一種基于內(nèi)養(yǎng)護(hù)、補(bǔ)償收縮與增韌的低收縮抗裂c60級(jí)自密實(shí)橋塔混凝土及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，具體涉及一種基于內(nèi)養(yǎng)護(hù)、補(bǔ)償收縮與增韌的低收縮 抗裂C60級(jí)自密實(shí)橋塔混凝土及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 斜拉橋憑借其優(yōu)雅的外形、超大的跨徑、超強(qiáng)的通航能力以及輕盈的結(jié)構(gòu)，正得到 越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。橋塔是斜拉橋的主要承重結(jié)構(gòu)，承受著橋梁所帶來(lái)的巨大索力，其力學(xué) 性能與耐久性能決定著整個(gè)橋梁的使用壽命。而超高橋塔布筋密集、高度大、截面尺寸大， 需要橋塔混凝土具有高流動(dòng)性能、低溫升以及高體積穩(wěn)定性能。
[0003] 然而現(xiàn)階段所應(yīng)用的橋塔高性能混凝土普遍存在以下問(wèn)題：（1)所用外加劑對(duì)水 泥的分散能力有限，混凝土中存在10%左右的水泥顆粒沒(méi)有得到充分水化，只是起著惰性 填充的作用，因此，導(dǎo)致橋塔混凝土水泥與膠凝材料用量普遍較高，混凝土絕熱溫升大，收 縮大，易開(kāi)裂；(2)在高強(qiáng)混凝土中摻加膨脹劑進(jìn)行補(bǔ)償收縮，由于混凝土水膠比低，在水 化后期沒(méi)有足夠的水分可供膨脹劑反應(yīng)，其膨脹效能難以發(fā)揮，起不到應(yīng)有的補(bǔ)償收縮效 果；（3)以SAP為代表的內(nèi)養(yǎng)護(hù)材料對(duì)溶液pH值較為敏感，在溶液pH值上升后將在短時(shí)間 內(nèi)急劇釋水，影響混凝土工作性能與力學(xué)性能；(4)橋塔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其服役環(huán)境，要求橋 塔混凝土具有良好的抗裂性能與耐久性能，目前普遍采用的抗裂措施為纖維阻裂，然而，普 通外加劑對(duì)混凝土的降粘保塑效果有限，在低水膠比高強(qiáng)混凝土中摻加纖維后，將嚴(yán)重影 響混凝土的工作性能，難以實(shí)現(xiàn)其自密實(shí)與超高程栗送。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種基于內(nèi)養(yǎng)護(hù)、補(bǔ)償收縮與增韌的低收縮抗裂C60級(jí)自密 實(shí)橋塔混凝土及其制備方法，所述混凝土具有水泥用量低、自密實(shí)性能好、收縮率低和抗裂 性能好的特點(diǎn)，且制備方法簡(jiǎn)單，適合推廣應(yīng)用。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0006] -種基于內(nèi)養(yǎng)護(hù)、補(bǔ)償收縮與增韌的低收縮抗裂C60級(jí)自密實(shí)橋塔混凝土，各組 分及含量為：水泥280~340kg/m3,粉煤灰60~100kg/m3,礦粉50~100kg/m3,膨脹劑20~ 40kg/m3,AN-ICA內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑 0? 5 ~0? 8kg/m3,碎石 1000 ~1100kg/m3,河砂 720 ~850kg/m3， 聚丙烯腈纖維〇. 8~1. 2kg/m3,微米級(jí)改性脫脂棉纖維素0. 8~1. 2kg/m3,水泥漿體微結(jié)構(gòu) 調(diào)控劑3. 0~5.Okg/m3,水150~160kg/m3,超分散減水減縮保塑外加劑6. 5~9. 5kg/m。
[0007] 上述方案中，所述水泥為P. 052. 5普通硅酸鹽水泥。
[0008] 上述方案中，所述粉煤灰為I級(jí)粉煤灰。
[0009] 上述方案中，所述礦粉為S95級(jí)?；郀t礦粉（礦渣粉）。
[0010] 上述方案中，所述膨脹劑為II型硫鋁酸鈣-氧化鈣型膨脹劑（EAACII，7d水中 限制膨脹率0.08% )。
[0011] 上述方案中，所述AN-ICA內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑（陰-非離子型聚合物內(nèi)養(yǎng)護(hù)材料）為武漢理 工大學(xué)劉榮進(jìn)博士論文《有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)材料設(shè)計(jì)、合成與性能研究》中所述 的有機(jī)-無(wú)機(jī)型木薯淀粉改性聚合物，為淀粉分子鏈上接枝非離子型酰胺基團(tuán)和強(qiáng)陰離子 型磺酸基團(tuán)形成的線型長(zhǎng)鏈不飽和烴支鏈型聚合物，其電荷密度為20~25%，吸水倍率達(dá) 210~287,保水率達(dá)80%以上。
[0012] 上述方案中，所述碎石為4~27_連續(xù)級(jí)配的石灰石碎石。
[0013] 上述方案中，所述河砂為中砂，細(xì)度模數(shù)2. 4~2. 8。
[0014] 上述方案中，所述微米級(jí)改性脫脂棉纖維素是將脫脂棉經(jīng)質(zhì)量濃度為40~45% 的硫酸溶液催化處理4h后，進(jìn)行抽濾烘干得到的微米級(jí)改性脫脂棉纖維素，直徑為15~ 30nm，平均長(zhǎng)度為150~250nm。
[0015] 上述方案中，所述水泥漿體微結(jié)構(gòu)調(diào)控劑為3, 4, 9, 10-茈四甲酸酐（PAT)，其分子 式為C24Hs06，結(jié)構(gòu)式見(jiàn)式I。
[0016]
[0017] 上述方案中，所述水為普通自來(lái)水。
[0018] 上述方案中，所述超分散減水減縮保塑外加劑的制備方法包括以下步驟：
[0019] 1)以甲基烯丙醇、氨水和環(huán)氧丙烷為原料，甲基烯丙醇鈉或甲基烯丙醇鉀為催化 劑，在壓力為0. 10~0. 40MPaG、溫度為50~150°C的條件下反應(yīng)3~7h，制得甲基烯丙醇聚 氧丙烯醚與三異丙醇胺的混合物，其中甲基烯丙醇、氨水和環(huán)氧丙烷的摩爾比為1: (〇. 2~ 0. 5) : (5. 0~78. 0)，催化劑的添加量為甲基烯丙醇質(zhì)量的0. 10~0. 60% ;
[0020] 2)以步驟1)制得的甲基烯丙醇聚氧丙烯醚與三異丙醇胺的混合物、丙烯酸磺酸 鈉、甲基丙烯酸酯和水為原料，加入帶有回流冷凝器、溫度計(jì)和滴液漏斗的三口燒瓶中，加 熱升溫至60~90°C，并在2~2. 5h內(nèi)勻速滴加丙烯酸和過(guò)硫酸銨溶液，保溫反應(yīng)1. 0~ 1. 5h，停止加熱，降溫至40~50°C加入NaOH溶液將溶液pH值調(diào)節(jié)至6~8,攪拌20~25min 放料，得到超分散保坍型聚羧酸減水劑A;該步驟中各原料所占質(zhì)量百分比為：甲基烯丙醇 聚氧丙烯醚與三異丙醇胺的混合物80~90%、丙烯酸磺酸鈉1~5%、甲基丙烯酸酯5~ 10%、水1~5%;過(guò)硫酸銨溶液中過(guò)硫酸銨的質(zhì)量為甲基丙烯酸酯質(zhì)量的2. 0%，丙烯酸為 甲基丙烯酸酯摩爾量的3. 75 ;
[0021] 3)以甲基丙烯酸、聚丙二醇單甲醚為原料，甲苯磺酸為催化劑、對(duì)苯二酚為阻聚 劑，在65~75°C的溫度下，反應(yīng)8~9h，得具有超分散減水功能的甲基丙烯酸聚丙二醇單 甲醚單體，其中甲基丙烯酸和聚丙二醇單甲醚的摩爾比為（1. 15~1. 20) :1，催化劑和阻聚 劑的添加量分別為甲基丙烯酸和聚丙二醇單甲醚總質(zhì)量的1. 5%和0. 5%;將二丙二醇單丁 醚和馬來(lái)酸酐以（1~2) :1的摩爾比，在100~140°C下反應(yīng)3~5h，縮合成具有減縮功能 的縮二乙二醇二丙二醇單丁醚單體；
[0022] 4)按以下質(zhì)量配比：甲基丙烯酸聚丙二醇單甲醚單體75~85%、縮二乙二醇二丙 二醇單丁醚單體1~5%、甲基丙烯酸5~10%、二甲胺基乙醇1~5%、甲基丙烯磺酸鈉 1~5%，將步驟3)中制備的甲基丙烯酸聚丙二醇單甲醚單體和縮二乙二醇二丙二醇單丁 醚單體升溫到90~100°C后滴加甲基丙烯酸、二甲胺基乙醇和甲基丙烯磺酸鈉進(jìn)行反應(yīng)， 反應(yīng)5~7h后（反應(yīng)結(jié)束）加入NaOH溶液調(diào)節(jié)PH至中性，得到減縮型聚羧酸減水劑B;
[0023] 5)按以下質(zhì)量配比：超分散保坍型聚羧酸減水劑A40~60%、減縮型聚羧酸減水 劑B38~55%、葡萄糖酸鈉2~5%，將步驟2)制備的超分散保坍型聚羧酸減水劑A、步驟 4)制備的減縮型聚羧酸減水劑B和葡萄糖酸鈉進(jìn)行復(fù)配，得所述的超分散減水減縮保塑外 加劑。
[0024] 上述一種基于內(nèi)養(yǎng)護(hù)、補(bǔ)償收縮與增韌的低收縮抗裂C60級(jí)自密實(shí)橋塔混凝土的 制備方法，它包括以下步驟：
[0025] 1)原料的稱(chēng)取，按以下配比稱(chēng)取各原料：水泥280~340kg/m3,粉煤灰60~ 100kg/m3,礦粉 50 ~100kg/m3,膨脹劑 20 ~40kg/m3,AN-ICA內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑 0. 5 ~0. 8kg/m3,碎 石1000~1100kg/m3,河砂720~850kg/m3,聚丙稀腈纖維0? 8~1. 2kg/m3,微米級(jí)改性脫 脂棉纖維素0. 8~1. 2kg/m3,水泥衆(zhòng)體微結(jié)構(gòu)調(diào)控劑3. 0~5.Okg/m3,水150~160kg/m3， 超分散減水減縮保塑外加劑6. 5~9. 5kg/m3;
[0026] 2)將稱(chēng)量好的水泥、粉煤灰、礦粉、膨脹劑、AN-ICA內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑、水泥漿體微結(jié)構(gòu)調(diào) 控劑與碎石、河砂加入攪拌機(jī)中進(jìn)行干拌，在干拌的過(guò)程中將稱(chēng)取的聚丙烯腈纖維與微米 級(jí)改性脫脂棉纖維素加入攪拌機(jī)中，充分干拌均勻，防止纖維產(chǎn)生團(tuán)聚現(xiàn)象；
[0027] 3)將稱(chēng)取好的水與超分散減水減縮保塑外加劑加入攪拌機(jī)中，攪拌5~10min后， 即得所述的低收縮抗裂C60級(jí)自密實(shí)橋塔混凝土。
[0028] 根據(jù)上述方法制備的低收縮抗裂C60級(jí)自密實(shí)橋塔混凝土，其初始坍落度 彡230mm，擴(kuò)展度彡630mm，28d抗壓強(qiáng)度彡70MPa，28d劈裂抗拉強(qiáng)度彡5. 8MPa，韌性指