CN106966643B - 顶升钢管混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种顶升钢管混凝土，包括由以下重量份数表示的组分：水泥290‑350份；粉煤灰160‑200份；硅粉20‑30份；细骨料720‑880份；粗骨料810‑890份；复合外加剂12.1‑15.5份；水155‑180份，其中，所述复合外加剂由聚羧酸类减水剂、减缩剂、高吸水树脂和藻朊酸钠组成。在混凝土中加入复合外加剂，在保证混凝土高抗压强度的基础上，进一步降低混凝土的收缩。

Description

顶升钢管混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体的说，它涉及一种顶升钢管混凝土及其制备方法。

背景技术

随着建筑科学理论研究的深入和新的施工工艺的产生，高层与超高层建筑越来越多，钢管混凝土结构也随之得到日益广泛的应用，钢管内部混凝土的浇筑施工工艺中最有效的泵送顶升法，也得到快速而广泛应用。泵送顶升工艺利用混凝土输送泵的泵送压力将自密实混凝土从钢管柱底部灌入，由下向上在钢管内部流动，直至注满整根钢管柱的一种混凝土免振捣施工方法，具有施工质量高、与钢结构不交叉作业、施工工期短等特点。而这就需要混凝土一方面具有较高的强度等级，另一方面具有良好的工作性能来满足顶升工艺的需要。而此类混凝土虽然容易满足高强高工作性的要求，但也容易存在混凝土收缩较大的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种顶升钢管混凝土，在混凝土中加入复合外加剂，在保证混凝土高抗压强度的基础上，进一步降低混凝土的收缩。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种顶升钢管混凝土，包括由以下重量份数表示的组分：

其中，所述复合外加剂由聚羧酸类减水剂、减缩剂、高吸水树脂和藻朊酸钠组成。

进一步所述聚羧酸类减水剂、减缩剂、高吸水树脂和藻朊酸钠的重量比为6-8:3.8-4.5:0.5-1:1.8-2.5。

采用以上技术方案，水泥与水形成水泥浆，水泥浆包裹在粗骨料和细骨料的表面并填充其空隙，水泥浆体容易在空气中硬化，并且能够把砂、碎石等材料黏结在一起。粉煤灰和硅粉用于增强混凝土的和易性，主要在于增加混凝土流动性、保水性和粘聚性。

将聚羧酸类减水剂、减缩剂、高吸水树脂和藻朊酸钠，按照上述比例配合，一方面用于改善混凝土的流变性能并且能够向混凝土中引入适量、稳定而封闭的微小的气泡，引入的气泡在混凝土中起类似滚珠的作用，使混凝土的流动性大为改善，避免由于内聚力过大而导致混凝土的摩擦阻力加大，减小高强度混凝土在向高层泵送过程中的摩擦力，还可以减少泌水和离析的现象，进一步提升混凝土的和易性；另一方面，可以进一步改善顶升钢管混凝土收缩性能。

水泥浆体水化后干燥时，毛细管内水分首先蒸发，而充满水的毛细孔约为2.5～50nm，随着毛细管内部水分的蒸发，水面下降弯月面的曲率半径减小，在水的表面张力作用下产生毛细管收缩力，即在气液界面产生附加压力，造成混凝土的力学变形干缩。减缩剂在水泥基材料中主要通过降低孔隙溶液的表面张力，从而降低毛细孔失水所产生的毛细管张力而发挥作用；聚羧酸减水剂特殊的梳形分子结构使得水泥颗粒的分散和分散稳定性得到提高，水泥颗粒的水化速率得到改善，从而达到抵消部分毛细孔张力，减小收缩的作用，并且聚羧酸减水剂中通常所含的PEO支链本身就具有减缩效果；而且聚羧酸类减水剂和减缩剂在水泥基材料中的相容性良好，减缩剂的加入会略微降低掺有聚羧酸减水剂的水泥颗粒表面的zeta电位，并且使聚羧酸的PEO支链得到伸展，提高聚羧酸减水剂的减缩效果；聚羧酸减水剂对减缩剂的减缩效果也有明显的增强作用，并且可以降低减缩剂对水泥基材料力学性能所产生的负面影响。随着水泥水化的进行，水泥砂浆内部相对湿度降低，高吸水树脂中的内养护水逐渐向水泥基材料中释放水分，使砂浆内部在较长的时间内保持较高的湿度水平，从而降低混凝土的自收缩，降低混凝土内部毛细管负压，减小混凝土干燥收缩；而聚羧酸减水剂可以降低高吸水树脂对水泥基材料力学性能所产生的负面影响。此外，藻朊酸钠与水混合形成胶体，引入气泡的同时增加混凝土的黏度，同时会产生缓凝效果；藻朊酸钠与混凝土中的铝、钙等金属盐反应生成不溶性的藻酸盐，尤其是二价的钙离子通过离子键结合临近海藻酸分子链上的羧酸基团后，钙离子被包围在相邻的分子链之间，形成一个类似鸡蛋盒的结构，初生的海藻酸钙纤维形成一种含水量极高的纤维状胶体，不仅可以延缓混凝土凝固，还具有防裂的功能。

优选的，所述减缩剂多羟基类减缩剂。

采用上述技术方案，与水结合后形成大量的氢键，在水泥基材料中起润湿作用，提升混凝土的分散性，并进一步降低混凝土的收缩作用。

优选的，所述水泥为52.5级水泥。

选用强度等级较高的水泥，加水搅拌在空气中硬化之后的抗压强度较高。

优选的，所述细骨料为细度模数为2.3-2.8水洗河砂。

采用上述技术方案，水洗河砂较低的含泥量不但对自密实混凝土拌和物的性能保持有利，而且可以有效地降低混凝土的收缩。

优选的，所述所述粗骨料为粒径为5-20mm的连续粒级的碎石。

采用上述技术方案，可以充分满足混凝土拌和物流动性和强度的要求。

优选的，一种顶升钢管混凝土，包括由以下重量份数表示的组分：

采用以上技术方案，由以上配比构筑的顶升钢管混凝土，具有很好的抗压强度、和易性和减缩性，该配比作为顶升钢管混凝土的优选。

本发明的另一目的在于提供上述所述顶升钢管混凝土的制备方法。

步骤1：将水泥、粉煤灰、硅粉、粗骨料、细骨料导入各自原材料仓进行预均化；

步骤2：将粉煤灰、硅粉、粗骨料、细骨料按照重量比例连续配料，搅拌1-3分钟后，依次加入所需配比的水泥和水搅拌1-3分钟；

步骤3：在步骤2搅拌1-3分钟后，在搅拌过程中逐渐加入复合外加剂继续搅拌至所需工作性，得到湿料。

选用以上步骤，可以使减水剂对水泥适应性得到改善。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、显著增加强度和内聚性，增加抵抗分层离析和防止泌水的能力，使混凝土在泵送过程中不容易发生水和骨料的分离，减少因离析、泌水造成混凝土不均匀而引起堵管的情况，从而有利于高层泵送；

2、混凝土的减缩性得到极大的提升。

3、顶升钢管混凝土的制备方法操作简单，物料混合均匀，使用方便。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例中涉及的所有物质均为市售。

实施例中涉及的具体原材料如表1所示。

表1各原材料的规格以及生产厂家

顶升钢管混凝土的配比为实施例一至八所列。实施例一至实施例八中各组分的质量配比如表2所示。

表2实施例一至实施例八中各组分的质量

以下结合具体制备方法对上述配比顶升钢管混凝土进行描述。

步骤1：将水泥、粉煤灰、硅粉、碎石、水洗河砂导入各自原材料仓进行预均化；

步骤2：将粉煤灰、硅粉、碎石、水洗河沙按照实施例一至八的重量连续配料，搅拌1-3分钟后，依次加入所需配比的水泥和水搅拌1-3分钟；

步骤3：在步骤2搅拌1-3分钟后，在搅拌过程中按实施例一至八的配比逐渐加入聚羧酸类减水剂、减缩剂、高吸水树脂和藻朊酸钠组成的复合外加剂继续搅拌至所需工作性，得到湿料。

按照GBT50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法》检测配制好的混凝土的性能，按照如下方法检测自收缩和干燥收缩性能。

自收缩检测：将成型100mm*100mm*515mm混凝土试件，用保鲜膜进行密封，在(20±2)℃条件下，采用CABR-NES型非接触式收缩变形仪测试混凝土自浇注成型以后的长度收缩值。

干燥收缩：参照GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》，检测成型100mm*100mm*515mm混凝土试件。标准养护3d后试混凝土硬化后的长度收缩值。

实施例一至实施例八的顶升钢管混凝土的各项性能指标测试结果如表3所示。

表3实施例一至实施例八制得的顶升钢管混凝土的各项性能比较

综合以上测试结果，由实施例一至实施例八的配比制得的顶升钢管混凝土60天之后的抗压强度均比较高，依实施例一至实施例八的配比制得的顶升钢管混凝土塌落度在250mm以上，初始塌落拓展度在680-700mm之间，说明其具有良好的流动性；V漏斗试验≤16s，说明依实施例一至实施例八的配比制得的顶升钢管混凝土塌落度具有良好的抗离析性能，自密实性较好。自缩率和干缩率的结果基本一致，其中实施例一的配比制得的混凝土抗压强度、流动性和减缩性均最高，因此，实施例一为优选方案。

对比例：

各对比例中的质量配比如表4所示。

表4对比例一至对比例五中各组分的质量

对比例一至对比例五的顶升钢管混凝土的各项性能指标测试结果如表5所示。

表5对比例一至对比例五制得的顶升钢管混凝土的各项性能比较

与实施例一相比，对比例一未添加聚羧酸类减水剂；对比例二未添加减缩剂和高吸水树脂；对比例三未添加减缩剂；对比例四未添加高吸水树脂；对比例五未添加藻朊酸钠。

经过测试结果比较，不添加聚羧酸类减水剂对混凝土的抗压强度、流动性以及收缩性均有较影响，说明添加减缩剂和高吸水树脂代替聚羧酸类减水剂对混凝土的性能有较大影响；不添加减缩剂和高吸水树脂都会对混凝土的减缩性有较大影响，但对混凝土的抗压强度和流动性影响不大，说明减缩剂和高吸水树脂对降低混凝土的收缩性影响很大，并且二者复配添加效果更好；不添加藻朊酸钠对混凝土的流动性会有一定影响。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，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，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (2)

1.一种顶升钢管混凝土，其特征在于，包括由以下重量份数表示的组分：

水泥 290-350份

粉煤灰 160-200份

硅粉 20-30份

细骨料 720-880份

粗骨料 810-890份

复合外加剂 12.1-15.5份

水 155-180份，

其中，所述复合外加剂由聚羧酸类减水剂、减缩剂、高吸水树脂和藻朊酸钠组成；

所述聚羧酸类减水剂、减缩剂、高吸水树脂和藻朊酸钠的重量比为(6-8):(3.8-4.5):(0.5-1):(1.8-2.5)；所述减缩剂多羟基类减缩剂；所述细骨料为细度模数为2.3-2.8水洗河砂；所述粗骨料为粒径为5-20mm的连续粒级的碎石；所述水泥为52.5级水泥；

一种制备顶升钢管混凝土的方法，步骤1：将水泥、粉煤灰、硅粉、粗骨料、细骨料导入各自原材料仓进行预均化；

步骤2：将粉煤灰、硅粉、粗骨料、细骨料按照重量比例连续配料，搅拌1-3分钟后，依次加入所需配比的水泥和水搅拌1-3分钟；

步骤3：在步骤2搅拌1-3分钟后，在搅拌过程中逐渐加入复合外加剂继续搅拌至所需工作性，得到湿料。

2.根据权利要求1所述的顶升钢管混凝土，其特征在于，包括由以下重量份数表示的组分：

水泥 320份

粉煤灰 180份

硅粉 25份

细骨料 800份

粗骨料 860份

复合外加剂 13.8份

水 165份。