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CN116639939B - 一种超高泵送混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种超高泵送混凝土及其制备方法 Download PDF

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CN116639939B CN202310717419.8A CN202310717419A CN116639939B CN 116639939 B CN116639939 B CN 116639939B CN 202310717419 A CN202310717419 A CN 202310717419A CN 116639939 B CN116639939 B CN 116639939B
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Abstract

本申请涉及混凝土的领域，具体公开了一种超高泵送混凝土及其制备方法。一种超高泵送混凝土由以下重量份原料制得：粗骨料1060‑1100份、细骨料600‑650份、水泥250‑320份、粉煤灰90‑120份、粘结剂10‑20份、减水剂5‑10份和水110‑135份；制备方法：粗骨料振荡搅拌，并加入水泥、粉煤灰和水进行混合搅拌，制得第一混合料；细骨料和粘结剂混合搅拌，制得第二混合料；将第二混合料加入至第一混合料中，加入减水剂混合搅拌，制得超高泵送混凝土。本申请的制备方法简单，制得的超高泵送混凝土性能稳定，在具有较高强度的同时具有较好的和易性和流动性，易于泵送，且不易分散和泌水。

Description

一种超高泵送混凝土及其制备方法
技术领域
本申请涉及混凝土的领域，更具体地说，它涉及一种超高泵送混凝土及其制备方法。
背景技术
超高层建筑在建设的过程中需要使用超高泵将混凝土进行泵送，混凝土一般有低粘度混凝土和高粘度混凝土，低粘度混凝土流动性好，易于泵送，但是泵送的过程中混凝土容易分层离析，且低粘度混凝土强度较低；高粘度混凝土的强度大，但是流动性较差，泵送难度较高，因此对于需要使用超高泵进行泵送的的混凝土的要求较为严格。
目前常规使用的混凝土一般由骨料、水泥、减水剂和水组成，通过调整骨料和水泥在体系中的配比来对混凝土的强度进行调节，当骨料和水泥的含量较高时，制得的混凝土具有较好的抗压强度、抗变形强度和较大的密度，适用于超高层建筑结构，但是这种混凝土的流动性较低，在使用超高泵进行泵送的过程中，混凝土容易分散，产生较大的变形，使得混凝土不易泵送，同时也降低了混凝土的性能，因此还需要进一步改进。
发明内容
为了解决高强度的混凝土应用于超高建筑时，使用超高泵泵送过程中，混凝土流动性低，容易分散而产生较大的变形，使得混凝土不易泵送且容易降低混凝土的性能的问题，本申请提供一种超高泵送混凝土。
第一方面，本申请提供一种超高泵送混凝土，采用如下的技术方案：
一种超高泵送混凝土，由以下重量份的原料制得：
粗骨料1060-1100份
细骨料600-650份
水泥250-320份
粉煤灰90-120份
粘结剂10-20份
减水剂5-10份
水110-135份。
通过采用上述技术方案，制得的混凝土在具有高强度的同时还具有较好的流动性，易于泵送，泵送的过程中混凝土的粘结性好，内聚力好，不易分散且不会出现泌水离析的情况，提升了高强度混凝土的可泵性且不会降低混凝土的性能。
其中，以粗骨料和细骨料作为超高泵送混凝土的骨架材料，向体系中加入较优比例的水泥、粉煤灰和水，使得混凝土体系具有较好的水胶比，以提升制得的混凝土的流动性和和易性，以将粗骨料和细骨料进行稳定混合和粘结，粘接剂起到进一步将粗骨料、细骨料、水泥和粉煤灰进行粘结的作用，在混凝土泵送的过程中，在具有较好的流动性的同时还具有较好的内聚力，不易分散，制得的混凝土在具有较好的坍落度的同时具有较好的扩展度，且不易出现泌水的情况，减水剂的加入，降低了水泥的用量，改善混凝土容易出现裂痕的情况，使得粗骨料和细骨料能够进行稳定地混合，与粘结剂产生协同作用，使得混凝土体系较为稳定。
优选的，所述粗骨料由用量比为(0.1-0.2):(0.15-0.25):1的第一碎石、第二碎石和第三碎石组成，所述第一碎石的平均粒径为10-15mm，所述第二碎石的平均粒径为20-25mm,所述第三碎石的平均粒径为28-35mm。
通过采用上述技术方案，以较优比例的第一碎石、第二碎石和第三碎石进行复配，且第一碎石为小粒径碎石，第二碎石为中粒径碎石，第三碎石为大粒径碎石，以三种具有不同粒径的碎石作为混凝土的粗骨料，以使得粗骨料在混凝土体系中的稳定性提升，粗骨料和细骨料稳定配合，在混凝土体系中的相互接触距离降低，填充密实性增加，在泵送的过程中，混凝土体系的内聚力不易损耗，进而使得混凝土在泵送的过程中不易分散，且较优用量配比和粒径比例的粗骨料与粘结剂起到较好的协同作用，使得混凝土内聚力好、不易分散、具有较好的粘结性的同时，还具有较好的流动性，易于泵送。
优选的，所述第三碎石为改性碎石，所述改性碎石由以下重量份的原料制得：
第三碎石150-180份
60-90wt％乙醇水溶液90-150份
硅烷偶联剂1-2.5份
环氧丙烯酸树脂2-4份甲基丙烯酸缩水甘油酯5.5-7.5份。
通过采用上述技术方案，第三碎石为大粒径粗骨料，对第三碎石进行改性，进一步提升粗骨料与混凝土体系的粘结性，混凝土在泵送的过程中不易分散；硅烷偶联剂起到环氧丙烯酸树脂在第三碎石表面进行稳定附着的作用，使得环氧丙烯酸树脂在第三碎石表面形成一层保护膜，从而提升第三碎石与混凝土体系粘结性。
优选的，所述改性碎石由以下步骤制得：
A1：称取第三碎石放入搅拌设备中，在温度为30-40℃的条件下进行振荡搅拌，搅拌20-40min后，制得碎石基体；
A2、将碎石基体、60-90wt％乙醇水溶液和硅烷偶联剂进行混合，升温至55-75℃，搅拌20-60min后，进行过滤、干燥，制得预处理碎石；
A3、将环氧丙烯酸树脂和甲基丙烯酸缩水甘油酯进行混合，制得混合液，将混合液以300-500ml/min的速率喷洒至预处理碎石中，边喷洒边进行搅拌，喷洒完成后继续搅拌20-30min，后在60-80℃的条件下搅拌干燥，制得改性碎石。
通过采用上述技术方案，首先将第三碎石在较优的温度下进行振荡搅拌，以将表面具有不平棱角的第三碎石的棱角进行轻微磨平，可以起到降低第三碎石在混凝土体系中位阻的作用，使得使得粗骨料可以稳定地进行混合，以此制得碎石基体；后将碎石基体使用硅烷偶联剂和乙醇水溶液进行浸泡改性，以降低碎石基体的表面张力，使得碎石基体易于与环氧丙烯酸树脂进行结合，以此制得预处理碎石，甲基丙烯酸缩水甘油酯起到稀释环氧丙烯酸树脂和降低环氧丙烯酸树脂干燥收缩率的作用，由环氧丙烯酸树脂和甲基丙烯酸缩水甘油酯制得的混合液以较优的喷洒速率喷洒至预处理碎石表面，且变喷洒边进行搅拌，搅拌均匀后，使用边搅拌边进行干燥的加工方式，制得改性碎石，在干燥的过程中，表面粘附混合液的预处理碎石之间相互碰撞，使得制得的改性碎石的表面产生均匀的局部凹陷，进而提升了改性碎石的强度和表面的粗糙度，进而提升制得的改性碎石与混凝土体系的混合性能，以此制得的混凝土在泵送的过程中不易松散且不易泌水。
优选的，所述粘结剂由以下步骤制得：
B1、按重量份计，将3-5份聚乙烯醇加入至30-50份水，升温至80-90℃进行溶解，制得第一溶液；
B2、将有机酸0.1-1份加入至第一溶液中，搅拌均匀后加入1-3份油胺聚氧乙烯醚进行混合搅拌，搅拌均匀制得第二溶液；
B3、将0.3-0.8份二甲基硅氧烷加入至第二溶液中，搅拌均匀后制得粘结剂。
通过采用上述技术方案，聚乙烯醇为大分子的成膜剂，具有较好的润湿性和附着性，油胺聚氧乙烯醚为非离子悬浮剂和乳化剂，能够与聚乙烯醇进行稳定复配，且将二甲基硅氧烷进行稳定乳化，以此制得体系稳定的粘接剂，能够稳定的将分散于混凝土体系中，将粗骨料和细骨料进行稳定粘结，以此制得的粘接剂可以提升混凝土的内聚力，对混凝土体系具有较好的粘接性的同时还使得混凝土体系具有较好的流动性，易于泵送且不易泌水。
优选的，所述水泥为普通硅酸盐水泥。
通过采用上述技术方案，硅酸盐水泥具有较好的胶结的作用，能够将粗骨料和细骨料进行粘接，使得制得的超高泵送混凝土具有较好的流动性。
优选的，所述细骨料为天然砂，所述天然砂的粒径为0.425-2mm。
通过采用上述技术方案，以较优比例的天然砂作为细骨料，能够提升与粗骨料、水泥和粉煤灰的粘结性，制得的混凝土具有较好的流动性和强度，天然砂优选为天然河砂，天然砂的粒径过小，会增加水泥的使用量，天然砂的粒径过大，制得的超高泵送混凝土的可泵性会降低，容易出现泌水的情况，从而降低超高泵送混凝土的性能。
优选的，所述减水剂为木质素磺酸盐类减水剂和/或聚羧酸类减水剂。
通过采用上述技术方案，以木质素磺酸盐类减水剂和/或聚羧酸类减水剂作为本申请的减水剂，能够减少水泥用量，提升制得的超高泵送混凝土的流动性，同时还可以较好的延缓凝结时间，进一步提升混凝土的可泵性。
第二方面，本申请提供一种超高泵送混凝土的其制备方法，采用如下的技术方案：一种超高泵送混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、将粗骨料、细骨料、水泥、粉煤灰和水进行混合搅拌，制得第一混合料；
S2、将粘结剂加入第一混合料进行混合搅拌，制得第二混合料；
S3、加入减水剂进行混合搅拌，制得超高泵送混凝土。
通过采用上述技术方案，首先将粗骨料、细骨料、水泥、粉煤灰和水进行搅拌，使得粗骨料和细骨料进行均匀分散，后将细粘接剂进行混合加入，进一步对混凝土体系进行粘结分散，进一步提升混凝土体系的内聚力，最后加入减水剂，进一步提升混凝土体系的稳定性，本申请的制备方法简单易操作，制得的混凝土性能稳定、易于泵送且不易泌水。
优选的，S1中，第一混合料的搅拌时间为1-3h，S2中，第二混合料的搅拌时间为20-40min。
通过采用上述技术方案，使得第一混合料和第二混合料均能够进行均匀地混合，制得体系稳定的超高泵送混凝土。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请一种超高泵送混凝土，以粗骨料和细骨料进行复配作为混凝土的骨架材料，再复配以较优比例的水泥、粉煤灰和水，同时加入粘结剂，制得的制得的混凝土在具有高强度的同时还具有较好的流动性，易于泵送，泵送的过程中混凝土的粘结性好，内聚力好，不易分散且不会出现泌水离析的情况，提升了高强度混凝土的可泵性且不会降低混凝土的性能。
2、通过以不同粒径比例和用量比例的第一碎石、第二碎石和第三碎石作为粗骨料，粗骨料和细骨料稳定配合，在混凝土体系中的相互抵接距离降低，在泵送的过程中，混凝土体系的内聚力不易损耗，进而使得混凝土在泵送的过程中不易分散。
3、通过使用60-90wt％乙醇水溶液、硅烷偶联剂、环氧丙烯酸树脂和甲基丙烯酸缩水甘油酯对第三碎石进行改性，使得第三碎石表面具有均匀的粗糙度，提升混凝土的强度的同时进一步提升粗骨料与混凝土体系的粘结性，混凝土在泵送的过程中不易分散。
4、通过聚乙烯醇、有机酸、油胺聚氧乙烯醚和二甲基硅氧烷制得粘接剂，加入至混凝土体系中，以此制得体系稳定的粘接剂，能够稳定的将分散于混凝土体系中，将粗骨料和细骨料进行稳定粘结，以此制得的粘接剂可以提升混凝土的内聚力，对混凝土体系具有较好的粘接性的同时还使得混凝土体系具有较好的流动性，易于泵送且不易泌水。
5、本申请的制备方法，制得的混凝土的性能稳定、易于泵送且不易泌水。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
以下为本申请的部分原料的规格参数，本申请制备例和实施例中的原料均可以通过市售获得：
1、水泥：P·O 42.5普通硅酸盐水泥；
2、粉煤灰：灵寿一级粉煤灰，325目；
3、聚羧酸类减水剂：固体粉末，含水率小于5％，净浆流动度大于180mm；
4、环氧丙烯酸树脂：热固性，50％含量；
5、聚乙烯醇：含量大于80％，白色颗粒，一等品，PVA1788。
第三碎石的制备例
制备例1
A1：称取150kg第三碎石放入搅拌设备中，在温度为30℃、搅拌速率为600rpm的条件下进行振荡搅拌，搅拌20min后，制得碎石基体；
A2、将碎石基体、90kg 60wt％乙醇水溶液和1kg环氧基硅烷偶联剂作为硅烷偶联剂进行混合，升温至55℃，搅拌20min后，进行过滤，在60℃的温度下进行干燥，制得预处理碎石；A3、将2kg环氧丙烯酸树脂和5.5kg甲基丙烯酸缩水甘油酯混合均匀后，以300ml/min的速率喷洒至预处理碎石中，边喷洒边进行搅拌，搅拌速率为600rpm，喷洒完成后继续搅拌20min，后在60℃的温度条件下搅拌干燥，制得改性碎石。
制备例2-3
制备例2-3与制备例1的区别在于，制备例2-3的原料用量和反应条件与制备例1不同，具体参见下表1。
表1制备例1-3的原料用量和反应条件表
粘结剂的制备例
制备例4
B1、将3kg聚乙烯醇加入至30kg水，升温至80℃进行溶解，制得第一溶液；
B2、将0.1kg柠檬酸作为有机酸加入至第一溶液中，搅拌均匀后加入1kg油胺聚氧乙烯醚进行混合搅拌，搅拌均匀制得第二溶液；
B3、将0.3kg二甲基硅氧烷加入至第二溶液中，搅拌均匀后制得粘结剂。
制备例5-6
制备例5-6与制备例4的区别在于，制备例5-6的原料用量和反应条件与制备例4不同，具体参见下表2。
表2制备例4-6的原料用量和反应条件表
制备对比例1
制备对比例1中的粘结剂由以下步骤制得：
B1、将3kg聚乙烯醇加入至30kg水，升温至80℃进行溶解，制得第一溶液；
B2、将1kg脂肪醇聚氧乙烯醚加入至第一溶液中，搅拌均匀制得第二溶液；
B3、将0.3kg二甲基硅氧烷加入至第二溶液中，搅拌均匀后制得粘结剂。
实施例
实施例1
S1、将282.67kg平均粒径为10mm的第一碎石、70.66kg平均粒径为20mm的第二碎石、706.67kg平均粒径为28mm的制备例1制备的第三碎石作为粗骨料，600kg平均粒径为2mm的天然河砂作为细骨料，与250kg水泥、90kg粉煤灰和110kg水进行混合搅拌，搅拌时间为1h，制得第一混合料；
S2、将10kg制备例4制得的粘结剂进行混合搅拌，搅拌时间为20min，制得第二混合料；
S3、加入5kg木质素磺酸盐类减水剂作为减水剂进行混合搅拌，制得超高泵送混凝土；
其中木质素磺酸盐类减水剂为木质素磺酸钠。
实施例2-3
实施例2-3与实施例1的区别在于，实施例2-3的原料用量和反应条件与实施例1不同，具体参见下表3。
表3实施例1-3的原料用量和反应条件表
实施例4
实施例4与实施例3的区别在于，粗骨料的用量比不同，实施例3中的第一碎石的用量为88kg，第二碎石的用量为132kg，第三碎石的用量为880kg，其他与实施例3相同。
实施例5
实施例5与实施例3的区别在于，粗骨料的用量比不同，实施例3中的第一碎石的用量为151.72kg，第二碎石的用量为189.66kg，第三碎石的用量为758.62kg，其他与实施例3相同。
实施例6
实施例6与实施例3的区别在于，第三碎石的来源不同，实施例6中的第三碎石为市售碎石，其他与实施例3相同。
实施例7
实施例7与实施例3的区别在于，粗骨料不同，实施例7中将第一碎石和第二碎石等量替换为制备例3中制备的第三碎石，其他与实施例3相同。
实施例8
实施例8与实施例3的区别在于，实施例8中第一碎石的平均粒径为5mm，第二碎石的平均粒径为15mm，制备例3制得的第三碎石的平均粒径为38mm，其他与实施例3相同。
实施例9
实施例9与实施例3的区别在于，粘结剂的来源不同，实施例9中的粘结剂来源于制备对比例1，其他与实施例3相同。
实施例10
实施例10与实施例3的区别在于，粘结剂的来源不同，实施例10中的粘结剂为市售丙烯酸乳液，其他与实施例3相同。
实施例11
实施例11与实施例6的区别在于，实施例11中的粘结剂为市售丙烯酸乳液，第三碎石为市售碎石，其他与实施例6相同。
对比例
对比例1
对比例1与实施例3的区别在于，将粘结剂使用等量的粉煤灰代替，其他与实施例3相同。
性能检测试验
以下对实施例1-11和对比例1中制得的超高泵送混凝土进行性能测试。
1、坍塌度：
参照GB/T 50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》，测定超高泵送混凝土的坍落度，记录测试结果；
2、扩展度：
参照T0532-2020《水泥混凝土拌合物坍落扩展度及扩展时间试验方法》，对超高泵送混凝土的扩展度进行测定，记录测试结果；
3、泌水率：
参照GB/T 50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》，测定超高泵送混凝土的压力泌水率，记录测试结果；
以下为实施例1-11和对比例1中制得的超高泵送混凝土的检测数据，具体参见下表4。
表4实施例1-11和对比例1的超高泵送混凝土的检测数据表
结合实施例1-7并结合表4可以看出，采用较优比例的第一碎石、第二碎石和第三碎石作为粗骨料且对第三碎石进行改性，制得的混凝土在具有在具有较好的坍落度和扩展度，坍落度可以达到245mm，扩展度可以达到615mm，具有较好的可泵性，泵送的过程中不易分散，泌水性较好，泌水性可以达到7％，而实施例6中第三碎石为市售碎石，制得的混凝土的坍落度和扩展度均降低，且泌水性提升；而实施例7中只使用制备例4中制备的第三碎石作为粗骨料，制得混凝土的坍落度和扩展度降低，且泌水性增加。
结合实施例1-3和实施例8并结合表4可以看出，采用较优粒径比的第一碎石、第二碎石和第三碎石作为粗骨料，制得的混凝土的可泵性好，且不易分散和泌水。
结合实施例1-3、实施例9-10和对比例1并结合表4可以看出，使用本申请的粘结剂制得的混凝土的可泵性好且不易分散泌水，实施例10中使用市售粘结剂，制得的混凝土的坍落度和扩展度均提高，可泵性提高，但是在泵送的过程中泌水性增高，易于分散；而对比例1中将粘接剂等量替换为粉煤灰，制得的混凝土的坍落度和扩展度均降低，且泌水性明显增高。
结合实施例1-3和实施例6、实施例11并结合表4可以看出，采用本申请的第三碎石和粘接剂进行配合使用，制得的混凝土在具有较好的可泵性的同时还不易分散、泌水性较低。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，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，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.一种超高泵送混凝土，其特征在于，由以下重量份的原料制得：
粗骨料 1060-1100份
细骨料 600-650份
水泥 250-320份
粉煤灰 90-120份
粘结剂 10-20份
减水剂 5-10份
水 110-135份；
所述粗骨料由用量比为（0.1-0.2）:（0.15-0.25）:1的第一碎石、第二碎石和改性碎石组成，所述第一碎石的平均粒径为10-15mm，所述第二碎石的平均粒径为20-25mm,所述改性碎石的平均粒径为28-35mm；
所述改性碎石由以下重量份的原料制得：
第三碎石 150-180份
60-90wt%乙醇水溶液 90-150份
硅烷偶联剂 1-2.5份
环氧丙烯酸树脂 2-4份
甲基丙烯酸缩水甘油酯5.5-7.5份；
所述改性碎石由以下步骤制得：
A1：称取第三碎石放入搅拌设备中，在温度为30-40℃的条件下进行振荡搅拌，搅拌20-40min后，制得碎石基体；
A2、将碎石基体、60-90wt%乙醇水溶液和硅烷偶联剂进行混合，升温至55-75℃，搅拌20-60min 后，进行过滤、干燥，制得预处理碎石；
A3、将环氧丙烯酸树脂和甲基丙烯酸缩水甘油酯进行混合，制得混合液，将混合液以300-500ml/min的速率喷洒至预处理碎石中，边喷洒边进行搅拌，喷洒完成后继续搅拌20-30min，后在60-80℃的条件下搅拌干燥，制得改性碎石；
所述粘结剂由以下步骤制得：
B1、按重量份计，将3-5份聚乙烯醇加入至30-50份水，升温至80-90℃进行溶解，制得第一溶液；
B2、将有机酸0.1-1份加入至第一溶液中，搅拌均匀后加入1-3份油胺聚氧乙烯醚进行混合搅拌，搅拌均匀制得第二溶液；
B3、将0.3-0.8份二甲基硅氧烷加入至第二溶液中，搅拌均匀后制得粘结剂。
2.根据权利要求1所述的一种超高泵送混凝土，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述的一种超高泵送混凝土，其特征在于，所述细骨料为天然砂，所述天然砂的粒径为0.425-2mm。
4.根据权利要求1所述的一种超高泵送混凝土，其特征在于，所述减水剂为木质素磺酸盐类减水剂和/或聚羧酸类减水剂。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的一种超高泵送混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将粗骨料、细骨料、水泥、粉煤灰和水进行混合搅拌，制得第一混合料；
S2、将粘结剂加入第一混合料进行混合搅拌，制得第二混合料；
S3、加入减水剂进行混合搅拌，制得超高泵送混凝土。
6.根据权利要求5所述的一种超高泵送混凝土的制备方法，其特征在于，S1中，第一混合料的搅拌时间为1-3h，S2中，第二混合料的搅拌时间为20-40min。
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