[发明专利]水下施工用混凝土及其制备方法

说明书

本申请涉及一种水下施工用混凝土，包括包括细集料450‑750质量份、粗集料700‑1050质量份、水泥350‑450质量份、水150‑260质量份，还包括粉煤灰、矿粉、硅灰、聚羧酸减水剂、胶囊缓释型絮凝剂；其中胶囊缓释型絮凝剂包括聚丙烯酰胺为三元共聚物和胶囊外衣，聚丙烯酰胺为三元共聚物包括丙烯酰胺结构单元、丙烯酸结构单元和烯丙基‑Α‑D‑吡喃半乳糖苷结构单元，三种结构单元的摩尔比例为(50‑70):(15‑25):(15‑25)；胶囊外衣由丙烯酸类单体、苯乙烯、丙烯酸酯类单体和交联剂制得。通过在混凝土中添加特别适用于水下施工的混凝土的胶囊缓释型絮凝剂，使得混凝土具有优异的抗分散性、流动性，使得混凝土能够能够满足水下施工的要求，并具有优异的强度性能。

技术领域

本申请涉及混凝土领域，具体涉及水下施工用混凝土及其制备方法。

背景技术

混凝土是基础设施建设中最基本的材料。但是，随着经济社会的发展，对基础设施的建设提出了新的要求，还需要在一些特殊环境下进行基础设施建设，这就要求相应的混凝土材料也需要能够适应相应的环境，从而对混凝土材料的性能也有了更高的要求。

在水上基础设施的建设中，混凝土结构建造通常需要由水下开始，普通的陆上使用的混凝土难以适用于水下环境使用。目前水下施工用的混凝土中，使用最多的絮凝剂是纤维素系和聚丙烯酰胺系，但这两种絮凝剂因生产用途不同，再加上随着水下混凝土性能要求的提高，已不满足结构工程混凝土的需求。

有研究表明，纤维素系在碱性环境中与萘系减水剂复配时，由于化学作用生成凝胶导致相容性不好，与聚烷基磺酸盐减水剂复配时同样也产生了不相容性，导致粘性异常增长。纤维素类抗分散的加入虽显著提高了水下不分散混凝土的抗分散性，但同时也使混凝土的含气量增加1-2.3％，这直接导致抗压强度降低5-10％。

对于聚丙烯酰胺系絮凝剂，随着聚丙烯酰胺掺量的增加，分散在水化水泥中的PAM使凝固的颗粒之间形成交联，导致产物致密化程度增加，孔隙率降低。阴离子聚丙烯酰胺(APAM)最适合诱导水泥絮凝形成絮凝体，因为其可以和水泥水化产生的Ca2+发生化学反应形成离子化合物并包裹在水泥颗粒表面，形成一个不完全连续网状系统，宏观上表现为混凝土力学性能的提高，但施工性能差。特别是在水下环境中，混凝土易分散、牢固强度不足、耐盐性不足是最主要的两个缺陷。

而目前，针对水下施工的的混凝土，混凝土的强度性能于施工性能之间难以兼顾。因此，本申请旨在提供一种水下施工用混凝土及其制备方法。

发明内容

为了解决现有的混凝土在水下环境作业中面临的窘境，本申请在前期研究的聚丙烯酰胺系絮凝剂的基础上进一步进行改进，研究出了新的胶囊缓释型絮凝剂，进而得到了水下施工用混凝土及其制备方法。

一种水下施工用混凝土，包括细集料450-750质量份、粗集料700-1050质量份、水泥350-450质量份、水150-260质量份，还包括粉煤灰、矿粉、硅灰、聚羧酸减水剂、水下不分散混凝土用聚丙烯酰胺；其中，以细集料、粗集料、水泥和水的总质量份记为M，粉煤灰的质量份/M＝0-5％，矿粉的质量份/M＝0-5％，硅灰的质量份/M＝0-3％，聚羧酸减水剂的质量份/M＝0.5-3％，胶囊缓释型絮凝剂的质量份/M＝1-2.4％；

其中，胶囊缓释型絮凝剂采用以下步骤制备得到：

1)将丙烯酰胺、丙烯酸、烯丙基-Α-D-吡喃半乳糖苷按照摩尔比为(50-70):(15-25):(15-25)溶解于去离子水中，制得总质量浓度为15-35％的水溶液；

2)向所述水溶液中依次加入尿素、EDTA-2Na、甲酸钠，在室温下搅拌得到均匀的溶液；

3)用NaOH溶液调节至pH为7-8，然后通入氮气除氧20-40min；

4)加入偶氮类引发剂，所述偶氮类引发剂与丙烯酰胺的质量比为0.2-0.8wt.％；并在10-25℃下密封保温反应3-5小时；