一种用于支护止水帷幕建设的高效固化混凝土的制作方法

本发明属于建工材料领域，尤其涉及一种用于支护止水帷幕建设的高效固化混凝土。

背景技术：

是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料；与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，它广泛应用于土木工程。

而在基坑建设过程中，尤其在止水帷幕的建设使用中，对混凝土除强度以外还有其他更多的需求。如在止水帷幕的填充喷注成型过程中，需要混凝土保持有适当的流动性，以确保其能够在基坑所打出的桩槽中实现致密的填充，而不会形成较多的气泡，但流动性过大又会导致其向基坑土层大量渗漏，对止水帷幕墙的建设不利。

同时，基坑的建设过程中还需要实现混凝土的快速初凝固化，并缩短初凝固化和终凝固化的时间差，以实现高效的固化效果。尤其在止水帷幕的建设过程中快速固化尤为关键。能够避免基坑内外的水在止水帷幕建设过程中形成大量的交流，导致基坑渗水。

技术实现要素：

为解决现有用于止水帷幕建设的混凝土固化速度较慢，导致基坑渗水的问题，以及在深基坑止水帷幕建设时，现有的混凝土强度较弱，容易受振动力作用形成应力开裂等问题，本发明提供了一种用于支护止水帷幕建设的高效固化混凝土。

本发明的目的在于：

一、提高混凝土的固化效率，缩短灌注后的初凝固化时间和初凝固化、终凝固化的时间差；

二、提高混凝土固化后的抗裂性能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种用于支护止水帷幕建设的高效固化混凝土，

所述高效固化混凝土的制备原料由包括以下重量份物料：

硅酸盐水泥800份，硅氧化物含量大于65wt％的矿物掺杂料260～300份，砂石骨料800～950份，粉状复合型高效减水剂20～25份，增稠剂1～3份，快速固化调节剂11～16份。在上述的配方中，硅酸盐水泥和矿物掺杂料均是较为常规的复合型混凝土原料，砂石骨料的大量添加能够确保所述混凝土体系的干燥性，在运输和贮藏过程中不会发生结块问题。而粉状复合型高效减水剂的添加能够在一定程度上减少混凝土的坍落损失并加快混凝土的固化效率。增稠剂能够对混凝土的流动度进行调控，在一定程度上降低其流动度。

而快速固化调节剂是本发明实现快速固化的关键成分，其能够将直径36cm、高度60cm的试样圆桩初凝固化时间缩短在80min内，并缩短初凝固化和终凝固化的时间差至40min内，实现高效的固化。

作为优选，

所述硅酸盐水泥的平均目数为200～600目；

所述矿物掺杂料的平均目数≥200目。

采用较细的硅酸盐水泥和矿物掺杂料有利于各成分的均匀混合，并有效对主要成分硅酸盐水泥进行有效的强化。

作为优选，

所述硅酸盐水泥强度等级高于或等于c20；

所述矿物掺杂料中二氧化硅含量≥70wt％。

强度等级高于或等于c20的硅酸盐水泥是常见的用于止水帷幕建设的混凝土料，而采用二氧化硅含量≥70wt％的矿物掺杂料，其中的二氧化硅能够与快速固化调节剂形成复配效果，对于提高混凝土终凝固化后的强度有着显著的优化效果。

所述矿物掺杂料中余料包括但不仅限于矿渣、粉煤灰、硅粉等矿料中的任意一种或多种。作为优选，

所述粉状复合型高效减水剂为含1.2～1.5wt％葡萄糖酸钠的萘系高效减水剂。

上述复合型高效减水剂能够有效减少混凝土的坍落损失，相较于单纯的萘系高效减水剂，坍落损失可由减少至原10％左右，产生了极为显著的优化效果。在止水帷幕的建设过程中，减少坍落损失能够提高止水帷幕桩的初凝稳定性，避免止水帷幕桩在凝固过程中变形产生缝隙，进而避免由于止水帷幕的阻水效果不佳、发生渗漏水的问题发生。

作为优选，

所述增稠剂为含有5～8wt％多孔二氧化硅微球的纤维素醚类增稠剂。

纤维素醚类增稠剂是一种常见的增稠剂种类，而在其中添加多孔二氧化硅微球微球后能够通过该类增稠剂本身与二氧化硅的配合性对多孔二氧化硅微球实现一定程度的固定，并促进其均匀且较为稳定地分散在混凝土中，实现增稠的同时有利于提高混凝土固化后的整体强度。且使得其抗振性能能够得到一定程度的提升。

作为优选，

所述快速固化调节剂中所含物料及质量比为：

环氧树脂：异氰酸酯类化合物：氧化钙粉末：甲基硅烷＝10：(6～8)：(10～15)：(12～18)。上述各物料之间，能够在混凝土加水搅拌混匀后，灌注形成超快的股哈。其主要在于环氧树脂与异氰酸酯能够在热量作用下形成短分子链低聚物，在灌注后抑制了减弱了混凝土的流动度，避免混凝土过度向土层渗透，导致实际止水帷幕桩凝固后产生倾斜等问题发生，同时能够有效提高混凝土的韧性，避免其开裂，提高混凝土凝固后的抗振性能。而氧化钙粉末能够在与水混合后产生低热引发预聚物低聚反应的进行，进而产生链式反应。甲基硅烷的作用主要在于与硅酸盐水泥、矿物掺杂料以及含二氧化硅的增稠剂中的硅形成反应，形成更强度的掺杂颗粒，进而提高混凝土的强度。

作为优选，

所述环氧树脂为平均环氧值为36～42的环氧树脂；

所述异氰酸酯类化合物为异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯；

所述甲基硅烷为甲基三甲氧基硅烷。

上述的环氧树脂、异氰酸酯和甲基硅烷经试验均具有良好的使用效果，并且容易获得。

作为优选，

所述制备原料还包括：

氟硼酸重氮盐0.5～1.0重量份。

上述原料的添加，能够激发环氧树脂和异氰酸酯低聚形成的短分子链低聚物进一步发生长链聚合，使得混凝土固化后具有更强的韧性，即进一步形成更优的抗振性能。

作为优选，

所述制备原料还包括：

2-羟基-2-甲基苯基丙烷-1-酮1.0～1.5重量份。

上述原料的添加，能够进一步激发混凝土中所含的硅成分与甲基硅烷进行反应，较大幅度的提高混凝土的强度和表面硬度。

本发明的有益效果是：

1)能够缩短混凝土固化所需的时间，形成高效的固化；

2)混凝土在短期内能够产生更高的强度和抗裂性能。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作出进一步清楚详细的描述说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

如无特殊说明，本发明实施例所用原料均为市售或本领域技术人员可获得的原料；如无特殊说明，本发明实施例所用方法均为本领域技术人员所掌握的方法。

实施例1

一种用于支护止水帷幕建设的高效固化混凝土，其原料配比如下：

硅酸盐水泥800份，矿物掺杂料260份，砂石骨料800份，粉状复合型高效减水剂20份，纤维素醚类增稠剂1份，快速固化调节剂11份；

其中：

硅酸盐水泥强度等级满足c20等级要求，平均目数为200目；

矿物掺杂料平均目数为200目，二氧化硅含量为65wt％，余料为粉煤灰；

粉状复合型高效减水剂中葡萄糖酸钠含量为1.2wt％；

增稠剂中多孔二氧化硅微球(平均目数为300目)的含量为5wt％；

快速固化调节剂中物料质量比为：

环氧树脂(平均环氧值36)：二苯基甲烷二异氰酸酯：氧化钙粉末：甲基三甲氧基硅烷＝10：6：10：12。

实施例2

一种用于支护止水帷幕建设的高效固化混凝土，其原料配比如下：

硅酸盐水泥800份，矿物掺杂料300份，砂石骨料950份，粉状复合型高效减水剂25份，纤维素醚类增稠剂3份，快速固化调节剂16份；

其中：

硅酸盐水泥强度等级满足c20等级要求，平均目数为200目；

矿物掺杂料平均目数为200目，二氧化硅含量为65wt％，余料为粉煤灰；

粉状复合型高效减水剂中葡萄糖酸钠含量为1.2wt％；

增稠剂中多孔二氧化硅微球(平均目数为300目)的含量为5wt％；

快速固化调节剂中物料质量比为：

环氧树脂(平均环氧值36)：二苯基甲烷二异氰酸酯：氧化钙粉末：甲基三甲氧基硅烷＝10：6：10：12。

实施例3

一种用于支护止水帷幕建设的高效固化混凝土，其原料配比如下：

硅酸盐水泥800份，矿物掺杂料280份，砂石骨料880份，粉状复合型高效减水剂25份，纤维素醚类增稠剂2份，快速固化调节剂14份；

其中：

硅酸盐水泥强度等级满足c20等级要求，平均目数为200目；

矿物掺杂料平均目数为200目，二氧化硅含量为65wt％，余料为粉煤灰；

粉状复合型高效减水剂中葡萄糖酸钠含量为1.2wt％；

增稠剂中多孔二氧化硅微球(平均目数为300目)的含量为5wt％；

快速固化调节剂中物料质量比为：

环氧树脂(平均环氧值36)：二苯基甲烷二异氰酸酯：氧化钙粉末：甲基三甲氧基硅烷＝10：6：10：12。

对比例1

原料成分配比均参照实施例3，所不同的是：矿物掺杂料中二氧化硅含量为45wt％。

对比例2

原料成分配比均参照实施例3，所不同的是：纤维素醚类增稠剂中不添加多孔二氧化硅微球。

对比例3

原料成分配比均参照实施例3，所不同的是：复合型高效减水剂中不添加葡萄糖酸钠。

对比例4

原料成分配比均参照实施例3，所不同的是：将快速固化调节剂替换为市售混凝土固化剂(碱性万昌混凝土固化剂)。

空白对照组

市售用于止水帷幕建设且强度等级满足c20等级要求的硅酸盐水泥。

测试i

以上述实施例1～3、对比例1～4和空白对照组混凝土，采用水灰比为0.27的比例混合制为水泥浆料，并制为直径36cm、高度60cm的圆桩型试样进行强度测试、抗振性能测试和凝固时间计算，记录测试结果于下表表1。表1中为方便进行性能对比，强度测试(mpa)、抗振性能测试(h，精确到每30min)均以空白对照组试样的测试结果为基准值，记录为100％。其中强度测试采用常规混凝土强度测试方法进行，抗振性能测试采用固定频率(30hz)条件下保持固定的冲击力对圆桩型试样进行冲击至其产生裂纹，记录时间。

表1：测试i结果记录

对比上表实施例1～3的测试结果，除硅酸盐水泥以外，其余各部分的添加料的添加料多少均与试样的强度性能呈较为明显的正相关，但抗振性能则产生了一定的不规律性。在添加料较少的情况下，高于添加料较多的情况，而采用大量试验后较优的实施例3配比混凝土制备的试样，抗振性能要远优于实施例1和实施例2，因此仅从除硅酸盐水泥以外各物料的添加量角度考虑而言，随着各物料添加料的增加，抗振性能大体上呈现上升后下降的趋势。而各物料的添加与否对初凝时间并未产生显著的影响，但从终凝时间可以看出，各物料的添加料增大的情况下，终凝时间产生缩短的趋势。

而对比实施例3和对比例1，可以明显看出，在减少矿物掺杂料中二氧化硅的含量后，试样的强度性能在短期(12h)和长期(28d)内均产生了较为明显的下降，但对于抗振性能、凝固效率等方面的性能影响较小，因此可以看出二氧化硅的含量增加对于混凝土固化后强度的提升有着较为明显的正相关关系。而对比例2和实施例3对比后，发现多孔二氧化硅微球对于混凝土固化后的强度性能影响较小，但对于抗振性能的影响十分显著。在不添加多孔二氧化硅微球后，混凝土受振动作用开裂的时间明显缩短，说明多孔二氧化硅微球实际上起到一定的“粘结剂”的作用，其本身不会对结构强度进行明显的优化，但能够对混凝土的韧性产生改善。而对比对比例3和实施例3，可以发现葡萄糖酸钠主要对于混凝土的短期强度有着较明显的改善效果，而对于长期强度而言并无优化作用，此外对于抗振性能也并未产生优化。但葡萄糖酸钠在一定程度上影响了混凝土的凝固效率，表明葡萄糖酸钠具备一定的促进混凝土凝固固化的效果。对比对比例4和实施例3，可以明显看出。市售的混凝土固化剂对于混凝土固化后短期的强度改善效果十分微弱，但随着时间的延长，结合其余各物料的作用，对比例4与实施例3的强度性能趋于接近，但仍弱于本发明快速固化调节剂对于强度性能的改善。而抗振性能测试则表明，在采用常规的混凝土固化剂加速混凝土的固化后，非但无法提高混凝土的抗振性能，反而会显著得破坏混凝土本身的抗振性能，尤其在本发明其余各物料能够一定程度上提升混凝土抗振性能的情况下，反而将混凝土的抗振性能降至低于空白对照组，说明本发明快速固化调节剂是协调本发明中其余各物料的关键成分。同时，市售的混凝土固化剂对于凝固效率的提升效果也十分有限。

实施例4

基于实施例3所用各物料及配比，设置以下实施例。

实施例4-1：采用含有70wt％二氧化硅的矿物掺杂料，其余同实施例3；

实施例4-2：采用葡萄糖酸钠含量为1.5wt％的粉状复合型高效减水剂，其余同实施例3；

实施例4-3：采用多孔二氧化硅微球含量为8wt％的增稠剂，其余同实施例3；

实施例4-4：快速固化调节剂中物料质量比为：环氧树脂(平均环氧值36)：二苯基甲烷二异氰酸酯：氧化钙粉末：甲基三甲氧基硅烷＝10：8：10：12，其余同实施例3；

实施例4-5：快速固化调节剂中物料质量比为：环氧树脂(平均环氧值36)：二苯基甲烷二异氰酸酯：氧化钙粉末：甲基三甲氧基硅烷＝10：6：15：12，其余同实施例3；

实施例4-6：快速固化调节剂中物料质量比为：环氧树脂(平均环氧值36)：二苯基甲烷二异氰酸酯：氧化钙粉末：甲基三甲氧基硅烷＝10：6：10：18，其余同实施例3；

实施例4-7：快速固化调节剂中物料质量比为：环氧树脂(平均环氧值42)：二苯基甲烷二异氰酸酯：氧化钙粉末：甲基三甲氧基硅烷＝10：6：10：12，其余同实施例3。

测试ii

测试条件同测试i，对空白对照组、实施例3以及实施例4中各混凝土所制得的试样进行相同的测试，并记录结果于下表表2。

表2：测试ii结果记录

对上述测试ii的结果进行对比分析。上述实施例4个试样均与实施例3进行比较。实施例4-1的试验结果基本符合对比例1与实施例3对比结果预期，实施例4-2的试验结果同样也较为符合对比例3与实施例3测试对比结果的预期，实施例4-3的试验结果符合对比例2与实施例3的测试对比结果预期。而实施例4-4，通过提高异氰酸酯类化合物的含量，在强度性能方面产生小幅度的下降，但在抗振性能和凝固效率上表现出显著的提升效果，表明在形成短分子链低聚物过程中，异氰酸酯类化合物的含量增大更有利于形成更多的短分子链低聚物以提高混凝土固化后的韧性，且短分子链低聚物的含量增多有利于缩短固化时间、提高固化效率。而实施例4-5的试验结果表明，在氧化钙的含量上升后，短期初凝时间有所缩短，当在终凝时间与初凝时间的时间差上基本保持不变，说明其主要起到促进前期固化的效果，对于终凝固化并没有直接影响，且由于其比重更高、导致其余成分比重下降，导致强度性能和抗振性能均产生了一定的劣化，劣化程度较为可控。实施例4-6则表明，在提高甲基硅烷的含量后，对于混凝土的短期、长期强度均有非常显著的改善效果，但抗振性能也随之下降。说明甲基硅烷在固化过程中阻碍了短分子链低聚物的形成，减弱了混凝土的韧性，但形成了更多的刚性粒，使得强度得以提升。实施例4-7则表明，采用更高平均环氧值的环氧树脂后，对于材料的强度性能和凝固效率等均未产生显著的影响，但对于混凝土的抗振性能有所提升，表明高环氧值的环氧树脂更有利于短分子链低聚物的形成，或形成更复杂的短分子链低聚物，对于混凝土固化后韧性提升有着正面优化的效果。

实施例5

进一步的，在实施例3的基础上设置以下实施例。

实施例5-1：在原实施例3的基础上，添加氟硼酸重氮盐0.5重量份；

实施例5-2：在原实施例3的基础上，添加氟硼酸重氮盐1.0重量份；

实施例5-3：在原实施例3的基础上，添加2-羟基-2-甲基苯基丙烷-1-酮1.0重量份；

实施例5-4：在原实施例3的基础上，添加2-羟基-2-甲基苯基丙烷-1-酮1.5重量份。

测试iii

测试条件同测试i，对空白对照组、实施例3以及实施例5中各混凝土所制得的试样进行相同的测试，并记录结果于下表表3。本次测试实施例5-1至实施例5-4制样过程均在室外光照充足条件下进行，实施例5-4※在室内灯照环境中进行。

表3：测试ii结果记录

以上述实施例5-1至实施例5-4以及实施例5-4※的测试数据与实施例3进行对比。

结合实施例5-1和实施例5-2的数据可以明显看出，氟硼酸重氮盐对于凝固效率和抗振性能有着非常显著的提升效果，尤其在抗振性能方面。但同样研究人员认为，其初凝过快导致其多种成分未反应完全，因此短期内的力学性能产生了严重的下降，但在中长期(7d及以上)，强度性能基本达到了实施例3的水平。而结合实施例5-3和实施例5-4的数据可以看出，2-羟基-2-甲基苯基丙烷-1-酮对于混凝土固化后的强度有着明显的优化提升效果，但同样由于刚性的增强，抗振性能方面表现不佳，但其对于凝固效率并无显著的影响。再对实施例5-4和实施例5-4※进行对比，可以看出，在非户外光照条件下，短期内2-羟基-2-甲基苯基丙烷-1-酮并不能产生明显的强度性能优化效果，但在中长期表现中预期与实施例5-4一致，仍能够产生一定的优化效果。

通过上述各个实施例和测试对比可以明显看出，本发明用于支护止水帷幕建设的高效固化混凝土具有高效固化、力学性能优异的优点，在用于止水帷幕的建设时具有较优的抗振、抗裂能力，并且能够实现快速的固化。因此在用于大型基建或紧急止水帷幕修补和建设等时，具有非常优异的使用效果。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除