一种盾构管片用抗渗抗裂混凝土及其制备方法与流程

本发明属于混凝土，具体涉及一种盾构管片用抗渗抗裂混凝土及其制备方法。

背景技术：

1、传统混凝土抗拉强度低、韧性差，浇筑后易因早期水化热释放、干燥收缩、温度应力及约束作用产生裂缝，尤其是在大体积浇筑、薄壁构件（如盾构管片）中，裂缝发生率极高，裂缝不仅会降低混凝土结构整体性，还会成为渗水通道，进一步加剧结构损坏，并且传统混凝土内部孔隙率较高，且孔隙连通性强，无有效的封堵、填充机制，难以满足地下工程、水利工程等对防水抗渗的要求，易出现渗水、漏水问题，影响结构使用寿命。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种盾构管片用抗渗抗裂混凝土及其制备方法。

2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

3、本发明提供了一种盾构管片用抗渗抗裂混凝土，按重量份计，所述抗渗抗裂混凝土的制备原料包括：15-25份硅酸盐水泥、30-45份河砂、35-50份碎石、8-18份植物灰、5-12份粒化高炉矿渣微粉、5-15份复合纤维、0.5-1.5份膨胀剂、2-4份减水剂、1-3份早强剂和10-27份自来水；

4、所述复合纤维由玻璃纤维、聚乙烯纤维和膨胀纤维三股原料纤维相互紧密交捻复合而成；所述玻璃纤维的横截面半径为3-8μm；所述聚乙烯纤维的横截面半径为2-5μm；所述膨胀纤维的横截面半径为5-9μm。

5、作为本发明的进一步优化方案，膨胀纤维的制备原料包括：20-35份硫铝酸钙粉体、45-55份聚丙烯树脂、5-12份硅灰、8-12份硅烷偶联剂改性液、0.5-1.5份硬脂酸钙。

6、作为本发明的进一步优化方案，植物灰的制备原料包括：20-35份稻壳灰、5-15份椰壳灰、22-26份玉米秸秆灰、25-35份甘蔗渣灰和15-20份桑枝灰。

7、作为本发明的进一步优化方案，膨胀纤维的制备过程为：

8、改性预制：将硫铝酸钙粉体与硅灰混合，在80-100℃下干燥2-3h，加入硅烷偶联剂改性液，在110-130℃、转速300-500r/min条件下搅拌30-60min，得到混合料；

9、熔融共混：向混合料中加入硬脂酸钙和聚丙烯树脂，常温下以800-1000r/min转速搅拌15-25min，送入双螺杆挤出机，设定挤出机各段温度：喂料段140-160℃、熔融段170-190℃、机头段180-200℃，螺杆转速200-300r/min，进行熔融共混、塑化均化，得到均化熔体；

10、挤出拉丝：将均化熔体经挤出机模头多孔喷丝板挤出，喷丝板孔径0.2-0.5mm，挤出速度5-8m/min，形成连续丝状粗丝坯体；

11、冷却牵伸：将连续丝状粗丝坯体通入20-30℃风冷通道冷却1-2min至固化，再经牵伸装置以3-5倍牵伸比拉伸细化，得到连续丝束。

12、收卷切割：将连续丝束以10-15m/min速度收卷，切割成3-12mm长的短切纤维，得到膨胀纤维。

13、作为本发明的进一步优化方案，硅烷偶联剂改性液的制备原料包括：35-45份硅烷偶联剂kh-570、15-30份乙醇和40-55份去离子水。

14、作为本发明的进一步优化方案，硅烷偶联剂改性液的制备过程为：将硅烷偶联剂kh-570加入乙醇与去离子水的混合体系中，用醋酸调节体系ph值至4.0-5.5，搅拌均匀后静置15-20min，制得硅烷偶联剂改性液。

15、作为本发明的进一步优化方案，植物灰的制备过程为：将稻壳灰、椰壳灰、玉米秸秆灰、甘蔗渣灰和桑枝灰进行混合，均匀后得到植物灰。

16、作为本发明的进一步优化方案，减水剂采用木质素磺酸钙；所述早强剂采用氯化钙；所述膨胀剂采用氧化镁。

17、作为本发明的进一步优化方案，碎石采用花岗岩碎石或石灰岩碎石；所述碎石的粒径为10-40mm。

18、本发明还提供一种盾构管片用抗渗抗裂混凝土的制备方法，包括以下步骤：

19、s1，将硅酸盐水泥、植物灰、粒化高炉矿渣微粉过80目筛，去除结块、杂质及大颗粒；

20、s2，将复合纤维加入重量份20%的自来水中，混合均匀，加入混凝土搅拌机中；

21、s3，将硅酸盐水泥、河砂、碎石、植物灰、粒化高炉矿渣微粉、投入混凝土搅拌机，以150-200r/min转速搅拌15-25min，加入膨胀剂、减水剂、早强剂及剩余自来水，调整转速至250-300r/min，搅拌10-15min，得到抗渗抗裂混凝土。

22、本发明的有益效果在于：采用的复合纤维由玻璃纤维、聚乙烯纤维和膨胀纤维交捻复合而成，三种纤维协同作用，玻璃纤维提升基体抗拉强度，聚乙烯纤维增强韧性、抑制裂缝扩展，膨胀纤维通过自身微膨胀补偿混凝土收缩，再结合膨胀剂的辅助膨胀作用，能显著延缓混凝土初裂时间、减小最大裂缝宽度，解决盾构管片浇筑后因约束收缩、早期失水导致的开裂难题；

23、复合纤维的均匀分布能进一步封堵微小孔隙，结合减水剂对拌合物泌水率的控制，使混凝土密实度显著提升，最终实现较好抗渗性能，满足盾构管片长期处于地下高湿度、高水压环境的防水要求，避免管片渗水导致的结构损坏。

1.一种盾构管片用抗渗抗裂混凝土，其特征在于，按重量份计，所述抗渗抗裂混凝土的制备原料包括：15-25份硅酸盐水泥、30-45份河砂、35-50份碎石、8-18份植物灰、5-12份粒化高炉矿渣微粉、5-15份复合纤维、0.5-1.5份膨胀剂、2-4份减水剂、1-3份早强剂和10-27份自来水；

2.根据权利要求1所述的一种盾构管片用抗渗抗裂混凝土，其特征在于，按重量份计，所述膨胀纤维的制备原料包括：20-35份硫铝酸钙粉体、45-55份聚丙烯树脂、5-12份硅灰、8-12份硅烷偶联剂改性液、0.5-1.5份硬脂酸钙。

3.根据权利要求1所述的一种盾构管片用抗渗抗裂混凝土，其特征在于，按重量份计，所述植物灰的制备原料包括：20-35份稻壳灰、5-15份椰壳灰、22-26份玉米秸秆灰、25-35份甘蔗渣灰和15-20份桑枝灰。

4.根据权利要求2所述的一种盾构管片用抗渗抗裂混凝土，其特征在于，所述膨胀纤维的制备过程为：

5.收卷切割：将连续丝束以10-15m/min速度收卷，切割成3-12mm长的短切纤维，得到膨胀纤维。

6.根据权利要求4所述的一种盾构管片用抗渗抗裂混凝土，其特征在于，按重量份计，所述硅烷偶联剂改性液的制备原料包括：35-45份硅烷偶联剂kh-570、15-30份乙醇和40-55份去离子水。

7.根据权利要求5所述的一种盾构管片用抗渗抗裂混凝土，其特征在于，所述硅烷偶联剂改性液的制备过程为：将硅烷偶联剂kh-570加入乙醇与去离子水的混合体系中，用醋酸调节体系ph值至4.0-5.5，搅拌均匀后静置15-20min，制得硅烷偶联剂改性液。

8.根据权利要求3所述的一种盾构管片用抗渗抗裂混凝土，其特征在于，所述植物灰的制备过程为：将稻壳灰、椰壳灰、玉米秸秆灰、甘蔗渣灰和桑枝灰进行混合，均匀后得到植物灰。

9.根据权利要求1所述的一种盾构管片用抗渗抗裂混凝土，其特征在于，所述减水剂采用木质素磺酸钙；所述早强剂采用氯化钙；所述膨胀剂采用氧化镁。

10.根据权利要求1所述的一种盾构管片用抗渗抗裂混凝土，其特征在于，所述碎石采用花岗岩碎石或石灰岩碎石；所述碎石的粒径为10-40mm。

11.一种权利要求1-9任一所述的盾构管片用抗渗抗裂混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：