CN110818351A - 一种用于流道垫层的塑性混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于流道垫层的塑性混凝土及其制备方法，涉及水利工程结构混凝土制备领域，所述塑性混凝土按重量份数计，包含以下原料：胶凝材料286份；集料1695份；减水剂0.419份；水254份；所述集料砂率为45％，所述胶凝材料包含以下原料：水泥86～114份；粉煤灰72～100份；膨润土86～114份。本发明的塑性混凝土具有合适的强度、弹性模量及抗渗性能，对于流道垫层的施工环境具有优越的适应性。

Description

一种用于流道垫层的塑性混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及水利工程结构混凝土制备领域，具体为一种用于流道 垫层的塑性混凝土及其制备方法。
背景技术
在我国水利工程中，普遍使用低强度刚性混凝土作为垫层基础， 但刚性混凝土强度高、弹性模量大且塑性低，易发生局部开裂的现象， 导致混凝土的防渗性能降低。而作为水利工程结构垫层不仅要保证饱 水时上部或侧向具有一定的承载能力，还要具有能够承受频繁荷载施 压的弹性恢复能力，同时具有一定的抗渗性能。因此，实际施工的过 程中，更多的采用塑性混凝土，相较于刚性混凝土，塑性混凝土能够 满足强度、变形及抗渗的要求，采用塑性混凝土的经济性更优。塑性 混凝土在许多大中型水电站中得以应用，如小浪底主坝、水口水电站 二期上围堰.丹江口水库副坝、隔河岩电厂围堰等。
但是，现有技术中塑性混凝土在强度、弹性模量及抗渗性几项技 术指标的研究上存在矛盾关系，对于各原材料使用比例缺乏***研究。 尤其在将塑性混凝土应用于流道的环境时，现有的塑性混凝土面临多 变的受力环境(指通水、不通水、水量大以及水量小等)，会导致其 强度、弹性模量及抗渗性不满足使用要求，或者仅仅早期满足要求。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于流 道垫层的塑性混凝土及其制备方法，该塑性混凝土具有合适的强度、 弹性模量及抗渗性能，对于流道垫层的施工环境具有优越的适应性。
为达到以上目的，采取的技术方案是：
一种用于流道垫层的塑性混凝土，所述塑性混凝土按重量份数计， 包含以下原料：胶凝材料286份；集料1695份；减水剂0.419份； 水254份；所述集料砂率为45％，所述胶凝材料包含以下原料：水泥 86～114份；粉煤灰72～100份；膨润土86～114份。
在上述技术方案的基础上，所述水泥、粉煤灰和膨润土按重量份 数计的比值为7：5：8。
在上述技术方案的基础上，所述水泥、粉煤灰和膨润土按重量份 数计的比值为7：6：7。
在上述技术方案的基础上，所述水泥、粉煤灰和膨润土按重量份 数计的比值为7：7：6。
在上述技术方案的基础上，所述水泥采用42.5级硅酸盐水泥， 粉煤灰采用Ⅱ级粉煤灰，膨润土采用二级钠基膨润土。
在上述技术方案的基础上，所述减水剂采用减水率大于等于25％ 的聚羧酸系高性能减水剂。
在上述技术方案的基础上，所述集料包含粗集料和细集料，所述 粗集料采用粒径5～20mm连续级配碎石，所述细集料采用细度模数为 2.3～3.0mm的天然河砂。
在上述技术方案的基础上，所述水采用自来水。
本发明还公开了上述塑性混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1：将称取好的集料、水泥、粉煤灰和膨润土加入搅拌机，搅拌 均匀；
S2：将减水剂与水混合，加入搅拌机，再次搅拌均匀。
在上述技术方案的基础上，所述水泥采用42.5级硅酸盐水泥， 粉煤灰采用Ⅱ级粉煤灰，膨润土采用二级钠基膨润土；所述减水剂采 用减水率大于等于25％的聚羧酸系高性能减水剂；所述集料包含粗集 料和细集料，所述粗集料采用粒径5～20mm连续级配碎石，所述细集 料采用细度模数为2.3～3.0mm的天然河砂。
本发明的有益效果如下：
本发明的塑性混凝土介于刚性混凝土和膨润土之间，既具有一定 的强度，也具有一定的塑性性能；本发明塑性混凝土的胶凝材料包含 水泥、粉煤灰和膨润土，水泥提供早期强度，满足设计要求与标准规 范的早期强度要求；粉煤灰提供混凝土的后期强度及抗渗性能，减少 水泥用量；膨润土可取代混凝土中的部分水泥，提供塑性混凝土的低 强度和低弹性模量。
本发明的塑性混凝土根据各胶凝材料理化性能，研究胶凝材料中 的水泥、粉煤灰和膨润土的掺配比例，通过合适的比例，达到设计要 求的性能指标，使得塑性混凝土的具有合适的强度和弹性模量，以及 良好的抗渗透性能；本发明的塑性混凝土不仅在强度上满足满足施工 要求，同时还具有能够承受频繁荷载施压的弹性恢复能力，对于流道 垫层的施工环境具有优越的适应性。
同时本发明的塑性混凝土使用材料低廉，成本较低，便于普及。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
一种用于流道垫层的塑性混凝土，塑性混凝土按重量份数计，包 含以下原料：
胶凝材料286份；集料1695份；减水剂0.419份；水254 份。其中，集料砂率为45％；胶凝材料包含以下原料：水泥86～114 份；粉煤灰72～100份；膨润土86～114份。
本发明研究胶凝材料中的水泥、粉煤灰和膨润土的掺配比例，研 发出合适的比例，使得塑性混凝土对于流道垫层的施工环境具有优越 的适应性，并具有良好的综合性能。
优选地，水泥、粉煤灰和膨润土按重量份数计的比值为7：5：8。
优选地，水泥、粉煤灰和膨润土按重量份数计的比值为7：6：7。
优选地，水泥、粉煤灰和膨润土按重量份数计的比值为7：7：6。
具体地，水泥采用42.5级硅酸盐水泥，粉煤灰采用Ⅱ级粉煤灰， 膨润土采用二级钠基膨润土。
进一步，减水剂采用减水率大于等于25％的聚羧酸系高性能减水 剂。
优选地，集料包含粗集料和细集料，粗集料采用粒径5～20mm连 续级配碎石，细集料采用细度模数为2.3～3.0mm的天然河砂。
在本实施例中，集料砂率为45％，即按质量份计，每10份集料 中，包括5.5份粗集料和4.5份细集料。
在本实施例中，用于塑性混凝土的水直接采用自来水。
实施例一
一种用于流道垫层的塑性混凝土，按重量份数计，原料组分如表 1所示(实施例编号1)。
实施例二
与实施例一的区别在于，按重量份数计，原料组分如表1所示(实 施例编号2)。
实施例三
与实施例一的区别在于，按重量份数计，原料组分如表1所示(实 施例编号3)。
实施例四
与实施例一的区别在于，按重量份数计，原料组分如表1所示(实 施例编号4)。
实施例五
与实施例一的区别在于，按重量份数计，原料组分如表1所示(实 施例编号5)。
实施例六
与实施例一的区别在于，按重量份数计，原料组分如表1所示(实 施例编号6)。
实施例七
与实施例一的区别在于，按重量份数计，原料组分如表1所示(实 施例编号7)。
表1
Figure BDA0002278341350000051
在上述7个实施例中，塑性混凝土的水胶比(水与胶凝材料按重 量份数计的比值)均为0.89。
对上述7个实施例进行多种性能指标的测试，其中包含7d抗压 强度、28d抗压强度、60d抗压强度、28d弹性模量、抗渗透系数以 及坍落度，测试结果见表2。
表2
Figure BDA0002278341350000061
其中，7d抗压强度、28d抗压强度和60d抗压强度分别代表塑性 混凝土的早期、中期(即常规的混凝土抗压强度)和后期的抗压强度； 本发明的塑性混凝土要求28d抗压强度满足大于等于3.0MPa且小于 等于6.0Mpa的要求；而7d抗压强度和28d抗压强度作为参考，尽量 接近3.0MPa。
本发明的塑性混凝土要求28d弹性模量满足大于等于900MPa且 小于等于1200Mpa的要求。
本发明的塑性混凝土要求抗渗透系数满足大于等于1·10-7且小 于等于9·10- 7cm/s范围要求。
本发明的塑性混凝土坍落度与塑性混凝土的水胶比相关，代表塑 性混凝土的整体工作性能，本发明用于流道垫层的塑性混凝土坍落度 为180mm，满足设计要求。
满足上述参数(该参数根据施工经验获得)限定的塑性混凝土， 在抗压强度、塑性性能(对应于弹性)以及抗渗透性能方面能够最好 的适应流道环境，应用于流道垫层。
一一对照各组参数，可以看出实施例1～2的各项性能指标，抗渗 透系数及坍落度符合要求，但是28d抗压强度以及28d弹性模量不符 合要求。
实施例3～7中，28d抗压强度、28d弹性模量、抗渗透系数以及 坍落度性能指标均符合要求。
但是在实际施工的过程中，实施例6或7的60d抗压强度和28d 弹性模量趋于要求上限，从经济性角度考虑，实例3～5各项性能指标 优于实例6～7。
本发明的胶凝材料包含水泥、粉煤灰和膨润土，水泥提供早期强 度，满足设计要求与标准规范的早期强度要求；粉煤灰提供混凝土的 后期强度及抗渗性能，减少水泥用量；膨润土可取代混凝土中的部分 水泥，提供塑性混凝土的低强度和低弹性模量。本发明根据上述胶凝 材料的理化性能，研究胶凝材料中的水泥、粉煤灰和膨润土的掺配比 例，通过合适的比例，使得塑性混凝土更好适应流道环境，且综合性 能良好。相比于现有的塑性混凝土，本发明的塑性混凝土不仅具备一 定的强度，能够满足施工要求；还具备合适的弹性模量，塑性性能良 好，能够良好适用于流道环境，适应流道的多变受力环境，还具备良好的抗渗透性能，对于流道垫层的施工环境具有优越的适应性。
本发明还公开了一种上述用于流道垫层的塑性混凝土的制备方 法，包括以下步骤：
S1：将称取好的集料、水泥、粉煤灰和膨润土加入搅拌机，搅拌 均匀；
S2：将减水剂与水混合，加入搅拌机，再次搅拌均匀。
进一步地，水泥采用42.5级硅酸盐水泥，粉煤灰采用Ⅱ级粉煤 灰，膨润土采用二级钠基膨润土；减水剂采用减水率大于等于25％ 的聚羧酸系高性能减水剂；集料包含粗集料和细集料，粗集料采用粒 径5～20mm连续级配碎石，细集料采用细度模数为2.3～3.0mm的天 然河砂。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细 描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种用于流道垫层的塑性混凝土，其特征在于，所述塑性混凝土按重量份数计，包含以下原料：
胶凝材料286份；
集料1695份；
减水剂0.419份；
水254份；
所述集料砂率为45％，所述胶凝材料包含以下原料：
水泥86～114份；
粉煤灰72～100份；
膨润土86～114份。
2.如权利要求1所述的塑性混凝土，其特征在于：所述水泥、粉煤灰和膨润土按重量份数计的比值为7：5：8。
3.如权利要求1所述的塑性混凝土，其特征在于：所述水泥、粉煤灰和膨润土按重量份数计的比值为7：6：7。
4.如权利要求1所述的塑性混凝土，其特征在于：所述水泥、粉煤灰和膨润土按重量份数计的比值为7：7：6。
5.如权利要求1所述的塑性混凝土，其特征在于：所述水泥采用42.5级硅酸盐水泥，粉煤灰采用Ⅱ级粉煤灰，膨润土采用二级钠基膨润土。
6.如权利要求1所述的塑性混凝土，其特征在于：所述减水剂采用减水率大于等于25％的聚羧酸系高性能减水剂。
7.如权利要求1所述的塑性混凝土，其特征在于：所述集料包含粗集料和细集料，所述粗集料采用粒径5～20mm连续级配碎石，所述细集料采用细度模数为2.3～3.0mm的天然河砂。
8.如权利要求1所述的塑性混凝土，其特征在于：所述水采用自来水。
9.如权利要求1～8任一项所述用于流道垫层的塑性混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将称取好的集料、水泥、粉煤灰和膨润土加入搅拌机，搅拌均匀；
S2：将减水剂与水混合，加入搅拌机，再次搅拌均匀。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述水泥采用42.5级硅酸盐水泥，粉煤灰采用Ⅱ级粉煤灰，膨润土采用二级钠基膨润土；所述减水剂采用减水率大于等于25％的聚羧酸系高性能减水剂；所述集料包含粗集料和细集料，所述粗集料采用粒径5～20mm连续级配碎石，所述细集料采用细度模数为2.3～3.0mm的天然河砂。
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