[发明专利]一种含机制砂收尘石粉的大流态高抗分散性灌注桩混凝土

说明书

本发明属于建筑材料技术领域，本发明公开了一种含机制砂收尘石粉的大流态高抗分散性灌注桩混凝土，本发明采用三异丙醇胺和三乙醇胺作为分散和离子促溶剂，通过陈化工艺促使三异丙醇胺和三乙醇胺强吸附于机制砂收尘石粉表面，提高机制砂收尘石粉反应活性，再采用机械力激活三异丙醇胺和三乙醇胺与溶出的钙、硅等离子之间的络合化学键，提高石粉颗粒间的分散性。用于制备灌注桩混凝土时，改性收尘石粉中的钙、硅等离子参与水泥水化，提高混凝土强度。此外，本发明复配掺入纳米二氧化硅促进水泥水化，且可以有效改善所配制的灌注桩混凝土的粘聚性和保水性，从而大大提高其抗水下分散性能。对制备大流态高抗分散性灌注桩混凝土具有重要意义。

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种含机制砂收尘石粉的大流态高抗分散性灌注桩混凝土。

背景技术

水下灌注桩的施工是将混凝土通过导管，依靠混凝土自重进行灌注形成密实体的方法，公路、铁路桥梁灌注桩桩基深度一般在20m以上，一些跨江大桥桩基深度可超100m。为保证水下混凝土灌注桩的质量，配制的混凝土除要求满足强度、抗渗、耐久性能外，其拌合物应具有高粘聚力、抗分散和抗离析的能力，并能在水下自流平、自密实形成匀质、密实的混凝土，防止混凝土在接触水后因水泥浆流失、骨料离析而影响桩身质量。另外，水下灌注桩由于在水下成型，必须连续不间断施工，防止断桩，因此水下灌注桩混凝土还要求很大的流动性且流动性经时损失小，以防止施工过程中混凝土堵泵、骨料离析、桩身出现蜂窝、断桩等质量通病。灌注桩混凝土拌合物工作性设计要求指标一般为：混凝土落度200～240mm，扩展度500～600mm，坍落度1h损失不大于20mm，初凝时间不短于8h，并具有较高的水陆强度比。因此，从本质上看灌注桩混凝土属于一种低强度等级的大流态高抗分散性混凝土。目前，其通常配制方法为：采用高胶凝材料用量(C30：400～430kg/m³，C35：420～450kg/m³)、中高粉煤灰掺量(10％～30％)，并适当引气(混凝土含气量约2～4％)，以改善混凝土的流动性、粘聚性和保水性，上述配制技术存在如下问题：胶材用量显著高于同强度等级的混凝土，混凝土材料成本较高，且由于粉煤灰偏轻，在混凝土灌注过程中容易浮于表面而造成灌注桩上部混凝土的水胶比偏高、气孔多、强度低，有时甚至没有强度。

我国基础设施建设对砂资源的需求量巨大，年消耗量高达60亿吨以上。受河砂资源的不可再生性、季节性及采砂政策的收紧，近年来机制砂迅速成为建设用砂的主要来源，尤其是山区高速公路、铁路建设中桥隧占比高，隧道开挖产生大量洞渣，同时工程建设又需要大量砂石骨料，将隧道洞渣加工成机制砂石骨料再用于配制混凝土，其生态意义重大，经济利益更为突出。机制砂是岩石经除土、多段破碎加整形后筛分制得的，生产方式决定了机制砂颗粒具有颗粒表面粗糙，粒形不够圆滑、尖锐有棱角等粒形特点，且细碎整形过程中会伴随产生机制砂质量15～25％的粒径小于75μm的石粉副产物，这也是机制砂区别于天然砂的最大特点。目前，我国国家标准《建设用砂》(GB/T 14684-2011)和交通行业标准《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T 3650-2020)等许多标准规定机制砂中石粉含量限值为10％，在实际应用中，配制强度等级C50以下的混凝土将机制砂石粉含量控制在7％左右，配制C50及以上混凝土控制机制砂石粉含量在5％以内。因此，机制砂生产中需要去除10％左右多余的石粉，除粉以前主要是通过水洗工艺将机制砂中多余的石粉洗去，而目前主要是通过收尘器和选粉机的协同作用将多余的石粉风选收集起来，也就是说每生产100吨机制砂大约要排放10吨左右的石粉。假设机制砂台时产量是100吨/小时，则一天石粉副产物的排放量就可能高达120吨(按每天12小时生产计算)，目前收集起来的石粉多数是通过粉料罐车外运至固定地点进行集中堆填，造成浪费资源，少数外运用于砖厂制地面砖、透水砖、砌墙砖等，或运至水泥厂作为硅质或钙质原材料的少量替代性材料，利用率和利用价值低。另外，外运费用高，而且经常因为外运不及时致使机制砂场石粉罐装满而造成机制砂不能正常生产。

而目前并没有利用机制砂收尘石粉制备灌注桩混凝土的先例，因此，利用机制砂收尘石粉制备灌注桩混凝土，提高机制砂收尘石粉副产物的资源化利用率，同时制备得到具有优异性能的灌注桩混凝土成为亟需。

发明内容