CN102617073B - 一种防渗墙用塑性混凝土 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种防渗墙用塑性混凝土，属于防渗混凝土工程技术领域。包括胶凝材料、骨料、减水剂和水；所述塑性混凝土的水胶比为0.92；所述胶凝材料由水泥、膨润土、粘土、粉煤灰组成，其中水泥15～35份、膨润土10份、粘土25份、粉煤灰30～50份；所述骨料由砂和石子组成，所述骨料的砂率为47％，加入量以每立方米塑性混凝土计为1485kg，所述石子的粒径为5～20mm连续粒级；所述减水剂0.2份。本发明制备得到的塑性混凝土可以大幅提高粉煤灰掺量，同时减少水泥用量，使得塑性混凝土的成本大幅度降低。以当前原材料市场价格水泥490元/t，二级粉煤灰160元/t计算，每方塑性混凝土的成本可以减少约33～56元。
Description
技术领域
本发明涉及一种防渗墙用塑性混凝土，具体涉及一种高掺量粉煤灰的防渗墙用塑性混凝土，属于防渗混凝土工程技术领域。
背景技术
20世纪60～80年代，我国防渗墙墙体材料主要采用普通混凝土(亦称钢筋混凝土)、粘土混凝土和粉煤灰混凝土等刚性混凝土，这些混凝土材料的抗压强度高达5～35MPa，弹性模量高达15000～32000MPa，由于其抗压强度高，弹性模量大，适合于作防渗、挡土和承重等共同作用的地下墙体。但是，如果仅仅采用刚性混凝土作为防渗墙墙体材料，其工程造价过高，每平米高达600～1200元，并且刚性混凝土在地基土水平力作用下，易发生局部开裂现象，致使防渗墙墙体的抗渗能力反而降低。
到了20世纪80年代，我国防渗墙墙体材料有了重大创新。塑性混凝土、自凝灰浆等柔性墙体材料不断问世。塑性混凝土是一种水泥用量很少(≤200kg/m3)并掺加膨润土、粘土(有时掺杂粉煤灰)的混凝土，在该混凝土中掺加膨润土、粘土等作为胶结物，该类型胶结物的粘结力低，使混凝土的强度在一定程度上降低，从而塑性变大。不同具体防渗墙工程所需要达到的塑性混凝土技术指标不同，一般情况下，防渗墙用塑性混凝土的技术指标为28d抗压强度＞2.0MPa，28d弹性模量为500～1500MPa，渗透系数K＜10-7，入槽塌落度为20～30mm。由于塑性混凝土防渗墙具有弹性模量低、极限应变大的优良特性，能随掩体一起变形，墙体内部应力小，所以大大提高了防渗墙的安全性。
现有技术中，中国专利CN1834054A公开了一种高强低弹抗渗防渗墙材料，包括塑性混凝土和风化砂柔性材料，其中塑性混凝土由以下组份(单位kg/m3)混合后得到：水泥170～190、粉煤灰70～90、膨润土90～110、碎石68～74、砂1300～1500、水260～300、外加剂DH0.02～0.03，外加剂木钙0.8～1。上述技术中制备得到的塑性混凝土中粉煤灰的用量占凝胶材料总量的18～26wt％，其中所述胶凝材料是指水泥、粉煤灰与膨润土的总和，该塑性混凝土具有较低的弹性模量、较好的抗渗性和流动性以及一定的早期强度和较高的后期强度。
上述技术中，粉煤灰掺量占胶凝材料总量的18～26wt％，而本领域技术人员认为如果能够在满足塑性混凝土抗压强度、抗渗性等性能指标的前提下，进一步提高粉煤灰在塑性混凝土中的掺量，同时减少水泥在塑性混凝土中的用量，这样制备得到的塑性混凝土的成本将会进一步降低。但是，现有技术中，当粉煤灰掺量占胶凝材料总量≥30％时，塑性混凝土的粘结力下降，从而造成塑性混凝土的早期强度过度下降，而影响防渗墙的早期施工，并且粉煤灰掺量过大时，还会造成塑性混凝土后期的弹性模量、后期抗渗性等性能指标达不到防渗墙用塑性混凝土技术指标的要求。而本领域技术人员也一直没有意识到塑性混凝土中粗骨料的粒径、砂率和水胶比对塑性混凝土的早期强度、后期弹性模量和抗渗性等性能指标具有非常重要的影响，而本申请人发现如果可以合理控制粗骨料的粒径、砂率和水胶比这三个因素就可以提高粉煤灰掺量至占胶凝材料总重≥30％。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中对于粉煤灰掺量≥30wt％的塑性混凝土，塑性混凝土的粘结力下降，从而造成塑性混凝土的早期强度过度下降，而影响防渗墙的早期施工，并且塑性混凝土后期的弹性模量、后期抗渗性等性能指标达不到防渗墙用塑性混凝土一般技术指标，，进而提供一种30wt％≤粉煤灰掺量≤50wt％时，满足上述性能指标要求的防渗墙用塑性混凝土。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种防渗墙用塑性混凝土，包括胶凝材料、骨料、减水剂和水。
所述塑性混凝土的水胶比为0.92。
所述胶凝材料由水泥、膨润土、粘土、粉煤灰组成，其中水泥15～35份、膨润土10份、粘土25份、粉煤灰30～50份。
所述骨料由砂和石子组成，所述骨料的砂率为47％，加入量以每立方米塑性混凝土计为1485kg，所述石子粒径为5～20mm连续粒级。
所述减水剂为0.2份。
所述粉煤灰为一级粉煤灰、二级粉煤灰和三级粉煤灰中任意一种或多种。
所述砂为中砂，细度模数为2.3～3.0，粒径为0.35～0.5mm。
所述减水剂为聚羧酸减水剂。
在本发明中，所述水胶比为所述水的用量与所述胶凝材料总重量的比值。
本发明所述的塑性混凝土与现有技术相比具有如下优点：
本发明所述的防渗墙用塑性混凝土，采用上述水胶比0.92，膨润土10份；粘土25份；减水剂0.2份，石子5～20mm连续粒级，砂率47％的条件下，制备塑性混凝土时，可以大幅度增加塑性混凝土中粉煤灰的掺量，粉煤灰掺量可提高至占胶凝材料总重量的30～50wt％，同时水泥的用量降低至占胶凝材料总重量的15～35wt％。
本发明所述的防渗墙用塑性混凝土，当石子的级配为5～20mm连续粒级时，石子之间的空隙率低，只有36.25，此时选择骨料的加入量以每立方米塑性混凝土计为1485kg，骨料砂率为47％，膨润土的掺量为10份、粘土掺量为25份时，骨料中的砂、膨润土和粘土可完全填充在石子的空隙中，使得混凝土更加密实；另外在上述膨润土掺量和粘土掺量下，膨润土和粘土包覆骨料的效果是最佳的；同时本发明设置水胶比为0.92时，能够使塑性混凝土中胶凝材料的粘结强度达到最佳状态，在这个条件下，可以补充由于粉煤灰掺量的提高、水泥用量减少所造成的塑性混凝土早期强度过度下降的问题。同时也使大掺量粉煤灰充分发挥作为惰性的掺和料所具有微集料效应和形态效应，可以改善塑性混凝土拌和物的和易性，提高保水性能，有利于泵送施工。
本发明所述的防渗墙用塑性混凝土中由于粉煤灰掺量提高以及水泥用量的减少，使得本发明制备得到的塑性混凝土的成本大幅度降低。以当前原材料市场价格水泥490元/t，二级粉煤灰160元/t计算，每方塑性混凝土的成本可以减少约33～56元。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明作进一步具体描述，但不局限于此。
实施例1
以每立方米塑性混凝土计，将315kg水、34.2kg膨润土、85.5kg粘土、0.648kg聚羧酸减水剂、119.7kg水泥、102.6kg三级粉煤灰、698kg砂子、787kg石子混合，搅拌制备得到塑性混凝土A。
在上述原料中水胶比为0.92。
实施例2
以每立方米塑性混凝土计，将315kg水、34.2kg膨润土、85.5kg粘土、0.648kg聚羧酸减水剂、102.6kg水泥、50kg一级粉煤灰、69.7kg二级粉煤灰、698kg砂子、787kg石子混合，搅拌制备得到塑性混凝土B。
在上述原料中水胶比0.92。
实施例3
以每立方米塑性混凝土计，将315kg水、34.2kg膨润土、85.5kg粘土、0.648kg聚羧酸减水剂、85.5kg水泥、136.8kg二级粉煤灰、698kg砂子、787kg石子混合，搅拌制备得到塑性混凝土C。
在上述原料中水胶比0.92。
实施例4
以每立方米塑性混凝土计，将315kg水、34.2kg膨润土、85.5kg粘土、0.648kg聚羧酸减水剂、68.4kg水泥、153.9kg二级粉煤灰、698kg砂子、787kg石子混合，搅拌制备得到塑性混凝土D。
在上述原料中水胶比0.92。
实施例5
以每立方米塑性混凝土计，将315kg水、34.2kg膨润土、85.5kg粘土、0.648kg聚羧酸减水剂、51.3kg水泥、171kg一级粉煤灰、698kg砂子、787kg石子混合，搅拌制备得到塑性混凝土E。
在上述原料中水胶比0.92。
在上述实施例中所使用的原料均为市售产品，其中所述的一级粉煤灰、二级粉煤灰、三级粉煤灰是按细度划分，具体分别为：
水泥：普通硅酸盐水泥P425，冀东牌；
石子：5～20mm，连续粒级，产地涿州；
砂子：中砂，细度模数为2.3～3.0，平均粒径为0.35～0.5mm，产地涿州；
膨润土，粘土：华潍膨润土集团股份有限公司生产；
一级粉煤灰、二级粉煤灰、三级粉煤灰：北京市电力粉煤灰工业公司生产。
性能测定评价例
取上述实施例1至5制备得到的塑性混凝土进行28d抗压强度、60d抗压强度、28d弹性模量、渗透系数、塌落度性能测试，测试结果见表1。
所述塌落度性能测试方法及仪器严格按照5150-2001《水工混凝土试验规程》执行。
所述抗压强度测试方法及所用仪器严格按照5150-2001《水工混凝土试验规程》执行。
所述弹性模量测试方法及仪器严格按照5150-2001《水工混凝土试验规程》执行。
所述渗透系数测试方法及仪器严格按照5150-2001《水工混凝土试验规程》执行。
表1 实施例1～5的测试结果：
从上述测试结果可以看出，本发明制备得到的塑性混凝土，在粉煤灰掺量占胶凝材料总重量的30～50wt％时，其塌落度为20～29mm、扩散度为30～45mm、28d抗压强度为4.9～3.1MPa，60d抗压强度为7.5～7.0MPa，弹性模量为1118～798MPa，渗透系数为1.403·10-9～2.295·10-9，其性能指标均符合塑性混凝土的技术性能指标。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。
Claims (4)
1.一种防渗墙用塑性混凝土，其特征在于，包括胶凝材料、骨料、减水剂和水；
所述塑性混凝土的水胶比为0.92；
所述胶凝材料由水泥、膨润土、粘土、粉煤灰组成，其中水泥15～35份、膨润土10份、粘土25份、粉煤灰30～50份；
所述骨料由砂和石子组成，所述骨料的砂率为47％，加入量以每立方米塑性混凝土计为1485kg，所述石子的粒径为5～20mm连续粒级；
所述减水剂为0.2份。
2.根据权利要求1所述的防渗墙用塑性混凝土，其特征在于，所述粉煤灰为一级粉煤灰、二级粉煤灰和三级粉煤灰中任意一种或多种。
3.根据权利要求1～2任一所述的防渗墙用塑性混凝土，其特征在于，所述砂为中砂，细度模数为2.3～3.0，粒径为0.35～0.5mm。
4.根据权利要求1～3任一所述的防渗墙用塑性混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
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