本發明屬于混凝土領域，尤其涉及一種含標準型減水劑的長距離泵送混凝土及其應用。
背景技術：
混凝土是目前建筑工程中用途最廣、用量最大的一種材料，具有抗壓強度高、耐久性好、原料豐富、價格低廉、生產工藝簡單等特點。混凝土是由膠凝材料將骨料膠結合成整體的工程復合材料，又分為現場攪拌混凝土和預拌混凝土。普通現場攪拌混凝土由于其現場攪拌過程伴有粉塵、噪聲大、效率低，并且危害工人身體健康，除一些特殊場合外，已基本不使用。預拌混凝土是當今建筑施工中主要的工程原料之一。預拌混凝土具有抗壓強度高，質量穩定、耐久性好，施工便捷，環保衛生等特點，因而使用量越來越大。
混凝土減水劑通過表面活性作用、絡合作用、靜電排斥力或立體排斥力等來阻礙或破壞水泥顆粒的絮凝結構，對水泥顆粒有分散作用，從而能夠在節約用水量的同時，改善混凝土拌合物的流動性，保證混凝土的和易性及強度。鐵礦尾砂是鐵礦在采礦和加工過程中產生的廢料，由于沒有得到合理的利用，尾礦砂大量的堆積，占據土地，并造成環境污染。
近幾年，隨著城市建設進程的加快，地鐵建設也隨之發展起來。由于地鐵基本建設的持續高速發展，對配制混凝土的性能要求也越來越高。而當地鐵距離大于250米時，普通混凝土易出現凝結時間短，在高壓下坍損過快，和易性差等問題，導致無法泵送，或泵送后無流動性，需要工地工人加水等情況，影響工程質量。
技術實現要素：
本發明提出一種含標準型減水劑的長距離泵送混凝土及其應用，在制備混凝土的過程中，通過添加外加劑、合理利用廢料以及調整各組分的配比，所獲得的混凝土強度高、流動性好、和易性優，適于長距離泵送。
為了達到上述目的，本發明的一方面提供了一種含標準型減水劑的長距離泵送混凝土，按重量份數計，包括以下組分：水泥240-260份，水150份，礦粉85-135份，粉煤灰105-125份，石子1010-1020份，廢渣615-650份，鐵尾礦砂105-145份，標準型聚羧酸減水劑5.2-5.3份，海藻酸鈉0.052-0.053份，黃原膠0.0156-0.0159份。
作為優選，所述標準型聚羧酸減水劑的減水率大于30％，凝結時間差為-90～+120min。
作為優選，所述含標準型減水劑的長距離泵送混凝土按重量份數計，包括以下組分：水泥240份，水150份，礦粉135份，粉煤灰105份，石子1010份，廢渣650份，鐵尾礦砂105份，標準型聚羧酸減水劑5.2份，海藻酸鈉0.052份，黃原膠0.0156份。
作為優選，所述廢渣取自地鐵建設工程的廢渣土。
作為優選，所述廢渣含有粒徑為0.16mm-4.75mm的石粉。
作為優選，所述鐵尾礦砂由鐵礦石經磨細、分選后獲得，鐵尾礦砂的粒徑為0.7mm-2.2mm。
作為優選，所述水泥為P.I52.5水泥。
作為優選，所述粉煤灰為Ⅱ級灰。
作為優選，所述礦粉為S95級礦粉，該礦粉的比表面積為400m2/kg，28天活性指數為95％，流動度比為100％。
本發明的另一方面提供了一種如上述任一技術方案所述的含標準型減水劑的長距離泵送混凝土在地鐵施工中的應用，所述含標準型減水劑的長距離泵送混凝土用于地鐵施工距離大于250米的長距離泵送。
與現有技術相比，本發明的優點和積極效果在于：
1、本發明通過添加海藻酸鈉、黃原膠，增強標準型聚羧酸減水劑對水泥顆粒的分散作用和粘聚作用，能夠顯著減少標準型聚羧酸減水劑的用量，同時減少混凝土的用水量；通過上述調整，標準型聚羧酸減水劑中具有分散隔離混凝土的膠凝材料，以及保持混凝土塑性的成分，所獲得的混凝土不抓底、不離析，具有較好的流動性，適于地鐵建設的長距離泵送。
2、本發明采用廢渣、鐵尾礦砂代替河砂，廢渣來源于地鐵建設工程的廢渣土中，鐵尾礦砂為鐵礦在采礦和加工過程中的廢料，兩者的合理利用一方面解決了地鐵建設過程中大量廢渣土以及采礦加工過程余料的處理問題，避免環境污染，保證工程廢料的循環利用；另一方面所得廢渣與鐵尾礦砂的組合物中不僅含有顆粒，也含有粉粒，這種級配拌合物的強度較高，與水泥等膠凝材料粘結性好；再者，利用上述廢料取代河砂，降低了混凝土的生產成本。
3、本發明采用大摻量粉煤灰與礦粉代替水泥，防止高壓下水化過快，坍損過快，提高混凝土流動性，增強混凝土的可泵性，降低生產成本。
4、本發明所獲得的混凝土強度高、流動性好、和易性優，適于長距離泵送；同時，該混凝土的耐久性能好，能夠長期保持強度和保證使用的安全性。
具體實施方式
下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
本發明實施例的一方面提供了一種含標準型減水劑的長距離泵送混凝土，按重量份數計，包括以下組分：水泥240-260份，水150份，礦粉85-135份，粉煤灰105-125份，石子1010-1020份，廢渣615-650份，鐵尾礦砂105-145份，標準型聚羧酸減水劑5.2-5.3份，海藻酸鈉0.052-0.053份，黃原膠0.0156-0.0159份。
在上述實施例中，通過添加海藻酸鈉、黃原膠，增強標準型聚羧酸減水劑對水泥顆粒的分散作用和粘聚作用，能夠顯著減少標準型聚羧酸減水劑的用量，同時減少混凝土的用水量；該標準型聚羧酸減水劑中具有分散隔離粘聚混凝土的膠凝材料，以及保持混凝土塑性的成份，所獲得的混凝土不抓底、不離析，具有較好的流動性；本實施例中的上述各物料相配合，所獲得的混凝土強度高、流動性好、和易性優、耐久性好、凝結時間長，適于長距離泵送，特別是地鐵建設中泵送距離超過250米的超長距離泵送。可以理解的是，在上述實施例中，所述海藻酸鈉的加入量還可以為0.0522、0.0525、0.0528等，所述黃原膠的加入量還可以為0.0157、0.0158等，本領域技術人員可根據實際分散和粘聚的情況進行調整。
在一優選實施例中，所述標準型聚羧酸減水劑的減水率大于30％，凝結時間差為-90～+120min。選用上述實施例中的標準型聚羧酸減水劑，其減水率較大，可以更好地對水泥顆粒起到分散和粘聚的作用，從而保證混凝土的強度并進一步減少用水量；同時，還可以進一步延長混凝土的凝結時間，增強混凝土的流動性，但不會出現抓底、離析等現象，更有利于混凝土的長距離泵送。所述標準型聚羧酸減水劑的加入量為5.2-5.3份，具體還可以取5.22、5.25、5.28等，選用上述范圍可以在減水劑添加量少的基礎上獲得性能更好的混凝土，但可以理解的是，本領域的技術人員還可根據實際減水需求加入其它量。
在一優選實施例中，所述含標準型減水劑的長距離泵送混凝土按重量份數計，包括以下組分：水泥240份，水150份，礦粉135份，粉煤灰105份，石子1010份，廢渣650份，鐵尾礦砂105份，標準型聚羧酸減水劑5.2份，海藻酸鈉0.052份，黃原膠0.0156份。選用上述配比的組分制備混凝土，所得混凝土的強度更高、流動性也較好，可以滿足同時滿足使用強度和長距離泵送的要求。
在一優選實施例中，所述廢渣取自地鐵建設工程的廢渣土。在本實施例中選用上述廢渣，不僅解決了地鐵建設過程中大量廢渣土的處理問題，避免環境污染，保證工程廢料的循環利用，實現資源的合理利用，而且利用上述廢料取代河砂，降低了混凝土的生產成本。
作為更優選的實施例，所述廢渣含有粒徑為0.16mm-4.75mm的石粉，廢渣的加入量為615-650份。選用上述類型的廢渣，其中不僅有顆粒，還有粉粒，可以進一步增強與鐵尾礦砂的級配作用，增強混凝土的強度。可以理解的是，上述廢渣的加入量還可以為620、625、630、635、640、645份等，本領域技術人員可根據廢渣與其它物料相配合的情況在上述范圍內進行調整。
在一優選實施例中，所述鐵尾礦砂由鐵礦石經磨細、分選后獲得，鐵尾礦砂的粒徑為0.7mm-2.2mm。在本實施例中，選用上述鐵尾礦石，不僅可以充分利用鐵礦石加工后的余料，實現資源的合理利用，而且選用上述粒徑的鐵尾礦砂能夠更好地與廢渣相配合，提高混凝土的強度，有利于混凝土的長距離泵送。
在一優選實施例中，所述石子的加入量為1010-1020份。為了更好地實現廢渣、鐵尾礦砂和石子的級配作用，增強混凝土的強度，將石子的加入量限定在上述范圍內，但可以理解的是，本領域技術人員還可根據實際配合的情況在上述范圍內進行調整，具體還可以取1012、1013、1015、1016、1018等。
在一優選實施例中，所述水泥為P.I52.5水泥，水泥的加入量為240-260份。選用上述水泥，可以在減少水泥用量的同時保證混凝土的抗壓和抗拉承受能力。但可以理解的是，所需水泥的加入量可根據實際需要在上述范圍內進行調整，具體還可取240、245、250、255、260份等。
在一優選實施例中，所述粉煤灰為Ⅱ級灰，粉煤灰的加入量為105-125份。采用上述粉煤灰可以減少用水量，節約大量的水泥和細骨料，改善混凝土拌和物的流動性、粘聚性和保水性，增強混凝土的可泵性，提高混凝土的強度，在不降低混凝土性能的前提下，降低生產成本；此外，本發明相比現有的C45P10混凝土采用大摻量粉煤灰代替水泥，顯著減少水泥的用量，并且能夠防止高壓下水化過快，坍損過快，提高混凝土流動性。可以理解的是，對于上述粉煤灰的加入量，具體還可以為：105、110、115、120、125份等，本領域技術人員還可根據實際需要在上述范圍內進行調整。
在一優選實施例中，所述礦粉為S95級礦粉，該礦粉的比表面積為400m2/kg，28天活性指數為95％，流動度比為100％。，礦粉的加入量為85-135份采用上述礦粉可以減少水泥用量，改善混凝土的工作性，降低水化熱，增進后期強度，改善混凝土的內部結構，提高抗滲和抗腐蝕能力，延緩膠凝材料的水化速度，延長混凝土的凝結時間；此外，本發明相比現有的C45P10混凝土采用大摻量礦粉代替水泥，與粉煤灰共同作用，防止高壓下水化過快，坍損過快，提高混凝土流動性。可以理解的是,對于所述礦粉的加入量，本領域技術人員還可根據需要在上述范圍內進行取值，例如可以為：90、95、100、110、115、120、125、130份等。
本發明實施例的另一方面提供了含標準型減水劑的長距離泵送混凝土在地鐵施工中應用，所述含標準型減水劑的長距離泵送混凝土用于地鐵施工距離大于250米的長距離泵送。在本實施例中，由于上述含標準型減水劑的長距離泵送混凝土塑性好，流動性好，且不抓底，不離析，和易性好，凝結時間長，因此在長距離泵送，特別是在距離大于250米的長距離泵送中，可以避免出現凝結時間短，在高壓下坍損過快而導致混凝土無法泵送，或者泵送后無流動性需要人工加水等現象，從而保證工程的質量。
為了更清楚詳細地介紹本發明實施例所提供的采用標準型減水劑和石屑配制的長距離泵送混凝土，下面將結合具體實施例進行描述。
實施例1
本實施例所提供的含標準型減水劑的長距離泵送混凝土，包括如下組分：水泥240kg，水150kg，礦粉135kg，粉煤灰105kg，石子1010kg，廢渣650kg，鐵尾礦砂105kg，標準型聚羧酸減水劑5.2kg；海藻酸鈉0.052kg，黃原膠0.0156kg。其中，標準型聚羧酸減水劑的減水率大于30％，凝結時間差為-90～+120min；廢渣取自地鐵建設工程的廢渣土，含有粒徑為0.16-4.75mm的石粉；鐵尾礦砂的粒徑為0.7mm-2.2mm；水泥為P.I52.5水泥；粉煤灰為Ⅱ級灰；礦粉為S95級礦粉，該礦粉的比表面積為400m2/kg，28天活性指數為95％，流動度比為100％。
將稱取的各組分混合在一起，所得混合物的總重量約為2400kg，膠凝材料為480kg，粉煤灰取代水泥21.9％，礦粉取代水泥28％，水膠比為0.31，標準型聚羧酸減水劑摻量為1.1％；將該混合物攪拌均勻即可配制得到長距離泵送混凝土。
實施例2
本實施例所提供的含標準型減水劑的長距離泵送混凝土，包括如下組分：水泥250kg，水150kg，礦粉105kg，粉煤灰110kg，石子1020kg，廢渣640kg，鐵尾礦砂120kg，標準型聚羧酸減水劑5.2kg；海藻酸鈉0.0525份，黃原膠0.0157份。其它同實施例1。
將稱取的各組分混合在一起，所得混合物的總重量約為2400kg，膠凝材料為465kg，粉煤灰取代水泥23.6％，礦粉取代水泥22.6％，水膠比為0.32，標準型聚羧酸減水劑摻量為1.1％；將該混合物攪拌均勻即可配制得到長距離泵送混凝土。
實施例3
本實施例所提供的含標準型減水劑的長距離泵送混凝土，包括如下組分：水泥260kg，水150kg，礦粉85kg，粉煤灰125kg，石子1015kg，廢渣615kg，鐵尾礦砂145kg，標準型聚羧酸減水劑5.3kg；海藻酸鈉0.053份，黃原膠0.0159份。其它同實施例1。
將稱取的各組分混合在一起，所得混合物的總重量約為2400kg，膠凝材料為470kg，粉煤灰取代水泥26.5％，礦粉取代水泥18％，水膠比為0.32，標準型聚羧酸減水劑摻量為1.1％；將該混合物攪拌均勻即可配制得到長距離泵送混凝土。
對比例
本對比例為現有的C45P10混凝土，包括如下組分：水泥384kg，粉煤灰66kg，礦粉99kg，河砂647kg，石子1023kg，水170kg，減水劑12.06kg。減水劑為聚羧酸高性能減水劑(防凍泵送復合型)，水泥為42.5水泥，粉煤灰為I級灰，礦粉為S95級礦粉。
將稱取的各組分混合在一起，所得混合物的總重量約為2400kg，膠凝材料為549kg，粉煤灰取代水泥12％，礦粉取代水泥18％，水膠比為0.31，標準型聚羧酸減水劑摻量為2.2％；將該混合物攪拌均勻即可配制得到現有的C45P10混凝土。
性能測試
將實施例1-3與對比例所獲得的混凝土進行性能測試，測試結果見表1。
表1混凝土性能測試表
由表1中測試結果可知，與現有的C45P10混凝土相比，本發明實施例所獲得的長距離泵送混凝土，坍落度較大，擴展度明顯增大，并且2小時后性能變化小，流動性好，和易性優，凝結時間明顯變長，從而滿足長距離泵送的要求；同時水泥用量減少，粉煤灰和礦粉用量增加，合理地配合使用廢渣、鐵尾礦砂以及石子，所獲得的混凝土具有較高的強度。另外，本發明實施例所獲得的混凝土氯離子擴散系數小，耐久性能好，使用年限可超過100年，而現有的普通混凝土僅可使用50-70年，明顯優于現有混凝土。