CN103232202A - 一种大坝用混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大坝用混凝土，每立方米混凝土中包括如下配比的原料：砂：700-750kg；碎石：1000-1050kg；水：90-110kg；水泥：300-350kg；粉煤灰：100-120kg；减水剂：6.0-6.5kg；引气剂：65-95kg；氯化镁溶液：50-70kg；添加剂：3-5kg；复合稀土：30-50g。本发明还公开这种混凝土的制备方法。本发明混凝土在不明显增加水泥用量的基础上，配合适当的外加剂，实现了混凝土主要指标的明显提高，大幅度降低水泥的初期水化热，避免了温度裂缝的产生，可广泛应用于不同气候条件下的大坝混凝土浇筑及其它大体积混凝土浇筑，对于提高工程质量、保证工程长久安全具有重要意义。

Description

一种大坝用混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种混凝土及其制备方法，具体涉及一种大坝用混凝土及其制备方法。 

背景技术

大型水利水电工程的安全运行直接关系到上下游人民群众的生命财产安全，而混凝土的质量是保证工程安全的重要基础条件，大坝建筑物混凝土浇筑总量巨大，而且必须使混凝土具有高质量、高耐久性等特点。大体积混凝土的裂缝控制问题一直是一项技术难题，严重影响了工程的质量，大大降低了工程的寿命，如何控制大体积混凝土裂缝，是工程施工中常遇到的问题。水泥产生的水化热是产生温度裂缝的一个重要原因，所以优化混凝土配合比设计就显得尤为重要。 

目前大坝工程施工中主要采用C40级配混凝土，水泥含量较高，此配置容易开裂。美国、法国、印度等国出现了混凝土开裂而发生的破坏事故，法国的Shambon坝出现了沿大坝高度总膨胀量超过10cm、大坝上部向上游方向倾斜了15cm的混凝土膨胀问题。混凝土骨料反应问题逐渐引起了重视，一旦发生反应，将导致混凝土膨胀开裂，严重时混凝土会破坏，而修复是极其困难的，从而影响混凝土的耐久性，进而对工程的安全性造成严重威胁。CN200810084398.6公开了一种耐久性混凝土的配制方法，但没有明确说明混凝土中各原材料的种类和比例，其所指的耐久性混凝土主要用于建筑、交通等领域，相对于大坝而言，对于混凝土的要求相对较低，并且也未对原材料中碱含量进行明确的规定。 

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种提高大坝耐久性的大坝用混凝土，可以保证混凝土的抗拉强度、抗冻性、抗渗性，工程建成后可有效的防止混凝土开裂，达到混凝土结构耐久性的目的。 

本发明的另一目的在于提供这种大坝用混凝土的制备方法。 

技术方案：本发明所述的大坝用混凝土，每立方米混凝土中包括如下配比的原料：砂：700-750kg；碎石：1000-1050kg；水：90-110kg；水泥：300-350kg；粉煤灰：100-120kg；减水剂：6.0-6.5kg；引气剂：65-95kg；氯化镁溶液：50-70kg；添加剂：3-5kg；复合稀土：30-50g。 

所述添加剂的组分为：高铝粉：34-37%，硫酸钠水溶液：27-29%，硅酸钠：35-39%，以重量百分比计。 

所述复合稀土的组分为：镧：12-15%，铈：15-18%，钪：16-19%，钇：9-11%，钐：7-9%，钕：11-13%，钆：7-9%，镨：1-3%，镝：11-16%，以质量百分比计。 

为减少工程建成后，混凝土发生碱骨料反料，对原材料中的碱含量进行严格的限制，所述水泥中碱的重量含量小于0.7%，所述粉煤灰中碱的重量含量小于1.7%，所述减水剂中碱的重量含量小于9.0%，所述引气剂中碱的重量含量小于6.5%。 

优选地，所述砂为中砂或细砂，细度模数Mf<3.0；所述碎石为无风化的花岗岩经过破碎、筛分和冲洗而得，0-40.5mm连续级配，含泥量小于1%。 

优选地，所述水为暂时硬水，HCO₃ ^-浓度大于250mg/L。 

优选地，所述水泥为中热硅酸盐水泥，强度等级不小于52.5，MgO的重量含量3.0%-3.5%，具有碱含量少、水化热低、需水性也低等特点，可减少温度应力。 

优选地，所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，细度小于12％，需水量比小于95%，Ⅰ级粉煤灰中微珠含量较多，在混凝土中可起到滚珠轴承作用，易于振捣，能改善和提高混凝土的各项性能，降低混凝土绝热温升，抑制碱骨料反应。 

优选地，所述减水剂为木质素磺酸钠盐减水剂、氨基高效减水剂或聚羧酸高性能减水剂中的一种，减水率28%以上，具有缓凝、高效减水、大幅度降低水泥的初期水化热等综合性能。 

优选地，所述引气剂为烷基苯磺酸盐类引气剂或脂肪醇磺酸盐类引气剂，可提高混凝土的抗冻性、抗渗性以及抗侵蚀性。 

优选地，所述氯化镁溶液的质量浓度为20-30%。 

本发明所述的大坝用混凝土的制备方法，包括如下步骤： 

（1）按照各原料的配比备料，并采用砂浆棒快速法检测水泥、粉煤灰、减水剂和引气剂中的碱含量，使其满足：水泥中碱的重量含量小于0.7%，粉煤灰中碱的重量含量小于1.7%，减水剂中碱的重量含量小于9.0%，引气剂中碱的重量含量小于6.5%，若不满足指标，则重新选择对应的原材料；

（2）将水泥、粉煤灰、减水剂和引气剂全部放入强制式搅拌器中，搅拌1-2分钟，使原料充分混合，加入50%的水，继续搅拌2-3分钟，得第一混合物；

（3）将添加剂和复合稀土加入氯化镁溶液中，搅拌2-3分钟，得第二混合物；

（4）将第一混合物和第二混合物一起放入搅拌器，然后加入砂和碎石，并将剩下的50%水加入搅拌器中，搅拌1-2分钟后出料，即得所制备的混凝土拌合物。

本发明科学的将添加剂、复合稀土和氯化镁溶液加入到混凝土的原料中，巧妙解决了混碱凝土易发生骨料反应的技术问题；同时，氯化镁溶液的加入，可与水泥中的氧化镁结合，使混凝土更为坚硬耐磨，且与其它成分的作用相互协调，互不干涉，一举两得，从而为实现混凝土的高耐久性打下良好的基础。 

本发明与现有技术相比，其有益效果是： 

（1）本发明的混凝土，在不明显增加水泥用量的基础上，配合适当的外加剂（如减水剂、引气剂、氯化镁溶液、复合稀土和添加剂），实现了混凝土主要指标的明显提高，大幅度降低水泥的初期水化热，避免了温度裂缝的产生，保证了混凝土的强度、抗冻性和抗渗性，通过反复试验得出，混凝土试件56d抗冻性指数DF（%）大于87，56d电通量（C）小于600，28d抗渗等级不小于S12，工程建成后可达到混凝土结构耐久性的目的，可广泛应用于不同气候条件下的大坝混凝土浇筑及其它土木工程领域中的大体积混凝土浇筑。

（2）本发明将添加剂、复合稀土和氯化镁溶液混合后，再与混凝土基础原料混合，这样可以有效的控制原料中的活性碱含量，降低原料中碱含量超标，从而可以有效的控制原材料中碱含量的指标，可抑制碱骨料反应，延长了混凝土的寿命，保证了工程的长久安全。 

（3）本发明在原料配方中加入一定量的氯化镁溶液，可与水泥中的氧化镁结合，降低水泥的初期水化热，从而使混凝土更为坚硬耐磨，在不增加水泥含量的条件下可有效的防止混凝土开裂。 

（4）本发明用途广泛，不仅可以用于水利水电工程中的大坝坝体混凝土浇筑，同样也可用于土木工程领域如道路、桥梁等大体积混凝土的浇筑，因此具有广阔的市场前景。 

附图说明

图1为本发明大坝用混凝土的制备方法流程图。 

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。 

实施例1：本实施大坝用混凝土，每立方米混凝土中各原材料的配比如下： 

砂：700kg，碎石：1000kg，水：90kg，水泥：300kg，粉煤灰：100kg，减水剂：6.0kg，引气剂：65kg，氯化镁溶液：50kg，添加剂：3kg，复合稀土：30g。

复合稀土的组分质量百分比为：镧：12%，铈：18%，钪：19%，钇：9%，钐：7%，钕：11%，钆：7%，镨：1%，镝：16%。 

添加剂的重量百分比组分为：高铝粉：34%，硫酸钠水溶液：29%，硅酸钠：37%。 

砂为中砂，细度模数Mf<3.0；碎石为无风化的花岗岩经过破碎、筛分和冲洗而得，0-40.5mm连续级配，含泥量（重量）小于1%；水为暂时硬水，HCO₃ ^-浓度大于250mg/L；水泥为中热硅酸盐水泥，强度等级不小于52.5，MgO的重量含量3.0%，具有碱含量少、水化热低、需水性也低等特点，可减少温度应力；粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，细度小于12％，需水量比小于95%；减水剂为木质素磺酸钠盐减水剂，减水率28%以上；引气剂为烷基苯磺酸盐类引气剂；氯化镁溶液的质量浓度为20%。 

水泥中碱含量小于0.7%，粉煤灰中碱含量小于1.7%，减水剂中碱含量小于9.0%，引气剂中碱含量小于6.5%。采用砂浆棒快速法检测水泥、粉煤灰、减水剂中碱含量，均满足本发明提出的碱含量指标。 

本实施例大坝用混凝土的制备方法，按以下步骤进行： 

㈠各原料按配比备料，采用砂浆棒快速法检测水泥、粉煤灰、减水剂和引气剂中的碱含量，使其严格满足：水泥中碱含量小于0.7%，粉煤灰中碱含量小于1.7%，减水剂中碱含量小于9.0%，引气剂中碱含量小于6.5%，若不满足指标，则需要重新选择对应的原材料；

㈡将水泥、粉煤灰、减水剂和引气剂全部放入强制式搅拌器中，搅拌1分钟，使原料充分混合，加入50%的水，继续搅拌2分钟，得第一混合物；

㈢将添加剂和复合稀土加入氯化镁溶液中，搅拌2分钟，得第二混合物；

㈣将第一混合物和第二混合物一起放入搅拌器，然后加入砂和碎石，并将剩下的50%水加入搅拌器中，搅拌1分钟后出料，即得所制备的混凝土拌合物。

本发明采用模具制成用小试件进行抗冻、电通量、抗压、抗拉试验，每组试验采用3个试件，试验结果取平均值。抗渗试件尺寸为f45×45cm，抗压试件尺寸为15×15×15cm，抗拉试件尺寸为用15×15×60cm做极限拉伸，电通量小试件尺寸为f10mm×5cm的圆柱体试件，小试件用标准1×1m振动台，空载振幅0.5mm，频率2800次/min，经检测，试件的平均指标如下表1所示，均满足耐久性要求。 

表 1 

实施例2：本实施例大坝用混凝土，每立方米混凝土中各原材料的配比如下：砂：720kg，碎石：1030kg，水：100kg，水泥：320kg，粉煤灰：110kg，减水剂：6.3kg，引气剂：85kg，氯化镁溶液：60kg，添加剂：4kg，复合稀土：40g。

复合稀土的组分质量百分比为：镧：15%，铈：15%，钪：16%，钇：11%，钐：8%，钕：13%，钆：8%，镨：2%，镝：12%。添加剂的重量百分比组分为：高铝粉：37%，硫酸钠水溶液：27%，硅酸钠：36%。 

砂为细砂，细度模数Mf<3.0；碎石为无风化的花岗岩经过破碎、筛分和冲洗而得，0-40.5mm连续级配，含泥量（重量）小于1%；水为暂时硬水，HCO₃ ^-浓度大于250mg/L；水泥为中热硅酸盐水泥，强度等级不小于52.5，MgO的重量含量3.2%；粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，细度小于12％，需水量比小于95%；减水剂为氨基高效减水剂，减水率28%以上；引气剂为脂肪醇磺酸盐类引气剂；氯化镁溶液的质量浓度为25%。 

水泥中碱含量小于0.7%，粉煤灰中碱含量小于1.7%，减水剂中碱含量小于9.0%，引气剂中碱含量小于6.5%。采用砂浆棒快速法检测水泥、粉煤灰、减水剂中碱含量，均满足本发明提出的碱含量指标。 

本实施例大坝用混凝土的制备方法，按以下步骤进行： 

㈠各原料按配比备料，采用砂浆棒快速法检测水泥、粉煤灰、减水剂和引气剂中的碱含量，使其严格满足：水泥中碱含量小于0.7%，粉煤灰中碱含量小于1.7%，减水剂中碱含量小于9.0%，引气剂中碱含量小于6.5%，若不满足指标，则需要重新选择对应的原材料；

㈡将水泥、粉煤灰、减水剂和引气剂全部放入强制式搅拌器中，搅拌2分钟，使原料充分混合，加入50%的水，继续搅拌3分钟，得第一混合物；

㈢将添加剂和复合稀土加入氯化镁溶液中，搅拌3分钟，得第二混合物；

㈣将第一混合物和第二混合物一起放入搅拌器，然后加入砂和碎石，并将剩下的50%水加入搅拌器中，搅拌2分钟后出料，即得所制备的混凝土拌合物。

本发明采用模具制成用小试件进行抗冻、电通量、抗压、抗拉试验，每组试验采用3个试件，试验结果取平均值。抗渗试件尺寸为f45×45cm，抗压试件尺寸为15×15×15cm，抗拉试件尺寸为用15×15×60cm做极限拉伸，电通量小试件尺寸为f10mm×5cm的圆柱体试件，小试件用标准1×1m振动台，空载振幅0.5mm，频率2800次/min，经检测，试件的平均指标如下表2所示，均满足耐久性要求。 

表 2 

实施例3：本实施例大坝用混凝土，每立方米混凝土中各原材料的配比如下：砂：750kg，碎石：1050kg，水：110kg，水泥：350kg，粉煤灰：120kg，减水剂：6.5kg，引气剂：95kg，氯化镁溶液：70kg，添加剂：5kg，复合稀土：50g。

复合稀土的组分质量百分比为：镧：13%，铈：16%，钪：17%，钇：10%，钐：9%，钕：12%，钆：9%，镨：3%，镝：11%。 

添加剂的重量百分比组分为：高铝粉：34%，硫酸钠水溶液：27%，硅酸钠：39%。 

砂为中砂，细度模数Mf<3.0；碎石为无风化的花岗岩经过破碎、筛分和冲洗而得，0-40.5mm连续级配，含泥量（重量）小于1%；水为暂时硬水，HCO₃ ^-浓度大于250mg/L；水泥为中热硅酸盐水泥，强度等级不小于52.5，MgO的重量含量3.0%-3.5%；粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，细度小于12％，需水量比小于95%；减水剂为聚羧酸高性能减水剂，减水率28%以上；引气剂为烷基苯磺酸盐类引气剂；氯化镁溶液的质量浓度为30%。 

水泥中碱含量小于0.7%，粉煤灰中碱含量小于1.7%，减水剂中碱含量小于9.0%，引气剂中碱含量小于6.5%。采用砂浆棒快速法检测水泥、粉煤灰、减水剂中碱含量，均满足本发明提出的碱含量指标。 

本实施例大坝用混凝土的制备方法，按以下步骤进行： 

㈠各原料按配比备料，采用砂浆棒快速法检测水泥、粉煤灰、减水剂和引气剂中的碱含量，使其严格满足：水泥中碱含量小于0.7%，粉煤灰中碱含量小于1.7%，减水剂中碱含量小于9.0%，引气剂中碱含量小于6.5%，若不满足指标，则需要重新选择对应的原材料；

㈡将水泥、粉煤灰、减水剂和引气剂全部放入强制式搅拌器中，搅拌1分钟，使原料充分混合，加入50%的水，继续搅拌3分钟，得第一混合物；

㈢将添加剂和复合稀土加入氯化镁溶液中，搅拌3分钟，得第二混合物；

㈣将第一混合物和第二混合物一起放入搅拌器，然后加入砂和碎石，并将剩下的50%水加入搅拌器中，搅拌2分钟后出料，即得所制备的混凝土拌合物。

本发明采用模具制成用小试件进行抗冻、电通量、抗压、抗拉试验，每组试验采用3个试件，试验结果取平均值。抗渗试件尺寸为f45×45cm，抗压试件尺寸为15×15×15cm，抗拉试件尺寸为用15×15×60cm做极限拉伸，电通量小试件尺寸为f10mm×5cm的圆柱体试件，小试件用标准1×1m振动台，空载振幅0.5mm，频率2800次/min，经检测，试件的平均指标如下表3所示，均满足耐久性要求。 

表 3 

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (10)

1.一种大坝用混凝土，其特征在于，每立方米混凝土中包括如下配比的原料：

砂：700-750kg；碎石：1000-1050kg；水：90-110kg；水泥：300-350kg；粉煤灰：100-120kg；减水剂：6.0-6.5kg；引气剂：65-95kg；氯化镁溶液：50-70kg；添加剂：3-5kg；复合稀土：30-50g；

所述添加剂的组分为：高铝粉：34-37%，硫酸钠水溶液：27-29%，硅酸钠：35-39%，以重量百分比计；

所述复合稀土的组分为：镧：12-15%，铈：15-18%，钪：16-19%，钇：9-11%，钐：7-9%，钕：11-13%，钆：7-9%，镨：1-3%，镝：11-16%，以质量百分比计；

所述水泥中碱的重量含量小于0.7%，所述粉煤灰中碱的重量含量小于1.7%，所述减水剂中碱的重量含量小于9.0%，所述引气剂中碱的重量含量小于6.5%。

2.根据权利要求1所述的大坝用混凝土，其特征在于：所述砂为中砂或细砂，细度模数Mf<3.0。

3.根据权利要求1所述的大坝用混凝土，其特征在于：所述碎石为无风化的花岗岩经过破碎、筛分和冲洗而得，0-40.5mm连续级配，含泥量小于1%。

4.根据权利要求1所述的大坝用混凝土，其特征在于：所述水为暂时硬水，HCO3-浓度大于250mg/L。

5.根据权利要求1所述的大坝用混凝土，其特征在于：所述水泥为中热硅酸盐水泥，强度等级不小于52.5，MgO的重量含量3.0%-3.5%。

6.根据权利要求1所述的大坝用混凝土，其特征在于：所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，细度小于12％，需水量比小于95%。

7.根据权利要求1所述的大坝用混凝土，其特征在于：所述减水剂为木质素磺酸钠盐减水剂、氨基高效减水剂或聚羧酸高性能减水剂中的一种，减水率28%以上。

8.根据权利要求1所述的大坝用混凝土，其特征在于：所述引气剂为烷基苯磺酸盐类引气剂或脂肪醇磺酸盐类引气剂。

9.根据权利要求1所述的大坝用混凝土，其特征在于：所述氯化镁溶液的质量浓度为20-30%。

10.根据权利要求1所述的大坝用混凝土的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）按照各原料的配比备料，并采用砂浆棒快速法检测水泥、粉煤灰、减水剂和引气剂中的碱含量，使其满足：水泥中碱的重量含量小于0.7%，粉煤灰中碱的重量含量小于1.7%，减水剂中碱的重量含量小于9.0%，引气剂中碱的重量含量小于6.5%，若不满足指标，则重新选择对应的原材料；

（2）将水泥、粉煤灰、减水剂和引气剂全部放入强制式搅拌器中，搅拌1-2分钟，使原料充分混合，加入50%的水，继续搅拌2-3分钟，得第一混合物；

（3）将添加剂和复合稀土加入氯化镁溶液中，搅拌2-3分钟，得第二混合物；

（4）将第一混合物和第二混合物一起放入搅拌器，然后加入砂和碎石，并将剩下的50%水加入搅拌器中，搅拌1-2分钟后出料，即得所制备的混凝土拌合物。

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