CN111320442A - 一种输电线路施工用混凝土 - Google Patents

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吴冲
郭静
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Abstract

本发明公开了一种输电线路施工用混凝土，混凝土以重量份数计包括以下组分：硫铝酸盐水泥508～700份；骨料1900～2100份；早强组分1～5份；聚羧酸系高效减水剂15～20份；改性聚丙烯纤维1～5份；水250～300份。本发明提供的输电线路施工用混凝土，该混凝土的早期抗压能力强，且养护时间短，大大缩短了施工时间，降低施工成本。

Description

一种输电线路施工用混凝土
技术领域
本发明涉及输电线路材料技术领域，具体为一种输电线路施工用混凝土。
背景技术
目前，为了解决现浇混凝土在基础施工过程中早期强度低、养护时间长的问题，人们通常采用的方法是使用高强度硅酸盐水泥混凝土代替普通强度硅酸盐水泥混凝土或者在使用高强度硅酸盐水泥混凝土代替普通强度硅酸盐水泥混凝土的同时添加早强剂以提高早期强度。通过使用高强度硅酸盐水泥混凝土代替普通强度硅酸盐水泥混凝土，以利用高强混凝土比普通强度混凝土早期强度高的特点，此种方法的缺点是后期强度过高，未充分利用其强度，可能导致结构受力不合理，并造成较大浪费；而在使用高强度硅酸盐水泥混凝土代替普通强度硅酸盐水泥混凝土的同时添加早强剂的方法，由于普通强度硅酸盐水泥本身的凝结硬化特性，导致强度提高有限，一般抗压强度达到30MPa以上需要3～7天，早强效果不明显。
在道路用混凝土领域，通过将普通硅酸盐水泥替换为特种水泥硫铝酸盐水泥来提高混凝土早期强度，这是因为硫铝酸盐水泥具有快硬、早强性能。如公开号为CN102701684A的中国专利，公开了一种超早强混凝土材料的制备方法，具体包括如下步骤：将硫铝酸盐水泥、碎石、河砂、矿粉、固体早强组分、液体早强组分及自来水按重量配比进行混合并充分搅拌而成，其中所述各组分的重量配比为：硫铝酸盐水泥100、砂210～240、碎石260～290、矿粉10～50、固体早强组分5～7、液体早强组分6～9、自来水45～50。该超早强混凝土材料的养护时间最高可以缩短至6h，即可使施工路面的混凝土强度达到30MPa，达到交通路面使用的要求。通过使用硫铝酸盐水泥代替普通硅酸盐水泥制备混凝土，由于其水化过快、容易闪凝、干缩开裂，后期强度和耐久性都较差；通过用硫铝酸盐水泥掺加复合早强剂，缺点是，复合早强剂配制复杂，需要专门配制，不易于施工操作，并且路面工艺要求水灰比较大、流动性大，不适合用于输电线路基础施工用。
发明内容
鉴于上述状况，有必要提供一种早期强度高、养护时间短的输电线路施工用混凝土以解决上述问题。
本发明提供了一种输电线路施工用混凝土，混凝土以重量份数计包括以下组分：
硫铝酸盐水泥 508～700份；
骨料 1900～2100份；
早强组分 1～5份；
聚羧酸系高效减水剂 15～20份；
改性聚丙烯纤维 1～5份；
水 250～300份。
优选地，骨料包括石子和砂子，骨料的砂率为28～34％，石子的粒径为5～15mm，砂子的粒径为1～5mm，细度模数为2.3～3.0。
优选地，改性聚丙烯纤维，外形为圆柱状，纤维细度0.5-20旦。
优选地，改性聚丙烯纤维表面通过复合表面改性剂进行处理。
优选地，通过复合表面改性剂进行处理包括聚丙烯、复合界面改性剂和聚丙烯接枝马来酸酐熔融混合后，进行纺丝、卷绕和热牵引得到。
优选地，聚羧酸系高效减水剂的减水率为10～18％
优选地，复合界面改性剂包括SiO2、Al2O3和CaO。
本发明提供的输电线路施工用混凝土，与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明提供的输电线路施工用混凝土，该混凝土的早期抗压能力强，且养护时间短，大大缩短了施工时间，降低施工成本。
1、本发明的早强混凝土，通过使用硫铝酸盐水泥制备混凝土，避免了普通硅酸盐水泥达到70％强度需要3～7天左右的缺点。
2、本发明的早强混凝土，通过使用早强剂—三乙醇胺和早强组分，对混凝土的早期强度和后期强度都有利，达到30MPa抗压强度仅需要0.5天，比普通硅酸盐水泥混凝土提前了4～6天左右，以便于现浇混凝土结构迅速施工，使施工速度得到非常大的提高。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。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作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。
本发明提供了一种输电线路施工用混凝土，主要是为了解决输电线路现浇混凝土在基础施工过程中存在的早期强度低、养护时间长的问题。该输电线路施工用混凝土以重量份数计包括以下组分：
硫铝酸盐水泥 508～700份；
骨料 1900～2100份；
早强组分 1～5份；
聚羧酸系高效减水剂 15～20份；
改性聚丙烯纤维 1～5份；
水 250～300份。
其中，骨料包括石子和砂子，骨料的砂率为28～34％，石子的粒径为5～15mm，砂子的粒径为1～5mm，细度模数为2.3～3.0。采用上述骨料，较小的粒径，骨料与早强组分一起作用，可以得到抗压强度较强的混凝土。
聚羧酸系高效减水剂的减水率为10～18％，减少混凝土中的水含量。改性聚丙烯纤维的外形为圆柱状，纤维细度0.5-20旦；改性聚丙烯纤维表面通过复合表面改性剂进行处理。具体改性过程见下文。
该混凝土中，输电线路施工用混凝土，由于添加了早强组分，以增加早期强度，进一步地，本申请中还使用了改性聚丙烯纤维进行加强，以减少养护时间。
实施例1
该实施例中，输电线路施工用混凝土以质量份数计，包括以下组分：硫铝酸盐水泥508份、骨料1900份、早强组分1份、聚羧酸系高效减水剂15份、改性聚丙烯纤维1份、水250份。
实施例2
该实施例中，输电线路施工用混凝土以质量份数计，包括以下组分：硫铝酸盐水泥700份、骨料2100份、早强组分5份、聚羧酸系高效减水剂20份、改性聚丙烯纤维5份、水300份。
实施例3
该实施例中，输电线路施工用混凝土以质量份数计，包括以下组分：硫铝酸盐水泥550份、骨料1950份、早强组分2份、聚羧酸系高效减水剂16份、改性聚丙烯纤维2份、水260份。
实施例4
该实施例中，输电线路施工用混凝土以质量份数计，包括以下组分：硫铝酸盐水泥600份、骨料2000份、早强组分3份、聚羧酸系高效减水剂17份、改性聚丙烯纤维3份、水280份。
实施例5
该实施例中，输电线路施工用混凝土以质量份数计，包括以下组分：硫铝酸盐水泥650份、骨料2050份、早强组分4份、聚羧酸系高效减水剂19份、改性聚丙烯纤维4份、水290份。
对比例1
该实施例中，输电线路施工用混凝土以质量份数计，包括以下组分：硫铝酸盐水泥600份、骨料2000份、聚羧酸系高效减水剂17份、改性聚丙烯纤维3份、水280份。
对比例2
该实施例中，输电线路施工用混凝土以质量份数计，包括以下组分：硫铝酸盐水泥600份、骨料2000份、早强组分3份、聚羧酸系高效减水剂17份、水280份。
其中，根据使用情况的不同，早强组分包括硫酸钠、氣化钙、氣化钠、硝酸钙、亚硝酸钙、三乙醇胺等，在每种实施例中，使用上述一种早强组分。
通过上述各个实施例的组分得到的输电线路施工用混凝土，经过早期强度测试和养护时间测试，具体结果如下，实施例1中的早期强度为30d的抗压强度，养护时间为2天；实施例2中的早期强度为30d的抗压强度，养护时间为2天；实施例3中的早期强度为31d的抗压强度，养护时间为0.8天；实施例4中的早期强度为32d的抗压强度，养护时间为0.5天；实施例5中的早期强度为31d的抗压强度，养护时间为0.7天。
对比例1中，早期强度为8d的抗压强度，养护时间为7天；对比例2中，早期强度为20d的抗压强度，养护时间为5天。
根据上述各个实施例中的输电线路施工用混凝土，可以看出，由于本发明中采用了早强组分，使用合适含量的早强组分，可以大大提高输电线路施工用混凝土的早期强度；进一步地，本发明中采用了改性聚丙烯纤维，改性聚丙烯纤维具有良好的亲水性，在砂浆混凝土中的分散性能好，且增强了纤维与水泥基体的界面性能，进而使养护时间大大缩短。
本申请还提供了一种输电线路施工用混凝土的方法，该具体包括如下步骤：
(1)将硫铝酸盐水泥、骨料和早强组分搅拌均匀，得到第一混合物。
硫铝酸盐水泥、骨料和早强组分各个组分，按照上述比例进行搅拌，搅拌时间为2～5min，得到第一混合物，备用。
(2)将水、三乙醇胺、改性聚丙烯纤维和聚羧酸系高效减水剂搅拌均匀，得到第二混合物。
水、三乙醇胺、改性聚丙烯纤维和聚羧酸系高效减水剂搅拌均匀，搅拌时间为20～30s，得到第二混合物。
其中，改性聚丙烯纤维通过复合界面改性剂进行改性，通过复合表面改性剂进行处理包括聚丙烯、复合界面改性剂和聚丙烯接枝马来酸酐熔融混合后，进行纺丝、卷绕和热牵引得到。界面改性剂包括SiO2、Al2O3和CaO。复合界面改性剂中的SiO2、Al2O3和CaO增强了纤维表面的粗糙度，使得纤维与基体的物理作用增强，纤维与基体的界面粘结力增强；CaO与砂浆混凝土中的水反应生成水化产物，增强纤维与水泥基体的界面性能；复合界面改性剂中的SiO2和Al2O3并存，容易生成莫来石相，提高纤维的高温强度和抗热振性。
进一步地，复合界面改性剂包括如下质量含量的组分：SiO280％，Al2O3 0.5％，CaO 19.5％。通过采用较多的SiO2和CaO来调整复合界面改性剂的含量组分，以降低复合界面改性剂的成本。较多含量的CaO，以增强混凝土的早期强度，进一步地，采用较少的Al2O3，生成较少的莫来石相，以降低热振性的影响进而降低混凝土的养护时间。
再进一步地，通过选择三乙醇胺(分子式C6H15NO3)作为早强剂，其N原子上未共用的电子对很容易与金属离子形成共价键，发生络合反应，生成的络合物易溶于水，会在水泥颗粒表面生成可溶区点，使水泥中的C3F、C4AF溶解速率提高而与石膏的反应随之加快，硫铝酸钙生成量增多，从而对硬化后的水泥石的致密性和早期强度的提高极为有利。由于络合物的生成，使液相中Ca(OH)2过饱和度提高，会更加有效地阻止C3A水化初期形成疏松结晶结构物的趋势，从而提高水泥石的致密性和强度，进而缩短混凝土达到施工强度的养护时间。
更进一步地，减水剂选择聚羧酸系高效减水剂，其憎水基团定向吸附于水泥颗粒表面，而亲水基团指向水溶液，构成单分子或多分子层吸附膜，表面活性剂的定向吸附可以使水泥胶粒表面带有相同符号的电荷，于是在同性相斥的作用下，不但能使水泥—水体系处于相对稳定的悬浮状态，而且还能使水泥在加水初期所形成的絮凝状结构分散解体，从而将絮凝结构内的水释放出来，达到减水的目的。聚羧酸系高效减水剂加入后，不仅可以使新拌混凝土的和易性改善，而且由于混凝土中水灰比有较大幅度的下降，使水泥石内部孔隙体积明显减少，水泥石更为致密，混凝土的抗压强度显著提高，获得的混凝土具有养护时间短、早期强度高的优点。
(3)将第二混合物加入到第一混合物中，搅拌均匀即得到混凝土。
第二混合物加入到第一混合物中，搅拌均匀时间为2～5min。
本发明提供的输电线路施工用混凝土及其制备方法，该混凝土的早期抗压能力强，且养护时间短，大大缩短了施工时间，降低施工成本。进一步地，本发明提供的制备方法，操作方法简单，对操作条件要求低，便于实现产业化。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (7)

1.一种输电线路施工用混凝土，其特征在于：所述混凝土以重量份数计包括以下组分：
硫铝酸盐水泥508～700份；
骨料1900～2100份；
早强组分1～5份；
聚羧酸系高效减水剂15～20份；
改性聚丙烯纤维1～5份；
水250～300份。
2.如权利要求1所述的输电线路施工用混凝土，其特征在于：
所述骨料包括石子和砂子，所述骨料的砂率为28～34％，所述石子的粒径为5～15mm，所述砂子的粒径为1～5mm，细度模数为2.3～3.0。
3.根据权利要求1或2所述的输电线路施工用混凝土，其特征在于，所述的改性聚丙烯纤维，外形为圆柱状，纤维细度0.5-20旦。
4.根据权利要求1所述的输电线路施工用混凝土，其特征在于，所述的改性聚丙烯纤维表面通过复合表面改性剂进行处理。
5.根据权利要求4所述的输电线路施工用混凝土，其特征在于，所述通过复合表面改性剂进行处理包括聚丙烯、复合界面改性剂和聚丙烯接枝马来酸酐熔融混合后，进行纺丝、卷绕和热牵引得到。
6.根据权利要求1所述的输电线路施工用混凝土，其特征在于，
所述聚羧酸系高效减水剂的减水率为10～18％。
7.根据权利要求5所述的输电线路施工用混凝土，其特征在于，
所述复合界面改性剂包括SiO2、Al2O3和CaO。
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