[发明专利]适用于高远程泵送的轻集料混凝土

说明书

技术领域

本发明属于混凝土技术领域，具体涉及一种适用于高程泵送的轻集料混凝土。

技术背景

轻集料混凝土，也称轻骨料混凝土是用轻粗集料、细集料、水泥、水及必要时加入的化学外加剂和矿物掺合料配制而成，干表观密度小于1950kg/m³的混凝土。轻集料混凝土比强度高，能够减轻建筑物的自重，降低基础处理费用，缩小结构断面和增加使用面积，可降低工程造价5％～10％，同时还具有良好的耐久性、耐火性、抗震性和抗裂性能，因此轻集料在建筑结构，尤其是大跨度、高层和超高层建筑中有着广阔的应用前景。

在大跨度、高层和超高层建筑施工中混凝土的泵送距离长、泵送高度大，泵送经时长，混凝土在整个泵送过程中都必须保持良好的工作性。在高远程泵送中所使用的泵压较高，泵管距离长、振动幅度大，泵管中的弯头也多，这就要求混凝土保持良好的工作性外还要具有良好的匀质性，当混凝土匀质性不佳时，骨料与浆体分离，骨料极易在泵管弯头处富集引发堵管、爆管；为防止“跑浆”，混凝土也中的浆体需要具有较好的粘度以带动集料在泵管中运动。

然而，轻集料混凝土存在几个主要问题：①集料易上浮、造成混凝土中组分分层，匀质性差；②在泵送过程中工作性、可泵性损失过快；③在因罐车更替等原因造成泵送暂停时易出现泌水离析。这些问题使得轻集料混凝土在高程泵送施工过程中更易出现堵管、爆管等事故，不能适应远距离及超高程泵送施工中的特点和要求，因而极大地限制了轻集料混凝土的推广应用。轻集料混凝土中轻集料上浮，匀质性差的主要原因是轻集料与浆体之间存在密度差，在重力或泵管振动等作用下运动趋势不同，进而造成分层离析。轻集料混凝土在泵送过程中工作性、可泵性损失过快的主要原因是轻集料中存在较多孔隙，在运输和泵送过程中会吸收浆体中的水分，导致混凝土流动性变差。另外，当泵送暂停，泵压卸载时，原本封闭在轻集料孔隙中的压缩空气会降将孔隙中的水分挤出，造成轻集料表面附近的浆体离析、泌水。

根据流体力学相关原理，轻集料在浆体中的运动速率与轻集料粒径的平方成正比，与轻集料与浆体的密度差成正比，与浆体粘度成反比。因此可通过减小轻集料粒径、减小轻集料与浆体的密度差，提高浆体粘度的方法减轻轻集料上浮的现象，提高轻集料混凝土的匀质性。然而片面减小轻集料粒径会导致轻集料开口孔隙增多，内表面积增大，从而增大轻集料吸水率和泵送暂停时混凝土离析泌水的风险；片面减小轻集料与浆体密度差会造成浆体强度下降或混凝土容重超标；片面提高浆体粘度会降低混凝土流动性及增加泵送阻力。因此在设计和制备适用于高程泵送的轻集料混凝土时需要综合权衡这三个参数。为了降低轻集料在泵送过程中吸水给轻集料混凝土工作性经时损失的影响，在生产轻集料混凝时往往会对轻集料进行预湿处理，然而一般常压下的喷淋或浸泡等预湿处理方法难以使轻集料吸水饱和，轻集料在泵压下的继续吸水难以避免，另外也无法保证轻集料预湿程度绝对均匀，这必然也会导致混凝中的实际用水量存在波动。有一些无机粉体不但能调节混凝土的粘稠度，而且其内部的多孔结构使其在混凝土中具有储水、释水性能，因而能够降低混凝土的工作性对混凝土中自由水含量变化的敏感程度，使得混凝土中自由水含量在一定范围内波动时混凝土工作性保持稳定。因此这类无机粉体十分适用于配制高程泵送轻集料混凝土。

在提高混凝土匀质性和可泵性方面，我国已经有了一些相关研究。中国专利200710053101.5提出了一种泵送轻集料混凝土的制备方法，该方法通过选用4.75mm～13.2mm轻粗集料，在混凝土拌合时加入泵送剂以提高浆体粘度以及增大粉煤灰掺量的方法来降低浆体密度从而增强混凝土的匀质性和可泵性。但该方法的局限性在于，选用的轻粗集料粒径过小，在高程泵送过程中，轻集料在较高的泵压下吸水率过大，进而造成轻集料混凝土工作性的经时损失过快。另外，该方法中单纯使用纤维素醚和聚氧化乙烯这两种有机增粘剂，对浆体增粘效果有限，增大这两种有机增粘剂掺量虽可进一步提高浆体粘度但会大幅降低轻集料混凝土强度；同样，单纯的通过增大粉煤灰掺量对降低浆体密度的效果也十分有限。