本發(fā)明屬于建筑材料技術領域，具體涉及一種自密實鋼管混凝土及其制備方法。
背景技術：
鋼管混凝土由于其結構的優(yōu)越性具備良好的工作性能和使用性能，目前已被廣泛應用于建筑、橋梁等各種工程。鋼管混凝土的難點在于澆筑方式與振搗工藝，需要解決混凝土在管內自密實及核心混凝土與鋼管的緊密套箍，這就需要核心混凝土能夠自流平，具有良好的工作性能，且在后期具備良好的膨脹性能。由于核心混凝土多為高強混凝土，水膠比低，諸如粒化高爐礦渣、硅灰、粉煤灰等活性礦物摻合料的廣泛應用，其二次水化反應進一步加大了混凝土的內部水分消耗，使得混凝土在硬化后期由于水分缺失嚴重影響內部水化反應，從而對混凝土后期強度發(fā)展、耐久性產生不利影響。內養(yǎng)護是一種通過在混凝土內部建立水源的方式對混凝土進行養(yǎng)護，鋼管混凝土的環(huán)境及本身決定了它不能像普通混凝土一樣實現(xiàn)外部養(yǎng)護，因此如何選用合適的內養(yǎng)護材料，建立良好的內養(yǎng)護機制，來抑制混凝土由于水分缺失引起的自干燥收縮問題，甚至出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，是近幾年高強混凝土應用亟待解決的問題。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術中存在的上述不足，提供一種自密實鋼管混凝土，可自流平、自密實，且無離析、泌水現(xiàn)象，最重要的是以更低的經濟成本實現(xiàn)對鋼管內核心混凝土的內養(yǎng)護，解決由于混凝土后期自收縮、自干燥導致其與鋼管之間產生空隙，形成“脫空”，影響整體工作性能的問題。
為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：
提供一種自密實鋼管混凝土，每立方所述混凝土中含有以下質量的原材料：水泥290-330kg、粉煤灰70-100kg、高爐礦渣微粉120-160kg、紅磚粉163.5-175kg、水170-185kg、砂745-800kg、碎石726.5-775kg、減水劑3.5-4.2kg、增韌劑0.096kg、sap0.96-1.18kg。
按上述方案，所述水泥為42.5及以上強度等級的普通硅酸鹽水泥。
按上述方案，所述粉煤灰為一級粉煤灰。
按上述方案，所述高爐礦渣微粉由中性礦渣粉磨得到，平均粒徑為5-10μm。高爐礦渣可不同比例地取代水泥，并有效提高水化活性，大幅度提高水泥混凝土的致密度。
按上述方案，所述紅磚粉由建筑廢棄用磚研磨得到，最大粒徑為4.7mm，吸水倍率為70-100g/g。
優(yōu)選的是，所述砂由中砂與細砂按質量比1～4：1混合得到，細度模數(shù)為2.0～2.9。采用不同細度模數(shù)的砂，能夠很好的填充骨料與骨料之間的空隙，增加密實度。
優(yōu)選的是，所述減水劑為固含量、減水率均為25％的聚羧酸系減水劑。
優(yōu)選的是，所述增韌劑為羧甲基纖維素鈉。
按上述方案，所述sap為高吸水樹脂，主要成分為聚丙烯酸鹽，其粒徑為190-250μm，吸水倍率為180-270g/g，釋水率為80％。
本發(fā)明還包括上述自密實鋼管混凝土的制備方法，其步驟如下：將水泥、粉煤灰、高爐礦渣微粉、紅磚粉、水、砂、減水劑、增韌劑、sap按比例混合配制砂漿，然后將碎石加入砂漿中，充分攪拌得到自密實鋼管混凝土。
紅磚粉作為輕集料應用于混凝土的內養(yǎng)護中，其所吸水分在毛細管壓力差及濃度差的作用下向水泥漿體遷移，從而達到內養(yǎng)護的效果。超吸水樹脂sap具有大量的管孔或三維空間網狀結構，可以通過外界條件及自身的毛細管或官能團作用，調整和轉換儲存與釋水功能。內養(yǎng)護材料中的水分在早期水化階段不參與水化反應，而當體系中自由水分降至一定程度時，能釋放水分，維持體系中的水化反應進行。整個過程中，儲水的內養(yǎng)護材料就作為一個外界水源。內養(yǎng)護材料在混凝土中釋水動力，一是水泥石與內養(yǎng)護材料內部毛細管壓力差；二是內養(yǎng)護材料與水泥石毛細孔內部的濕度差。內養(yǎng)護材料中的水將逐漸向硬化水泥漿體遷移，形成微養(yǎng)護機制。這樣就為水化反應繼續(xù)進行提供了水分，抑制其內部的自干燥作用，促進未水化顆粒繼續(xù)水化，從而降低其收縮或者使其產生膨脹，有效降低了混凝土的開裂風險。此外，內養(yǎng)護使界面過渡區(qū)在混凝土中所占體積比例減小，滲透性降低，耐久性得到提高。
本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明以高爐礦渣微粉部分替代水泥，可有效提高水化活性；以聚丙烯酸鈉吸水樹脂和紅磚粉作為復合內養(yǎng)護劑，后期強度發(fā)展良好，說明復合內養(yǎng)護劑起到了很好的內養(yǎng)護效果，并且紅磚粉來源于廢棄建筑用磚，大大降低了內養(yǎng)護成本；添加減水劑的同時使用增韌劑，一方面增大了混凝土的流動度使得混凝土能夠完成自密實，同時又使得混凝土漿體與骨料之間的粘聚性增加，使得混凝土的整體性增加，這就減少了離析、泌水等不良現(xiàn)象的發(fā)生，大大提高了混凝土的工作性能和力學性能。
具體實施方式
下面結合具體的實施例對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明的內容不局限于下面的實施例。
本發(fā)明實施例所用水泥為普硅42.5；所用高爐礦渣微粉粒徑為6μm；所用紅磚粉由建筑廢棄用磚研磨得到，最大粒徑為4.7mm，吸水倍率為80g/g；所用砂由中砂與細砂按質量比2:1混合得到，細度模數(shù)為2.5；所用減水劑為固含量、減水率均為25％的聚羧酸系減水劑；所用sap主要成分為聚丙烯酸鹽，其粒徑為230μm，吸水倍率為250g/g，釋水率為80％。
實施例1
一種c50自密實鋼管混凝土，其配合比如下表所示(增韌劑摻量統(tǒng)一為0.096kg/m3,后述實例不再贅述)：
將水泥、粉煤灰、高爐礦渣微粉、紅磚粉、水、砂、減水劑、增韌劑、sap按比例混合配制砂漿，然后將碎石加入砂漿中，充分攪拌得到自密實鋼管混凝土。將所得混凝土進行初始及硬化后混凝土各項性能檢測，養(yǎng)護方式為水養(yǎng)護，c50自密實混凝土性能測試結果如下：
實施例2
一種c50自密實鋼管混凝土，其配合比如下表所示：
將水泥、粉煤灰、高爐礦渣微粉、紅磚粉、水、砂、減水劑、增韌劑、sap按比例混合配制砂漿，然后將碎石加入砂漿中，充分攪拌得到自密實鋼管混凝土。將所得混凝土進行初始及硬化后混凝土各項性能檢測，養(yǎng)護方式為水養(yǎng)護，c50自密實混凝土性能測試結果如下：
實施例3
一種c50自密實鋼管混凝土，其配合比如下表所示：
將水泥、粉煤灰、高爐礦渣微粉、紅磚粉、水、砂、減水劑、增韌劑、sap按比例混合配制砂漿，然后將碎石加入砂漿中，充分攪拌得到自密實鋼管混凝土。將所得混凝土進行初始及硬化后混凝土各項性能檢測，養(yǎng)護方式為水養(yǎng)護，c50自密實混凝土性能測試結果如下：
實施例4
一種c50自密實鋼管混凝土，其配合比如下表所示：
將水泥、粉煤灰、高爐礦渣微粉、紅磚粉、水、砂、減水劑、增韌劑、sap按比例混合配制砂漿，然后將碎石加入砂漿中，充分攪拌得到自密實鋼管混凝土。將所得混凝土進行初始及硬化后混凝土各項性能檢測，養(yǎng)護方式為水養(yǎng)護，c50自密實混凝土性能測試結果如下：
實施例5
一種c50自密實鋼管混凝土，其配合比如下表所示：
將水泥、粉煤灰、高爐礦渣微粉、紅磚粉、水、砂、減水劑、增韌劑、sap按比例混合配制砂漿，然后將碎石加入砂漿中，充分攪拌得到自密實鋼管混凝土。將所得混凝土進行初始及硬化后混凝土各項性能檢測，養(yǎng)護方式為水養(yǎng)護，c50自密實混凝土性能測試結果如下：
實施例6
一種c50自密實鋼管混凝土，其配合比如下表所示：
將水泥、粉煤灰、高爐礦渣微粉、紅磚粉、水、砂、減水劑、增韌劑、sap按比例混合配制砂漿，然后將碎石加入砂漿中，充分攪拌得到自密實鋼管混凝土。將所得混凝土進行初始及硬化后混凝土各項性能檢測，養(yǎng)護方式為水養(yǎng)護，c50自密實混凝土性能測試結果如下：
由上述實施例測試數(shù)據可知，本發(fā)明實施例制備的c50自密實混凝土初始坍落度、擴展度較高，并且與2h坍落度、擴展度差異不大，說明所制備的c50自密實混凝土流動性很好，具有自流平性能。養(yǎng)護3d、7d、28d后抗壓強度逐漸增大，尤其是28d抗壓強度高達62.5-68.6mpa，說明該混凝土具有良好的內養(yǎng)護效果。
對比例1
一種c50自密實鋼管混凝土，其配合比如下表所示：
將水泥、粉煤灰、高爐礦渣微粉、水、砂、減水劑、增韌劑、按比例混合配制砂漿，然后將碎石加入砂漿中，充分攪拌得到自密實鋼管混凝土。將所得混凝土進行初始及硬化后混凝土各項性能檢測，養(yǎng)護方式為水養(yǎng)護，c50自密實混凝土性能測試結果如下：
對比實施例6及對比例1數(shù)據可看出，復合內養(yǎng)護劑sap和紅磚粉的摻入使得混凝土前期強度有所下降，對比例的3d強度達到38.7mpa，實例6的3d強度34.5mpa，說明摻入復合內養(yǎng)護劑使得混凝土的前期強度略微下降。但是隨著水化反應進行，內養(yǎng)護材料吸收的水分可以大大補充水泥水化、粉煤灰二次水化所需要的水分，混凝土后期強度發(fā)展迅速，28d抗壓強度達68.6mpa，起到了很好的內養(yǎng)護效果。