本發(fā)明涉及建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，它涉及一種頂升鋼管混凝土及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著建筑科學(xué)理論研究的深入和新的施工工藝的產(chǎn)生，高層與超高層建筑越來越多，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)也隨之得到日益廣泛的應(yīng)用，鋼管內(nèi)部混凝土的澆筑施工工藝中最有效的泵送頂升法，也得到快速而廣泛應(yīng)用。泵送頂升工藝?yán)没炷凛斔捅玫谋盟蛪毫⒆悦軐?shí)混凝土從鋼管柱底部灌入，由下向上在鋼管內(nèi)部流動，直至注滿整根鋼管柱的一種混凝土免振搗施工方法，具有施工質(zhì)量高、與鋼結(jié)構(gòu)不交叉作業(yè)、施工工期短等特點(diǎn)。而這就需要混凝土一方面具有較高的強(qiáng)度等級，另一方面具有良好的工作性能來滿足頂升工藝的需要。而此類混凝土雖然容易滿足高強(qiáng)高工作性的要求，但也容易存在混凝土收縮較大的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種頂升鋼管混凝土，在混凝土中加入復(fù)合外加劑，在保證混凝土高抗壓強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步降低混凝土的收縮。

本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：一種頂升鋼管混凝土，包括由以下重量份數(shù)表示的組分：

其中，所述復(fù)合外加劑由聚羧酸類減水劑、減縮劑、高吸水樹脂和藻朊酸鈉組成。

進(jìn)一步所述聚羧酸類減水劑、減縮劑、高吸水樹脂和藻朊酸鈉的重量比為6-8:3.8-4.5:0.5-1:1.8-2.5。

采用以上技術(shù)方案，水泥與水形成水泥漿，水泥漿包裹在粗骨料和細(xì)骨料的表面并填充其空隙，水泥漿體容易在空氣中硬化，并且能夠把砂、碎石等材料黏結(jié)在一起。粉煤灰和硅粉用于增強(qiáng)混凝土的和易性，主要在于增加混凝土流動性、保水性和粘聚性。

將聚羧酸類減水劑、減縮劑、高吸水樹脂和藻朊酸鈉，按照上述比例配合，一方面用于改善混凝土的流變性能并且能夠向混凝土中引入適量、穩(wěn)定而封閉的微小的氣泡，引入的氣泡在混凝土中起類似滾珠的作用，使混凝土的流動性大為改善，避免由于內(nèi)聚力過大而導(dǎo)致混凝土的摩擦阻力加大，減小高強(qiáng)度混凝土在向高層泵送過程中的摩擦力，還可以減少泌水和離析的現(xiàn)象，進(jìn)一步提升混凝土的和易性；另一方面，可以進(jìn)一步改善頂升鋼管混凝土收縮性能。

水泥漿體水化后干燥時，毛細(xì)管內(nèi)水分首先蒸發(fā)，而充滿水的毛細(xì)孔約為2.5～50nm，隨著毛細(xì)管內(nèi)部水分的蒸發(fā)，水面下降彎月面的曲率半徑減小，在水的表面張力作用下產(chǎn)生毛細(xì)管收縮力，即在氣液界面產(chǎn)生附加壓力，造成混凝土的力學(xué)變形干縮。減縮劑在水泥基材料中主要通過降低孔隙溶液的表面張力，從而降低毛細(xì)孔失水所產(chǎn)生的毛細(xì)管張力而發(fā)揮作用；聚羧酸減水劑特殊的梳形分子結(jié)構(gòu)使得水泥顆粒的分散和分散穩(wěn)定性得到提高，水泥顆粒的水化速率得到改善，從而達(dá)到抵消部分毛細(xì)孔張力，減小收縮的作用，并且聚羧酸減水劑中通常所含的peo支鏈本身就具有減縮效果；而且聚羧酸類減水劑和減縮劑在水泥基材料中的相容性良好，減縮劑的加入會略微降低摻有聚羧酸減水劑的水泥顆粒表面的zeta電位，并且使聚羧酸的peo支鏈得到伸展，提高聚羧酸減水劑的減縮效果；聚羧酸減水劑對減縮劑的減縮效果也有明顯的增強(qiáng)作用，并且可以降低減縮劑對水泥基材料力學(xué)性能所產(chǎn)生的負(fù)面影響。隨著水泥水化的進(jìn)行，水泥砂漿內(nèi)部相對濕度降低，高吸水樹脂中的內(nèi)養(yǎng)護(hù)水逐漸向水泥基材料中釋放水分，使砂漿內(nèi)部在較長的時間內(nèi)保持較高的濕度水平，從而降低混凝土的自收縮，降低混凝土內(nèi)部毛細(xì)管負(fù)壓，減小混凝土干燥收縮；而聚羧酸減水劑可以降低高吸水樹脂對水泥基材料力學(xué)性能所產(chǎn)生的負(fù)面影響。此外，藻朊酸鈉與水混合形成膠體，引入氣泡的同時增加混凝土的黏度，同時會產(chǎn)生緩凝效果；藻朊酸鈉與混凝土中的鋁、鈣等金屬鹽反應(yīng)生成不溶性的藻酸鹽，尤其是二價的鈣離子通過離子鍵結(jié)合臨近海藻酸分子鏈上的羧酸基團(tuán)后，鈣離子被包圍在相鄰的分子鏈之間，形成一個類似雞蛋盒的結(jié)構(gòu)，初生的海藻酸鈣纖維形成一種含水量極高的纖維狀膠體，不僅可以延緩混凝土凝固，還具有防裂的功能。

優(yōu)選的，所述減縮劑多羥基類減縮劑。

采用上述技術(shù)方案，與水結(jié)合后形成大量的氫鍵，在水泥基材料中起潤濕作用，提升混凝土的分散性，并進(jìn)一步降低混凝土的收縮作用。

優(yōu)選的，所述水泥為52.5級水泥。

選用強(qiáng)度等級較高的水泥，加水?dāng)嚢柙诳諝庵杏不蟮目箟簭?qiáng)度較高。

優(yōu)選的，所述細(xì)骨料為細(xì)度模數(shù)為2.3-2.8水洗河砂。

采用上述技術(shù)方案，水洗河砂較低的含泥量不但對自密實(shí)混凝土拌和物的性能保持有利，而且可以有效地降低混凝土的收縮。

優(yōu)選的，所述所述粗骨料為粒徑為5-20mm的連續(xù)粒級的碎石。

采用上述技術(shù)方案，可以充分滿足混凝土拌和物流動性和強(qiáng)度的要求。

優(yōu)選的，一種頂升鋼管混凝土，包括由以下重量份數(shù)表示的組分：

采用以上技術(shù)方案，由以上配比構(gòu)筑的頂升鋼管混凝土，具有很好的抗壓強(qiáng)度、和易性和減縮性，該配比作為頂升鋼管混凝土的優(yōu)選。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述所述頂升鋼管混凝土的制備方法。

步驟1：將水泥、粉煤灰、硅粉、粗骨料、細(xì)骨料導(dǎo)入各自原材料倉進(jìn)行預(yù)均化；

步驟2：將粉煤灰、硅粉、粗骨料、細(xì)骨料按照重量比例連續(xù)配料，攪拌1-3分鐘后，依次加入所需配比的水泥和水?dāng)嚢?-3分鐘；

步驟3：在步驟2攪拌1-3分鐘后，在攪拌過程中逐漸加入復(fù)合外加劑繼續(xù)攪拌至所需工作性，得到濕料。

選用以上步驟，可以使減水劑對水泥適應(yīng)性得到改善。

綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、顯著增加強(qiáng)度和內(nèi)聚性，增加抵抗分層離析和防止泌水的能力，使混凝土在泵送過程中不容易發(fā)生水和骨料的分離，減少因離析、泌水造成混凝土不均勻而引起堵管的情況，從而有利于高層泵送；

2、混凝土的減縮性得到極大的提升。

3、頂升鋼管混凝土的制備方法操作簡單，物料混合均勻，使用方便。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本發(fā)明實(shí)施例中涉及的所有物質(zhì)均為市售。

實(shí)施例中涉及的具體原材料如表1所示。

表1各原材料的規(guī)格以及生產(chǎn)廠家

頂升鋼管混凝土的配比為實(shí)施例一至八所列。實(shí)施例一至實(shí)施例八中各組分的質(zhì)量配比如表2所示。

表2實(shí)施例一至實(shí)施例八中各組分的質(zhì)量

以下結(jié)合具體制備方法對上述配比頂升鋼管混凝土進(jìn)行描述。

步驟1：將水泥、粉煤灰、硅粉、碎石、水洗河砂導(dǎo)入各自原材料倉進(jìn)行預(yù)均化；

步驟2：將粉煤灰、硅粉、碎石、水洗河沙按照實(shí)施例一至八的重量連續(xù)配料，攪拌1-3分鐘后，依次加入所需配比的水泥和水?dāng)嚢?-3分鐘；

步驟3：在步驟2攪拌1-3分鐘后，在攪拌過程中按實(shí)施例一至八的配比逐漸加入聚羧酸類減水劑、減縮劑、高吸水樹脂和藻朊酸鈉組成的復(fù)合外加劑繼續(xù)攪拌至所需工作性，得到濕料。

按照gbt50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法》檢測配制好的混凝土的性能，按照如下方法檢測自收縮和干燥收縮性能。

自收縮檢測：將成型100mm*100mm*515mm混凝土試件，用保鮮膜進(jìn)行密封，在(20±2)℃條件下，采用cabr-nes型非接觸式收縮變形儀測試混凝土自澆注成型以后的長度收縮值。

干燥收縮：參照gb/t50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法》，檢測成型100mm*100mm*515mm混凝土試件。標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)3d后試混凝土硬化后的長度收縮值。

實(shí)施例一至實(shí)施例八的頂升鋼管混凝土的各項(xiàng)性能指標(biāo)測試結(jié)果如表3所示。

表3實(shí)施例一至實(shí)施例八制得的頂升鋼管混凝土的各項(xiàng)性能比較

綜合以上測試結(jié)果，由實(shí)施例一至實(shí)施例八的配比制得的頂升鋼管混凝土60天之后的抗壓強(qiáng)度均比較高，依實(shí)施例一至實(shí)施例八的配比制得的頂升鋼管混凝土塌落度在250mm以上，初始塌落拓展度在680-700mm之間，說明其具有良好的流動性；v漏斗試驗(yàn)≤16s，說明依實(shí)施例一至實(shí)施例八的配比制得的頂升鋼管混凝土塌落度具有良好的抗離析性能，自密實(shí)性較好。自縮率和干縮率的結(jié)果基本一致，其中實(shí)施例一的配比制得的混凝土抗壓強(qiáng)度、流動性和減縮性均最高，因此，實(shí)施例一為優(yōu)選方案。

對比例：

各對比例中的質(zhì)量配比如表4所示。

表4對比例一至對比例五中各組分的質(zhì)量

對比例一至對比例五的頂升鋼管混凝土的各項(xiàng)性能指標(biāo)測試結(jié)果如表5所示。

表5對比例一至對比例五制得的頂升鋼管混凝土的各項(xiàng)性能比較

與實(shí)施例一相比，對比例一未添加聚羧酸類減水劑；對比例二未添加減縮劑和高吸水樹脂；對比例三未添加減縮劑；對比例四未添加高吸水樹脂；對比例五未添加藻朊酸鈉。

經(jīng)過測試結(jié)果比較，不添加聚羧酸類減水劑對混凝土的抗壓強(qiáng)度、流動性以及收縮性均有較影響，說明添加減縮劑和高吸水樹脂代替聚羧酸類減水劑對混凝土的性能有較大影響；不添加減縮劑和高吸水樹脂都會對混凝土的減縮性有較大影響，但對混凝土的抗壓強(qiáng)度和流動性影響不大，說明減縮劑和高吸水樹脂對降低混凝土的收縮性影響很大，并且二者復(fù)配添加效果更好；不添加藻朊酸鈉對混凝土的流動性會有一定影響。

本具體實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的解釋，其并不是對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對本實(shí)施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護(hù)。