本发明属于混凝土领域，尤其涉及一种含标准型减水剂的长距离泵送混凝土及其应用。
背景技术：
混凝土是目前建筑工程中用途最广、用量最大的一种材料，具有抗压强度高、耐久性好、原料丰富、价格低廉、生产工艺简单等特点。混凝土是由胶凝材料将骨料胶结合成整体的工程复合材料，又分为现场搅拌混凝土和预拌混凝土。普通现场搅拌混凝土由于其现场搅拌过程伴有粉尘、噪声大、效率低，并且危害工人身体健康，除一些特殊场合外，已基本不使用。预拌混凝土是当今建筑施工中主要的工程原料之一。预拌混凝土具有抗压强度高，质量稳定、耐久性好，施工便捷，环保卫生等特点，因而使用量越来越大。
混凝土减水剂通过表面活性作用、络合作用、静电排斥力或立体排斥力等来阻碍或破坏水泥颗粒的絮凝结构，对水泥颗粒有分散作用，从而能够在节约用水量的同时，改善混凝土拌合物的流动性，保证混凝土的和易性及强度。铁矿尾砂是铁矿在采矿和加工过程中产生的废料，由于没有得到合理的利用，尾矿砂大量的堆积，占据土地，并造成环境污染。
近几年，随着城市建设进程的加快，地铁建设也随之发展起来。由于地铁基本建设的持续高速发展，对配制混凝土的性能要求也越来越高。而当地铁距离大于250米时，普通混凝土易出现凝结时间短，在高压下坍损过快，和易性差等问题，导致无法泵送，或泵送后无流动性，需要工地工人加水等情况，影响工程质量。
技术实现要素：
本发明提出一种含标准型减水剂的长距离泵送混凝土及其应用，在制备混凝土的过程中，通过添加外加剂、合理利用废料以及调整各组分的配比，所获得的混凝土强度高、流动性好、和易性优，适于长距离泵送。
为了达到上述目的，本发明的一方面提供了一种含标准型减水剂的长距离泵送混凝土，按重量份数计，包括以下组分：水泥240-260份，水150份，矿粉85-135份，粉煤灰105-125份，石子1010-1020份，废渣615-650份，铁尾矿砂105-145份，标准型聚羧酸减水剂5.2-5.3份，海藻酸钠0.052-0.053份，黄原胶0.0156-0.0159份。
作为优选，所述标准型聚羧酸减水剂的减水率大于30％，凝结时间差为-90～+120min。
作为优选，所述含标准型减水剂的长距离泵送混凝土按重量份数计，包括以下组分：水泥240份，水150份，矿粉135份，粉煤灰105份，石子1010份，废渣650份，铁尾矿砂105份，标准型聚羧酸减水剂5.2份，海藻酸钠0.052份，黄原胶0.0156份。
作为优选，所述废渣取自地铁建设工程的废渣土。
作为优选，所述废渣含有粒径为0.16mm-4.75mm的石粉。
作为优选，所述铁尾矿砂由铁矿石经磨细、分选后获得，铁尾矿砂的粒径为0.7mm-2.2mm。
作为优选，所述水泥为P.I52.5水泥。
作为优选，所述粉煤灰为Ⅱ级灰。
作为优选，所述矿粉为S95级矿粉，该矿粉的比表面积为400m2/kg，28天活性指数为95％，流动度比为100％。
本发明的另一方面提供了一种如上述任一技术方案所述的含标准型减水剂的长距离泵送混凝土在地铁施工中的应用，所述含标准型减水剂的长距离泵送混凝土用于地铁施工距离大于250米的长距离泵送。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
1、本发明通过添加海藻酸钠、黄原胶，增强标准型聚羧酸减水剂对水泥颗粒的分散作用和粘聚作用，能够显著减少标准型聚羧酸减水剂的用量，同时减少混凝土的用水量；通过上述调整，标准型聚羧酸减水剂中具有分散隔离混凝土的胶凝材料，以及保持混凝土塑性的成分，所获得的混凝土不抓底、不离析，具有较好的流动性，适于地铁建设的长距离泵送。
2、本发明采用废渣、铁尾矿砂代替河砂，废渣来源于地铁建设工程的废渣土中，铁尾矿砂为铁矿在采矿和加工过程中的废料，两者的合理利用一方面解决了地铁建设过程中大量废渣土以及采矿加工过程余料的处理问题，避免环境污染，保证工程废料的循环利用；另一方面所得废渣与铁尾矿砂的组合物中不仅含有颗粒，也含有粉粒，这种级配拌合物的强度较高，与水泥等胶凝材料粘结性好；再者，利用上述废料取代河砂，降低了混凝土的生产成本。
3、本发明采用大掺量粉煤灰与矿粉代替水泥，防止高压下水化过快，坍损过快，提高混凝土流动性，增强混凝土的可泵性，降低生产成本。
4、本发明所获得的混凝土强度高、流动性好、和易性优，适于长距离泵送；同时，该混凝土的耐久性能好，能够长期保持强度和保证使用的安全性。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例的一方面提供了一种含标准型减水剂的长距离泵送混凝土，按重量份数计，包括以下组分：水泥240-260份，水150份，矿粉85-135份，粉煤灰105-125份，石子1010-1020份，废渣615-650份，铁尾矿砂105-145份，标准型聚羧酸减水剂5.2-5.3份，海藻酸钠0.052-0.053份，黄原胶0.0156-0.0159份。
在上述实施例中，通过添加海藻酸钠、黄原胶，增强标准型聚羧酸减水剂对水泥颗粒的分散作用和粘聚作用，能够显著减少标准型聚羧酸减水剂的用量，同时减少混凝土的用水量；该标准型聚羧酸减水剂中具有分散隔离粘聚混凝土的胶凝材料，以及保持混凝土塑性的成份，所获得的混凝土不抓底、不离析，具有较好的流动性；本实施例中的上述各物料相配合，所获得的混凝土强度高、流动性好、和易性优、耐久性好、凝结时间长，适于长距离泵送，特别是地铁建设中泵送距离超过250米的超长距离泵送。可以理解的是，在上述实施例中，所述海藻酸钠的加入量还可以为0.0522、0.0525、0.0528等，所述黄原胶的加入量还可以为0.0157、0.0158等，本领域技术人员可根据实际分散和粘聚的情况进行调整。
在一优选实施例中，所述标准型聚羧酸减水剂的减水率大于30％，凝结时间差为-90～+120min。选用上述实施例中的标准型聚羧酸减水剂，其减水率较大，可以更好地对水泥颗粒起到分散和粘聚的作用，从而保证混凝土的强度并进一步减少用水量；同时，还可以进一步延长混凝土的凝结时间，增强混凝土的流动性，但不会出现抓底、离析等现象，更有利于混凝土的长距离泵送。所述标准型聚羧酸减水剂的加入量为5.2-5.3份，具体还可以取5.22、5.25、5.28等，选用上述范围可以在减水剂添加量少的基础上获得性能更好的混凝土，但可以理解的是，本领域的技术人员还可根据实际减水需求加入其它量。
在一优选实施例中，所述含标准型减水剂的长距离泵送混凝土按重量份数计，包括以下组分：水泥240份，水150份，矿粉135份，粉煤灰105份，石子1010份，废渣650份，铁尾矿砂105份，标准型聚羧酸减水剂5.2份，海藻酸钠0.052份，黄原胶0.0156份。选用上述配比的组分制备混凝土，所得混凝土的强度更高、流动性也较好，可以满足同时满足使用强度和长距离泵送的要求。
在一优选实施例中，所述废渣取自地铁建设工程的废渣土。在本实施例中选用上述废渣，不仅解决了地铁建设过程中大量废渣土的处理问题，避免环境污染，保证工程废料的循环利用，实现资源的合理利用，而且利用上述废料取代河砂，降低了混凝土的生产成本。
作为更优选的实施例，所述废渣含有粒径为0.16mm-4.75mm的石粉，废渣的加入量为615-650份。选用上述类型的废渣，其中不仅有颗粒，还有粉粒，可以进一步增强与铁尾矿砂的级配作用，增强混凝土的强度。可以理解的是，上述废渣的加入量还可以为620、625、630、635、640、645份等，本领域技术人员可根据废渣与其它物料相配合的情况在上述范围内进行调整。
在一优选实施例中，所述铁尾矿砂由铁矿石经磨细、分选后获得，铁尾矿砂的粒径为0.7mm-2.2mm。在本实施例中，选用上述铁尾矿石，不仅可以充分利用铁矿石加工后的余料，实现资源的合理利用，而且选用上述粒径的铁尾矿砂能够更好地与废渣相配合，提高混凝土的强度，有利于混凝土的长距离泵送。
在一优选实施例中，所述石子的加入量为1010-1020份。为了更好地实现废渣、铁尾矿砂和石子的级配作用，增强混凝土的强度，将石子的加入量限定在上述范围内，但可以理解的是，本领域技术人员还可根据实际配合的情况在上述范围内进行调整，具体还可以取1012、1013、1015、1016、1018等。
在一优选实施例中，所述水泥为P.I52.5水泥，水泥的加入量为240-260份。选用上述水泥，可以在减少水泥用量的同时保证混凝土的抗压和抗拉承受能力。但可以理解的是，所需水泥的加入量可根据实际需要在上述范围内进行调整，具体还可取240、245、250、255、260份等。
在一优选实施例中，所述粉煤灰为Ⅱ级灰，粉煤灰的加入量为105-125份。采用上述粉煤灰可以减少用水量，节约大量的水泥和细骨料，改善混凝土拌和物的流动性、粘聚性和保水性，增强混凝土的可泵性，提高混凝土的强度，在不降低混凝土性能的前提下，降低生产成本；此外，本发明相比现有的C45P10混凝土采用大掺量粉煤灰代替水泥，显著减少水泥的用量，并且能够防止高压下水化过快，坍损过快，提高混凝土流动性。可以理解的是，对于上述粉煤灰的加入量，具体还可以为：105、110、115、120、125份等，本领域技术人员还可根据实际需要在上述范围内进行调整。
在一优选实施例中，所述矿粉为S95级矿粉，该矿粉的比表面积为400m2/kg，28天活性指数为95％，流动度比为100％。，矿粉的加入量为85-135份采用上述矿粉可以减少水泥用量，改善混凝土的工作性，降低水化热，增进后期强度，改善混凝土的内部结构，提高抗渗和抗腐蚀能力，延缓胶凝材料的水化速度，延长混凝土的凝结时间；此外，本发明相比现有的C45P10混凝土采用大掺量矿粉代替水泥，与粉煤灰共同作用，防止高压下水化过快，坍损过快，提高混凝土流动性。可以理解的是,对于所述矿粉的加入量，本领域技术人员还可根据需要在上述范围内进行取值，例如可以为：90、95、100、110、115、120、125、130份等。
本发明实施例的另一方面提供了含标准型减水剂的长距离泵送混凝土在地铁施工中应用，所述含标准型减水剂的长距离泵送混凝土用于地铁施工距离大于250米的长距离泵送。在本实施例中，由于上述含标准型减水剂的长距离泵送混凝土塑性好，流动性好，且不抓底，不离析，和易性好，凝结时间长，因此在长距离泵送，特别是在距离大于250米的长距离泵送中，可以避免出现凝结时间短，在高压下坍损过快而导致混凝土无法泵送，或者泵送后无流动性需要人工加水等现象，从而保证工程的质量。
为了更清楚详细地介绍本发明实施例所提供的采用标准型减水剂和石屑配制的长距离泵送混凝土，下面将结合具体实施例进行描述。
实施例1
本实施例所提供的含标准型减水剂的长距离泵送混凝土，包括如下组分：水泥240kg，水150kg，矿粉135kg，粉煤灰105kg，石子1010kg，废渣650kg，铁尾矿砂105kg，标准型聚羧酸减水剂5.2kg；海藻酸钠0.052kg，黄原胶0.0156kg。其中，标准型聚羧酸减水剂的减水率大于30％，凝结时间差为-90～+120min；废渣取自地铁建设工程的废渣土，含有粒径为0.16-4.75mm的石粉；铁尾矿砂的粒径为0.7mm-2.2mm；水泥为P.I52.5水泥；粉煤灰为Ⅱ级灰；矿粉为S95级矿粉，该矿粉的比表面积为400m2/kg，28天活性指数为95％，流动度比为100％。
将称取的各组分混合在一起，所得混合物的总重量约为2400kg，胶凝材料为480kg，粉煤灰取代水泥21.9％，矿粉取代水泥28％，水胶比为0.31，标准型聚羧酸减水剂掺量为1.1％；将该混合物搅拌均匀即可配制得到长距离泵送混凝土。
实施例2
本实施例所提供的含标准型减水剂的长距离泵送混凝土，包括如下组分：水泥250kg，水150kg，矿粉105kg，粉煤灰110kg，石子1020kg，废渣640kg，铁尾矿砂120kg，标准型聚羧酸减水剂5.2kg；海藻酸钠0.0525份，黄原胶0.0157份。其它同实施例1。
将称取的各组分混合在一起，所得混合物的总重量约为2400kg，胶凝材料为465kg，粉煤灰取代水泥23.6％，矿粉取代水泥22.6％，水胶比为0.32，标准型聚羧酸减水剂掺量为1.1％；将该混合物搅拌均匀即可配制得到长距离泵送混凝土。
实施例3
本实施例所提供的含标准型减水剂的长距离泵送混凝土，包括如下组分：水泥260kg，水150kg，矿粉85kg，粉煤灰125kg，石子1015kg，废渣615kg，铁尾矿砂145kg，标准型聚羧酸减水剂5.3kg；海藻酸钠0.053份，黄原胶0.0159份。其它同实施例1。
将称取的各组分混合在一起，所得混合物的总重量约为2400kg，胶凝材料为470kg，粉煤灰取代水泥26.5％，矿粉取代水泥18％，水胶比为0.32，标准型聚羧酸减水剂掺量为1.1％；将该混合物搅拌均匀即可配制得到长距离泵送混凝土。
对比例
本对比例为现有的C45P10混凝土，包括如下组分：水泥384kg，粉煤灰66kg，矿粉99kg，河砂647kg，石子1023kg，水170kg，减水剂12.06kg。减水剂为聚羧酸高性能减水剂(防冻泵送复合型)，水泥为42.5水泥，粉煤灰为I级灰，矿粉为S95级矿粉。
将称取的各组分混合在一起，所得混合物的总重量约为2400kg，胶凝材料为549kg，粉煤灰取代水泥12％，矿粉取代水泥18％，水胶比为0.31，标准型聚羧酸减水剂掺量为2.2％；将该混合物搅拌均匀即可配制得到现有的C45P10混凝土。
性能测试
将实施例1-3与对比例所获得的混凝土进行性能测试，测试结果见表1。
表1混凝土性能测试表
由表1中测试结果可知，与现有的C45P10混凝土相比，本发明实施例所获得的长距离泵送混凝土，坍落度较大，扩展度明显增大，并且2小时后性能变化小，流动性好，和易性优，凝结时间明显变长，从而满足长距离泵送的要求；同时水泥用量减少，粉煤灰和矿粉用量增加，合理地配合使用废渣、铁尾矿砂以及石子，所获得的混凝土具有较高的强度。另外，本发明实施例所获得的混凝土氯离子扩散系数小，耐久性能好，使用年限可超过100年，而现有的普通混凝土仅可使用50-70年，明显优于现有混凝土。