一种外套钢管增大截面加固用灌注混凝土及其制备方法

1.本发明属于建筑加固用混凝土技术领域，具体涉及一种外套钢管增大截面加固用灌注混凝土及其制备方法。


背景技术：

2.混凝土、钢管混凝土、钢管和型钢等构件因其优异的抗压性能、便捷的施工程序、较好的耐火性能等被日益广泛应用于实际工程中，如工业厂房、高层和超高层建筑、桥梁结构等。然而随着使用年限的延长，物理、化学等因素引起的结构损伤或设计失误会对建筑结构的安全性和使用性造成严重的影响。因此，通过合理有效的加固措施来提高既有结构的使用寿命已是我国社会和经济发展迫切需要解决的问题，而外套钢管增大截面加固法是较为普通的一种加固形式。外套钢管加固是通过在既有钢管混凝土外侧套设钢管，一般采用现场对钢管组成部分(如两个半圆形钢管)焊接完成，而后在成型的钢管和既有结构之间的空隙内灌浆，以实现对原有构件进行加固的方法。
3.外套钢管增大截面加固法的核心目的在于利用钢材本身的力学性能优势，提高试件的受力和变形性能。在外套钢管和既有构件之间的间隙灌注以填充物(灌注胶、水泥砂浆或者混凝土)，目的是保证外套钢管和既有构件共同工作。此时，夹层混凝土的抗压强度、厚度和外套钢管尺寸、壁厚一样，均是重要的加固设计参数，夹层混凝土对于提升试件承载力和刚度方面的贡献甚至可能高于外套钢管。
4.然而，在实际外套钢管增大截面加固法中，内部核心混凝土材料(灌注材料)通常会出现不密实或者钢管之间存在间隙等问题，这导致混凝土和钢管之间的挤压作用被削弱，混凝土三向受压强度难以充分发挥，最终造成工程隐患。
5.基于此，提供一种适用于外套钢管增大截面加固用灌注混凝土，使其不仅能够在外套钢管与原构件间距较大时，对外套钢管与原构件之间的间隙进行有效、可靠的填充；而且其自身具有较高的抗压强度、耐久性能好、流动性能好等优势，易于施工并能够进一步提升加固后的建筑结构的整体强度，是亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的之一在于提供一种抗压强度高、耐久性能好、流动性能好以及具有较好的膨胀性能的外套钢管增大截面加固用灌注混凝土。
7.本发明的目的之二在于提供一种抗压强度高、耐久性能好、流动性能好以及具有较好的膨胀性能的外套钢管增大截面加固用灌注混凝土的制备方法。
8.本发明实现目的之一采用的技术方案是：提供一种外套钢管增大截面加固用灌注混凝土，按重量份数计，包括以下原料：
9.硫铝酸盐水泥15～25份；细集料15～25份；粗集料20～30份；水10～16份；改性纳米二氧化硅0.4～0.6份；改性钠基膨润土6～8份；复合膨胀剂2～8份；磷渣4～6份；减水剂0.4～0.6份；复合激发剂2～6份；所述复合膨胀剂由硫铝酸钠、氧化钙和铝酸钙按照一定比
例混合而成。
10.在本发明中，为了确保混凝土具有一定的膨胀性，原料中采用一定比例的自应力硫铝酸盐水泥、改性钠基膨润土和复合膨胀剂相配合：其中，自应力硫铝酸盐水泥水化后生成的钙矾石具有微膨胀的特性；改性钠基膨润土由钠基膨润土经高温煅烧制得，其颗粒尺寸变小，比表面积增大，晶体趋于完整，结构越来越致密，活性变高，膨胀性随之提高；复合膨胀剂由硫铝酸钠、氧化钙和的铝酸钙按照一定比例混合而成，三种原料分别提供硫、钙和铝元素，并生成具有微膨胀特性的高硫型水化硫铝酸钙和单硫型水化硫铝酸钙。通过控制上述三种原料的加入比例，使其相互配合，将混凝土基体的膨胀率控制在合理范围，且保持稳定的膨胀性，同时还避免了高膨胀性对基体力学强度造成的不利影响。
11.优选地，所述硫铝酸盐水泥为自应力硫铝酸盐水泥，其强度等级为42.5。
12.优选地，所述改性钠基膨润土由钠基膨润土经700～800℃煅烧1～2h、而后研磨、过筛制得，其粒径为150～200nm。
13.优选地，所述复合膨胀剂由硫铝酸钠、氧化钙和铝酸钙按照(0.6～0.7)：(1.4～1.6)：1的质量比混合而成，其粒径为300～500nm。更优选地，复合膨胀剂的用量占原料总重量的2～8wt.％。在本发明中，通过控制复合膨胀剂中各组分的用量，能够进一步调控基体中硫、钙和铝的比例，进而使生成的高硫型水化硫铝酸钙和单硫型水化硫铝酸钙的量趋于平衡，该条件下既能保证基体具有微膨胀特性，又能保证基体具有较高和稳定的力学强度，以及较好的抗渗性能。
14.优选地，所述细集料选自目数为200～240目的中粗砂；所述粗集料选自粒径为5～25mm的再生骨料。再生骨料价格低廉，且避免了人工开采砂石导致的资源耗费，节约资源和保护环境，有助于降低工程造价。
15.在一些较好的实施方式中，粗集料的制备方法包括：将强度等级c40的原混凝土破碎处理，并进行分级筛选：筛分为粒径0～5mm、5～25mm和25mm以上三种颗粒。将粒径为5～25mm的颗粒作为再生粗骨料，直接留用；丢弃粒径为0～5mm的颗粒，并将粒径大于25mm的颗粒进行再次破碎处理，直至其粒径达5～25mm。上述破碎操作可以采用鄂式混凝土破碎机进行。
16.优选地，所述改性纳米二氧化硅由纳米二氧化硅先后经过三氯均三嗪改性和聚氧化乙烯改性制得。上述改性过程能够为纳米二氧化硅表面嫁接一定数量的羟基和羧基等亲水性官能团，进而大幅度提高基体的力学强度和抗渗性能。
17.在一些较好的实施方式中，所述改性纳米二氧化硅的制备方法包括：将纳米二氧化硅与三氯均三嗪按照(10～20):(3～4)的质量比混合于溶剂a中，于室温条件下反应一定时间，清洗干燥，得到第一产物；将第一产物溶解于溶剂b中，加入溶解有聚氧化乙烯的溶剂c中，得到混合液；其中，第一产物与聚氧化乙烯的质量比为(10～20):(2～3)；将混合液于保护气氛下，加热反应一定时间得到第二产物；对第二产物进行清洗干燥，得到改性纳米二氧化硅。
18.进一步的，在上述配方体系中，减水剂的用量及其种类，也会对基体的流动度、力学强度和抗渗性能有一定的影响。在本发明中，减水剂由无机减水剂和有机减水剂复配而成，其中，碳酸钠是无机减水剂，其既可以增加灌注混凝土的流动度，又可以增加灌注混凝土的力学强度。木质素磺酸钙和烷基硫酸酯钠为有机减水剂，具有良好的抗冻性能，可以有
效抑制基体收缩。
19.优选地，所述减水剂由碳酸钠、木质素磺酸钙和烷基硫酸酯钠按照(0.7～0.8)：(1.1～1.3)：1的质量比混合而成，其粒径为700～900nm。与常规的减水剂相比，本发明采用的复合减水剂不仅能够提高灌注混凝土的流动度，还可以大幅度提高其力学强度和抗渗性能。优选地，所述烷基硫酸酯钠选自正十六烷基硫酸酯钠或十八烷基硫酸酯钠中的一种。
20.优选地，所述磷渣的粒径为10～14μm，其氮吸附测定的比表面积为400～600m2/kg，质量系数k为1.3～1.4。
21.优选地，所述复合激发剂为硅酸钠与氢氧化钠粉末组成的混合物。
22.进一步的，在本发明中，通过对各原料的粒径进行优化，使基体体系具有一定的级配，确保了基体具有较高的力学强度和较好的抗渗性能。
23.本发明实现目的之二采用的技术方案是：提供一种根据本发明目的之一所述的外套钢管增大截面加固用灌注混凝土的制备方法，包括以下步骤：
24.s1、按照以下质量份数准备各原料：硫铝酸盐水泥15～25份；细集料15～25份；粗集料20～30份；水10～16份；改性纳米二氧化硅0.4～0.6份；改性钠基膨润土6～8份；复合膨胀剂2～8份；磷渣4～6份；减水剂0.4～0.6份；复合激发剂2～6份；将改性纳米二氧化硅置于水中，经超声处理，得到混合溶液；
25.s2、将水泥、细集料、粗集料、磷渣混合，得到混合料a；将改性钠基膨润土、减水剂、复合激发剂煅烧处理，得到混合料b；
26.s3、将所述混合料a与混合料b混匀，而后加入所述混合溶液，混匀得到混合浆体；
27.s4、向所述混合浆体中加入复合膨胀剂，混匀，经振捣、养护，得到外套钢管增大截面加固用灌注混凝土。
28.优选地，步骤s1中，超声处理的功率为400～500w，超声处理的时间为0.1～0.2h。
29.优选地，步骤s2中，煅烧的温度为500～600℃，煅烧的时间为3～5h。在上述制备方法中，通过对改性钠基膨润土、减水剂、复合激发剂进行煅烧处理，一方面，可以增加三者的活性；另一方面，煅烧过程能够降低三者的粒径，增大其比表面积，加速灌注混凝土的反应速度，进而增加基体的力学强度和抗渗性能。
30.优选地，步骤s3中，所述加入所述混合溶液，混匀得到混合浆体中，混匀的搅拌时间为240～300s。
31.优选地，步骤s4中，向所述混合浆体中加入复合膨胀剂混匀的时间为60～90s；所述养护在常温条件下进行。
32.在上述主要原料中，复合膨胀剂的各成分能够与水快速发生反应，而同时硫铝酸盐水泥也能与水快速发生反应。当两者同时与水发生反应时，会存在一个竞争干扰机制。为了防止复合膨胀剂优先与水发生反应，其生成的高硫型水化硫铝酸钙和单硫型水化硫铝酸钙对尚未进行反应的硫铝酸盐水泥颗粒的表面迅速包裹，进而阻止水泥的水化反应，造成基体内部缺陷。因此，优选地，将复合膨胀剂制备方法的最后一步加入反应体系，以确保基体具有更好的力学强度和抗渗性能。
33.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
34.(1)本发明提供的一种外套钢管增大截面加固用灌注混凝土，原料中采用一定比例的硫铝酸盐水泥、改性钠基膨润土和复合膨胀剂相配合，将混凝土基体的膨胀率控制在
合理范围，且保持稳定的膨胀性，同时还避免了高膨胀性对基体力学强度造成的不利影响；同时，通过在原料中添加改性纳米二氧化硅、磷渣以及减水剂还对基体的抗压强度和抗渗性能起到积极的作用，通过对各原料用量比例进行优化，使制得的灌注混凝土不仅抗压强度高、耐久性能好、流动性能好，而且具有较好的膨胀性能，能够有效的满足外套钢管增大截面加固的应用需求。
35.(2)本发明提供的一种外套钢管增大截面加固用灌注混凝土的制备方法，通过对改性钠基膨润土、减水剂、复合激发剂进行煅烧处理，增加原料活性并提高灌注混凝土的反应速度，进而增加基体的力学强度和抗渗性能。该制备工艺流程简单，制得的灌注混凝土与传统灌注材料相比，具有流动性能好，早期和后期强度高，韧性高，体积稳定性好等优点，可广泛应用于外套钢管增大截面加固混凝土、钢管混凝土、钢管和型钢等构件，具备广阔的推广及应用前景。
附图说明
36.图1为本发明提供的一种外套钢管增大截面加固用灌注混凝土的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
37.下面将结合实施例对本发明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作出创造性劳动的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。
38.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
39.下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
40.本发明各实施例及对比例涉及的原料及其重量份数如下表1所示：
41.表1
42.[0043][0044]
上表中，
[0045]
水泥为自应力硫铝酸盐水泥，其强度等级为42.5；细集料选自目数为200～240目的中粗砂；粗集料选自粒径为5～25mm的再生骨料；改性钠基膨润土由钠基膨润土经700～800℃煅烧1～2h、而后研磨、过筛制得，其粒径为150～200nm；复合膨胀剂由硫铝酸钠、氧化钙和铝酸钙按照(0.6～0.7)：(1.4～1.6)：1的质量比混合而成，其粒径为300～500nm。减水剂由碳酸钠、木质素磺酸钙和烷基硫酸酯钠按照(0.7～0.8)：(1.1～1.3)：1的质量比混合而成，其粒径为700～900nm，烷基硫酸酯钠选自正十六烷基硫酸酯钠或十八烷基硫酸酯钠中的一种；磷渣的粒径为10～14μm，其氮吸附测定的比表面积为400～600m2/kg，质量系数k为1.3～1.4；复合激发剂为硅酸钠与氢氧化钠粉末按照(0.5～0.7)：1的质量比混合而成。
[0046]
改性纳米二氧化硅的制备方法如下：
[0047]
(1)将1～2g纳米二氧化硅和0.3～0.4g三氯均三嗪在30～50ml丙酮中混合，在20～30℃下搅拌3～4h，然后在20～25℃下反应60～80h，经丙酮洗净后在15～20℃条件下真空干燥5～10h；
[0048]
(2)将经上述步骤(1)处理后的1～2g纳米二氧化硅在50～70ml的n，n
’‑
二甲基甲酰胺中溶解后，加入到溶解有0.2～0.3g聚氧化乙烯的10～15ml二甲苯溶液中，在10～20℃下搅拌4～8h后，在氮气保护下升温至50～70℃后恒温反应10～16h，再升温至70～80℃后恒温反应10～16h；所述聚氧化乙烯在使用前需在40～50℃下真空干燥35～45h；
[0049]
(3)反应完全后，减压蒸除溶剂，用二甲苯和丙酮洗净，在40～60℃下真空干燥10～18h，制得改性纳米二氧化硅。
[0050]
实施例1
[0051]
步骤1：按照表1所示的重量份数准备各原料；将0.5份改性纳米二氧化硅置于13份水中，搅拌270s后置于450w的超声功率下超声处理0.15h，得到均匀的混合溶液；
[0052]
步骤2：将20份硫铝酸盐水泥，20份细集料，25份粗集料，5份磷渣倒入搅拌机搅拌220s，得到混合料a；将7份改性钠基膨润土，0.5份减水剂(碳酸钠、木质素磺酸钙和烷基硫酸酯钠按照0.7:1.3:1的质量比混合而成)，4份复合激发剂加入马弗炉中煅烧4h，煅烧温度为550℃，冷却后过筛，得到混合料b；
[0053]
步骤3：将混合料a与混合料b加入搅拌锅内搅拌210s，然后掺入混合溶液，继续搅拌270s，得到混合浆体；
[0054]
步骤4：向所述混合浆体中加入5份复合膨胀剂(硫铝酸钠、氧化钙和铝酸钙按照0.6:1.6:1的质量比混合而成)，搅拌75s、振捣、常温养护即得到外套钢管增大截面加固用灌注混凝土。
[0055]
实施例2
[0056]
步骤1：按照表1所示的重量份数准备各原料；将0.4份改性纳米二氧化硅置于16份水中，搅拌300s后置于400w的超声功率下超声处理0.1h，得到均匀的混合溶液；
[0057]
步骤2：将20份硫铝酸盐水泥，20份细集料，25份粗集料，4份磷渣倒入搅拌机搅拌220s，得到混合料a；将7份改性钠基膨润土，0.6份减水剂(碳酸钠、木质素磺酸钙和烷基硫
酸酯钠按照0.8:1.1:1的质量比混合而成)，3份复合激发剂加入马弗炉中煅烧3h，煅烧温度为500℃，冷却后过筛，得到混合料b；
[0058]
步骤3：将混合料a与混合料b加入搅拌锅内搅拌240s，然后掺入混合溶液，继续搅拌240s，得到混合浆体；
[0059]
步骤4：向所述混合浆体中加入4份复合膨胀剂(硫铝酸钠、氧化钙和铝酸钙按照0.7:1.4:1的质量比混合而成)，搅拌90s、振捣、常温养护即得到外套钢管增大截面加固用灌注混凝土。
[0060]
实施例3
[0061]
步骤1：按照表1所示的重量份数准备各原料；将0.5份改性纳米二氧化硅置于13份水中，搅拌240s后置于500w的超声功率下超声处理0.15h，得到均匀的混合溶液；
[0062]
步骤2：将25份硫铝酸盐水泥，15份细集料，25份粗集料，5份磷渣倒入搅拌机搅拌220s，得到混合料a；将8份改性钠基膨润土，0.5份减水剂(碳酸钠、木质素磺酸钙和烷基硫酸酯钠按照0.7:1.2:1的质量比混合而成)，3份复合激发剂加入马弗炉中煅烧5h，煅烧温度为550℃，冷却后过筛，得到混合料b；
[0063]
步骤3：将混合料a与混合料b加入搅拌锅内搅拌180s，然后掺入混合溶液，继续搅拌240s，得到混合浆体；
[0064]
步骤4：向所述混合浆体中加入5份复合膨胀剂(硫铝酸钠、氧化钙和铝酸钙按照0.6:1.5:1的质量比混合而成)，搅拌60s、振捣、常温养护即得到外套钢管增大截面加固用灌注混凝土。
[0065]
实施例4
[0066]
步骤1：按照表1所示的重量份数准备各原料；将0.6份改性纳米二氧化硅置于13份水中，搅拌270s后置于450w的超声功率下超声处理0.2h，得到均匀的混合溶液；
[0067]
步骤2：将15份硫铝酸盐水泥，25份细集料，22份粗集料，6份磷渣倒入搅拌机搅拌220s，得到混合料a；将8份改性钠基膨润土，0.4份减水剂(碳酸钠、木质素磺酸钙和烷基硫酸酯钠按照0.75:1.2:1的质量比混合而成)，5份复合激发剂加入马弗炉中煅烧3h，煅烧温度为600℃，冷却后过筛，得到混合料b；
[0068]
步骤3：将混合料a与混合料b加入搅拌锅内搅拌180s，然后掺入混合溶液，继续搅拌300s，得到混合浆体；
[0069]
步骤4：向所述混合浆体中加入5份复合膨胀剂(硫铝酸钠、氧化钙和铝酸钙按照0.65:1.5:1的质量比混合而成)，搅拌90s、振捣、常温养护即得到外套钢管增大截面加固用灌注混凝土。
[0070]
实施例5
[0071]
步骤1：按照表1所示的重量份数准备各原料；将0.5份改性纳米二氧化硅置于10份水中，搅拌270s后置于450w的超声功率下超声处理0.15h，得到均匀的混合溶液；
[0072]
步骤2：将15份硫铝酸盐水泥，20份细集料，30份粗集料，4份磷渣倒入搅拌机搅拌220s，得到混合料a；将6份改性钠基膨润土，0.5份减水剂(碳酸钠、木质素磺酸钙和烷基硫酸酯钠按照0.7:1.1:1的质量比混合而成)，6份复合激发剂加入马弗炉中煅烧4h，煅烧温度为550℃，冷却后过筛，得到混合料b；
[0073]
步骤3：将混合料a与混合料b加入搅拌锅内搅拌210s，然后掺入混合溶液，继续搅
拌270s，得到混合浆体；
[0074]
步骤4：向所述混合浆体中加入8份复合膨胀剂(硫铝酸钠、氧化钙和铝酸钙按照0.6:1.4:1的质量比混合而成)，搅拌75s、振捣、常温养护即得到外套钢管增大截面加固用灌注混凝土。
[0075]
实施例6
[0076]
步骤1：按照表1所示的重量份数准备各原料；将0.5份改性纳米二氧化硅置于13份水中，搅拌270s后置于450w的超声功率下超声处理0.15h，得到均匀的混合溶液；
[0077]
步骤2：将25份硫铝酸盐水泥，15份细集料，30份粗集料，5份磷渣倒入搅拌机搅拌220s，得到混合料a；将7份改性钠基膨润土，0.6份减水剂(碳酸钠、木质素磺酸钙和烷基硫酸酯钠按照0.8:1.2:1的质量比混合而成)，2份复合激发剂加入马弗炉中煅烧4h，煅烧温度为550℃，冷却后过筛，得到混合料b；
[0078]
步骤3：将混合料a与混合料b加入搅拌锅内搅拌210s，然后掺入混合溶液，继续搅拌270s，得到混合浆体；
[0079]
步骤4：向所述混合浆体中加入2份复合膨胀剂(硫铝酸钠、氧化钙和铝酸钙按照0.7:1.4:1的质量比混合而成)，搅拌75s、振捣、常温养护即得到外套钢管增大截面加固用灌注混凝土。
[0080]
实施例7
[0081]
本实施例与实施例6的区别在于：调整了制备方法中复合膨胀剂的添加顺序，具体制备方法如下：
[0082]
步骤1：按照表1所示的重量份数准备各原料；将0.5份改性纳米二氧化硅置于13份水中，搅拌270s后置于450w的超声功率下超声处理0.15h，得到均匀的混合溶液；
[0083]
步骤2：将25份硫铝酸盐水泥，15份细集料，30份粗集料，5份磷渣以及2份复合膨胀剂(硫铝酸钠、氧化钙和铝酸钙按照0.7:1.4:1的质量比混合而成)倒入搅拌机搅拌220s，得到混合料a；将7份改性钠基膨润土，0.6份减水剂(碳酸钠、木质素磺酸钙和烷基硫酸酯钠按照0.8:1.2:1的质量比混合而成)，2份复合激发剂加入马弗炉中煅烧4h，煅烧温度为550℃，冷却后过筛，得到混合料b；
[0084]
步骤3：将混合料a与混合料b加入搅拌锅内搅拌210s，然后掺入混合溶液，继续搅拌270s，得到混合浆体；将混合浆体振捣、常温养护即得到外套钢管增大截面加固用灌注混凝土。
[0085]
对比例1
[0086]
本对比例与实施例1的区别在于，除去改性纳米二氧化硅的掺入，具体步骤如下：
[0087]
步骤1：按照表1所示的重量份数准备各原料；将20份硫铝酸盐水泥，20份细集料，25份粗集料，5份磷渣倒入搅拌机搅拌220s，得到混合料a；将7份改性钠基膨润土，0.5份减水剂，4份复合激发剂加入马弗炉中煅烧4h，煅烧温度为550℃，冷却后过筛，得到混合料b；
[0088]
步骤2：将混合料a与混合料b加入搅拌锅内搅拌210s，然后掺入13份水，继续搅拌270s，得到混合浆体；
[0089]
步骤3：向所述混合浆体中加入5份复合膨胀剂，搅拌75s、振捣、常温养护即得到外套钢管增大截面加固用灌注混凝土。
[0090]
对比例2
[0091]
本对比例与实施例1的区别在于，除去改性钠基膨润土的掺入，具体步骤如下：
[0092]
步骤1：按照表1所示的重量份数准备各原料；将0.5份改性纳米二氧化硅置于13份水中，搅拌270s后置于450w的超声功率下超声处理0.15h，得到均匀的混合溶液；
[0093]
步骤2：将20份硫铝酸盐水泥，20份细集料，25份粗集料，5份磷渣倒入搅拌机搅拌220s，得到混合料a；将0.5份减水剂，4份复合激发剂加入马弗炉中煅烧4h，煅烧温度为550℃，冷却后过筛，得到混合料b；
[0094]
步骤3：将混合料a与混合料b加入搅拌锅内搅拌210s，然后掺入混合溶液，继续搅拌270s，得到混合浆体；
[0095]
步骤4：向所述混合浆体中加入5份复合膨胀剂，搅拌75s、振捣、常温养护即得到外套钢管增大截面加固用灌注混凝土。
[0096]
对比例3
[0097]
本对比例与实施例1的区别在于，除去复合膨胀剂的掺入，具体步骤如下：
[0098]
步骤1：按照表1所示的重量份数准备各原料；将0.5份改性纳米二氧化硅置于13份水中，搅拌270s后置于450w的超声功率下超声处理0.15h，得到均匀的混合溶液；
[0099]
步骤2：将20份硫铝酸盐水泥，20份细集料，25份粗集料，5份磷渣倒入搅拌机搅拌220s，得到混合料a；将7份改性钠基膨润土，0.5份减水剂，4份复合激发剂加入马弗炉中煅烧4h，煅烧温度为550℃，冷却后过筛，得到混合料b；
[0100]
步骤3：将混合料a与混合料b加入搅拌锅内搅拌210s，然后掺入混合溶液，继续搅拌270s，得到混合浆体；
[0101]
步骤4：将所述混合浆体振捣、常温养护即得到外套钢管增大截面加固用灌注混凝土。
[0102]
对比例4
[0103]
本对比例与实施例1的区别在于，将复合膨胀剂的用量调整为10份，其余原料用量及制备步骤与实施例1保持相同，制备得到外套钢管增大截面加固用灌注混凝土。
[0104]
性能测试
[0105]
本发明采用gb50081-2002、gb/t8077-2000、gb/t 23439和jc/t984-2011标准对各实施例及对比例进行相关性能的测试，具体测试结果见表2。
[0106]
表2外套钢管增大截面加固用灌注混凝土性能检测结果
[0107][0108]
由上表可知，
[0109]
对比例1-3与实施例1相比，分别除去了原料中的改性纳米二氧化硅、改性钠基膨润土和复合膨胀剂，制得的灌注混凝土与实施例1相比，力学强度、流动性、微膨胀性和抗渗性能均有明显的下降。这说明，本发明原料中一定比例的改性纳米二氧化硅、改性钠基膨润土和复合膨胀剂相互配合，协同作用是确保灌注混凝土具有优异的应用性能的必要前提。对比例4在实施例1的基础上，采用了过量的复合膨胀剂，制得的灌注混凝土虽然仍保持着较好的流动性能和膨胀特性，但是力学性能及抗渗性能明显降低。
[0110]
本发明实施例1-7制得的灌注混凝土，28d抗压强度为60～94mpa，流动度为185～235mm，28d限制膨胀率为0.16％～0.42％，抗渗压力为4.3～7.2mpa。上述灌注混凝土应用于外套钢管增大截面加固法的施工中，能够对外套钢管与原构件的间隙进行密实、可靠的填充，使混凝土充分发挥受压作用，进而提高建筑物整体强度和应用性能。
[0111]
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种外套钢管增大截面加固用灌注混凝土，其特征在于，按重量份数计，包括以下原料：硫铝酸盐水泥15～25份；细集料15～25份；粗集料20～30份；水10～16份；改性纳米二氧化硅0.4～0.6份；改性钠基膨润土6～8份；复合膨胀剂2～8份；磷渣4～6份；减水剂0.4～0.6份；复合激发剂2～6份；所述复合膨胀剂由硫铝酸钠、氧化钙和铝酸钙按照一定比例混合而成。2.根据权利要求1所述的外套钢管增大截面加固用灌注混凝土，其特征在于，所述硫铝酸盐水泥为自应力硫铝酸盐水泥，其强度等级为42.5。3.根据权利要求1所述的外套钢管增大截面加固用灌注混凝土，其特征在于，所述细集料选自目数为200～240目的砂；所述粗集料选自粒径为5～25mm的再生骨料。4.根据权利要求1所述的外套钢管增大截面加固用灌注混凝土，其特征在于，所述改性纳米二氧化硅由纳米二氧化硅先后经过三氯均三嗪改性和聚氧化乙烯改性制得。5.根据权利要求1所述的外套钢管增大截面加固用灌注混凝土，其特征在于，所述改性钠基膨润土由钠基膨润土经700～800℃煅烧1～2h、而后研磨、过筛制得，其粒径为150～200nm。6.根据权利要求1所述的外套钢管增大截面加固用灌注混凝土，其特征在于，所述复合膨胀剂由硫铝酸钠、氧化钙和铝酸钙按照(0.6～0.7)：(1.4～1.6)：1的质量比混合而成，其粒径为300～500nm。7.根据权利要求1所述的外套钢管增大截面加固用灌注混凝土，其特征在于，所述减水剂由碳酸钠、木质素磺酸钙和烷基硫酸酯钠按照(0.7～0.8)：(1.1～1.3)：1的质量比混合而成，其粒径为700～900nm。8.根据权利要求1所述的外套钢管增大截面加固用灌注混凝土，其特征在于，所述磷渣的粒径为10～14μm，其氮吸附测定的比表面积为400～600m2/kg，质量系数k为1.3～1.4。9.根据权利要求1所述的外套钢管增大截面加固用灌注混凝土，其特征在于，所述复合激发剂为硅酸钠与氢氧化钠粉末组成的混合物。10.一种根据权利要求1-9中任一项所述的外套钢管增大截面加固用灌注混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、按照权利要求1所述的重量份数准备各原料，将改性纳米二氧化硅置于水中，经超声处理，得到混合溶液；s2、将水泥、细集料、粗集料、磷渣混合，得到混合料a；将改性钠基膨润土、减水剂、复合激发剂煅烧处理，得到混合料b；s3、将所述混合料a与混合料b混匀，而后加入所述混合溶液，混匀得到混合浆体；s4、向所述混合浆体中加入复合膨胀剂，混匀，经振捣、养护，得到外套钢管增大截面加固用灌注混凝土。

技术总结
本发明提供一种外套钢管增大截面加固用灌注混凝土，按重量份数计，包括以下原料：硫铝酸盐水泥15～25份；细集料15～25份；粗集料20～30份；水10～16份；改性纳米二氧化硅0.4～0.6份；改性钠基膨润土6～8份；复合膨胀剂2～8份；磷渣4～6份；减水剂0.4～0.6份；复合激发剂2～6份；其中，复合膨胀剂由硫铝酸钠、氧化钙和铝酸钙按照一定比例混合而成。本发明还提供了上述灌注混凝土的制备方法。本发明制得的外套钢管增大截面加固用灌注混凝土与传统灌注材料相比，具有流动性能好，早期和后期强度高，韧性高，体积稳定性好等优点，可广泛应用于外套钢管增大截面加固混凝土、钢管混凝土、钢管和型钢等构件，具有广阔的推广及应用前景。具有广阔的推广及应用前景。具有广阔的推广及应用前景。


技术研发人员：卢亦焱 李发平 李杉 蔡新华 刘真真
受保护的技术使用者：武汉大学
技术研发日：2023.06.08
技术公布日：2023/9/12