基于高钛重矿渣轻骨料混凝土的轻质管片及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种基于高钛重矿渣轻骨料混凝土的轻质管片及其制备方法。该轻质管片包括以下原料：胶凝材料、轻骨料、细骨料、减水剂、增粘剂以及水；轻骨料为高钛重矿渣轻骨料。本发明专利技术所提供的轻质管片基于高钛重矿渣轻骨料的轻质、高强和内养护特性实现了降低管片自重、保障管片承载力、减少管片开裂，并能有效阻止管片服役环境中的水分及Cl

【技术实现步骤摘要】
基于高钛重矿渣轻骨料混凝土的轻质管片及其制备方法


[0001]本专利技术涉及建筑结构
，尤其涉及一种基于高钛重矿渣轻骨料混凝土的轻质管片及其制备方法。

技术介绍

[0002]混凝土管片作为盾构隧道工程的永久衬砌结构构件，既要承担岩土层压力，又要防止地下水渗漏，因此要求混凝土管片必须具备良好的承载和抗渗性能。传统提高混凝土管片承载力和耐久性的主要技术手段为增加管片钢材用量或增加管片厚度，这也造成混凝土管片的笨重和不经济。此外，为了保证混凝土管片的承载力，用于制备管片的混凝土一般采用强度等级在C50以上的普通混凝土，普通混凝土的高强度也使得胶凝材料的用量大、水胶比低，这也导致混凝土管片易出现收缩开裂现象，难以满足盾构隧道工程高抗渗和长寿命的要求。综上，现在的混凝土管片普遍存在由于尺寸大、自重高导致的运输和拼装不便，以及易开裂导致的耐久性不足等问题。
[0003]另一方面，轻骨料混凝土相对于普通混凝土自重明显降低，用来制备管片可明显降低管片自重，但现有的轻骨料混凝土强度和弹性模量普遍不足以满足盾构隧道用管片承载力的要求。
[0004]基于目前的混凝土管片存在的技术缺陷，有必要对此进行改进。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提出了一种基于高钛重矿渣轻骨料混凝土的轻质管片及其制备方法，以解决或部分解决现有技术中存在的技术问题。
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种基于高钛重矿渣轻骨料混凝土的轻质管片，包括以下重量份原料：450～540份的胶凝材料、550～750份的轻骨料、500～700份的细骨料、7～10份的减水剂、0.2～0.4份的增粘剂以及140～170份的水；
[0007]其中，所述轻骨料为高钛重矿渣轻骨料。
[0008]优选的是，所述的基于高钛重矿渣轻骨料混凝土的轻质管片，所述高钛重矿渣轻骨料的表观密度1000～2000kg/m3、筒压强度6～20MPa、饱和吸水率10～20％，高钛重矿渣轻骨料颗粒级配为5～31.5mm的连续级配。
[0009]优选的是，所述的基于高钛重矿渣轻骨料混凝土的轻质管片，所述水泥、硅灰和粉煤灰的质量比为1:(0.08～0.12):(0.06～0.25)。
[0010]优选的是，所述的基于高钛重矿渣轻骨料混凝土的轻质管片，所述水泥为P.O 42.5的普通硅酸盐水泥。
[0011]优选的是，所述的基于高钛重矿渣轻骨料混凝土的轻质管片，所述硅灰的比表面积19000～21000m2/kg、SiO2含量90～98％。
[0012]优选的是，所述的基于高钛重矿渣轻骨料混凝土的轻质管片，所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，所述粉煤灰的比表面积300～400m2/kg，粉煤灰需水量比90～95wt％。
[0013]优选的是，所述的基于高钛重矿渣轻骨料混凝土的轻质管片，所述细骨料为河砂，河砂的细度模数为2.3～3.0、含泥量0.01～0.5％；
[0014]和/或，所述减水剂为聚羧酸减水剂，减水剂的减水率25～40％；
[0015]和/或，所述增粘剂为羟丙基甲基纤维素醚。
[0016]第二方面，本专利技术还提供了一种所述的基于高钛重矿渣轻骨料混凝土的轻质管片的制备方法，包括以下步骤：
[0017]于温度为20～25℃、相对湿度为50～100％的条件下，将水倒入铺平的轻骨料中20～24h进行预湿处理，保证轻骨料饱和面干；
[0018]将胶凝材料、预湿后的轻骨料、细骨料加入至搅拌机干拌3～4min，再加入水、减水剂和增粘剂继续搅拌5～8min，得到拌合物；
[0019]将拌合物浇筑入配有钢筋骨架的管片模具中，并进行振动成型；
[0020]将成型好的模具连同拌合物一起标准养护或蒸汽养护，即制备得到基于高钛重矿渣轻骨料混凝土的轻质管片。
[0021]优选的是，所述的基于高钛重矿渣轻骨料混凝土的轻质管片的制备方法，振动成型具体为：先采用20～30Hz频率震动4～5min，然后采用30～40Hz频率振动2～3min，总振动时间6～8分钟。
[0022]优选的是，所述的基于高钛重矿渣轻骨料混凝土的轻质管片的制备方法，标准养护工艺具体为：在养护温度为18～22℃，相对湿度为95～100％下养护得到管片，当管片抗压强度达到15MPa以上时拆模，拆模后养护至28d；
[0023]蒸汽养护具体为：首先在温度为18～22℃，相对湿度为95～100％环境下养护3～5h；然后移入蒸汽环境中，以15
‑
20℃/h的升温速率均匀升至50
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60℃恒温养护8
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12h，恒温结束后以15
‑
20℃/h均匀降至室温；拆模；拆模后移至养护温度为18～22℃，相对湿度为95～100％环境养护至28d。
[0024]本专利技术的一种基于高钛重矿渣轻骨料混凝土的轻质管片及其制备方法相对于现有技术具有以下有益效果：
[0025](1)本专利技术的基于高钛重矿渣轻骨料混凝土的轻质管片，以高钛重矿渣轻骨料为骨料，基于高钛重矿渣轻骨料的轻质特性降低管片自重，便于运输和拼装；基于高钛重矿渣轻骨料的高强特性，保证管片强度和弹性模量，保证管片的承载力；基于高钛重矿渣轻骨料的内养护特性，在管片内部湿度下降时，高钛重矿渣释放出预存的水分，以维持管片内部湿度，减缓管片内部湿度的下降梯度，降低轻质管片混凝土的自收缩，防止自收缩应力增加过快而导致的管片开裂问题；管片开裂的缓解能够有效保障轻质管片的后期强度和承载力，并能有效阻止了管片服役环境中的水分及Cl
‑
、SO
42
‑
、CO
32
‑
等有害离子对管片的侵蚀和在管片内部的传输，从而提升管片的抗水渗透性、抗氯离子渗透性、抗硫酸盐侵蚀性和抗碳化性等耐久性能；
[0026](2)本专利技术基于高钛重矿渣轻骨料混凝土制备的轻质管片，由于高钛重矿渣轻骨料的内养护效应缓解了管片的开裂，在不追求管片模具周转速率的情况下可以采用标准环境养护，降低管片生产成本。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本专利技术所用的高钛重矿渣轻骨料的表面形貌图；
[0029]图2为本专利技术实施例1、7～9中制备得到的轻质管片的表观密度以及28d的抗压强度图。
具体实施方式
[0030]下面将结合本专利技术实施方式，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，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的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高钛重矿渣轻骨料混凝土的轻质管片，其特征在于，包括以下重量份原料：450～540份的胶凝材料、550～750份的轻骨料、500～700份的细骨料、7～10份的减水剂、0.2～0.4份的增粘剂以及140～170份的水；其中，所述轻骨料为高钛重矿渣轻骨料。2.如权利要求1所述的基于高钛重矿渣轻骨料混凝土的轻质管片，其特征在于，所述高钛重矿渣轻骨料的表观密度1000～2000kg/m3、筒压强度6～20MPa、饱和吸水率10～20％，高钛重矿渣轻骨料颗粒级配为5～31.5mm的连续级配。3.如权利要求1所述的基于高钛重矿渣轻骨料混凝土的轻质管片，其特征在于，所述水泥、硅灰和粉煤灰的质量比为1:(0.08～0.12):(0.06～0.25)。4.如权利要求1所述的基于高钛重矿渣轻骨料混凝土的轻质管片，其特征在于，所述水泥为P.O 42.5的普通硅酸盐水泥。5.如权利要求1所述的基于高钛重矿渣轻骨料混凝土的轻质管片，其特征在于，所述硅灰的比表面积19000～21000m2/kg、SiO2含量90～98％。6.如权利要求1所述的基于高钛重矿渣轻骨料混凝土的轻质管片，其特征在于，所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，所述粉煤灰的比表面积300～400m2/kg，粉煤灰需水量比90～95wt％。7.如权利要求1所述的基于高钛重矿渣轻骨料混凝土的轻质管片，其特征在于，所述细骨料为河砂，河砂的细度模数为2.3～3.0、含泥量0.01～0.5％；和/或，所述减水剂为聚羧酸减水剂，减水剂的减水率25～40％；和/或，所述增粘剂为羟丙基甲基纤维素醚。8.一种如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张高展，李洋，丁庆军，梁玉强，赵小鹏，杨军，
申请(专利权)人：安徽建筑大学，
类型：发明
国别省市：