一种高流动性高强超缓凝型钢管混凝土添加剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于建筑材料技术领域，具体涉及一种高流动性高强超缓凝型钢管混凝土添加剂，它由偏高岭土与复合改性剂混合而成，偏高岭土与复合改性剂的质量比为（50-20）：1，其中所述的复合改性剂由氨基类硅烷、环氧基硅烷和甲基硅油按照质量百分数依次为70%-90%、5%-15%和5%-15%混合配制而成，各组分的百分比之和为100%。本添加剂作为钢管混凝土的外加剂，能改善钢管混凝土的工作性能和延缓凝结时间，显著提高钢管混凝土各龄期的强度，尤其是早期强度，同时，能够有效地改善钢管混凝土的体积稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于建筑材料
，具体涉及。
技术介绍
近年来，随着国家对交通基础设施建设的大力发展，我国公路建设网迅速发展起来。在此期间，由于我国存在着大量的山河、峡谷等地势，这必然就需要成千上万的桥梁建设连通。钢管混凝土由于其结构具有承载能力高、自重轻、塑性好、耐疲劳、抗震性能好等优点，而广泛地应用与大跨度桥梁工程建设中。相比其它类型桥梁而言，钢管混凝土拱桥具有造型美观、受力合理、材料用量少、经济效益显著等优势，同时，它更适应于多山、多峡谷地区的桥梁建设。因此，钢管混凝土的应用将越来越受到人们的关注。目前，对于钢管混凝土的研究主要以其 结构力学性能为主，而对于钢管混凝土中的核心混凝土材料的研究尤其是核心混凝土的材料设计、膨胀行为的可控性设计及其施工技术，则相对较少。近年来，围绕钢管混凝土工程应用中所普遍存在的混凝土与钢管脱粘问题、密实性问题以及大跨度结构工程中的施工问题，已经展开了相应的研究。由于大跨径钢管混凝土的施工工艺多采用泵送顶升法，从而对混凝土材料有了更高的要求，具有良好的可泵性、超缓凝特性以及自密实性能，同时还需具备一定的早强特性。此外，混凝土材料硬化后则会出现收缩、徐变等，导致核心混凝土与钢管之间产生间隙，因此，则需要材料体系具有良好的体积稳定性。然而，单一的混凝土材料体系显然无法满足上述要求。为了保证偏高岭土混凝土的工作性能和硬化特性，有研究在体系中加入高效减水剂和超缓凝剂作为复合型外加剂，但这类复合外加剂有可能跟水泥之间出现适应性不良的问题，并且有可能跟施工过程中使用的外加剂出现相互干扰的作用。同时，为了保证混凝土材料良好的体积稳定性，大多数研究通过掺入膨胀剂或硫铝酸盐水泥等方法加以解决。因此，复合外加剂以及膨胀剂的共同使用混凝土体系更为复杂，由于各种添加剂之间的相互干扰以及与体系中其它材料之间的适应性问题的影响，使得其在实际应用过程中仍然存在问题。故如何实现钢管混凝土的优异工作性能、超缓凝、自密实以及早强、良好的体积稳定性，有待进一步研究，应用于实际工程之中。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供，作为钢管混凝土的外加剂，能改善钢管混凝土的工作性能和延缓凝结时间，显著提高钢管混凝土各龄期的强度，尤其是早期强度，同时能够有效地改善钢管混凝土的体积稳定性。本专利技术为解决上述提出的问题所采用的技术方案为:一种高流动性高强超缓凝型钢管混凝土添加剂，它由偏高岭土与复合改性剂混合而成，偏高岭土与复合改性剂的质量比为(50-20):1，其中所述的复合改性剂由氨基类硅烷、环氧基硅烷和甲基硅油按照质量百分数依次为70%-90%、5%-15%和5%-15%混合配制而成，各组分的百分比之和为100%。按上述方案，所述的偏高岭土为高岭土经过粉磨在500-1000°C的温度下煅烧0.5-6.0小时后冷却制得的。按上述方案，所述的偏高岭土中SiO2与Al2O3的质量百分含量之和大于等于50wt%,比表面积大于等于2300m2/kg。上述高流动性高强超缓凝型钢管混凝土添加剂的制备方法，包括如下步骤: Cl)按照质量百分数依次为70%-90%、5%-15%和5%-15%，将氨基类硅烷、环氧基硅烷和有机硅油混合均匀，得到复合改性剂； (2)按照偏高岭土与复合改性剂的质量比为(50-20):1，将经过烘干的偏高岭土放入陶瓷球磨机中，加入复合改性剂，研磨30-120min，即得到超缓凝型高流动性高强钢管混凝土添加剂。按上述方案，所述的偏高岭土为高岭土经过粉末在500-1000°C的温度下煅烧0.5-6.0小时后冷却制得的。按上述方案，所述的偏高岭土中SiO2与Al2O3的质量百分含量之和大于等于50wt%,比表面积大于等于2300m2/kg。按上述方 案，所述的氨基类硅烷为无色至浅黄色透明液体，含量>95.0%，密度为1.010±0.005g/ml。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是: I)本专利技术能明显提高混凝土的早期强度，当本专利技术所述钢管混凝土添加剂在普通砂浆中的掺量为3wt%-15wt%，能显著提高砂浆7d强度20%以上，且28d强度增长率仍能保持在15%以上；当本专利技术所述钢管混凝土添加剂的掺量为8%时，7d抗压强度增长30%以上，相对于同等掺量的偏高岭土而言，其增长率为20%。本专利技术所述钢管混凝土添加剂中活性氧化铝和二氧化硅与水泥水化产物氢氧化钙发生二次水化反应，其产物(CSH凝胶和水化铝酸钙等)有效地增强了体系的密实度；而结合在偏高岭土表面的改性剂的相互作用，改性剂的水化反应产物形成空间位置效应使得偏高岭土更有效地分散于胶凝材料中，同时，改性剂提高了偏高岭土、水泥和水化产物之间的键合作用。因此，本专利技术所述钢管混凝土添加剂能够显著提高混凝土的早期强度。2)本专利技术显著延缓混凝土的凝结时间，当胶凝材料中本专利技术所述钢管混凝土添加剂的掺量为8%时，凝结时间延缓17h左右。由于改性剂在水化过程中生成大量的羟基，被水泥粒子表面的钙离子吸附形成吸附膜阻碍水化进行，或与水泥粒子表面的02_形成氢键阻碍水化反应，因而能够有效地延缓混凝土的凝结时间。3)本专利技术显著改善混凝土的工作性能，普通混凝土中偏高岭土的掺量为5wt%-10wt%时，聚羧酸减水剂掺量为0.5%时，其坍落度下降在40mm-100mm左右。然而，掺入同等掺量的本专利技术所述钢管混凝土添加剂时，其流动度基本能够维持不变，且无需外加减水剂。偏高岭土颗粒表面由于与改性剂发生化学结合或物理吸附作用，改性剂在水化过程中形成低聚物的笼式结构，使其表面形成空间位阻，从而有效地改善流变性能。4)本专利技术能提高混凝土的体积稳定性，普通混凝土中加入偏高岭土后，由于偏高岭土的火山灰效应以及微填充效应，能够大大提高混凝土的致密性，从而有效地降低混凝土体积收缩。然而，本专利技术所述钢管混凝土添加剂的加入，改善了混凝土的工作性能和提高了偏高岭土的活性反应率，更有利于降低混凝土的体积收缩。因此，本专利技术所述钢管混凝土添加剂能够显著的提高混凝土的体积稳定性，改善混凝土的耐久性能。5)本专利技术对不同种类的水泥和混凝土添加剂适应性良好，工程实际中常常会出现减水剂与水泥出现相容性不良的现象，而本专利技术所述钢管混凝土添加剂对于各种外加剂和水泥的种类不会出现适应性不良的问题。附图说明图1是应用测试(二)中测试基准样、偏高岭土样和实施例2试样的砂浆试件干缩应变图。图2是应用测试(三)中测试基准样、偏高岭土样和实施例4试样的7天和28天抗压强度，其中A-基准样；B-偏高岭土样；C-实施例4试样。图3是应用测试(三)中测试基准样、偏高岭土样和实施例4试样的混凝土干燥收缩图。具体实施例方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例1: 一种高流动性高强超缓凝型钢管混凝土添加剂，它由偏高岭土、复合改性剂在球磨机中研磨30min制备得 到的，其中，偏高岭土与复合改性剂的质量比为20:1，所述的改性剂有氨基类硅烷、环氧基硅烷和甲基硅油按照质量百分数依次为90%、5%和5%混合配制而成。其中，所述偏高岭土中SiO2与Al2O3的质量百分含量之和大于等于50wt%，比表面积大于等于2300m2/kg ;所述的氨基类硅烷为无色本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高流动性高强超缓凝型钢管混凝土添加剂，其特征在于它由偏高岭土与复合改性剂混合而成，偏高岭土与复合改性剂的质量比为（50?20）：1，其中所述的复合改性剂由氨基类硅烷、环氧基硅烷和甲基硅油按照质量百分数依次为70%?90%、5%?15%和5%?15%混合配制而成，各组分的百分比之和为100%。

【技术特征摘要】
1.一种高流动性高强超缓凝型钢管混凝土添加剂，其特征在于它由偏高岭土与复合改性剂混合而成，偏高岭土与复合改性剂的质量比为(50-20 ):1，其中所述的复合改性剂由氨基类硅烷、环氧基硅烷和甲基硅油按照质量百分数依次为70%-90%、5%-15%和5%-15%混合配制而成，各组分的百分比之和为100%。2.根据权利要求1所述的一种高流动性高强超缓凝型钢管混凝土添加剂，其特征在于所述的偏高岭土为高岭土经过粉磨在500-1000°C的温度下煅烧0.5-6.0小时后冷却制得的。3.根据权利要求1所述的一种高流动性高强超缓凝型钢管混凝土添加剂，其特征在于所述的偏高岭土中SiO2与Al2O3的质量百分含量之和大于等于50wt%，比表面积大于等于2300m2/kg。4.权利要求1所述的高流动性高强超缓凝型钢管混凝土添加剂的制备方法，其特征在于它包括有以下步骤: (1)按照质量百分数依次为70%-90%、5%-15%和5...

【专利技术属性】
技术研发人员：王桂明，孔赟，水中和，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：