CN109912281B - 一种防渗墙用抗渗塑性混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种防渗墙用抗渗塑性混凝土，包括如下重量份数的成分：水泥180‑220份，膨润土35‑40份，粉煤灰140‑180份，硅灰10‑20份，石子750‑800份，砂子650‑700份，减水剂6‑8份，甲基纤维素0.3‑0.5份，十二烷基苯磺酸钠0.4‑0.6份，氯化钙和/或氢氧化钙2‑3份，硅酸钠和/或硫酸钠1‑2份，水280‑300份。本发明提供的防渗墙用抗渗塑性混凝土，不仅粉煤灰掺量高，而且和易性好、早期强度高、弹性模量低、抗渗能力强，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种防渗墙用低强度低弹性模量高抗渗性的塑性混凝土，属于防渗混凝土工程技术领域。
背景技术
长期以来，在水利工程和基础防渗工程中，普通混凝土(又称为刚性混凝土，弹性模量在10000MPa以上)防渗墙被广泛应用。大量的工程应用实践表明：普通混凝土防渗墙存在一些难以解决的缺点：一是刚性混凝土防渗墙的弹性模量远高于周围地基的弹性模量，导致墙体内部应力集中，容易产生开裂，降低防渗效果，威胁大坝等建筑物的安全；二是刚性混凝土防渗墙与周围土体的不均匀沉降，直接导致墙体防渗失效；三是水泥用量大，工程造价高。
为了解决普通刚性混凝土防渗墙的上述问题，塑性混凝土防渗墙应运而生。塑性混凝土是由膨润土、粘土和粉煤灰取代了普通混凝土中大部分水泥而形成了一种柔性墙体材料，弹性模量低，极限变形大，塑性强，能较好的适应地基应力变化，大大减小了墙体内应力，避免墙体开裂，并大量节约了水泥的用量。通过大掺量粉煤灰替代水泥可以有效的提高混凝土的流动性和抗渗性，降低混凝土的弹性模量，降低成本，但是也会降低混凝土的早期强度，影响防渗墙的早期施工。而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(弹性模量小于2000MPa，弹强比不大于500，渗透系数小于1×10-6cm/s。)。现有技术中，中国专利CN102617073A公开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，通过调节粗骨料的粒径、砂率和水胶比等实现了粉煤灰在塑性混凝土中的高掺量利用，但其早期强度相对较低。
发明内容
有鉴于此，为解决高掺量粉煤灰塑性混凝土早期强度低及后期抗渗性不良的问题，本发明提供一种防渗墙用抗渗塑性混凝土，不仅粉煤灰掺量高，而且和易性好、早期强度高、弹性模量低、抗渗能力强，成本低。
本发明为达到其目的，采用如下技术方案：
本发明提供一种防渗墙用抗渗塑性混凝土，包括如下重量份数的成分：
水泥180-220份，膨润土35-40份，粉煤灰140-180份，硅灰10-20份，石子750-800份，砂子650-700份，减水剂6-8份，甲基纤维素0.3-0.5份，十二烷基苯磺酸钠0.4-0.6份，氯化钙和/或氢氧化钙2-3份，硅酸钠和/或硫酸钠1-2份，水280-300份。
本发明在配方体系中，加入硅灰、氯化钙和/或氢氧化钙以及硅酸钠和/或硫酸钠，与配方体系中其他组分组合按照比例形成的抗渗塑性混凝土配方体系，能得到早期强度较高且抗渗性能好的塑性混凝土，早期施工性能好，特别适合作为防渗墙用塑性混凝土。
本发明在配方体系中，加入硅灰10-20份，能提高塑性混凝土的强度和抗渗性能；优选实施方案中，所述硅灰中二氧化硅含量≥85％，需水量比≤125％，硅灰的比表面积均≥15m2/g。硅灰是在冶炼硅铁合金或工业硅时，通过烟道排出的粉尘，经收集得到的无定形二氧化硅为主要成分的粉体材料。硅灰的硅含量、需水量比、表面积等具体指标详见规范满足《砂浆和混凝土用硅灰(GB/T 27690-2011)》的要求。
优选实施方案中，所述石子为5mm～31.5mm连续级配的石子，优选该连续级配的石子利于降低塑性混凝土弹性模量。所述石子优选为河卵石，但不限于河卵石，其他石子也可以，优选采用河卵石所配混凝土流动性相对较好。
优选实施方案中，所述膨润土为钠基膨润土，其粒度满足325目筛余不大于10％，发明人发现采用纳基膨润土较钙基膨润土抗渗性能好，粒度满足325目筛余不大于10％可获得抗渗性能更好的塑性混凝土。
优选实施方案中，所述砂子为Ⅱ区中砂，关于Ⅱ区中砂的具体要求详见国标规范《建设用砂(GB/T 14684-2011)》。
优选实施方案中，所述粉煤灰为Ⅱ级以上粉煤灰，优选为Ⅱ级以上电厂干灰。Ⅱ级以上粉煤灰的具体要求详见国标规范《用于水泥和混凝土中的粉煤灰(GB/T 1596-2017)》。
优选实施方案中，所述水泥为普通硅酸盐水泥，例如型号为P·O42.5、P·O32.5、P·O52.5等的普通硅酸盐水泥的普通硅酸盐水泥。
优选实施方案中，所述减水剂为高效减水剂，优选为聚羧酸基减水剂，还可以是木质素磺酸盐类普通减水剂、萘系高效减水剂、脂肪族高效减水剂、氨基高效减水剂等。
本发明的抗渗塑性混凝土，制备方法简单，将所述抗渗塑性混凝土的各成分混合搅拌均匀即可。
本发明提供的技术方案具有如下有益效果：
本发明提供的防渗墙用低强低弹高抗渗塑性混凝土，在配方体系中加入硅灰，大大提高了塑性混凝土的强度和抗渗性能；同时添加甲基纤维素与十二烷基苯磺酸钠，增强塑性混凝土的保水性及泵送性能，进一步提高了塑性混凝土的抗渗性能；加入氯化钙和硅酸钠对粉煤灰活性进行化学激发，提高了高掺量粉煤灰塑性混凝土的早期强度及抗渗性能。通过配方体系中各组分的相互组合，所得塑性混凝土不仅能满足防渗墙用塑性混凝土低强低弹的特点，而且具有早期强度高，早期施工性能好，且弹性模量低、抗渗能力强。
本发明的防渗墙用低强低弹高抗渗塑性混凝土，28天抗压强度可达到8MPa-10MPa，28d弹性模量为1000-2000MPa，弹强比为200-300，渗透系数达到1×10-8cm/s-5×10-8cm/s。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合实施例进一步阐述本发明的内容，但本发明的内容并不仅仅局限于以下实施例。
文中出现的百分比，若未特别说明，均为质量百分比。
实施例中所用原料说明如下：
水泥为牙克石蒙西水泥厂生产的P·O42.5的普通硅酸盐水泥；
膨润土为辽宁黑山县生产的钠基膨润土，325目筛余为5％；
砂子为内蒙古鄂温克旗大雁镇生产的Ⅱ区中砂，细度模数为2.8；
石子为内蒙古鄂温克旗大雁镇的河卵石，尺寸为5mm～31.5mm，级配连续；
粉煤灰为华能汇流河电厂生产的二级(即Ⅱ级)粉煤灰，细度为18％，需水量比为98％；
硅灰为河北科旭建材有限公司销售的硅灰，二氧化硅含量为94％，比表面积为20m2/g；需水量比为115％。
高效减水剂为牙克石卓程外加剂有限公司生产的聚羧酸基高效减水剂。
实施例1：
以每立方塑性混凝土计，将220kg水泥，40kg膨润土，140kg粉煤灰，10kg硅灰，770kg石子，650kg砂，8kg高效减水剂，0.5kg甲基纤维素，0.6kg十二烷基苯磺酸钠，2.0kg氯化钙，1.0kg硅酸钠，285kg水，混合搅拌均匀制得塑性混凝土1。
实施例2：
以每立方塑性混凝土计，将200kg水泥，38kg膨润土，160kg粉煤灰，15kg硅灰，780kg石子，660kg砂，7kg高效减水剂，0.45kg甲基纤维素，0.55kg十二烷基苯磺酸钠，2.5kg的氯化钙，1.5kg的硅酸钠，290kg水，混合搅拌均匀制得塑性混凝土2。
实施例3：
以每立方塑性混凝土计，将180kg水泥，35kg膨润土，180kg粉煤灰，20kg硅灰，790kg石子，670kg砂，6kg高效减水剂，0.35kg甲基纤维素，0.5kg十二烷基苯磺酸钠，3.0kg氯化钙，2.0kg硅酸钠，295kg水，混合搅拌均匀制得塑性混凝土3。
上述实施例1至实施例3制备的塑性混凝土按照DL/T5150-2001《水工混凝土试验规程》对其坍落度、抗压强度、28d弹性模量和渗透系数进行检测，其测试结果见表1所示。
表1、各实施例塑性混凝土的主要性能指标
从以上实施例可见，本发明提供的抗渗塑性混凝土，粉煤灰掺量高，而且和易性好，早期强度高，弹性模量低，抗渗能力强，生产成本低。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种防渗墙用抗渗塑性混凝土，其特征在于，包括如下重量份数的成分：
水泥180-220份，膨润土35-40份，粉煤灰140-180份，硅灰10-20份，石子750-800份，砂子650-700份，减水剂6-8份，甲基纤维素0.3-0.5份，十二烷基苯磺酸钠0.4-0.6份，氯化钙和/或氢氧化钙2-3份，硅酸钠和/或硫酸钠1-2份，水280-300份；
其中，所述膨润土为钠基膨润土，其粒度满足325目筛余不大于10%；所述水泥为普通硅酸盐水泥。
2.根据权利要求1所述的抗渗塑性混凝土，其特征在于，所述硅灰中二氧化硅含量≥85%，需水量比≤125%，硅灰的比表面积均≥15m2/g。
3.根据权利要求1或2所述的抗渗塑性混凝土，其特征在于，所述石子为5mm～31.5mm连续级配的石子。
4.根据权利要求3所述的抗渗塑性混凝土，其特征在于，所述石子为河卵石。
5.根据权利要求4所述的抗渗塑性混凝土，其特征在于，所述砂子为Ⅱ区中砂。
6.根据权利要求4所述的抗渗塑性混凝土，其特征在于，所述粉煤灰为Ⅱ级以上粉煤灰。
7.根据权利要求6所述的抗渗塑性混凝土，其特征在于，所述粉煤灰为Ⅱ级以上电厂干灰。
8.根据权利要求4所述的抗渗塑性混凝土，其特征在于，所述水泥为P·O42.5、P·O32.5或P·O52.5普通硅酸盐水泥。
9.根据权利要求4所述的抗渗塑性混凝土，其特征在于，所述减水剂为高效减水剂。
10.根据权利要求9所述的抗渗塑性混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸基减水剂。
11.权利要求1-10任一项所述的抗渗塑性混凝土的方法，其特征在于，该方法包括将所述抗渗塑性混凝土的各成分混合搅拌均匀的步骤。
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