一种降低胶凝材料用量的离心式混凝土给排水管制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种降低胶凝材料用量的离心式混凝土给排 水管制备方法。
【背景技术】
[0002] 混凝土给排水管道是市政建设中的常用预制混凝土产品。其成型方式主要有离心 成型、悬辊成型、立式振动成型、立式挤压振动成型、芯模振动成型，本专利针对的是采用离 心成型方法的混凝土给排水管道。
[0003] 离心式混凝土给排水管道的生产工艺一般为拌合混凝土；将拌合好的混凝土通过 布料机布料到模具内；高速离心，使混凝土紧贴模具，形成环形，并将其中多余的水和一部 分胶凝材料挤出；倾倒余浆，将离心挤出的多余水和余浆排至废液池；养护，待管道强度达 到要求后拆模。
[0004] 由于给排水管道的抗裂、抗渗要求较高，因此混凝土在配合比设计时就采用了较 高的胶凝材料用量，通常为400~450kg/m 3。而通过上述生产工艺也可以看出，余浆中的胶凝 材料对最终的管道产品性能并不起作用。但是这部分胶凝材料又不可以省去，一旦省去，混 凝土的工作性能就难以达到管道生产中拌合、布料等生产工艺的要求。有学者提出，离心式 管道混凝土的配合比设计要考虑拌和投料时的配合比和成型后实际的配合比。这充分说明 了离心式管道混凝土离心前对工作性能要求高，离心后对强度、耐久性要求高的特点。
[0005] 但是，采用离心工艺生产混凝土给排水管道会产生副产品一一余浆。余浆是在离 心过程中被挤出的一部分混凝土衆体，主要含有水、水泥、矿物掺合料、泥土、（来自砂、石骨 料表面)、减水剂等。由于余浆的成分不稳定，质量难以控制，因此难以应用于其他混凝土制 品的生产；一些企业采取了余浆回用技术，增大了生产的复杂性和人工需求量，也增大了管 道质量控制的难度。余浆属于污染物，且凝结产生强度后难以处理，因此难以排放。如何处 理余浆，是令混凝土管道生产企业头疼的问题。
[0006] 降低胶凝材料的用量，可以达到降低余浆量和降低生产成本的目的。引气剂能经 济有效地改善新拌混凝土的和易性，特别是对胶凝材料用量少的混凝土效果更显著。但是 传统上混凝土给排水管道的生产中是不掺加引气剂的，这主要是考虑到管道养护一般采用 蒸汽养护(湿热养护)，而GB 50119-2013《混凝土外加剂应用技术规范》规定引气剂及引气 减水剂不宜用于蒸养混凝土。这是因为高温养护条件下，引气剂引入的气体会产生巨大膨 胀，如果引入的气体含量不恰当，甚至可能导致混凝土强度大幅度下降及耐久性变差。
[0007] 考虑到离心式混凝土给排水管道的生产工艺中有离心步骤，在离心时，引气剂引 入的气体会被挤出混凝土。也就是说，在拌合混凝土阶段加入引气剂，引入的气体仅存在于 拌合、布料等阶段，而这些阶段要求混凝土有较好的工作性能。在离心阶段引气剂引入的气 体被挤出，对混凝土的强度、耐久性影响很小。因此，提出采用掺加引气剂的方法来降低混 凝土中胶凝材料用量的思路。
[0008] 如果掺加引气剂，降低了胶凝材料的用量，也就相应降低了水泥浆体量。离心时， 一部分气体代替浆体被挤出混凝土，使得浆体挤出量，也即余浆量减少。因此掺加引气剂可 在一定程度上减少余浆的产量。
【发明内容】
[0009] 为解决离心式混凝土给排水管胶凝材料用量高的问题，本发明提供一种降低胶凝 材料用量的离心式混凝土给排水管制备方法。通过掺加引气剂，使得混凝土在拌合时内部 引入适量气体，提高混凝土拌合物和易性，易于搅拌、布料，从而使混凝土在降低胶凝材料 用量的情况下仍然具有适宜的工作性能。在之后的管道离心过程中，混凝土在高速离心过 程中挤压密实，这些气体被挤出，因此对管道的强度和耐久性影响很小。
[0010] 本发明的目的通过以下技术方案实现： 一种降低胶凝材料用量的离心式混凝土给排水管制备方法，包括步骤： 1) 配制并拌合混凝土，所述混凝土每立方米总质量为2380~2450kg，其中胶凝材料质 量为340~375kg，水与胶凝材料的质量比为0. 40~0. 45 :1，减水剂用量为胶凝材料质量的 0. 8~1. 2%，引气剂用量为胶凝材料质量的0. 005~0. 04%，余量为砂子和石子，其中砂子与砂 石的质量比为〇. 32~0. 36:1，所述胶凝材料中水泥占60~80%，矿物掺合料占20~40% ; 2) 将拌合好的混凝土投入喂料机中布料，模具合模； 3) 管道离心，使混凝土中由引气剂引入的气体被挤出； 4) 蒸养养护，养护时间共4~8h ; 5) 管道脱模。
[0011] 进一步地，步骤3中管道离心过程依次包括慢速、中速、高速三个阶段，各阶段的 转速与时间与现有离心式混凝土给排水管道的工艺相同，不再赘述。
[0012] 进一步地，所述步骤4的蒸养养护过程包括静停阶段、由静停温度升至恒温温度 的升温阶段、恒温阶段、由恒温温度降至室温温度的降温阶段四个阶段，各阶段的温度与时 间与现有离心式混凝土给排水管道的工艺相同，不再赘述。
[0013] 进一步地，拌合混凝土前，所述引气剂预先与减水剂充分混合，制备成引气减水 剂。
[0014] 进一步地，所述减水剂为聚羧酸减水剂或萘系减水剂。
[0015] 与现有技术相比，本发明具有如下优点： 1.本发明能有效降低离心式混凝土给排水管道的胶凝材料用量69^15%，对混凝土的 工作性能、强度、耐久性基本无影响，从而降低原材料成本，提高竞争力。
[0016] 2.本发明能有减少离心式混凝土给排水管道生产过程中的副产品一一余浆的产 量，减少余浆处理成本。
[0017] 3.本发明仅需要在拌合混凝土时加入引气剂，不改变原有工艺流程，也不需要增 加设备，便于推广。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的具体详细描述，但本发明的实施方式不 限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。
[0019] 以下实施例采用的水泥为华润水泥P. II 42. 5R，砂为天然河砂（2区中砂，细度模 数2. 9)，碎石由粒径5-10mm和10-20mm两类碎石混合成连续级配。
[0020] 实施例1 一种降低胶凝材料用量的离心式混凝土给排水管制备方法，包括步骤： 1) 配制并拌合混凝土，所述混凝土每立方米总质量为2450kg，其中胶凝材料质量为 375kg，水与胶凝材料的质量比为0. 40 :1，减水剂用量为胶凝材料质量的1. 2%，引气剂用量 为胶凝材料质量的〇. 005%，余量为砂子和石