例18未添加改性剂、乳液、降粘剂、玻璃粉、玻璃砂、二氧化硅-陶瓷高强复合微粉;因此,相比实施例和产品合格控制值,对比例13、对比例14、对比例15、对比例16、对比例17、对比例18的工作性能变差。
综上,本发明提供的泵送预应力混凝土管桩及其制备方法,至少包括以下设计构思、作用机理和有益效果:
1.技术效果
本发明利用再生玻璃材料的性质,采用特定聚合物乳液、改性剂对预应力混凝土管桩进行改性,然后搭配调凝剂中增强剂和二氧化硅-陶瓷高强复合微粉,来改善聚羧酸添加剂和再生玻璃材料应用于泵送预应力混凝土管桩生产中时带来的和易性差、泌水量大、粘度大、抗压强度低、凝结时间长等问题,并弥补使用再生玻璃材料替代矿粉后带来的混凝土抗压强度降低和凝结时间偏长等缺陷,使制备得到的泵送预应力混凝土管桩符合JGJ/T406《预应力混凝土管桩技术标准》、GB 50081《混凝土物理力学性能试验方法》和GB 13476《先张法预应力混凝土管桩》等相关标准的规定,且价格相对实惠。
本发明方案可丰富预应力混凝土管桩的原材料来源,在保证预应力混凝土管桩工作性能的前提下,提升固废建筑材料利用率。
2.设计构思和创新点
(1)采用玻璃粉和玻璃砂配合取代管桩混凝土的矿粉和机制砂以降低混凝土的粘度,同时具有固废资源再利用,经济环保等益处,这与现有方案中采用玻璃粉(砂)单纯作为混凝土或混凝土的粉料和集料作用不同;
(2)采用特定聚合物乳液搭配特定改性剂对管桩混凝土进行改性,改性剂最初应用于食品工业中,搭配聚合物乳液应用于混凝土中可以起到减少泌水、提高和易性、可泵性及抗渗性和降低粘度的作用,目前尚未发现其他现有技术采用该方案;
(3)采用特制的降粘剂,应用于管桩混凝土时可以起到改善混凝土原材料级配、降低混凝土粘度、提高混凝土生产时的分散速度、丰满度和施工性能的作用;
(4)采用调凝剂中增强剂搭配二氧化硅-陶瓷高强复合微粉,以通过碱激发效应来克服因使用玻璃粉(砂)而产生的抗压强度不足的缺陷。
3.作用机理:
其中,各组分作用机理为:
特定聚合物乳液的作用为可将混凝土予以改性,形成坚固的聚合物膜,提高混凝土的和易性、柔软度、浆体丰满度、流动性、拉拔强度和抗折强度,还可以降低弹性模量,减小混凝土体系的内部应力。除此之外,其还可提高水泥的塑性和抗渗性,有助于减缓水泥的收缩和龟裂现象,并能提高水泥对混凝土的附着力和抗拉强度,从而增加工程的耐久性和寿命。
将特定改性剂应用于预应力混凝土管桩中,可以调整水泥颗粒间的电子势能分布,降低絮凝剂分子的表面活性,同时由于其活性较高,能够替代减水剂和保坍剂被絮凝剂分子优先吸附,有效提高液料的增塑作用,降低混凝土泌水量和粘度,改善预应力混凝土管桩和易性和工作性能。
使用的特定降粘剂兼具疏水及亲水基团,具有高分散性,作用到水泥颗粒间的静电力呈立体式,可在在保证混凝土强度的前提下于混凝土体系内引入大量微小连续的稳定封闭球状的有益气泡,由于水分均匀分布在大量气泡的表面,使得能自由移动的水量减少,降低混凝土泌水量和粘性,改善混凝土和易性。
减水剂和保坍剂均为聚羧酸类接枝多元共聚物,其主要作用为吸附于水泥颗粒表面,颗粒间由于带相同电荷而相互排斥,使水泥颗粒被分散而释放颗粒间多余的水分而产生减水作用。加入减水剂和保坍剂后,其在水泥颗粒表面形成吸附膜,以此延缓水泥的水化进程,使水泥石晶体的生长更为完善,减少水分蒸发产生的毛细空隙,提高混凝土强度、硬度和结构致密性。
添加消泡剂的主要作用为破坏混凝土中有害气泡的弹性膜,抑制有害气泡的产生;若有害气泡已经产生,消泡剂微粒在接触泡沫后会立即捕获泡沫表面的憎水链端,而后迅速铺展形成很薄的双膜层,进一步扩散并层状侵入,取代原泡沫的膜壁,并在周围表面张力大的膜层强力牵引下破坏定向膜的力学平衡而起到破泡和抑泡的效果,从而提高混凝土的强度。
添加稳定剂的主要作用为改性剂分子上的羟基和醚键上的氧原子与水分子缔合成氢键,水分子与改性剂分子链间的相互扩散作用使水分子得以进入改性剂大分子链内部,并受到较强的约束力,使游离水变成结合水,从而提高混凝土的保水性;另一方面,改性剂改善了新拌水泥浆体的流变性能,多孔网络结构、渗透压力和改性剂的成膜性能也阻碍了水的扩散,提高了混凝土对热、盐和酸碱的稳定性。
添加的调凝剂,其作用为调整预应力混凝土管桩的凝结时间,防止混凝土出现速凝或超缓凝的问题,并通过碱激发作用提高混凝土的强度。
添加防腐剂的主要作用为抑制液料在存放过程中由于有机质存在而引起的微生物滋生现象,通过使微生物体内蛋白质凝固和变性,干扰其生存和繁殖,从而延长液料的保存期限。
添加纤维的作用为抑制混凝土裂纹的出现和发展,降低混凝土表面的水分析出和集料沉降,使混凝土中的微小空隙含量大幅减少,有效提高预应力混凝土管桩的抗渗能力、密实度和强度。
综上所述,本发明提供一种采用再生玻璃材料和二氧化硅-陶瓷高强复合微粉的泵送预应力混凝土管桩的制备方法,通过改性剂、降粘剂和聚合物乳液改性和其他组分激发的协同作用,其可以解决使用聚羧酸添加剂后泵送预应力混凝土管桩产生的体系粘度高、和易性差、泌水量大等问题,弥补使用再生玻璃材料替代矿粉后带来的混凝土抗压强度降低和凝结时间偏长等缺陷,并保留其透明度高、抗刮性强等优点,使混凝土管桩满足应用要求;同时,可丰富预应力混凝土管桩的原材料来源,在保证预应力混凝土管桩工作性能的前提下提升固废建筑材料利用率。
需要说明的是:
本文中采用“~”表示数值范围,该表达方式的表示范围内包含两个端点值。
本文所采用的玻璃粉和玻璃砂的生产工艺可参照专利“一种玻璃微粉助磨剂、用于PHC管桩的混凝土掺合料及其制备方法”(专利号:CN114213054B)进行。
上述实施例中的具体参数或一些常用试剂或原料,为本发明构思下的具体实施例或优选实施例,而非对其限制;本领域技术人员在本发明构思及保护范围内,可以进行适应性调整。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种泵送预应力混凝土管桩,其特征在于,组分包括液料和干料;
所述液料包括以下原料组分:减水剂、保坍剂、消泡剂、稳定剂、改性剂、调凝剂、聚合物乳液、降粘剂、防腐剂、水;
所述干料包括以下原料组分:硅酸盐水泥、玻璃粉、硅灰、玻璃砂、二氧化硅-陶瓷高强复合微粉、磨细砂、碎石、纤维、水;
其中,所述聚合物乳液为有机硅改性的苯乙烯和丙烯酸酯共聚乳;所述改性剂为木质素磺酸钾-丁烯酸-顺丁烯二酸酐接枝多元共聚物;所述二氧化硅-陶瓷高强复合微粉的原料组分包括:电熔莫来石、板状刚玉、纯铝酸钙水泥、陶瓷微粉、甲基丙烯基对甲基苯基硅橡胶、三烯丙基异氰脲酸酯、气相二氧化硅、丁烯-1-癸烯共聚物、聚丙烯酸钙、羟丁基二淀粉磷酸酯、硅灰。
2.根据权利要求1所述的泵送预应力混凝土管桩,其特征在于:按质量份计,所述液料包括以下原料组分:减水剂10~30份、保坍剂2~10份、消泡剂0.1~1份、稳定剂0.1~3份、改性剂1~10份、调凝剂1~10份、聚合物乳液10~30份、降粘剂0.5~5份、防腐剂1~5份、水10~500份;
所述干料包括以下原料组分:硅酸盐水泥30~60份、玻璃粉5~10份、硅灰2~15份、玻璃砂45~65份、二氧化硅-陶瓷高强复合微粉5~20份、磨细砂3~20份、碎石80~130份、纤维0.5~2份、水10~20份;
所述二氧化硅-陶瓷高强复合微粉的原料组分包括:电熔莫来石10~30份、板状刚玉5~25份、纯铝酸钙水泥1~15份、陶瓷微粉30~100份、甲基丙烯基对甲基苯基硅橡胶10~30份、三烯丙基异氰脲酸酯1~7份、气相二氧化硅30~100份、丁烯-1-癸烯共聚物1~15份、聚丙烯酸钙1~8份、羟丁基二淀粉磷酸酯1~3份、硅灰3~20份;
其中,所述液料与所述干料的质量比为(0.3~2):(100~500)。
3.根据权利要求2所述的泵送预应力混凝土管桩,其特征在于:所述二氧化硅-陶瓷高强复合微粉的制备过程为:按一定重量份称取各原料组分,混合并研磨至混合粉末的细度为(170~270)目,即得。
4.根据权利要求1所述的泵送预应力混凝土管桩,其特征在于:所述聚合物乳液采用预乳化法制备得到,其制备过程为:
将第一部分复合乳化剂加入一定量的水中,搅拌溶解,制得溶液A;
在所述溶液A中加入丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸单体,搅拌混合制成预乳化液;
将引发剂过硫酸钾溶入一定量的水中,配制成引发剂溶液;
在反应容器中加入碳酸氢钠、水和第二部分复合乳化剂,搅拌溶解后升温至(50~70)℃,加入第一部分引发剂溶液,并在(20~40)min内将第一部分预乳化液加入,在(75~80)℃下保温反应至液体变蓝;
将乙烯基三乙氧基硅烷加入第二部分预乳化液中混合,在(2~3)h内将预乳化液和第二部分引发剂溶液加入反应容器中,而后于(75~80)℃下保温反应(1~2)h,降温至(20~40)℃以下,调节pH至7~8,过滤,即得。
5.根据权利要求4所述的泵送预应力混凝土管桩,其特征在于:
第一部分复合乳化剂和第二部分复合乳化剂用量之和为复合乳化剂的总量;第一部分复合乳化剂和第二部分复合乳化剂的质量比为(2~6):(0.5~2);
第一部分引发剂溶液和第二部分引发剂溶液用量之和为引发剂溶液的总量;
第一部分预乳化液和第二部分预乳化液用量之和为预乳化液的总量;第一部分预乳化液和第二部分预乳化液质量比为(0.5~1.5):(2~6);
其中,所述复合乳化剂的原料组分包括壬基酚聚氧乙烯醚与十二烷基硫酸钠,所述壬基酚聚氧乙烯醚与十二烷基硫酸钠的质量比为5:1~2:1;
所述复合乳化剂占预乳化液总量的质量分数为3%~5%,乙烯基三乙氧基硅烷占预乳化液用量的质量分数为2%~6%,丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸单体分别占预乳化液总量的质量分数为10%~40%、15%~40%、1%~10%。
6.根据权利要求1所述的泵送预应力混凝土管桩,其特征在于:所述改性剂的制备过程为:
将木质素磺酸钾、丁烯酸与顺丁烯二酸酐加入反应器,调节反应体系pH值为2~5,于Fe(Ⅱ)和H2O2作用下,在(50~90)℃反应温度下,进行接枝共聚反应(2~5)h,反应完后除杂纯化,即得;
其中,所述木质素磺酸钾、丁烯酸、顺丁烯二酸酐、Fe(Ⅱ)、H2O2的质量比为100:(15~40):(5~30):(1~8):(2~10)。
7.根据权利要求1所述的泵送预应力混凝土管桩,其特征在于:所述降粘剂是以1,3-二氢-1,3-二氧代-5-异苯并呋羧酸、多元醇化合物、N-(1,1-二甲基-3-氧代丁基)丙烯酰胺、2,2-二甲氧基丙烷、丁炔二醇单丙氧基醚、2-羟基乙基丙烯酸酯、多聚磷酸酯、15-冠醚-5为原料,在催化剂作用下经聚合反应制成:
其中,1,3-二氢-1,3-二氧代-5-异苯并呋羧酸、多元醇化合物、N-(1,1-二甲基-3-氧代丁基)丙烯酰胺、2,2-二甲氧基丙烷、丁炔二醇单丙氧基醚、2-羟基乙基丙烯酸酯、多聚磷酸酯、15-冠醚-5的摩尔比为1:(1~3):(1~5):(1~4):(1~3):(1~5):(1~4):(1~3);
所述多元醇化合物为2,2-双羟甲基-1,3-丙二醇、2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇中的一种或多种组合;所述催化剂为过氧化氢、浓硫酸和浓硝酸中的一种或多种组合。
8.根据权利要求7所述的泵送预应力混凝土管桩,其特征在于:所述降粘剂的制备过程为:
在反应器中加入多元醇化合物、N-(1,1-二甲基-3-氧代丁基)丙烯酰胺,控制体系温度25℃~45℃,搅拌混合;而后加入1,3-二氢-1,3-二氧代-5-异苯并呋羧酸,再加入第一部分催化剂,于30℃~50℃下反应(3~4)h;
继续加入多聚磷酸酯、15-冠醚-5、第二部分催化剂,控制体系温度45℃~65℃下,恒温反应(20~24)h;
继续加入2,2-二甲氧基丙烷、丁炔二醇单丙氧基醚和2-羟基乙基丙烯酸酯、第三部分催化剂,于40℃~70℃下反应(15~25)h,冷却至室温,即得;
其中,催化剂用量为第一部分催化剂、第二部分催化剂和第三部分催化剂用量用量之和;第一部分催化剂用量占多元醇化合物、N-(1,1-二甲基-3-氧代丁基)丙烯酰胺和1,3-二氢-1,3-二氧代-5-异苯并呋羧酸总质量的0.1%~1.0%;第二部分催化剂用量占多聚磷酸酯和15-冠醚-5总质量的0.2%~3.0%;第三部分催化剂用量占2,2-二甲氧基丙烷、丁炔二醇单丙氧基醚和2-羟基乙基丙烯酸酯总质量的0.1%~3.0%。
9.根据权利要求1所述的泵送预应力混凝土管桩,其特征在于:
所述减水剂和保坍剂为聚羧酸类接枝多元共聚物;
和/或,所述消泡剂为聚硅氧烷类有机物;
和/或,所述稳定剂为文莱胶、定优胶、纳米纤维素、黄原胶、羟乙基纤维素中的一种或多种组合;
和/或,所述调凝剂包括增强剂、促凝剂,其中,所述增强剂为硝酸钙、元明粉、三乙醇胺、纳米晶核增强剂中的一种或多种组合;所述促凝剂为氟铝酸钙、硫氰酸钠、硫酸锂、硅酸钾中的一种或多种组合;
和/或,所述防腐剂为2,4-己二烯酸钾;
和/或,所述硅酸盐水泥为52.5级普通硅酸盐水泥;
和/或,所述玻璃粉的目数为(170~270);
和/或,所述玻璃砂的目数为(70~140);
和/或,所述碎石的粒径为(5~25)mm;
和/或,所述纤维为聚丙烯纤维。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的泵送预应力混凝土管桩的制备方法,其特征在于,包括以下制备步骤:
称取干料的各原料组分混合,制得干料;
称取液料的各原料组分混合,制得液料;
称取液料和干料混合,搅拌均匀进行合模、布料泵送、离心成型;并对离心成型的管桩进行蒸养、蒸压养护,最终成型,即得。
CN202311457473.XA 2023-11-03 2023-11-03 一种泵送预应力混凝土管桩及其制备方法 Pending CN117486564A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311457473.XA CN117486564A (zh) 2023-11-03 2023-11-03 一种泵送预应力混凝土管桩及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311457473.XA CN117486564A (zh) 2023-11-03 2023-11-03 一种泵送预应力混凝土管桩及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117486564A true CN117486564A (zh) 2024-02-02

Family

ID=89679529

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311457473.XA Pending CN117486564A (zh) 2023-11-03 2023-11-03 一种泵送预应力混凝土管桩及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117486564A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108947419B (zh) 一种结构专用修补砂浆及制备方法
CN107265966B (zh) 一种利用高细粉含量机制砂制备桥梁自密实抗裂清水混凝土
CN102491694B (zh) 一种自密实混凝土及其制备方法
CN107572969B (zh) 一种海砂超高性能混凝土及其制备方法
CN108238777B (zh) 一种玻璃纤维增强水泥及其制备方法
CN110981299A (zh) 一种高性能地聚物混凝土及其制备方法
CN112876169B (zh) 一种裹浆料组合物、裹浆骨料及其制备方法
CN106565164A (zh) 改性高抗硫耐腐蚀混凝土
CN104774293A (zh) 一种抗泥型聚羧酸减水剂及其制备方法
CN108975755B (zh) 再生混凝土专用外加剂
CN112961290A (zh) 一种抗泥型聚羧酸酸保坍减水剂及其制备方法
CN111943626A (zh) 石膏基墙体找平材料及其制备方法和使用方法
CN110627461B (zh) 一种应用于高寒区域超高性能混凝土及其制备方法
CN113929399B (zh) 一种界面砂浆及其应用
CN109650771B (zh) 一种减缩抗裂增强剂、c50机制砂混凝土及制备方法
CN114014613A (zh) 一种耐盐腐蚀混凝土及其制备方法
CN114394793A (zh) 一种改性聚合物混凝土及其制备方法
CN114057425A (zh) 一种制备新型聚羧酸纳米晶核型早强减水复合剂的方法
CN110577382B (zh) 一种c25超保坍混凝土
CN109608148B (zh) 刚弹性纳米粉协同增强增韧灌浆料及其制备方法和应用
CN113968705B (zh) 一种桥面铺装用多元胶凝体系stc超高韧性混凝土材料
CN117486564A (zh) 一种泵送预应力混凝土管桩及其制备方法
CN114751705A (zh) 一种高性能自密实混凝土及其制备方法
CN113666676A (zh) 一种水下混凝土修复强化材料及其制备方法
CN109665790B (zh) 一种水泥基自流平砂浆及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination