高性能水下不分散混凝土制造技术

本申请涉及一种高性能水下不分散混凝土，包括细集料450

【技术实现步骤摘要】
高性能水下不分散混凝土


[0001]本申请涉及混凝土领域，具体涉及高性能水下不分散混凝土。

技术介绍

[0002]从70年代初，各国科研人员就开始致力于改善混凝土自身性能。通过在普通混凝土中添加一些特殊外加剂，如絮凝剂，使混凝土在水下浇筑时既能自流平，又不会出现水泥和骨料的离析分散现象，从而满足水下施工的技术要求。
[0003]而随着各种新式高难度、长跨度的跨海跨江大桥的建设，对水下环境使用的混凝土性能也提出了更高的要求。目前水下施工用的混凝土中，使用最多的絮凝剂是纤维素系和聚丙烯酰胺系，但这两种絮凝剂因生产用途不同，再加上随着水下混凝土性能要求的提高，已不满足结构工程混凝土的需求。
[0004]有研究表明，纤维素系在碱性环境中与萘系减水剂复配时，由于化学作用生成凝胶导致相容性不好，与聚烷基磺酸盐减水剂复配时同样也产生了不相容性，导致粘性异常增长。纤维素类抗分散的加入虽显著提高了水下不分散混凝土的抗分散性，但同时也使混凝土的含气量增加1
‑
2.3％，这直接导致抗压强度降低5
‑
10％。
[0005]对于聚丙烯酰胺系絮凝剂，随着聚丙烯酰胺掺量的增加，分散在水化水泥中的PAM使凝固的颗粒之间形成交联，导致产物致密化程度增加，孔隙率降低。阴离子聚丙烯酰胺(APAM)最适合诱导水泥絮凝形成絮凝体，因为其可以和水泥水化产生的Ca2+发生化学反应形成离子化合物并包裹在水泥颗粒表面，形成一个不完全连续网状系统，宏观上表现为混凝土力学性能的提高，但施工性能差。特别是在水下环境中，混凝土易分散、牢固强度不足、耐盐性不足是最主要的两个缺陷。而目前，对于水下混凝土的分散性改善、牢固强度、耐盐性等性能的改善的研究相对不足，特别是基于高性能水下不分散混凝土的研究特别不足。因此，本申请旨在提供一种特别适用于水下施工的高性能水下不分散混凝土。

技术实现思路

[0006]为了解决现有水下施工的混凝土中所存在的上述缺陷，本申请通过对聚丙烯酰胺进行结构设计，提供了一种特别适用于水下施工的混凝土的聚丙烯酰胺系絮凝剂，进而在添加这种聚丙烯酰胺系絮凝剂的基础上，对混凝土的组分进行优化和相应的性能研究，最终得到了一种高性能水下不分散混凝土。
[0007]一种高性能水下不分散混凝土，包括细集料450
‑
750质量份、粗集料700
‑
1050质量份、水泥350
‑
450质量份、水150
‑
260质量份，还包括粉煤灰、矿粉、硅灰、聚羧酸减水剂、水下不分散混凝土用聚丙烯酰胺；其中，以细集料、粗集料、水泥和水的总质量份记为M，粉煤灰的质量份/M＝0
‑
5％，矿粉的质量份/M＝0
‑
5％，硅灰的质量份/M＝0
‑
3％，聚羧酸减水剂的质量份/M＝0.5
‑
3％，水下不分散混凝土用聚丙烯酰胺的质量份/M＝0.3
‑
1％；
[0008]其中，水下不分散混凝土用聚丙烯酰胺为三元共聚物，包括丙烯酰胺结构单元、丙烯酸结构单元和烯丙基
‑
Α
‑
D
‑
吡喃半乳糖苷结构单元，三元共聚物具有式(I)所示的结构，
[0009][0010]其中，式(I)中，x:y:z＝(50
‑
70):(15
‑
25):(15
‑
25)。
[0011]进一步地，所述聚丙烯酰胺的均分子量为1300万
‑
1700万，更优选地，所述聚丙烯酰胺的均分子量为1400万
‑
1600万。
[0012]进一步地，所述粉煤灰的质量份/M优选为1
‑
5％；更优选地，所述粉煤灰的质量份/M为1
‑
3％。
[0013]进一步地，所述矿粉的质量份/M优选为1
‑
5％；更优选地，所述矿粉的质量份/M为2
‑
4％。
[0014]进一步地，所述硅灰的质量份/M优选为0.5
‑
3％；更优选地，所述硅灰的质量份/M为0.5
‑
1％。
[0015]进一步地，所述水下不分散混凝土用聚丙烯酰胺的质量份/M优选为0.4
‑
0.8％。
[0016]进一步地，所述混凝土在水下施工成型后，得到的混凝土结构内的无害孔含量大于45％；更优选地，得到的混凝土结构内的无害孔含量大于48％；最优选地，得到的混凝土结构内的无害孔含量大于50％。
[0017]一种水下不分散混凝土用聚丙烯酰胺的制备方法，包括以下步骤：
[0018]1)将丙烯酰胺、丙烯酸、烯丙基
‑
Α
‑
D
‑
吡喃半乳糖苷按照摩尔比为(50
‑
70):(15
‑
25):(15
‑
25)溶解于去离子水中，制得总质量浓度为15
‑
35％的水溶液；
[0019]2)向所述水溶液中依次加入尿素、EDTA
‑
2Na、甲酸钠，在室温下搅拌得到均匀的溶液；
[0020]3)用NaOH溶液调节至pH为7
‑
8，然后通入氮气除氧20
‑
40min；
[0021]4)加入偶氮类引发剂，所述偶氮类引发剂与丙烯酰胺的质量比为0.2
‑
0.8wt.％；并在10
‑
25℃下密封保温反应3
‑
5小时；
[0022]5)加入氧化剂，所述氧化剂与丙烯酰胺的质量比为0.2
‑
0.8wt.％；并在25
‑
45℃下密封保温反应3
‑
5小时；
[0023]6)将得到的胶状产物取出，经干燥、粉碎后即得粉末状式(I)所示的结构的聚丙烯酰胺。
[0024]在水下不分散混凝土用聚丙烯酰胺的制备方法中，所述尿素与所述丙烯酰胺的质量比为0.1wt.％
‑
0.5wt.％；所述EDTA
‑
2Na与所述丙烯酰胺的质量比为0.1wt.％
‑
0.3wt.％；所述甲酸钠与所述丙烯酰胺的质量比为0.1wt.％
‑
0.5wt.％；所述偶氮类引发剂选自偶氮二异丁氰、偶氮二氰基戊酸、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二异丙咪唑啉中的一种或多种；所述氧化剂选自过硫酸氨、过硫酸钠、过硫酸钾中的一种或多种。
[0025]本申请中，通过在混凝土中添加特别适用于水下施工的混凝土的聚丙烯酰胺系絮
凝剂，使得混凝土具有优异的抗分散性、流动性、抗压强度和水陆强度比，使得混凝土能够能够满足水下施工的要求，并具有优异的强度性能。
[0026]进一步地，本申请通过对不同水下不分散混凝土用聚丙烯酰胺掺量的混凝土试块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能水下不分散混凝土，包括细集料450
‑
750质量份、粗集料700
‑
1050质量份、水泥350
‑
450质量份、水150
‑
260质量份，还包括粉煤灰、矿粉、硅灰、聚羧酸减水剂、水下不分散混凝土用聚丙烯酰胺；其中，以细集料、粗集料、水泥和水的总质量份记为M，粉煤灰的质量份/M＝0
‑
5％，矿粉的质量份/M＝0
‑
5％，硅灰的质量份/M＝0
‑
3％，聚羧酸减水剂的质量份/M＝0.5
‑
3％，水下不分散混凝土用聚丙烯酰胺的质量份/M＝0.3
‑
1％；其中，水下不分散混凝土用聚丙烯酰胺为三元共聚物，包括丙烯酰胺结构单元、丙烯酸结构单元和烯丙基
‑
Α
‑
D
‑
吡喃半乳糖苷结构单元，三元共聚物具有式(I)所示的结构，其中，式(I)中，x:y:z＝(50
‑
70):(15
‑
25):(15
‑
25)。2.如权利要求1所述的一种高性能水下不分散混凝土，其特征在于，所述聚丙烯酰胺的均分子量为1300万
‑
1700万，且所述高性能水下不分散混凝土在水下施工成型后，得到的混凝土结构内的无害孔含量大于45％。3.如权利要求2所述的一种高性能水下不分散混凝土，其特征在于，所述聚丙烯酰胺的均分子量为1400万
‑
1600万，和/或所述高性能水下不分散混凝土在水下施工成型后，得到的混凝土结构内的无害孔含量大于48％。4.如权利要求1所述的一种高性能水下不分散混凝土，其特征在于，所述粉煤灰的质量份/M为1
‑
5％，和/或所述矿粉的质量份/M为1
‑
5％，和/或所述硅灰的质量份/M为0.5
‑
3％。5.如权利要求4所述的一种高性能水下不分散混凝土，其特征在于，所述粉煤灰的质量份/M为1
‑
3％，和/或所述矿粉的质量份/M为2
‑
4％，和/或所述硅灰...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙国文，闫娜，张光磊，韩玉芳，王彩辉，彭亮，王亚倩，王天帅，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：