專利名稱：一種機(jī)制砂水下抗分散混凝土及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)制砂水下抗分散混凝土及其制備方法，屬于建筑材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的發(fā)展，水下建設(shè)工程已越來越多，混凝土的水下施工技術(shù)、施工質(zhì)量越來越受到工程技術(shù)界的重視。水下結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，其對(duì)混凝土質(zhì)量、施工工藝要求更高。傳統(tǒng)的混凝土水下施工常用的方法有導(dǎo)管法、開底容器法等，這些方法主要是從施工機(jī)具及方法上進(jìn)行改造，減少或杜絕混凝土拌和物與水的接觸，從而避免水的影響。但這些方法常常使水下施工工藝變得比較復(fù)雜，工程成本大大增加，并且難于保證水中混凝土的質(zhì)量，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)混凝土因受到水的影響而造成材料離析、水泥流失、質(zhì)量下降、環(huán)境污染等問題。目前，如何從混凝土材料性能方面來提高其施工的質(zhì)量已成為水下施工技術(shù)的熱點(diǎn)之一。受自然資源的限制，以河砂為主的天然砂越來越無法滿足日益增長的混凝土用量的需求，尤其在我國西南地區(qū)。另外因過量的開采天然砂源，對(duì)自然環(huán)境所造成的壓力也日益增加，使用機(jī)制砂替代河砂在國內(nèi)外已成為混凝土行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一種趨勢(shì)。在云南、貴州等河砂自然資源短缺的地區(qū)，機(jī)制砂已完全替代河砂在混凝土中應(yīng)用。機(jī)制砂是一種廢棄資源，利用其替代河砂配制混凝土，具有節(jié)省資源，降低成本，保護(hù)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。但在水下施工中，由于機(jī)制砂顆粒級(jí)配不均，石粉含量高等原因，更容易導(dǎo)致新拌機(jī)制砂混凝土凝聚性、保水性、流動(dòng)性差，且易離析、泌水等問題。因此，研究一種可在水中直接進(jìn)行澆筑且具有水下抗分散的機(jī)制砂混凝土材料對(duì)水下工程施工與修補(bǔ)具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服以上現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，采用水下抗分散劑與合理的混凝土原材料，經(jīng)合理配合比 設(shè)計(jì)后，配制出一種在水下施工時(shí)不離析、抗分散、自密實(shí)、自流平的機(jī)制砂水下抗分散混凝土。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過優(yōu)化配合比，采用水下抗分散劑來增加機(jī)制砂混凝土自身的粘稠性，從而實(shí)現(xiàn)混凝土在水中的直接下落和澆筑，克服普通機(jī)制砂混凝土在水中抗分散性差、強(qiáng)度低的缺點(diǎn)。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種機(jī)制砂水下抗分散混凝土，包括以下重量份的組分:水泥100 份；水下抗分散外加劑I 一 5份；硅灰2 — 20 份；粉煤灰I — 20份；增強(qiáng)劑I — 10份；機(jī)制砂140 - 200 份；
碎石140 — 200 份；水30-50 份優(yōu)選的，所述一種機(jī)制砂水下抗分散混凝土包括以下重量份的組分:水泥100份水下抗分散外加 劑2 — 3份；硅灰5 — 10 份；粉煤灰2— 10份；增強(qiáng)劑2 — 5份；機(jī)制砂140 - 150 份；碎石140 — 150 份；水35-50 份。優(yōu)選的，所述水泥為硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)不低于42.5。優(yōu)選的，所述硅灰為二氧化硅含量大于90wt%的超細(xì)粉體，其比表面積大于20000m2/g。優(yōu)選的，所述粉煤灰為高鈣灰或普通灰，優(yōu)選為高鈣型二級(jí)粉煤灰或一級(jí)粉煤灰。優(yōu)選的，所述增強(qiáng)劑選自硫酸鈉、甲酸鈣和硝酸鈣；進(jìn)一步優(yōu)選為甲酸鈣。優(yōu)選的，所述水下抗分散外加劑為一種由增粘組分、減水劑和增強(qiáng)組分組成的增粘復(fù)合混合物，能使混凝土在水中具有較好的抗分散、自流平、自密實(shí)性能；所述增粘組分、減水劑和增強(qiáng)組分的相對(duì)重量之比為5-8:10-30:2。優(yōu)選的，所述增粘組分具有多糖結(jié)構(gòu)，為甲基纖維素、纖維素醚或溫輪膠；進(jìn)一步優(yōu)選為溫輪膠。優(yōu)選的，所述減水劑為聚羧酸類減水劑或氨基磺酸鹽類減水劑；進(jìn)一步優(yōu)選為聚羧酸類減水劑。優(yōu)選的，所述聚羧酸類減水劑的主要合成原材料包括聚乙二醇單甲醚和甲基丙烯酸等；所述氨基磺酸鹽類減水劑的主要原材料有苯酚、甲基苯磺酸、氫氧化鈉和甲醛。優(yōu)選的，所述增強(qiáng)組分為消泡劑，優(yōu)選為聚醚改性聚硅氧烷消泡劑。優(yōu)選的，所述水下抗分散外加劑為JS水下混凝土抗分散劑，重量組成為溫輪膠(增粘組分):聚羧酸類減水劑(減水劑):聚醚改性聚硅氧烷消泡劑(增強(qiáng)組分)=7:20:2。優(yōu)選的，所述機(jī)制砂選用不同巖質(zhì)的細(xì)骨料，細(xì)度模數(shù)不大于4，石粉含量小于10wt%，含泥量小于0.5wt%。優(yōu)選的，所述碎石的最大粒徑不超過25mm,優(yōu)選最大粒徑為20mm,連續(xù)級(jí)配或間斷級(jí)配，碎石中針片狀石子含量小于5wt%，含泥量小于1被％;對(duì)于間斷級(jí)配，5-10mm、10_16mm、16-20mm>20-25mm不同的級(jí)配段進(jìn)行優(yōu)化配比。本發(fā)明進(jìn)一步公開了所述機(jī)制砂水下抗分散混凝土的制備方法，包括如下步驟:(1)按配比稱量各組分；(2)先將機(jī)制砂、碎石、水泥、增強(qiáng)劑、硅灰和粉煤灰放入攪拌機(jī)，干拌20-30S ；(3)然后加入水下抗分散外加劑，再干拌20-30S ；(4)再將水加入步驟(3)干混的混合料中，攪拌5-8min后，即制得成所述機(jī)制砂水下抗分散混凝土。
優(yōu)選的，所述攪拌機(jī)為強(qiáng)制式攪拌機(jī)。本發(fā)明通過優(yōu)化配合比，配制的機(jī)制砂水下抗分散混凝土具有以下獨(dú)特的性能與優(yōu)點(diǎn):(I)所配制的機(jī)制砂水下抗分散混凝土具有較大的施工流動(dòng)性，較好地解決了水下抗分散混凝土的流動(dòng)性與抗分散性的矛盾問題，使得機(jī)制砂水下抗分散混凝土不僅具有良好的抗分散性，而且自流平、自密實(shí)的施工流動(dòng)性。(2 )具有良好的水下抗分散能力，7天水陸強(qiáng)度比在70 % 85 %，28天水陸強(qiáng)度比在80 95%，抗分散性能提高明顯。(3)水下混凝土強(qiáng)度等級(jí)高:機(jī)制砂水下抗分散混凝土的強(qiáng)度等級(jí)可達(dá)到C35以上。
具體實(shí)施例方式以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的技術(shù)方案。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1-2配料:水泥:普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)42.5，重慶科華水泥廠生產(chǎn)；粉煤灰:高鈣型一級(jí)粉煤灰，貴州遵義發(fā)電廠生產(chǎn)；機(jī)制砂:細(xì)度模數(shù) 不大于4，石粉含量小于10wt%，含泥量小于0.5wt%,貴州當(dāng)?shù)厣a(chǎn)； 碎石:最大粒徑25mm,碎石中針片狀石子含量小于5%,含泥量小于1%, 5_25mm連續(xù)級(jí)配，貴州當(dāng)?shù)厣a(chǎn)；水下抗分散劑:JS水下抗分散外加劑(粉劑)，組成為溫輪膠(增粘組分):聚羧酸類減水劑(減水劑):聚醚改性聚硅氧烷消泡劑(增強(qiáng)組分)=7:20:2，上海同由建筑材料科技有限公司生產(chǎn)；增強(qiáng)劑:甲酸鈣；硅灰:二氧化硅含量大于90%的超細(xì)粉體，其比表面積大于20000m2/g，上海埃凱硅粉材料有限公司。實(shí)施例1-2制備機(jī)制砂水下抗分散混凝土各組分用量如表I所示:表I實(shí)施例1-2機(jī)制砂水下抗分散混凝土配料(按重量份)
權(quán)利要求
1.一種機(jī)制砂水下抗分散混凝土，包括以下重量份的組分: 水泥100份； 水下抗分散外加劑I 一 5份； 娃灰2 — 20份； 粉煤灰I 一 20份； 增強(qiáng)劑I 一 10份； 機(jī)制砂140 — 200份； 碎石140 — 200份； 水30-50份。
2.如權(quán)利要求書I所述的一種機(jī)制砂水下抗分散混凝土，其特征在于，所述水泥為硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)不低于42.5。
3.如權(quán)利要求書I所述的一種機(jī)制砂水下抗分散混凝土，其特征在于，所述硅灰為二氧化硅含量大于90wt%的超細(xì)粉體，其比表面積大于20000m2/g。
4.如權(quán)利要求書I所述的一種機(jī)制砂水下抗分散混凝土，其特征在于，所述粉煤灰為高鈣灰或普通灰。
5.如權(quán)利要求書I所述的一種機(jī)制砂水下抗分散混凝土，其特征在于，所述增強(qiáng)劑選自硫酸鈉、甲酸鈣和硝酸鈣。
6.如權(quán)利要求書I所述的一種機(jī)制砂水下抗分散混凝土，其特征在于，所述水下抗分散外加劑為一種由增粘組分、減水劑和增強(qiáng)組分組成的增粘復(fù)合混合物；所述增粘組分、減水劑和增強(qiáng)組分的相對(duì)重量之比為5-8:10-30:2 ;所述增粘組分具有多糖結(jié)構(gòu)，為甲基纖維素、纖維素醚或溫輪膠；所述減水劑為聚羧酸類減水劑或氨基磺酸鹽類減水劑；所述增強(qiáng)組分為消泡劑。
7.如權(quán)利要求書I所述的一種機(jī)制砂水下抗分散混凝土，其特征在于，所述機(jī)制砂選用不同巖質(zhì)的細(xì)骨料，細(xì)度模數(shù)不大于4,石粉含量小于10wt%,含泥量小于0.5wt%。
8.如權(quán)利要求書I所述的一種機(jī)制砂水下抗分散混凝土，其特征在于，所述碎石的最大粒徑不超過25mm，連續(xù)級(jí)配或間斷級(jí)配，碎石中針片狀石子含量小于5wt%，含泥量小于lwt%。
9.如權(quán)利要求1-8任一所述的一種機(jī)制砂水下抗分散混凝土的制備方法，包括以下步驟: (1)按配比稱量各組分； (2)先將機(jī)制砂、碎石、水泥、增強(qiáng)劑、硅灰和粉煤灰放入攪拌機(jī)，干拌20-30S； (3)然后加入水下抗分散外加劑，再干拌20-30S； (4)再將水加入步驟(3)干混的混合料中，攪拌5-8min后，即制得成所述機(jī)制砂水下抗分散混凝土。
10.如權(quán)利要求9所述的一種機(jī)制砂水下抗分散混凝土的制備方法，其特征在于，所述攪拌機(jī)為強(qiáng)制式攪拌機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機(jī)制砂水下抗分散混凝土，包括以下重量份的組分水泥100份、水下抗分散外加劑1-5份、硅灰2-20份、粉煤灰1-20份、增強(qiáng)劑1-10份、機(jī)制砂140-200份、碎石140-200份、水30-50份；先將機(jī)制砂、碎石骨料、水泥、增強(qiáng)劑、粉煤灰和硅灰放入攪拌機(jī)，干拌混合，然后加入水下抗分散外加劑繼續(xù)干拌混合，再將水加入到前述干混的混合料中，攪拌5-8分鐘后，即制得成所述機(jī)制砂水下抗分散混凝土；所配制的機(jī)制砂水下抗分散混凝土具有較大的施工流動(dòng)性，較好地解決了水下抗分散混凝土的流動(dòng)性與抗分散性的矛盾問題，使得機(jī)制砂水下抗分散混凝土不僅具有良好的抗分散性，而且自流平、自密實(shí)的施工流動(dòng)性。
文檔編號(hào)C04B103/44GK103102125SQ201310028238
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者蔣正武, 袁政成, 周磊, 黃青云 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)