[发明专利]高性能水下不分散混凝土

说明书

本申请涉及一种高性能水下不分散混凝土，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，水下不分散混凝土用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)。通过在混凝土中添加特别适用于水下施工的混凝土的聚丙烯酰胺系絮凝剂，使得混凝土具有优异的抗分散性、流动性、抗压强度和水陆强度比，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，具体涉及高性能水下不分散混凝土。

背景技术

从70年代初，各国科研人员就开始致力于改善混凝土自身性能。通过在普通混凝土中添加一些特殊外加剂，如絮凝剂，使混凝土在水下浇筑时既能自流平，又不会出现水泥和骨料的离析分散现象，从而满足水下施工的技术要求。

而随着各种新式高难度、长跨度的跨海跨江大桥的建设，对水下环境使用的混凝土性能也提出了更高的要求。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，对于水下混凝土的分散性改善、牢固强度、耐盐性等性能的改善的研究相对不足，特别是基于高性能水下不分散混凝土的研究特别不足。因此，本申请旨在提供一种特别适用于水下施工的高性能水下不分散混凝土。

发明内容

为了解决现有水下施工的混凝土中所存在的上述缺陷，本申请通过对聚丙烯酰胺进行结构设计，提供了一种特别适用于水下施工的混凝土的聚丙烯酰胺系絮凝剂，进而在添加这种聚丙烯酰胺系絮凝剂的基础上，对混凝土的组分进行优化和相应的性能研究，最终得到了一种高性能水下不分散混凝土。

一种高性能水下不分散混凝土，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％，水下不分散混凝土用聚丙烯酰胺的质量份/M＝0.3-1％；

其中，水下不分散混凝土用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，三元共聚物具有式(I)所示的结构，

其中，式(I)中，x:y:z＝(50-70):(15-25):(15-25)。

进一步地，所述聚丙烯酰胺的均分子量为1300万-1700万，更优选地，所述聚丙烯酰胺的均分子量为1400万-1600万。

进一步地，所述粉煤灰的质量份/M优选为1-5％；更优选地，所述粉煤灰的质量份/M为1-3％。