專利名稱：持續(xù)穩(wěn)定膨脹的鋼管混凝土及其施工工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，具體涉及一種鋼管混凝土及其施工工藝。
背景技術(shù)：
由于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)具有承載能力大，經(jīng)濟效益顯著，外形美觀，便于施工和保證施工質(zhì)量的特點，因此這種組合材料在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。鋼管和鋼管中的混凝土相結(jié)合，可以各自發(fā)揮所長，獲取優(yōu)良的力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)性能。但其前提條件之一是鋼管壁與其內(nèi)部的混凝土必須緊密結(jié)合，鋼管對核心混凝土必須有一個緊箍作用力。為了達(dá)到這一目的，通常在硅酸鹽水泥、粗細(xì)集料等混凝土組分中加入膨脹劑，使其在硅酸鹽水泥水化體系中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生體積膨脹，形成一定的膨脹應(yīng)力，從而使鋼管與核心混凝土能夠緊密結(jié)合。但這種工藝具有一些缺陷，例如1、硅酸鹽水泥水化之后形成硅酸鈣凝膠等物質(zhì)，容易產(chǎn)生化學(xué)減縮和塑性收縮；從而導(dǎo)致膨脹應(yīng)力降低，影響了膨脹劑膨脹效能的發(fā)揮；2、膨脹劑需要在硅酸鹽水泥水化體系中與水化產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)才能產(chǎn)生膨脹，這一過程不易與混凝土的強度發(fā)展相一致。在混凝土強度較低時膨脹劑即發(fā)生膨脹無法形成較大的膨脹應(yīng)力而使混凝土密實，并使核心混凝土與鋼管之間形成緊箍力，此時的膨脹為無效膨脹；而在混凝土強度已經(jīng)較高時膨脹才發(fā)生作用則易對混凝土本身造成破壞，此時的膨脹為有害膨脹，或者混凝土中水泥及其他礦物摻合料的水化過程已經(jīng)消耗大量的水，形成了大量的水化產(chǎn)物，膨脹劑失去了發(fā)生反應(yīng)所必需的條件和生成鈣礬石等膨脹物所需的空間。
3、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中的混凝土大多為高強、高性能混凝土；大多摻有礦物摻合料、化學(xué)外加劑等物質(zhì)，組分復(fù)雜，在現(xiàn)場施工中容易漏加、多加或錯加某種組分；使用膨脹劑進(jìn)行施工若發(fā)生上述現(xiàn)象則會影響混凝土與鋼管之間的緊密結(jié)合，嚴(yán)重的甚至導(dǎo)致鋼管混凝土結(jié)構(gòu)物的破壞而造成重大事故；4、在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)特別是大跨度大管徑鋼管混凝土拱橋施工過程中，為了保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，一般在澆注完一根鋼管之后需要停工一段時間使?jié)沧⒌幕炷吝_(dá)到設(shè)計強度80％以上具有一定的承載能力之后，才能繼續(xù)進(jìn)行下一根鋼管的澆注施工，工期較長。
硫鋁酸鹽水泥具有自膨脹功能，而且其膨脹效能發(fā)揮時間較長，早期強度發(fā)展快，不會與活性集料發(fā)生堿集料反應(yīng)等優(yōu)點；而且利用硫鋁酸鹽水泥配制的混凝土其強度和膨脹率協(xié)調(diào)一致，膨脹發(fā)展規(guī)律好。自硫鋁酸鹽水泥問世以來得到了廣泛的應(yīng)用，但尚未應(yīng)用到鋼管混凝土結(jié)構(gòu)之中。其主要原因是為了使鋼管混凝土密實一般采用泵送頂升施工，由于硫鋁酸鹽水泥凝結(jié)時間短(初凝10-20分鐘)，應(yīng)用該水泥配制混凝土坍落度經(jīng)時損失大，不能滿足施工要求。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述鋼管混凝土施工中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種能有效控制其凝結(jié)時間與坍落度損失、鋼管壁與其內(nèi)部的混凝土結(jié)合緊密的持續(xù)穩(wěn)定膨脹的鋼管混凝土及其施工工藝。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是持續(xù)穩(wěn)定膨脹的鋼管混凝土，其組分包括水、水泥、砂料、粉煤灰，其特征是它還含有復(fù)合型高效減水保塑劑，水泥為硫鋁酸鹽水泥，各成份配比(Kg/m3)為硫鋁酸鹽水泥500-550、粉煤灰50-55、水185-195、復(fù)合型高效減水保塑劑11-15，砂料的重量砂率為38％-42％；其中，復(fù)合型高效減水保塑劑由氨基磺酸鹽系高效減水劑、萘系高效減水劑、硼酸、木質(zhì)素磺酸鈣組成，各成份所占復(fù)合型高效減水保塑劑總重量百分比為氨基磺酸鹽系高效減水劑32-38、萘系高效減水劑37-43、硼酸12-18、木質(zhì)素磺酸鈣7-13。
如上所述的的各成份最佳配比(Kg/m3)為硫鋁酸鹽水泥500、粉煤灰50、水180-195、復(fù)合型高效減水保塑劑11-13，砂料的重量砂率為38％-42％。
如上所述的的各成份最佳配比(Kg/m3)為硫鋁酸鹽水泥550、粉煤灰55、水180-190、復(fù)合型高效減水保塑劑12-15，砂料的重量砂率為38％-42％。
所述的復(fù)合型高效減水保塑劑，各組份所占復(fù)合型高效減水保塑劑總重量百分比為氨基磺酸鹽系高效減水劑(氨基芳基磺酸鹽-苯酚-甲醛縮合物)35、萘系高效減水劑(萘磺酸甲醛縮合物鈉鹽)40、硼酸15、木質(zhì)素磺酸鈣10。
其制備按常規(guī)的混合攪拌方法制備。
持續(xù)穩(wěn)定膨脹的鋼管混凝土的施工工藝，在對硫鋁酸鹽水泥鋼管混凝土進(jìn)行泵送施工之前，先泵入水，再泵入相同水灰的硅酸鹽水泥砂漿或粉煤灰砂漿潤滑鋼管，然后才泵入硫鋁酸鹽水泥混凝土；在對大跨度大管徑鋼管混凝土拱橋進(jìn)行硫鋁酸鹽水泥混凝土施工時，采用分倉或分級接力泵送工藝，跨度在280m以下時分2倉，跨度在280-500m以下時分3-5倉。
本發(fā)明將硫鋁酸鹽水泥應(yīng)用到鋼管混凝土的配制之中，采用復(fù)合型高效減水保塑劑優(yōu)化配合比設(shè)計，有效控制硫鋁酸鹽水泥混凝土凝結(jié)時間與坍落度損失，充分發(fā)揮硫鋁酸鹽水泥自膨脹以及早期強度發(fā)展快，無化學(xué)減縮和塑性收縮的特性。采用硫鋁酸鹽水泥與復(fù)合型高效減水保塑劑相結(jié)合，使鋼管壁與其內(nèi)部的混凝土結(jié)合緊密，具體如下1、摒棄傳統(tǒng)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)施工工藝中采用硅酸鹽水泥和膨脹劑產(chǎn)生膨脹的方法，將硫鋁酸鹽水泥應(yīng)用到鋼管混凝土施工之中，省略摻加膨脹劑的工藝環(huán)節(jié)，簡化施工工藝，減輕勞動強度，減少施工失誤；使鋼管混凝土強度與膨脹量相協(xié)調(diào)持續(xù)發(fā)展；而且由于硫鋁酸鹽水泥的早強快硬特性，縮短了施工工期。
2、采用氨基磺酸鹽系高效減水劑(氨基芳基磺酸鹽-苯酚-甲醛縮合物)、萘系下加入反應(yīng)釜1中使其完全溶解，再將1.84kg三乙醇胺在不斷攪拌下加入反應(yīng)釜1中使其完全溶解，并將均勻混合液升溫至85℃；②將30.84kg200#溶劑油加入100升反應(yīng)釜2中，開啟攪拌，用蒸汽間接加熱至30℃，然后依次將5kg川蠟、2.32kg蜂蠟、3.12kg巴西棕櫚蠟在不斷攪拌下加入反應(yīng)釜2中使其完全溶解，再將5kg甲基硅油在不斷攪拌下加入反應(yīng)釜2中使其完全溶解，再將5.68kg油酸在不斷攪拌下加入反應(yīng)釜2中使其完全溶解，加料攪拌溶解期間溫度保持在50℃；③將上述步驟②所制得的均勻混合液加入上述步驟①裝有所制得均勻混合液的反應(yīng)斧1中，不斷攪拌使溫度升高至85℃，用膠體磨打磨混合液15min，加入0.4kg防腐劑尼泊金甲酯后再打磨5min，再加入1kg檸檬香精；④出料，按照規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)包裝成品。
本實施例所制備的無水洗車亮潔劑的組成如表1所示表1.

實施例2～10用和實施例1同樣的方法制備無水洗車亮潔劑，實施例2～10所制備的無水洗車亮潔劑的組成如表2所示
初始擴展度為600mm-650mm，3h后擴展度為480mm-550mm；3天抗壓強度＞50MPa；28天抗壓強度60-70MPa；膨脹量密閉環(huán)境中養(yǎng)護(hù)(20±3℃)情況，28d限制膨脹率達(dá)到0.04-0.08％，并且膨脹穩(wěn)定。
③C60硫鋁酸鹽水泥鋼管混凝土配合比

性能指標(biāo)初始坍落度為210mm-230mm，3h后坍落度為200mm-220mm；初始擴展度為600mm-620mm，3h后擴展度為480mm-550mm；3天抗壓強度＞60MPa；28天抗壓強度60-70MPa；膨脹量密閉環(huán)境中養(yǎng)護(hù)(20±3℃)情況，28d限制膨脹率達(dá)到0.05-0.1％，并且膨脹穩(wěn)定。
本發(fā)明將硫鋁酸鹽水泥用于配制C50、C60鋼管混凝土，并采用由氨基磺酸鹽系高效減水劑、萘系高效減水劑、硼酸、木質(zhì)素磺酸鈣等物質(zhì)配制而成的復(fù)合型高效減水保塑劑來改善并保證硫鋁酸鹽水泥鋼管混凝土的新拌工作性能，有效精確控制其凝結(jié)時間與坍落度損失，初始坍落度21-24cm，3小時坍落度20-23cm；采取兩岸同步對稱泵送頂升法施工，先用1-3m3硅酸鹽水泥砂漿或粉煤灰砂漿潤滑泵管，再泵入硫鋁酸鹽水泥鋼管混凝土；對于跨度280m以上的鋼管混凝土拱橋可采用C50硫鋁酸鹽水泥混凝土，3天抗壓強度≥50MPa，28天抗壓強度≥60MPa，28d限制膨脹率達(dá)到0.04-0.08％，并且膨脹穩(wěn)定；或C60硫鋁酸鹽水泥混凝土，3天抗壓強度≥60MPa，28天抗壓強度≥70MPa，密閉環(huán)境中養(yǎng)護(hù)(20±3℃)情況，28d限制膨脹率達(dá)到0.05-0.1％，并且膨脹穩(wěn)定。
持續(xù)穩(wěn)定膨脹的鋼管混凝土的施工工藝，在對硫鋁酸鹽水泥鋼管混凝土進(jìn)行泵送施工之前，先泵入水，再泵入相同水灰的硅酸鹽水泥砂漿或粉煤灰砂漿潤滑鋼管，然后才泵入硫鋁酸鹽水泥混凝土；在對大跨度大管徑鋼管混凝土拱橋進(jìn)行硫鋁酸鹽水泥混凝土施工時，采用分倉或分級接力泵送工藝，跨度在280m以下時分2倉，跨度在280-500m以下時分3-5倉。
權(quán)利要求
1.持續(xù)穩(wěn)定膨脹的鋼管混凝土，其組分包括水、水泥、砂料、粉煤灰，其特征是它還含有復(fù)合型高效減水保塑劑，水泥為硫鋁酸鹽水泥，各成份配比(Kg/m3)為硫鋁酸鹽水泥500-550、粉煤灰50-55、水185-195、復(fù)合型高效減水保塑劑11-15，砂料的重量砂率為38％-42％；其中，復(fù)合型高效減水保塑劑由氨基磺酸鹽系高效減水劑、萘系高效減水劑、硼酸、木質(zhì)素磺酸鈣組成，各成份所占復(fù)合型高效減水保塑劑總重量百分比為氨基磺酸鹽系高效減水劑32-38、萘系高效減水劑37-43、硼酸12-18、木質(zhì)素磺酸鈣7-13。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的持續(xù)穩(wěn)定膨脹的鋼管混凝土，其特征是所述的的各成份最佳配比(Kg/m3)為硫鋁酸鹽水泥500、粉煤灰50、水180-195、復(fù)合型高效減水保塑劑11-13，砂料的重量砂率為38％-42％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的持續(xù)穩(wěn)定膨脹的鋼管混凝土，其特征是所述的的各成份最佳配比(Kg/m3)為硫鋁酸鹽水泥550、粉煤灰55、水180-190、復(fù)合型高效減水保塑劑12-15，砂料的重量砂率為38％-42％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的持續(xù)穩(wěn)定膨脹的鋼管混凝土，其特征是所述的復(fù)合型高效減水保塑劑，各組份所占復(fù)合型高效減水保塑劑總重量百分比為氨基磺酸鹽系高效減水劑35、萘系高效減水劑40、硼酸15、木質(zhì)素磺酸鈣10。
5.如權(quán)利要求1所述的持續(xù)穩(wěn)定膨脹的鋼管混凝土的施工工藝，其特征是在對硫鋁酸鹽水泥鋼管混凝土進(jìn)行泵送施工之前，先泵入水，再泵入相同水灰的硅酸鹽水泥砂漿或粉煤灰砂漿潤滑鋼管，然后才泵入硫鋁酸鹽水泥混凝土；在對大跨度大管徑鋼管混凝土拱橋進(jìn)行硫鋁酸鹽水泥混凝土施工時，采用分倉或分級接力泵送工藝，跨度在280m以下時分2倉，跨度在280-500m以下時分3-5倉。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋼管混凝土及其施工工藝。持續(xù)穩(wěn)定膨脹的鋼管混凝土，其組分包括水、水泥、砂料、粉煤灰，其特征是它還含有復(fù)合型高效減水保塑劑，水泥為硫鋁酸鹽水泥，各成分配比(Kg/m
文檔編號C04B24/16GK1562860SQ200410012910
公開日2005年1月12日 申請日期2004年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月29日
發(fā)明者胡曙光, 丁慶軍, 何永佳, 呂林女, 王發(fā)州, 曹傳林, 馬立軍, 聞家興, 周明凱 申請人:武漢理工大學(xué)