一种适用于水下浇筑超高性能混凝土及其配制工艺
阅读说明：本技术 一种适用于水下浇筑超高性能混凝土及其配制工艺 (Ultrahigh-performance concrete suitable for underwater pouring and preparation process thereof ) 是由 刘方宁 刘健 蒋炜 朱炳章 宋健 王刚 彭静 吕梁胜 于 2021-07-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种适用于水下浇筑超高性能混凝土及其配制工艺,混凝土由水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰、精细沉珠、石英砂、石英粉、高性能聚羧酸减水剂、缓凝剂、消泡剂、增粘剂、絮凝剂、水和钢纤维组成,其重量份数的组分为：水泥60-75份；粉煤灰10-15份；矿粉10-20份；硅灰10-20份；精细沉珠5-10份；石英砂90-110份。本发明采用小麦淀粉作为增粘剂,解决了其他增粘剂易污染、造价高的缺点,采用三氯化铁作为絮凝剂,解决了超高性能混凝土在水中浇筑浆体易分散的缺点,采用六偏磷酸钠作为缓凝剂,保证了混凝土和易性,采用啤酒花油作为消泡剂,节约了施工成本,符合环保要求,从而使制备出的超高性能混凝土具有强度高、耐久性好、不易分散的优点。(The invention discloses an ultra-high performance concrete suitable for underwater pouring and a preparation process thereof, wherein the concrete consists of cement, fly ash, mineral powder, silica fume, fine precipitated beads, quartz sand, quartz powder, a high-performance polycarboxylate superplasticizer, a retarder, a defoaming agent, a tackifier, a flocculating agent, water and steel fibers, and comprises the following components in parts by weight: 60-75 parts of cement; 10-15 parts of fly ash; 10-20 parts of mineral powder; 10-20 parts of silica fume; 5-10 parts of fine sinking beads; 90-110 parts of quartz sand. The invention adopts wheat starch as the tackifier, overcomes the defects of easy pollution and high manufacturing cost of other tackifiers, adopts ferric trichloride as the flocculant, overcomes the defect of easy dispersion of slurry cast by the ultra-high performance concrete in water, adopts sodium hexametaphosphate as the retarder, ensures the workability of the concrete, adopts the hop oil as the defoamer, saves the construction cost, meets the environmental protection requirement, and ensures that the prepared ultra-high performance concrete has the advantages of high strength, good durability and difficult dispersion.)
技术领域
本发明涉及混凝土
技术领域
，具体为一种适用于水下浇筑超高性能混凝土及其配制工艺。背景技术
水下工程中混凝土是最主要和用量最大的建筑材料之一，水下混凝土的性能将直接影响到水下工程的质量和进度，因此水下浇筑混凝土的质量对水下建筑物至关重要，普通混凝土在水下浇筑过程中，由于水流的冲刷，会使水泥浆与骨料分离，造成部分水泥流失，削减了水泥与骨料胶结的能力，最终分成一层骨料和一层硬化的水泥浆两部分，降低了混凝土强度，难以满足工程要求。
为解决上述问题，传统做法主要从施工方法上改进，如导管法、开底容器法等，减少混凝土拌合物与水的直接接触，避免水对混凝土拌合物的影响，然而这些方法造价高、施工复杂、施工技术要求高并且易污染环境，但从工艺上避免水对水下混凝土的影响，已经不能满足混凝土水下施工的需求，因此需要对水下混凝土材料本身的性能进行改善，从而降低混凝土在水下的泌水性，为此，我们提出一种适用于水下浇筑超高性能混凝土。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于水下浇筑超高性能混凝土及其配制工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种适用于水下浇筑超高性能混凝土，混凝土由水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰、精细沉珠、石英砂、石英粉、高性能聚羧酸减水剂、缓凝剂、消泡剂、增粘剂、絮凝剂、水和钢纤维组成，其重量份数的组分为：水泥60-75份；粉煤灰10-15份；矿粉10-20份；硅灰10-20份；精细沉珠5-10份；石英砂90-110份；石英粉0-40份；高性能聚羧酸减水剂1-1.5份；缓凝剂0.3-0.6份；消泡剂0.5-1份；增粘剂1-2份；絮凝剂0.4-0.5份；水16-20份；钢纤维10-15份。
优选的，所述水泥采用标号为525级普通硅酸盐水泥，粉煤灰采用F类Ⅱ级灰，粒径0-300µm，矿粉型号为S95级，比表面积420m2/kg，硅灰平均粒径0.15-0.25µm，二氧化硅含量大于90％，精细沉珠形状为完全球形，球体密度2.5g/cm3，平均粒径2.0µm，且水泥、粉煤灰、精细沉珠、矿粉和硅灰之和为100份。
优选的，所述增粘剂为小麦淀粉，细度大于99％，絮凝剂为三氯化铁粉末，三氯化铁含量大于95％，石英砂包含粗粒径砂（1.18-0.6mm）、中粒径砂（0.6-0.3mm）、细粒径砂（0.3-0.15mm）三个粒级，重量按照3：5：2比例进行掺配，石英粉为325目级，平均粒径55µm。
优选的，所述高性能聚羧酸减水剂为白色粉末状固体，含固量为24％，减水率为36％，消泡剂为啤酒花油，缓凝剂为六偏磷酸钠，作外观为白色粉末状，密度2.5g/cm3，钢纤维为镀铜微丝，长度13mm，直径0.21mm。
一种适用于水下浇筑超高性能混凝土的配制工艺，配制工艺包括以下步骤：
（1）选取符合要求的原材料并按配合比用量要求准确称取对应的原材料；
（2）在高速搅拌机中先加入粉体材料（水泥、粉煤灰、精细沉珠、矿粉、硅灰、高性能聚羧酸减水剂、缓凝剂、增粘剂和絮凝剂）和石英砂；
（3）再加入石英粉，开始搅拌2min，搅拌速度200r/min；
（4）将消泡剂和水混合加入混合料中，搅拌1min，搅拌速度300r/min；
（5）加入钢纤维，继续搅拌2min，搅拌速度300r/min，搅拌完毕出机，获得水下浇筑超高性能混凝土。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明采用小麦淀粉作为增粘剂，解决了其他增粘剂易污染、造价高的缺点，采用三氯化铁作为絮凝剂，解决了超高性能混凝土在水中浇筑浆体易分散的缺点，采用六偏磷酸钠作为缓凝剂，保证了混凝土和易性，采用啤酒花油作为消泡剂，节约了施工成本，符合环保要求，从而使制备出的超高性能混凝土具有强度高、耐久性好、不易分散的优点。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。
实施例一：
一种适用于水下浇筑超高性能混凝土，混凝土由水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰、精细沉珠、石英砂、石英粉、高性能聚羧酸减水剂、缓凝剂、消泡剂、增粘剂、絮凝剂、水和钢纤维组成，其重量份数的组分为：水泥60份；粉煤灰12份；矿粉10份；硅灰10份；精细沉珠8份；石英砂110份；石英粉30份；高性能聚羧酸减水剂1份；缓凝剂0.4份；消泡剂0.5份；增粘剂1.5份；絮凝剂0.5份；水18份；钢纤维12份，水泥采用标号为525级普通硅酸盐水泥，粉煤灰采用F类Ⅱ级灰，粒径0-300µm，矿粉型号为S95级，比表面积420m2/kg，硅灰平均粒径0.15-0.25µm，二氧化硅含量大于90％，精细沉珠形状为完全球形，球体密度2.5g/cm3，平均粒径2.0µm，且水泥、粉煤灰、精细沉珠、矿粉和硅灰之和为100份，增粘剂为小麦淀粉，细度大于99％，絮凝剂为三氯化铁粉末，三氯化铁含量大于95％，石英砂包含粗粒径砂（1.18-0.6mm）、中粒径砂（0.6-0.3mm）、细粒径砂（0.3-0.15mm）三个粒级，重量按照3：5：2比例进行掺配，石英粉为325目级，平均粒径55µm，高性能聚羧酸减水剂为白色粉末状固体，含固量为24％，减水率为36％，消泡剂为啤酒花油，含有的石竹烯等成分可有效消除拌制过程产生的气泡，缓凝剂为六偏磷酸钠，作外观为白色粉末状，密度2.5g/cm3，可起到缓凝、改善超高性能混凝土和易性的目的，钢纤维为镀铜微丝，长度13mm，直径0.21mm。
按TCES 10107-2020规范提供的方法进行检测，初始扩展度670mm，空气中28d抗压强度138MPa，空气中28d抗拉强度9.6MPa，水中28d抗压强度111.8MPa，水中28d抗拉强度7.9MPa，水中浇筑效果良好。
一种适用于水下浇筑超高性能混凝土的配制工艺，配制工艺包括以下步骤：
（1）选取符合要求的原材料并按配合比用量要求准确称取对应的原材料；
（2）在高速搅拌机中先加入粉体材料（水泥、粉煤灰、精细沉珠、矿粉、硅灰、高性能聚羧酸减水剂、缓凝剂、增粘剂和絮凝剂）和石英砂；
（3）再加入石英粉，开始搅拌2min，搅拌速度200r/min；
（4）将消泡剂和水混合加入混合料中，搅拌1min，搅拌速度300r/min；
（5）加入钢纤维，继续搅拌2min，搅拌速度300r/min，搅拌完毕出机，获得水下浇筑超高性能混凝土。
实施例二：
一种适用于水下浇筑超高性能混凝土，混凝土由水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰、精细沉珠、石英砂、石英粉、高性能聚羧酸减水剂、缓凝剂、消泡剂、增粘剂、絮凝剂、水和钢纤维组成，其重量份数的组分为：水泥61份；粉煤灰12份；矿粉10份；硅灰12份；精细沉珠5份；石英砂108份；石英粉35份；高性能聚羧酸减水剂1份；缓凝剂0.5份；消泡剂0.6份；增粘剂1.6份；絮凝剂0.5份；水18份；钢纤维13份，水泥采用标号为525级普通硅酸盐水泥，粉煤灰采用F类Ⅱ级灰，粒径0-300µm，矿粉型号为S95级，比表面积420m2/kg，硅灰平均粒径0.15-0.25µm，二氧化硅含量大于90％，精细沉珠形状为完全球形，球体密度2.5g/cm3，平均粒径2.0µm，且水泥、粉煤灰、精细沉珠、矿粉和硅灰之和为100份，增粘剂为小麦淀粉，细度大于99％，絮凝剂为三氯化铁粉末，三氯化铁含量大于95％，石英砂包含粗粒径砂（1.18-0.6mm）、中粒径砂（0.6-0.3mm）、细粒径砂（0.3-0.15mm）三个粒级，重量按照3：5：2比例进行掺配，石英粉为325目级，平均粒径55µm，高性能聚羧酸减水剂为白色粉末状固体，含固量为24％，减水率为36％，消泡剂为啤酒花油，含有的石竹烯等成分可有效消除拌制过程产生的气泡，缓凝剂为六偏磷酸钠，作外观为白色粉末状，密度2.5g/cm3，可起到缓凝、改善超高性能混凝土和易性的目的，钢纤维为镀铜微丝，长度13mm，直径0.21mm。
按TCES 10107-2020规范提供的方法进行检测，初始扩展度690mm，空气中28d抗压强度124MPa，空气中28d抗拉强度8.8MPa，水中28d抗压强度94.2MPa，水中28d抗拉强度7.0MPa，水中浇筑效果良好。
一种适用于水下浇筑超高性能混凝土的配制工艺，配制工艺包括以下步骤：
（1）选取符合要求的原材料并按配合比用量要求准确称取对应的原材料；
（2）在高速搅拌机中先加入粉体材料（水泥、粉煤灰、精细沉珠、矿粉、硅灰、高性能聚羧酸减水剂、缓凝剂、增粘剂和絮凝剂）和石英砂；
（3）再加入石英粉，开始搅拌2min，搅拌速度200r/min；
（4）将消泡剂和水混合加入混合料中，搅拌1min，搅拌速度300r/min；
（5）加入钢纤维，继续搅拌2min，搅拌速度300r/min，搅拌完毕出机，获得水下浇筑超高性能混凝土。
实施例三：
一种适用于水下浇筑超高性能混凝土，混凝土由水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰、精细沉珠、石英砂、石英粉、高性能聚羧酸减水剂、缓凝剂、消泡剂、增粘剂、絮凝剂、水和钢纤维组成，其重量份数的组分为：水泥65份；粉煤灰10份；矿粉7份；硅灰15份；精细沉珠3份；石英砂115份；石英粉40份；高性能聚羧酸减水剂1份；缓凝剂0.5份；消泡剂0.5份；增粘剂2.0份；絮凝剂0.6份；水18份；钢纤维14份，水泥采用标号为525级普通硅酸盐水泥，粉煤灰采用F类Ⅱ级灰，粒径0-300µm，矿粉型号为S95级，比表面积420m2/kg，硅灰平均粒径0.15-0.25µm，二氧化硅含量大于90％，精细沉珠形状为完全球形，球体密度2.5g/cm3，平均粒径2.0µm，且水泥、粉煤灰、精细沉珠、矿粉和硅灰之和为100份，增粘剂为小麦淀粉，细度大于99％，絮凝剂为三氯化铁粉末，三氯化铁含量大于95％，石英砂包含粗粒径砂（1.18-0.6mm）、中粒径砂（0.6-0.3mm）、细粒径砂（0.3-0.15mm）三个粒级，重量按照3：5：2比例进行掺配，石英粉为325目级，平均粒径55µm，高性能聚羧酸减水剂为白色粉末状固体，含固量为24％，减水率为36％，消泡剂为啤酒花油，含有的石竹烯等成分可有效消除拌制过程产生的气泡，缓凝剂为六偏磷酸钠，作外观为白色粉末状，密度2.5g/cm3，可起到缓凝、改善超高性能混凝土和易性的目的，钢纤维为镀铜微丝，长度13mm，直径0.21mm。
按TCES 10107-2020规范提供的方法进行检测，初始扩展度685mm，空气中28d抗压强度140MPa，空气中28d抗拉强度12.4MPa，水中28d抗压强度112.5MPa，水中28d抗拉强度9.3MPa，水中浇筑效果良好。
一种适用于水下浇筑超高性能混凝土的配制工艺，配制工艺包括以下步骤：
（1）选取符合要求的原材料并按配合比用量要求准确称取对应的原材料；
（2）在高速搅拌机中先加入粉体材料（水泥、粉煤灰、精细沉珠、矿粉、硅灰、高性能聚羧酸减水剂、缓凝剂、增粘剂和絮凝剂）和石英砂；
（3）再加入石英粉，开始搅拌2min，搅拌速度200r/min；
（4）将消泡剂和水混合加入混合料中，搅拌1min，搅拌速度300r/min；
（5）加入钢纤维，继续搅拌2min，搅拌速度300r/min，搅拌完毕出机，获得水下浇筑超高性能混凝土。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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