CN110156403A - 一种用于渠道衬砌面板修复的水下自密实混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于渠道衬砌面板修复的水下自密实混凝土及其制备方法,混凝土包括按重量份计的以下成分:100份的胶凝材料,40~46份的水,150~182份的砂,209~255份的石,0.7~1份的减水剂,0.003~0.005份的引气剂,0.2~0.3份的絮凝剂。其中胶凝材料包括按重量份计的以下成分:50~70份的水泥,20~40份的粉煤灰,10~20份的硅灰。本发明公开的一种用于渠道衬砌面板修复的水下自密实混凝土通过在自密实混凝土拌和物中添加聚丙烯酰胺增强混凝土拌和物的抗分散性;通过掺入适量的硅灰和选用粒径5~10mm的粗骨料来辅助增强混凝土拌和物的粘性,减少了絮凝剂的用量,更安全环保;通过掺入适量的硅灰,提高了混凝土早期强度;可直接用于由水面向水下浇筑;原材料易得,制备方法简单。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土领域,特别是指一种用于渠道衬砌面板修复的水下自密实混凝土及其制备方法。
背景技术
渠道是南水北调工程中最具代表性的水工建筑物,渠道的防渗多采用混凝土面板防渗,但由于设计或施工方面的不合理,渠道衬砌面板会出现裂缝、孔洞、蜂窝等混凝土缺陷问题。小型的裂缝、孔洞可通过刷环氧树脂涂层或者化学灌浆解决,一旦形成较深较长的裂缝,或者出现因为冻胀引起的衬砌面板上抬、崩塌现象,就必须重新浇筑缺陷处的混凝土面板。然而,不同于开挖渠道时干燥的施工环境,渠道衬砌面板的修复需在水下进行混凝土浇筑,渠道水深一般为30~50cm,普通混凝土无法直接浇筑,因此,修复材料和施工方法的选择是进行渠道衬砌面板修复的难题。
传统的水下自密实混凝土是在自密实混凝土拌和物中加入絮凝剂制备得到的,絮凝剂能使混凝土具有一定的抗分散性,理论上可以用于水下浇筑,但在试验中发现,加大絮凝剂的用量会导致混凝土流动性急剧降低,也就失去了自密实性质,无法填充至衬砌面板的各个角落,而在保证流动性的前提下,絮凝剂给予混凝土的抗分散性又不足以直接用于水下浇筑,浇筑时需要将泵送管道***水中并接触到模板底部,还需要清空管道中的水,保证混凝土在泵送至模板底部之前不能有穿过水层的情况发生,即使经过如此繁琐的工作,混凝土硬化后的强度也得不到保证。
发明内容
针对传统的水下自密实混凝土抗分散性差,水下浇筑工作繁琐的问题,提供一种用于渠道衬砌面板修复的水下自密实混凝土,该混凝土具备良好的流动性与抗分散性,能达到C25强度标准,且适用于直接由水面向水下浇筑。
本发明的技术方案:
一种用于渠道衬砌面板修复的水下自密实混凝土,包括按重量份计的以下成分:100份的胶凝材料,40~46份的水,148~182份的砂,207~254份的石,0.7~1份的减水剂,0.003~0.005份的引气剂,0.2~0.3份的絮凝剂,所述胶凝材料包括按重量份计的以下成分:50~70份的水泥,20~40份的粉煤灰,10~20份的硅灰,所述减水剂为液体聚羧酸高效减水剂,减水率25%,所述絮凝剂为固体聚丙烯酰胺粉末,固体聚丙烯酰胺粉末的分子量为800万。
所述水泥为42.5中热硅酸盐水泥,表观密度3.12g/cm3。
所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰,表观密度2.41g/cm3。
所述硅灰SiO2含量≥92%,表观密度1.68g/cm3。
所述砂为中砂,表观密度2.67g/cm3,细度模数2.8,细粉含量13%,细粉粒径≤0.125mm。
所述石为一级配小石,表观密度2.66g/cm3,粒径5~10mm,针片状含量3.6%。
所述引气剂为液体高效引气剂。
一种用于渠道衬砌面板修复的水下自密实混凝土的制备方法,包括如下步骤:
1)将胶凝材料、砂、石、絮凝剂按配合比称重并倒入搅拌机中混合,搅拌30s;
2)将减水剂、引气剂、水按配合比称重并倒入桶中混合,用搅拌棒搅拌30s后一并倒入搅拌机,搅拌机搅拌120s即可制得。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明选用800万分子量的聚丙烯酰胺作为絮凝剂,掺量少,絮凝效果强,降低了工程造价,减小了对环境的影响;
本发明通过掺入硅灰来调整混凝土拌和物的粘性,相较于传统的水下自密实混凝土,抗分散性更强,更适用于水下施工;
本发明通过掺入硅灰,减少了粉煤灰掺量,提升了混凝土早期强度;
本发明选用粒径5~10mm的粗骨料来辅助增强混凝土拌和物的粘性,减少了絮凝剂的用量,更安全环保;
本发明可直接由水面向水下浇筑,操作更灵活简便,降低了施工难度;
本发明所用原材料易得,制备方法简单。
附图说明
图1为传统的水下自密实混凝土拌和物与本发明的水下自密实混凝土拌和物进行坍落扩展度试验的图片对比;
图2为传统的水下自密实混凝土与本发明的水下自密实混凝土进行水下浇筑并养护7天后的图片对比;
图3为本发明的水下自密实混凝土拌和物出仓的样貌图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施情况,但它们并不构成对本发明的限定,仅用于说明本发明。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获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围,实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行,所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
一种用于渠道衬砌面板修复的水下自密实混凝土,包括按重量份计的以下成分:100份的胶凝材料,46份的水,182份的砂,255份的石,1份的减水剂,0.003份的引气剂,0.25份的絮凝剂。上述的胶凝材料包括按重量份计的以下成分:50份的水泥,35份的粉煤灰,15份的硅灰。
上述的一种用于渠道衬砌面板修复的水下自密实混凝土的制备方法,包括如下步骤:
1)将胶凝材料、砂、石、絮凝剂按配合比称重并倒入搅拌机中混合,搅拌30s;
2)将减水剂、引气剂、水按配合比称重并倒入桶中混合,用搅拌棒搅拌30s后一并倒入搅拌机,搅拌机搅拌120s即可制得。
实施例2
一种用于渠道衬砌面板修复的水下自密实混凝土,包括按重量份计的以下成分:100份的胶凝材料,46份的水,180份的砂,251份的石,1份的减水剂,0.003份的引气剂,0.25份的絮凝剂。上述胶凝材料包括按重量份计的以下成分:60份的水泥,30份的粉煤灰,10份的硅灰。
上述用于渠道衬砌面板修复的水下自密实混凝土的制备方法,包括如下步骤:
1)将胶凝材料、砂、石、絮凝剂按配合比称重并倒入搅拌机中混合,搅拌30s;
2)将减水剂、引气剂、水按配合比称重并倒入桶中混合,用搅拌棒搅拌30s后一并倒入搅拌机,搅拌机搅拌120s即可制得。
实施例3
一种用于渠道衬砌面板修复的水下自密实混凝土,包括按重量份计的以下成分:100份的胶凝材料,40份的水,151份的砂,210份的石,1份的减水剂,0.003份的引气剂,0.2份的絮凝剂。上述胶凝材料包括按重量份计的以下成分:60份的水泥,30份的粉煤灰,10份的硅灰。
上述用于渠道衬砌面板修复的水下自密实混凝土的制备方法,包括如下步骤:
1)将胶凝材料、砂、石、絮凝剂按配合比称重并倒入搅拌机中混合,搅拌30s;
2)将减水剂、引气剂、水按配合比称重并倒入桶中混合,用搅拌棒搅拌30s后一并倒入搅拌机,搅拌机搅拌120s即可制得。
实施例4
一种用于渠道衬砌面板修复的水下自密实混凝土,包括按重量份计的以下成分:100份的胶凝材料,40份的水,150份的砂,209份的石,1份的减水剂,0.003份的引气剂,0.2份的絮凝剂。上述胶凝材料包括按重量份计的以下成分:50份的水泥,35份的粉煤灰,10份的硅灰。
上述用于渠道衬砌面板修复的水下自密实混凝土的制备方法,包括如下步骤:
1)将胶凝材料、砂、石、絮凝剂按配合比称重并倒入搅拌机中混合,搅拌30s;
2)将减水剂、引气剂、水按配合比称重并倒入桶中混合,用搅拌棒搅拌30s后一并倒入搅拌机,搅拌机搅拌120s即可制得。
本发明除了以上4个实施例以外,结合传统的水下自密实混凝土对比例,对各例进行流动性、抗分散性和力学性能测试试验。
本发明实施例1~4和对比例的配合比如表1所示。
表1混凝土配合比
本发明测试各项性能的试验方法与评判指标如下:
1)坍落扩展度试验:坍落扩展度≥550mm;
2)称重法测水泥流失量试验:水泥流失量<1.5%;
3)悬浊物含量测定试验:悬浊物含量小于150mg/L;
4)硬化混凝土抗压强度测定试验:水下浇筑28天抗压强度≥25MPa,7天水陆强度比>0.6,28天水陆强度比>0.7。
本发明中提及的水下浇筑均为直接由水面向水下浇筑,模板底部距离水面高度为40cm。
本发明实施例1~4及对比例的流动性、抗分散性测试结果如表2所示,力学性能测试结果如表3所示。
表2流动性、抗分散性测试结果
表3力学性能测试结果
由以上结果可知,本发明的实施例1~4均满足C25强度要求,且相较于对比例,有效地解决了传统的水下自密实混凝土无法兼具良好流动性和抗分散性的问题。
如图,图1为传统的水下自密实混凝土拌和物与本发明的水下自密实混凝土拌和物进行坍落扩展度试验的图片对比。其中,图1左侧为传统的水下自密实混凝土拌和物,右侧为本发明的水下自密实混凝土拌和物。从图中可以看出:传统的水下自密实混凝土拌和物虽然流动性不错,但整体性不强,存在泌水和离析现象,而本发明的水下自密实混凝土拌和物流动性强,且整体性强,不离析、不泌水,具有一定的粘性,由于掺入了硅灰,颜色较传统的水下自密实混凝土拌和物更深;
图2为传统的水下自密实混凝土与本发明的水下自密实混凝土进行水下浇筑并养护7天后的图片对比。其中,图2左侧为传统的水下自密实混凝土,右侧为本发明的水下自密实混凝土。从图中可以看出:传统的水下自密实混凝土水泥流失量巨大,成型面存在大量空隙,严重影响硬化后的强度,无法用于水下浇筑,而用本发明的水下自密实混凝土水泥流失量小,成型面平整,硬化强度高,适用于水下浇筑。
图3为本发明的水下自密实混凝土拌和物出仓的样貌图。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种用于渠道衬砌面板修复的水下自密实混凝土,其特征在于,包括按重量份计的以下成分:100份的胶凝材料,40~46份的水,148~182份的砂,207~254份的石,0.7~1份的减水剂,0.003~0.005份的引气剂,0.2~0.3份的絮凝剂,所述胶凝材料包括按重量份计的以下成分:50~70份的水泥,20~40份的粉煤灰,10~20份的硅灰,所述减水剂为液体聚羧酸高效减水剂,减水率25%,所述絮凝剂为固体聚丙烯酰胺粉末,固体聚丙烯酰胺粉末的分子量为800万。
2.根据权利要求1所述的一种用于渠道衬砌面板修复的水下自密实混凝土,其特征在于,所述水泥为42.5中热硅酸盐水泥,表观密度3.12g/cm3。
3.根据权利要求1所述的一种用于渠道衬砌面板修复的水下自密实混凝土,其特征在于,所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰,表观密度2.41g/cm3。
4.根据权利要求1所述的一种用于渠道衬砌面板修复的水下自密实混凝土,其特征在于,所述硅灰SiO2含量≥92%,表观密度1.68g/cm3。
5.根据权利要求1所述的一种用于渠道衬砌面板修复的水下自密实混凝土,其特征在于,所述砂为中砂,表观密度2.67g/cm3,细度模数2.8,细粉含量13%,细粉粒径≤0.125mm。
6.根据权利要求1所述的一种用于渠道衬砌面板修复的水下自密实混凝土,其特征在于,所述石为一级配小石,表观密度2.66g/cm3,粒径5~10mm,针片状含量3.6%。
7.根据权利要求1所述的一种用于渠道衬砌面板修复的水下自密实混凝土,其特征在于,所述引气剂为液体高效引气剂。
8.一种用于渠道衬砌面板修复的水下自密实混凝土的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
1)将胶凝材料、砂、石、絮凝剂按配合比称重并倒入搅拌机中混合,搅拌30s;
2)将减水剂、引气剂、水按配合比称重并倒入桶中混合,用搅拌棒搅拌30s后一并倒入搅拌机,搅拌机搅拌120s即可制得。
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