一种超高程泵送海工混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超高程泵送海工混凝土，由水泥、粉煤灰、矿粉、碎石、河砂、水化温升调控材料、侵蚀性离子传输抑制剂、状态改性材料、超分散减水减缩保塑外加剂和水按比例配制而成。本发明专利技术利用水化温升调控材料，可有效避免高强混凝土水胶比低、水化不充分、后期干燥收缩引起的开裂；水化温升抑制组分可以降低混凝土的绝热温升，减少温度应力产生的开裂；采用侵蚀性离子传输抑制剂可优化混凝土的孔隙结构，抑制Mg2+、Cl‑等离子的传输路径，更好地服役于海洋盐雾环境；状态改性材料具有特有的滚珠效应和保水特性，避免超高程泵送过程出现的离析、堵管现象。本发明专利技术所述混凝土适用于超高程泵送海洋建筑，具有重要的工程应用价值。

Super elevation pumping marine concrete and preparation method thereof

The invention discloses a super elevation pumping concrete is composed of cement, fly ash, slag, gravel, sand, water temperature regulation of ion transport materials, corrosion inhibitors, state modified materials, ultra dispersed water reducing admixture and water reducing water according to proportion. The invention uses water temperature control material, which can effectively avoid cracking of high strength concrete water cement ratio is low, the water is not sufficient, the dry shrinkage caused by late; inhibitory components can reduce the adiabatic temperature rise of concrete hydration temperature rising, cracking and reduce the temperature stress produced by erosion; pore structure of ion transport inhibitors optimization of concrete, the inhibition of Mg2+ and Cl transmission path of the plasma, better served in the marine salt fog environment; state modified material has a unique effect of ball and water retention characteristics, avoid segregation, super elevation pumping process of tube blocking. The concrete of the invention is suitable for pumping the ocean building with super elevation, and has important engineering application value.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于建筑材料领域，具体涉及一种超高程泵送海工混凝土及其制备方法。
技术介绍
近年来，伴随我国国民经济和国际影响力的日益增长，为了加强区域间的联系与合作，诸多跨海、跨江等大型基础设施建设正在日益进行中，海工混凝土的应用也日渐受到世界各国的关注。为了追求更高、更强的理念，许多跨海桥梁建设的设计也遵循着高程、高耐久、高承载能力的原则。然而海工混凝土服役于海洋严酷环境，常年遭受海水冲刷、浪溅并长期受到Cl-、Mg2+、SO42-等离子侵蚀。混凝土在多因素耦合作用下，其内部结构破坏、胶凝力退化、钢筋锈蚀速率增大，使工程结构过早失效，服役寿命达不到设计使用年限，造成巨大的经济损失。如今，针对这些大型的跨海桥梁建设，超高程泵送海工混凝土面临如下问题：(1)超高程桥梁索塔由于钢筋密集，施工难度高，超高程泵送混凝土需要达到高流态自密实、高强高性能的要求。故混凝土配合比中水泥和胶凝材料用量高，水胶比低，所制得的混凝土收缩大，绝热温升高，温度应力易使混凝土产生开裂；(2)对于大体积混凝土浇筑的连续性、浇筑量大问题，故混凝土配合比中胶凝材料用量低，砂率宜低，工作性能差，在高程泵送施工过程中易产生离析、堵管现象；(3)超高程、大跨度桥梁服役于海洋环境，由于长期处于干湿与盐雾耦合作用下，海水中的侵蚀离子扩散速率加快，加速了钢筋的锈蚀，混凝土胶结能力的退化。正因为超高程泵送混凝土面临的问题，较大程度上影响了海工混凝土的长期耐久性，降低了其服役寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种超高程泵送海工混凝土及其制备方法，所述混凝土具有高抗开裂、高耐侵蚀、工作状态良好的性能，耐久性较好，具有重要的工业应用价值。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种超高程泵送海工混凝土，各组分及用量为：水泥(C)180～350kg/m3、粉煤灰(FA)60～120kg/m3、矿粉(BFS)50～100kg/m3、碎石(G)1000～1100kg/m3、河砂(S)720～850kg/m3、水化温升调控材料(HHCM)20～30kg/m3、侵蚀性离子传输抑制剂(CITI)10～20kg/m3、状态改性材料(SMM)40～50kg/m3、超分散减水减缩保塑外加剂(JNT)9～10kg/m3、水(W)120～160kg/m3。上述方案中，所述水泥为P.O42.5水泥。上述方案中，所述粉煤灰为I级粉煤灰，烧失量≤5％，需水量比≤95％。上述方案中，所述矿粉为S95级矿粉，比表面积≥440m2/kg，28天活性指数≥95％。上述方案中，所述碎石为5～20mm连续级配碎石，压碎值≤10％。上述方案中，所述河砂为中砂，细度模数控制在2.3～3.0，含泥量≤0.5％。上述方案中，所述水化温升调控材料的制备方法包括以下步骤：1)将木薯磨碎，将磨碎后的产物置于清水中，静置沉淀，再将所得沉淀物置于质量浓度为8～10％的硫酸镁溶液中，静置1～2h，过滤得淀粉；2)将步骤1)所得淀粉溶于水中搅拌均匀，形成淀粉浆液，调节pH值至6.0-6.5，然后置于55～80℃的水浴锅中在搅拌条件下水浴反应2～3小时，直至淀粉浆液完全糊化，自然冷却，得到淀粉胶体；3)将步骤2)所得淀粉胶体置于真空干燥箱中以5～7℃/分钟的速率加热到140～150℃，保温15～20分钟，自然冷却后得到水化温升调控材料组分A；4)以菱镁矿、铝矾土、石灰石和石膏粉为原料，混合粉磨均匀后在1000～1200℃的高温熔炉中煅烧100～200s，经自然冷却后粉磨至60μm方孔筛余≤5％，制得水化温升调控材料组分B；其中各原料所占质量百分比为：菱镁矿20～25％、铝矾土15～20％、石灰石30～40％、石膏粉15～35％，并控制Al2O3/SO3的摩尔比为0.4～0.5:1，CaO/MgO的摩尔比为0.18～0.24:1，碱度系数Cm为3～4；5)采用聚丙烯酸钠吸水性树脂SAP作为水化温升调控材料组分C；6)将步骤3)制得的水化温升调控材料组分A、步骤4)制得的水化温升调控材料组分B与步骤5)选取的水化温升调控材料组分C按照质量比5:12:3～6:9:5进行混合，再经粉磨、干燥，制得所述的水化温升调控材料。上述方案中，所述所述侵蚀性离子传输抑制剂为3,4,9,10-苝四甲酸酐(PAT)，其分子式为C24H8O6，结构式见式I，上述方案中，所述状态改性材料的制备方法包括以下步骤：1)选用超细粉煤灰微珠，其主要成分控制指标包括：SiO235～50wt％，Al2O320～35wt％，CaO5～10wt％，Fe2O32～6wt％，SO3＜0.48wt％，烧失量＜3.3％，细度1.5～2.4um，需水量比为84～86％；2)将超细粉煤灰微珠置于带有加热装置的气流式混合机，并加热至110～120℃，接着以喷雾式方式加入占超细粉煤灰微珠质量0.5％～1％的甲基丙烯酰氧基硅烷，对超细粉煤灰微珠进行表面改性处理，得改性超细粉煤灰微珠；3)选取超细二氧化硅微粉，其性能参数为：比表面积≥20000m2/kg，SiO2含量≥95wt％，28d活性指数≥120％，烧失量≤5％；4)将步骤2)所得改性超细粉煤灰微珠与步骤3)所述超细二氧化硅微粉按质量比7:3～4:1在气流式混合机中加热至320～340℃后，混合均匀，最后经冷却、干燥制得所述的状态改性材料。上述方案中，所述超细粉煤灰微珠的制备方法包括如下步骤：在火力发电厂煤炭燃烧过程中，将原煤加入温度为1500～1600℃的炉膛中，炉膛压力为1.5～2.5MPa，产生的烟气利用静电除尘装置使杂尘与粉煤灰相互分离，接着利用涡流分选机将粉煤灰球形颗粒与不规则颗粒分离，获得完整性好、表面光滑以及粒度分布均匀的球形颗粒，最后利用干式分级装置将球形颗粒中的漂珠与沉珠分离，并过100目筛，获得表面状态优良、堆积密度较小的超细粉煤灰微珠。上述方案中，所述超分散减水减缩保塑外加剂的制备方法包括以下步骤：1)以甲基烯丙醇、氨水和环氧丙烷为原料，甲基烯丙醇钠或甲基烯丙醇钾为催化剂，在压力为0.10～0.40MPa、温度为50～150℃的条件下反应3～7h，制得甲基烯丙醇聚氧丙烯醚与三异丙醇胺的混合物，其中甲基烯丙醇、氨水和环氧丙烷的摩尔比为1:(0.2～0.5):(5.0～78.0)，催化剂的添加量为甲基烯丙醇质量的0.10～0.60％；2)以步骤1)制得的甲基烯丙醇聚氧丙烯醚与三异丙醇胺的混合物、丙烯酸磺酸钠、甲基丙烯酸酯和水为原料，加入带有回流冷凝器、温度计和滴液漏斗的三口烧瓶中，加热升温至60～90℃，并在2～2.5h内匀速滴加丙烯酸和过硫酸铵溶液，保温反应1.0～1.5h，然后停止加热，降温至40～50℃加入NaOH溶液将溶液pH值调节至6～8，搅拌20～25min，放料得超分散保坍型聚羧酸减水剂A；该步骤中各原料所占质量百分比为：甲基烯丙醇聚氧丙烯醚与三异丙醇胺的混合物80～90％、丙烯酸磺酸钠1～5％、甲基丙烯酸酯5～10％、水1～5％；过硫酸铵溶液中过硫酸铵的质量为甲基丙烯酸酯质量的2.0％，丙烯酸为甲基丙烯酸质量的3.75％；3)以甲基丙烯酸、聚丙二醇单甲醚为原料，甲苯磺酸为催化剂、对苯二酚为阻聚剂，在65～75℃的温度下，反应8～9h，得具有超分散减水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超高程泵送海工混凝土，各组分及用量为：水泥180～350kg/m3、粉煤灰60～120kg/m3、矿粉50～100kg/m3、碎石1000～1100kg/m3、河砂720～850kg/m3、水化温升调控材料20～30kg/m3、侵蚀性离子传输抑制剂10～20kg/m3、状态改性材料40～50kg/m3、超分散减水减缩保塑外加剂9～10kg/m3、水120～160kg/m3。

【技术特征摘要】
1.一种超高程泵送海工混凝土，各组分及用量为：水泥180～350kg/m3、粉煤灰60～120kg/m3、矿粉50～100kg/m3、碎石1000～1100kg/m3、河砂720～850kg/m3、水化温升调控材料20～30kg/m3、侵蚀性离子传输抑制剂10～20kg/m3、状态改性材料40～50kg/m3、超分散减水减缩保塑外加剂9～10kg/m3、水120～160kg/m3。2.根据权利要求1所述的超高程泵送海工混凝土，其特征在于，所述粉煤灰为I级粉煤灰，烧失量≤5％，需水量比≤95％。3.根据权利要求1所述的超高程泵送海工混凝土，其特征在于，所述矿粉为S95级矿粉，比表面积≥440m2/kg，28天活性指数≥95％。4.根据权利要求1所述的超高程泵送海工混凝土，其特征在于，所述碎石为5～20mm连续级配碎石，压碎值≤10％。5.根据权利要求1所述的超高程泵送海工混凝土，其特征在于，所述河砂为中砂，细度模数控制在2.3～3.0，含泥量≤0.5％。6.根据权利要求1所述的超高程泵送海工混凝土，其特征在于，所述水化温升调控材料的制备方法包括以下步骤：1)将木薯磨碎，将磨碎后的产物置于清水中，静置沉淀，再将所得沉淀物置于质量浓度为8～10％的硫酸镁溶液中，静置1～2h，过滤得淀粉；2)将步骤1)所得淀粉溶于水中搅拌均匀，形成淀粉浆液，调节pH值至6.0-6.5，然后置于55～80℃的水浴锅中在搅拌条件下水浴反应2～3小时，直至淀粉浆液完全糊化，自然冷却，得到淀粉胶体；3)将步骤2)所得淀粉胶体置于真空干燥箱中以5～7℃/分钟的速率加热到140～150℃，保温15～20分钟，自然冷却后得到水化温升调控材料组分A；4)以菱镁矿、铝矾土、石灰石和石膏粉为原料，混合粉磨均匀后在1000～1200℃的高温熔炉中煅烧100～200s，经自然冷却后粉磨至60μm方孔筛余≤5％，制得水化温升调控材料组分B；其中各原料所占质量百分比为：菱镁矿20～25％、铝矾土15～20％、石灰石30～40％、石膏粉15～35％，并控制Al2O3/SO3的摩尔比为0.4～0.5:1，CaO/MgO的摩尔比为0.18～0.24:1，碱度系数Cm为3～4；5)采用聚丙烯酸钠吸水性树脂SAP作为水化温升调控材料组分C；6)将步骤3)制得的水化温升调控材料组分A、步骤4)制得的水化温升调控材料组分B与步骤5)选取的水化温升调控材料组分C按照1:(2.4～3):(0.6～1)的质量比进行混合，再经粉磨、干燥，制得所述的水化温升调控材料。7.根据权利要求1所述的超高程泵送海工混凝土，其特征在于，所述侵蚀性离子传输抑制剂为3,4,9,10-苝四甲酸酐(PAT)，其分子式为C24H8O6，结构式见式I。8.根据权利要求1所述的低温升耐蚀海工混凝土，其特征在于，所述状态改性材料的制备方法包括以下步骤：1)选用超细粉煤灰微珠，其主要成分控制指标包括：SiO235～50wt％，Al2O320～35wt％，CaO5～10wt％，Fe2O32～6wt％，SO3＜0.48wt％，烧失量＜3.3％，细度1.5～2.4um，需水量比为84～86％；2)将超细粉煤灰微珠置于带有加热装置的气流式混合机，并加热至110～120℃，接着以喷雾式方式加入占超细粉煤灰微珠质量0.5％～1％的甲基丙烯酰氧基硅烷，对超细粉煤灰微珠进行表面改性处理，得改性超细粉煤灰微珠；3)选取超细二氧化硅微粉，其性能参数为：比表面积≥20000m2/kg，SiO2含量≥95％，28d活性指数≥120％，烧失量≤5％；4)将步骤2)所得改性超细粉煤灰微珠与步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁庆军，张杨，罗超云，王中文，王晓佳，何涛，石华，刘勇强，耿春东，徐意，
申请(专利权)人：武汉理工大学，广东省长大公路工程有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42